CN103285637B - 低温真空脱水干化成套设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温真空脱水干化成套设备及其工艺，所述设备包括过滤系统，所述过滤系统包括至少一块隔膜滤板和至少一块加热滤板，所述加热滤板和隔膜滤板之间为物料腔室，所述隔膜滤板上设有第一进料口、第一出口，所述加热滤板上设有第二进料口、第二出口，所述第一、第二进料口分别与物料腔室连接，所述第一、第二出口连接，所述隔膜滤板上还设有第一进液口、第一出液口，所述加热滤板上还设有第二进液口、第二出液口；压滤系统，所述压滤系统一端与所述隔膜滤板的第一进液口连接，另一端与第一出液口连接；加热循环系统，所述加热循环系统一端与所述加热滤板的第二进液口连接，另一端与第二出液口连接；抽真空系统以及空压系统。本发明在一套设备上就能连续完成物料的脱水、洗涤、压滤与干化等工序。

Description

低温真空脱水干化成套设备及其工艺

技术领域

本发明属于固液分离技术领域，具体说涉及一种低温真空脱水干化成套设备及其工艺。

背景技术

对难处理的细粒级物料以及要求滤板含固率高的物料进行固液分离是一大难题。另外传统工艺流程繁多复杂，如污泥的处置需要多道独立的工艺流程，而且传统的干化设备和脱水设备分离，占地面积大，同时脱水与干化之间转换需要时间和劳动力，增加了环保、安全上的压力，无法实现物料的减量化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温真空脱水干化成套设备，在一套设备上就能连续完成物料的脱水、洗涤、压滤与干化等工序。

本发明采用以下技术方案：

一种低温真空脱水干化成套设备，包括：

过滤系统，所述过滤系统包括至少一块隔膜滤板和至少一块加热滤板，所述加热滤板和隔膜滤板之间为物料腔室，所述隔膜滤板上设有第一进料口、第一出口，所述加热滤板上设有第二进料口、第二出口，所述第一、第二进料口分别与物料腔室连接，所述第一、第二出口连接，所述隔膜滤板上还设有第一进液口、第一出液口，所述加热滤板上还设有第二进液口、第二出液口；

压滤系统，所述压滤系统一端与所述隔膜滤板的第一进液口连接，另一端与第一出液口连接；

加热循环系统，所述加热循环系统一端与所述加热滤板的第二进液口连接，另一端与第二出液口连接；

抽真空系统，所述抽真空系统对物料腔室抽真空；以及

空压系统，所述空压系统对过滤系统分别进行正向吹风和反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分。

本发明放弃了在密实成饼阶段用长时间的进料压密滤饼的做法(这一阶段过滤效率极低，仅仅为使滤饼的致密性增加和对滤饼的夹心进一步脱水，需要占全部过滤时间的60～70％)。在密实成饼阶段，采用高压水使包裹滤饼的隔膜压滤，两维方向的压滤力破坏了颗粒间形成的“拱桥”，使滤饼压密，将残留在颗粒空隙间的滤液挤出；滤饼中的毛细水则利用强气流通过滤饼，进行穿流置换，使滤饼中的毛细水进一步排出，以达到最大限度的降低滤饼水份。

另外，物料经过滤、高压隔膜压滤、强气流吹气穿流和真空热干化等过程处理以后，滤饼中的水份已得到充分的脱除，物料量大大减少，最大限度的实现了物料的减量化。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种上述低温真空脱水干化成套设备采用的工艺，该工艺能在一套设备上进行。

本发明采用以下技术方案：

一种低温真空脱水干化成套设备工艺，所述低温真空脱水干化成套设备包括：

过滤系统，所述过滤系统包括至少一块隔膜滤板和至少一块加热滤板，所述加热滤板和隔膜滤板之间为物料腔室，所述隔膜滤板上设有第一进料口、第一出口，所述加热滤板上设有第二进料口、第二出口，所述第一、第二进料口分别与物料腔室连接，所述第一、第二出口连接，所述隔膜滤板上还设有第一进液口、第一出液口，所述加热滤板上还设有第二进液口、第二出液口；

压滤系统，所述压滤系统一端与所述隔膜滤板的第一进液口连接，另一端与第一出液口连接；

加热循环系统，所述加热循环系统一端与所述加热滤板的第二进液口连接，另一端与第二出液口连接；

抽真空系统；以及

空压系统；

包括以下步骤：

1)将物料送入所述过滤系统中隔膜滤板的第一进料口并进行过滤，物料在所述物料腔室中形成滤饼；

2)所述压滤系统向所述隔膜滤板的第一进液口输入高压介质，推动隔膜滤板上的隔膜鼓起，对滤饼产生挤压；

3)所述空压系统对所述过滤系统正向吹风，再对过滤系统反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分；

4)所述加热循环系统向所述加热滤板的第二进液口输入热介质，加热滤板的加热面加热滤饼内水分；

5)所述抽真空系统对所述物料腔室抽真空；

6)停止抽真空，热介质回流，卸料。

本发明改变了传统的将过滤脱水与干化分离的工艺流程，在同一台设备上连续完成入料过滤、隔膜压滤脱水和真空低温干化，开创了“过滤”与“干化”同机完成的先河。可一次将物料脱水干化达到用户需要的程度。

附图说明

图1为本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备的结构示意图。

图2为本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备中的过滤系统的一种实施例。

图3为本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备过滤系统中的加热滤板的一种实施例。

图4为本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备过滤系统中的隔膜滤板的一种实施例。

具体实施方式

参见图1，为本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备。包括过滤系统1，所述过滤系统1包括至少一块隔膜滤板13和至少一块加热滤板12，所述加热滤板12和隔膜滤板13之间为物料腔室15。见图2，过滤系统1中包括头板11和尾板14，所述隔膜滤板13和加热滤板12为多块，且在头板11和尾板14之间交替设置。见图4，所述隔膜滤板13为板框结构，包括基板、隔膜、和滤布。基板中形成隔膜内腔，隔膜内腔可以通入压缩空气、冷热水、蒸汽或导热油。在基本的左右两侧包覆橡胶隔膜，具有很好的导热性能。见图3，所述加热滤板12同样为框架结构，包括加热滤板内腔，加热滤板框架为符合金属材料，加热滤板内腔可以通入蒸汽、热水、导热油循环加热或者电加热实现物料加热功能。物料在隔膜滤板13和加热滤板12之间的物料腔室15中。物料可与加热滤板12的金属导热部件紧密接触并实现热传导，同时加热滤板12与外界接触的框架部分采用塑料，能起到与外界热绝缘的功能，热损失最小。由图可知，过滤系统1中以物料腔室15、加热滤板12、物料腔室15、隔膜滤板13、物料腔室15、加热滤板12、物料腔室15、隔膜滤板13、......的顺序一次循环排列着，并加上头板11和尾板14封闭，头板11和尾板14的内侧同样包覆滤布。

所述隔膜滤板13上设有第一进料口133、第一出口134，所述加热滤板12上设有第二进料口123、第二出口124，所述第一、第二进料口133、123分别与物料腔室15连接，所述第一、第二出口134、124连接，所述隔膜滤板13上还设有第一进液口131、第一出液口132，所述加热滤板12上还设有第二进液口121、第二出液口122。所述头板11的中心设有总进料口16，该总进料口16与各隔膜滤板13、加热滤板12的进料口连通；所述头板11上还设有总出口17，该总出口17与各隔膜滤板13、加热滤板12的出口连通。

由图1可知，过滤系统1的中间为总进料口16，上、下方布置的是总出口17。所述隔膜滤板13的第一进液口131、第一出液口132的进液、出液方向垂直于隔膜滤板13上第一进料口133的进料方向，以及加热滤板12的第二进液口121、出液口的进液、出液方向垂直于加热滤板12上第二进料口123的进料方向。

隔膜滤板13的具体结构可参见申请号为201120498495.7的中国实用新型专利申请；加热滤板13的具体结构可参见申请号为201120498066.x的中国实用新型专利申请。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备还包括压滤系统2，所述压滤系统2一端与所述隔膜滤板13的第一进液口131连接，另一端与第一出液口132连接。所述压滤系统2包括压滤水箱21、压滤泵22。所述压滤系统2负责向所述隔膜滤板13的第一进液口131输入高压介质。高压介质从第一进液口131进入后，可进入由隔膜和隔膜滤板基板和隔膜构成的隔膜腔中，进而鼓张隔膜对物料压滤脱水。物料中的水分和小于滤布孔径的颗粒可从第一出液口132中排出，再次进入压滤系统2，形成循环。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备还包括加热循环系统3，所述加热循环系统3一端与所述加热滤板12的第二进液口121连接，另一端与第二出液口122连接。所述加热循环系统3包括热水锅炉31、热水泵32。所述加热循环系统3向所述加热滤板12的第二进液口121输入热介质。第二进液口121、第二出液口122之间通过流道连接。热介质由第二进液口121进入，流经流道，再从第二出液口122流出，再次进入加热循环系统3，形成循环。当热介质再流道内流动时，通过加热滤板12加热面能对物料进行循环加热。经加热的物料产生的水气通过滤布、流道，第二出液口122，从第二出液口122中排出。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备还包括抽真空系统4，所述抽真空系统4包括冷却系统41和真空机42。所述抽真空系统4与头板11的总出口17连接，所述总出口17还与滤液排放管路连接，在所述抽真空系统4与头板11连接的支路上设阀门43，在所述头板11的总出口17与所述滤液排放管路连接的支路上设阀门61。滤液排放管路上同时还连接着干污泥输送系统6。所述抽真空系统4可对物料腔室15抽真空。使腔室中真空度达到50～70mbar，进而将水的沸点降低至45℃～50℃。冷却系统41冷凝的作用是将从腔室中抽出的汽、水混合物冷凝成水，进而排出。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备还包括空压系统5，所述空压系统5对过滤系统1分别进行正向吹风和反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分。所述尾板14上设有吹风口18，所述吹风口18与各隔膜滤板13、加热滤板12的出口连接，所述空压系统5正向吹风端与所述吹风口18连接，反向吹风端与所述头板11上的总进料口16连接。所谓“正向吹风”，是高压气流从过滤系统1的出口进入，均匀吹穿物料腔室15内的滤饼，置换出滤饼和各滤板中的毛细水和自由间隙水，使滤饼进一步脱水。正向吹风自过滤系统1的尾板14进入，通过各滤室后，由头板11的总出口17排出。所谓“反向吹风”，是高压气流从过滤系统1的进料口进入，以清扫各滤板中心孔残余的高水分浆料和流道总的水分，再由各滤板的出口排出，最终进入滤液排放管路。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备还包括自动清洗装置，可实现滤布的自动清洗。还有安全保护系统，压滤机配置了光幕保护和紧急停止装置，可以有效的保护接近压滤机的工作人员的安全。

本发明涉及的低温真空脱水干化成套设备采用以下工艺步骤：

1)将物料送入所述过滤系统1中隔膜滤板13的第一进料口133并进行过滤，物料在所述物料腔室15中形成滤饼；

2)所述压滤系统2向所述隔膜滤板13的第一进液口131输入高压截止，推动隔膜滤板13上的隔膜鼓起，对滤饼产生挤压；

3)所述空压系统5对所述过滤系统1正向吹风，再对过滤系统1反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分；

4)所述加热循环系统3向所述加热滤板12的第二进液口121输入热介质，加热滤板12的加热面加热滤饼内水分；

5)所述抽真空系统4对所述物料腔室15抽真空；

6)停止抽真空，热介质回流，卸料。

步骤1)中，根据不同物料的过滤特性，按泵压曲线将料浆泵入各个物料腔室15内，利用泵压提供的过滤动力使滤液通过过滤介质排出，颗粒截流搭桥形成滤饼，实现固液两相分离，直至物料充满物料腔室15。

步骤2)中，是在入料过滤结束后，采用如高压水的高压介质推动隔膜滤板13上的隔膜鼓起，对滤饼产生两维方向的压缩，破坏了颗粒间形成的“拱桥”结构，使滤饼进一步压密，残留在颗粒间隙的滤液被挤出。

步骤3)中，分为两步，先是压滤脱水节后，隔膜滤板13上的隔膜保持对滤饼的挤压，并通入高压气流均匀吹穿滤饼，置换出滤饼和各滤板中的毛细水和自由间隙水，使滤饼进一步脱水。然后反吹，压缩空气通入进料口进行，清扫各滤板中心孔参与的高水分浆料和各流道中的水分。

步骤4)中，利用加热滤板12的加热面加热滤饼内水，将滤饼中的毛细水进一步排出。这样，滤饼降低含水率的能耗大大低于完全靠加热去除毛细管水分的能耗。

步骤5)中，加热循环系统3保持向所述加热滤板12的第二进液口121输入热介质。在高效去除毛细管水分的阶段，对滤室抽真空，在真空条件下水的沸点降低，加热滤板12继续加热，滤饼受热，其中的水分低沸点汽化排出。进行持续的真空热传导干化，水分不断降低直到滤饼的水分达到要求。

步骤6)中，真空干化结束后，停止抽真空，并使热介质回流。当物料腔室15内气压、隔膜内水压与外界平衡后，系统将滤板快速分组拉开，卸料结束后自动将滤板再次快速合拢，完成整个过滤干化循环，进入下一工作周期。

Claims (10)

1.一种低温真空脱水干化成套设备，其特征是包括：

过滤系统(1)，所述过滤系统(1)包括至少一块隔膜滤板(13)和至少一块加热滤板(12)，所述加热滤板(12)和隔膜滤板(13)之间为物料腔室(15)，所述隔膜滤板(13)上设有第一进料口(133)、第一出口(134)，所述加热滤板(12)上设有第二进料口(123)、第二出口(124)，所述第一、第二进料口(133、123)分别与物料腔室(15)连接，所述第一、第二出口(134、124)连接构成过滤系统的出口，所述隔膜滤板(13)上还设有第一进液口(131)、第一出液口(132)，所述加热滤板(12)上还设有第二进液口(121)、第二出液口(122)；所述过滤系统(1)中包括头板(11)和尾板(14)，所述隔膜滤板(13)和加热滤板(12)为多块，且在头板(11)和尾板(14)之间交替设置，所述头板(11)的中心设有总进料口(16)，该总进料口(16)与各隔膜滤板(13)、加热滤板(12)的进料口连通；所述头板(11)上还设有总出口(17)，该总出口(17)与各隔膜滤板(13)、加热滤板(12)的出口连通，所述尾板(14)上设有吹风口(18)，所述吹风口(18)与各隔膜滤板(13)、加热滤板(12)的出口连接；

压滤系统(2)，所述压滤系统(2)一端与所述隔膜滤板(13)的第一进液口(131)连接，另一端与第一出液口(132)连接；

加热循环系统(3)，所述加热循环系统(3)一端与所述加热滤板(12)的第二进液口(121)连接，另一端与第二出液口(122)连接；

抽真空系统(4)，所述抽真空系统(4)对物料腔室(15)抽真空；以及

空压系统(5)，所述空压系统(5)对过滤系统(1)分别进行正向吹风和反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分，所述正向吹风是高压气流从所述过滤系统(1)的出口进入，均匀吹穿物料腔室(15)内的滤饼；所述反向吹风是高压气流从过滤系统(1)的进料口进入，以清扫各滤板中心孔残余的高水分浆料和流道总的水分，再由各滤板的出口排出，最终进入滤液排放管路；所述空压系统(5)正向吹风端与所述吹风口(18)连接，反向吹风端与所述头板(11)上的总进料口(16)连接。

2.根据权利要求1所述的低温真空脱水干化成套设备，其特征是：所述隔膜滤板(13)的第一进液口(131)、第一出液口(132)的进液、出液方向垂直于隔膜滤板(13)上第一进料口(133)的进料方向，以及加热滤板(12)的第二进液口(121)、出液口的进液、出液方向垂直于加热滤板(12)上第二进料口(123)的进料方向。

3.根据权利要求1所述的低温真空脱水干化成套设备，其特征是：所述抽真空系统(4)与头板(11)的总出口(17)连接，所述总出口(17)还与滤液排放管路连接，在所述抽真空系统(4)与头板(11)连接的支路上设阀门，在所述头板(11)的总出口(17)与所述滤液排放管路连接的支路上设阀门。

4.根据权利要求1所述的低温真空脱水干化成套设备，其特征是：所述压滤系统(2)包括压滤水箱(21)、压滤泵(22)。

5.根据权利要求1所述的低温真空脱水干化成套设备，其特征是：所述加热循环系统(3)包括热水锅炉(31)、热水泵(32)。

6.根据权利要求1所述的低温真空脱水干化成套设备，其特征是：所述抽真空系统(4)包括冷却系统(41)和真空机(42)。

7.一种低温真空脱水干化成套设备的干化方法，所述低温真空脱水干化成套设备包括：

过滤系统(1)，所述过滤系统(1)包括至少一块隔膜滤板(13)和至少一块加热滤板(12)，所述加热滤板(12)和隔膜滤板(13)之间为物料腔室(15)，所述隔膜滤板(13)上设有第一进料口(133)、第一出口(134)，所述加热滤板(12)上设有第二进料口(123)、第二出口(124)，所述第一、第二进料口(133、123)分别与物料腔室(15)连接，所述第一、第二出口(134、124)连接构成过滤系统的出口，所述隔膜滤板(13)上还设有第一进液口(131)、第一出液口(132)，所述加热滤板(12)上还设有第二进液口(121)、第二出液口(122)；所述过滤系统(1)中包括头板(11)和尾板(14)，所述头板(11)的中心设有总进料口(16)，所述尾板(14)上设有吹风口(18)，所述吹风口(18)与各隔膜滤板(13)、加热滤板(12)的出口连接，空压系统(5)正向吹风端与所述吹风口(18)连接，反向吹风端与所述头板(11)上的总进料口(16)连接；

压滤系统(2)，所述压滤系统(2)一端与所述隔膜滤板(13)的第一进液口(131)连接，另一端与第一出液口(132)连接；

加热循环系统(3)，所述加热循环系统(3)一端与所述加热滤板(12)的第二进液口(121)连接，另一端与第二出液口(122)连接；

抽真空系统(4)；以及

空压系统(5)；

其特征是包括以下步骤：

1)将物料送入所述过滤系统(1)中隔膜滤板(13)的第一进料口(133)并进行过滤，物料在所述物料腔室(15)中形成滤饼；

2)所述压滤系统(2)向所述隔膜滤板(13)的第一进液口(131)输入高压介质，推动隔膜滤板(13)上的隔膜鼓起，对滤饼产生挤压；

3)所述空压系统(5)对所述过滤系统(1)正向吹风，正向吹风是高压气流从过滤系统(1)的出口进入，均匀吹穿物料腔室(15)内的滤饼，再对过滤系统(1)反向吹风，置换出滤饼及各滤板中的水分，所述反向吹风是高压气流从过滤系统(1)的进料口进入，以清扫各滤板中心孔残余的高水分浆料和流道总的水分，再由各滤板的出口排出，最终进入滤液排放管路；

4)所述加热循环系统(3)向所述加热滤板(12)的第二进液口(121)输入热介质，加热滤板(12)的加热面加热滤饼内水分；

5)所述抽真空系统(4)对所述物料腔室(15)抽真空；

6)停止抽真空，热介质回流，卸料。

8.根据权利要求7所述的低温真空脱水干化成套设备的干化方法，其特征是：步骤3)中，当所述空压系统(5)对所述过滤系统(1)正向吹风时，隔膜滤板(13)上的隔膜保持对滤饼的挤压。

9.根据权利要求7所述的低温真空脱水干化成套设备的干化方法，其特征是：步骤3)中，所述空压系统(5)对所述过滤系统(1)正向吹风，置换出滤饼中的毛细水、和所述隔膜滤板(13)、加热滤板(12)中的间隙水；所述空压系统(5)对过滤系统(1)反向吹风，清扫所述隔膜滤板(13)、加热滤板(12)各进料口的残余物料。

10.根据权利要求7所述的低温真空脱水干化成套设备的干化方法，其特征是：步骤5)进行时，加热循环系统(3)保持向所述加热滤板(12)的第二进液口(121)输入热介质。