CN109403944A - 一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法，所述分离装置安装在海水中继站所在高度，与举升系统的中继站配合使用，包括分离器釜体以及设置在分离器釜体内的一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元，通过分离器釜体的设计及一级冷海水分离系统与二级冷海水分离系统的配合，实现从水合物砂浆体系中分离出冷海水及少量的水合物分解气体，并将分离的冷海水排入冷海水回注管路回注到海底，将少量的水合物分解气体导入上部举升管路、开采到平台上来，将分离稠化后的水合物砂浆体系导入下一步分解流程进一步分解处理，通过该结构的设计，不仅可以提高后续水合物分解过程中的热能利用率，而且还有利于减少后续举升压力，为块状水合物开采提供更有利的技术支持。
Description
技术领域
本发明属于海域天然气水合物开采领域，具体涉及一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法，用以实现从冷海水砂浆体系中分离少量水合物分解气和大量冷海水，实现水合物浆体的“稠化”，适用于海洋块状/裂隙状天然气水合物固态法开采过程中的多相多组分分离。
背景技术
针对天然气水合物的相平衡条件，目前发展起来的天然气水合物开采方法主要包括降压法、热激发法、CO2-CH4置换法和注化学抑制剂方法或这些方法的改良与组合等。这些方法的根本思路是通过一定的手段使天然气水合物在原位地层中分解为气体和水，然后通过常规油气开采的方法抽取地层流体，生产天然气。因此，这种原位分解方法在开采产能的提高严重依赖于地层的压力传递效率(降压法)和传热效率(热激发法)，而压力传递效率依赖于储层的渗透率。
对于孔隙分散型水合物储层而言，由于泥砂的存在储层渗透率较高(即使在泥质粉砂储层中，渗透率也大于块状水合物)，原位分解开采方法能够取得一定的效果；而块状水合物体内部的压力传递效率极低，因此水合物原位分解效率不可能太高，原位分解开采法在提高产能方面仍然面临重重困难，因此如何提高天然气水合物产能仍然是天然气水合物产业化开采过程中面临的最大瓶颈。
除了原位分解开采方法，还可以采用固态开采方法。固态开采方法的基本思路是在原位状态下保证水合物不分解，采用机械破碎方式使水合物从沉积物内部剥离并传输至后续处理系统进行分离、分解操作，块状水合物尤其适合于固态法开采。
在固态开采方法中，输送到举升管路中的物质包括水、水合物、泥砂及少量的水合物分解气体，是一个多相多组分的混合体系。而水合物砂浆体系包含的大量冷海水，不利于中继站中水合物的分解，因此在水合物分解之前从水合物砂浆体系中分离原有冷海水和泥砂，不仅有利于促进后续的水合物分解效率，而且能减少后续的人工举升压力，是提高后续举升效率的重要措施之一，也是固态法开采海洋天然气水合物的关键节点，但是，目前尚未有针对水合物固态开采过程中面临的多组分多相分离难题而提出的解决方案。
为此，亟待提出一种用于从天然气水合物砂浆体系中分离冷海水和气体的分离技术，以期为块状水合物开采提供技术支撑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对海洋块状天然气水合物固态法开采过程中面临的多组分多相分离难题，提出一种从水合物砂浆体系中分离冷海水和气体的分离装置及分离方法，从而实现水合物浆体的稠化，一方面提高后续水合物分解过程中的热能利用效率，另一方面有利于减少后续举升压力。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
一种水合物砂浆体系稠化分离装置，该分离装置安装在海水中继站所在高度，与举升系统的中继站配合使用，包括分离器釜体以及设置在分离器釜体内的一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元，分离器釜体的上端设置有水合物砂浆入口和分解气体出口，分离器釜体的下端设置有水合物稠浆出口和冷海水出口，所述水合物砂浆入口与举升管路的出口相连，水合物稠浆出口与水合物开采中继站的入口相连，所述分解气体出口的下方设置有气体分离滤板，当大量冷海水携带水合物砂浆体系通过水合物砂浆入口进入分离器釜体时，由于空间体积增大、流速减缓，气体从冷海水水合物砂浆体系中分离，穿透气体分离滤板进入上部管路；
所述一级冷海水分离单元安装在分离器釜体的上部，包括一级主动轮、一级从动轮、一级驱动电机、一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板，所述一级主动轮和一级从动轮分别通过主动轮轴和从动轮轴安装在分离器釜体内壁上，一级驱动电机的输出轴与主动轮轴相连，所述主动轮轴和从动轮轴上还对应的设置有主动轮毂和从动轮毂，所述主动轮毂和从动轮毂传动连接，比如，通过皮带连接；所述一级冷海水分离滤板安装在一级主动轮和一级从动轮之间，一级冷海水分离滤板的表面积大于分离器釜体的横截面面积，一级冷海水分离滤板倾斜设置在分离器釜体内部、且与分离器釜体内壁紧密贴合，保证初始状态下水合物浆体不会从它们的缝隙中漏出，一级冷海水分离滤板的上倾侧通过第一旋转销固定在分离器釜体的内壁上，其下倾侧通过第一连接带与一级主动轮相连，所述第一连接带随一级主动轮的转动实现收缩和延伸，进而带动一级冷海水分离滤板围绕第一旋转销转动；所述一级冷海水分离挡板设置在一级从动轮的下方，分离器釜体下部的一侧还设置有一级滤水槽，所述一级冷海水分离挡板倾斜设置在一级滤水槽的外壁与分离器釜体内壁之间，且一级冷海水分离挡板的表面积大于分离器釜体的横截面面积与一级滤水槽的横截面面积之差，一级冷海水分离挡板的下倾侧通过第二旋转销固定在一级滤水槽是外壁上边缘，一级冷海水分离挡板的上倾侧通过第二连接带与一级从动轮相连，所述第二连接带随一级从动轮的转动实现收缩和延伸，进而带动一级冷海水分离挡板围绕第二旋转销转动，一级冷海水分离滤板与一级冷海水分离挡板相对反向倾斜安装，实现巧妙的配合动作，完成对冷海水的分离；一级冷海水分离挡板的正下方设有一级水合物稠浆输送带，所述一级水合物稠浆输送带延伸至水合物稠浆出口，一级水合物稠浆输送带为固相传送带，能够将经过除气、除冷海水的固相水合物砂浆体系输送到中继站入口，从而进行水合物的分解和后续处理。
进一步的，所述一级滤水槽内还设置有二级冷海水分离单元，与一级冷海水分离单元结构相同，包括二级主动轮、二级从动轮、二级驱动电机、二级冷海水分离滤板和二级冷海水分离挡板；所述二级驱动电机与二级主动轮传动连接，所述二级冷海水分离滤板安装在二级主动轮和二级从动轮之间，二级冷海水分离滤板的表面积大于一级滤水槽的横截面面积，二级冷海水分离滤板倾斜设置在一级滤水槽内部、且与一级滤水槽内壁紧密贴合，保证初始状态下水合物浆体不会从它们的缝隙中漏出，所述二级冷海水分离挡板设置在二级从动轮的下方，一级滤水槽下部的一侧还设置有二级滤水槽，所述二级冷海水分离挡板倾斜设置在二级滤水槽的外壁与一级滤水槽内壁之间，且二级冷海水分离挡板的表面积大于一级滤水槽的横截面面积与二级滤水槽的横截面面积之差，二级冷海水分离挡板的正下方设置二级水合物稠浆输送带，二级水合物稠浆输送带延伸至水合物稠浆出口，与经过一级冷海水分离单元后除气、除冷海水的固相水合物砂浆体系共同输送到中继站入口进行水合物的分解和后续处理。
进一步的，所述一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元还包括检测砂浆堆积高度的泥线检测器，所述泥线检测器安装在分离器釜体的内壁上部以及一级滤水槽内壁的上部，当检测到一级冷海水分离滤板上的砂浆固体堆积到泥线检测器所在高度时，触发驱动电机动作，带动主动轮旋转，进而释放分离冷海水和气体后的稠化砂浆。
进一步的，所述一级冷海水分离滤板和二级冷海水分离滤板均为带滤网的承重板，且二级冷海水分离滤板上的滤网网孔直径小于一级冷海水分离滤板上的滤网网孔直径，以达到进一步分离水合物砂浆体系中冷海水的目标。
进一步的，所述一级冷海水分离挡板和二级冷海水分离挡板均为不带网孔的硬质板，结合一级滤水槽漏斗状入口的设计，实现对水合物砂浆体系更有效和有利的分离。
本发明另外还提出一种水合物砂浆体系稠化分离方法，包括以下步骤：
(1)初始状态下，分离器釜体与一级冷海水分离单元之间处于闭合状态，即一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁紧密贴合；大量冷海水携带水合物砂浆体系从水合物砂浆入口进入分离器釜体内时，由于空间体积增大，流速减缓，气体从冷海水水合物砂浆体系中分离，穿透气体分离滤板进入上部管路，水合物、冷海水和泥沙形成的混合体系向下沉降至一级冷海水分离滤板上，此时冷海水继续向下穿透一级冷海水分离滤板向下渗漏，结合倾斜设置的一级冷海水分离挡板，进入一级滤水槽内；
(2)当一级冷海水分离滤板上泥砂堆积质量达到设定阈值时，控制一级驱动电机驱动一级主动轮顺时针旋转，一级冷海水分离滤板的下倾侧向下倾斜，此时一级从动轮跟随一级主动轮转动，带动一级冷海水分离挡板的上倾侧向上抬起，进而打开一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁之间的空间，使固相的水合物和泥沙落入一级水合物稠浆输送带上，将稠化后的水合物砂浆体系输送到中继站入口；
(3)当一级冷海水分离滤板上的固相颗粒落入一级水合物稠浆输送带上后，由一级驱动电机控制一级主动轮逆时针转动，一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板回位，进入下一轮冷海水分离过程，重复执行步骤(2)和(3)，实现冷海水和气体的持续分离。
进一步的，在对水合物砂浆体系进行稠化分离过程中，由于冷海水分离过程中可能伴随少量的水合物颗粒和泥沙进入一级滤水槽，故在一级滤水槽内设置有一级冷海水分离单元相同的二级冷海水分离单元设备，通过二级冷海水分离单元实现对落入一级滤水槽内流体进行二次分离。
进一步的，所述步骤(2)中，当水合物砂浆体系中水合物浓度很高时，由于水合物本身的密度小于海水，因此可能造成一级主动轮扭矩始终无法增大到设定阈值，此时，还可以通过设置在分离器釜体内壁上部的泥线检测器检测一级冷海水分离滤板上方空间的固相含量，通过检测砂浆堆积高度来触发一级驱动电机工作，进而带动以及主动轮顺时针转动，排出固相的水合物和泥沙。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案提出的水合物砂浆体系稠化分离方案，通过分离器釜体的设计及一级冷海水分离系统与二级冷海水分离系统的配合，实现从水合物砂浆体系中分离出冷海水及少量的水合物分解气体，并将分离的冷海水排入冷海水回注管路“回注”到海底，将少量的水合物分解气体导入上部举升管路、开采到平台上来，将分离后的稠化后的水合物砂浆体系导入下一步分解流程(水合物分解处理中继站)进一步分解处理，通过该结构的设计，不仅可以提高后续水合物分解过程中的热能利用率，而且还有利于减少后续举升压力，为块状水合物开采提供更有利的技术支持。
附图说明
图1为本发明实施例1所述分离装置的结构示意图；
图2为一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板打开状态示意图；
图3为本发明实施例一级主动轮和一级从动轮配合原理示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1，一种水合物砂浆体系稠化分离装置，该分离装置安装在海水中继站所处高度，与举升系统的中继站配合使用，用以实现从水合物砂浆体系中分离冷海水及少量的水合物分解气体，并将分离的冷海水排入冷海水回注管路，将少量的水合物分解气体导入上部举升管路，将分离后的水合物稠浆导入下一步分解流程用于进一步分解处理，不仅可以提高后续水合物分解过程中的热能利用效率，而且还有利于减少后续举升压力，为块状水合物开采提供更有利的技术支撑。
如图1所示，该水合物砂浆体系稠化分离装置包括分离器釜体和一级冷海水分离单元，分离器釜体为长方体形，分离器釜体的上端设置有水合物砂浆入口1和分解气体出口3，分离器釜体的下端设置有水合物稠浆出口22和冷海水出口23，所述水合物砂浆入口1与举升管路的出口相连，水合物稠浆出口22与水合物开采中继站的入口相连，一级冷海水分离单元设置在分离器釜体内；所述分解气体出口3的下方设置有气体分离滤板2。
具体的，如图1所示，所述一级冷海水分离单元包括一级主动轮5、一级从动轮9、一级驱动电机21、一级冷海水分离滤板6和一级冷海水分离挡板10，所述一级主动轮5和一级从动轮9分别通过主动轮轴52和从动轮轴92固定在分离器釜体内壁上，参考图3，一级驱动电机21的输出轴与主动轮轴52相连，在主动轮轴52和从动轮轴92上靠近分离器釜体内壁处还分别安装有主动轮毂51和从动轮毂91，主动轮毂和从动轮毂传动连接，比如缠绕皮带59，实现一级主动轮带动一级从动轮转动的目的；所述一级冷海水分离滤板6安装在一级主动轮5和一级从动轮9之间，一级冷海水分离滤板6的面积大于分离器釜体的横截面面积，并呈倾斜状安装在分离器釜体内部、且与分离器釜体内壁紧密贴合，一级冷海水分离滤板6的一侧(上倾侧)通过第一旋转销7固定在分离器釜体内侧壁上，另一侧(下倾侧)通过皮带5-4与一级主动轮5相连，皮带5-4与一级冷海水分离滤板6的下倾侧机械固定，所述皮带5-4随一级主动轮5的转动实现收缩和延伸(皮带缠绕在一级主动轮上)，进而带动一级冷海水分离滤板6围绕第一旋转销7转动，一级冷海水分离滤板6为带滤网的承重板，初始状态下一级冷海水分离滤板呈下倾斜固定在分离器釜体内部，且与分离器釜体内壁紧密配合，保证初始状态下水合物浆体不会从一级冷海水分离滤板与分离器釜体之间的缝隙漏出；
所述一级冷海水分离挡板10设置在一级从动轮9的下方，一级冷海水分离挡板10为不带网孔硬质板，分离器釜体下部的一侧还设置有一级滤水槽13，所述一级冷海水分离挡板10倾斜设置在一级滤水槽13的外壁与分离器釜体内壁之间，且一级冷海水分离挡板10的表面积大于分离器釜体的横截面面积与一级滤水槽13的横截面面积之差，一级冷海水分离挡板10的下倾侧通过第二旋转销11固定在一级滤水槽13是外壁上边缘，一级冷海水分离挡板10的上倾侧通过第二连接带9-4与一级从动轮9相连，所述第二连接带9-4随一级从动轮9的转动实现收缩和延伸，进而带动一级冷海水分离挡板10围绕第二旋转销11转动，一级冷海水分离滤板6与一级冷海水分离挡板10相对反向倾斜安装，实现巧妙的配合动作。
另外，在一级冷海水分离挡板10的正下方设置有一级水合物稠浆输送带18，所述一级水合物稠浆输送带18延伸至水合物稠浆出口22，一级水合物稠浆输送带18为固相传送带，能够将经过除气、除冷海水的固相水合物砂浆体系输送到中继站入口，从而进行水合物的分解和后续处理。
为了增强冷海水分离效率，所述一级滤水槽内部还设置有二级冷海水分离单元，二级冷海水分离单元(即一级滤水槽的入口)采用洼陷式(漏斗状)入口设计，所述二级冷海水分离单元包括二级主动轮14、二级从动轮15、二级冷海水分离滤板16、二级冷海水分离挡板17和二级滤水槽13和二级水合物稠浆输送带20，二级冷海水分离单元通过一级滤水槽13与一级水合物稠浆输送带18隔离，也即所述一级滤水槽的外壳即为二级冷海水分离单元的外壁，二级冷海水分离单元的工作原理及运动方式与一级冷海水分离单元一致，在此不做详述，二级冷海水分离单元与一级冷海水分离单元相较而言，所述的二级冷海水分离滤板的网孔小于一级冷海水分离滤板的网孔，以达到进一步分离水合物砂浆体系中冷海水的目标。当然，本方案中可以根据实际需要设置三级或多级冷海水分离单元。
本方案中，在分离器釜体内壁上部以及一级滤水槽的内壁上部还设置有泥线检测器4，所述泥线检测器4安装在分离器釜体的内壁上部以及一级滤水槽内壁的上部，所述泥线检测器为成熟的设备及技术，可直接购买，比如采用一对声波探头，当检测到一级冷海水分离滤板上的砂浆固体堆积到泥线检测器所在高度时，触发驱动电机动作，带动主动轮旋转，进而释放分离冷海水和气体后的稠化砂浆。
具体工作时，结合图1和图2所示，初始状态下，分离器釜体与一级冷海水分离单元之间处于闭合状态，即一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁紧密贴合，(由于一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元工作原理相同，下面的描述中部区分一级和二级)，当主动轮顺时针旋转时，释放缠绕在主动轮上的皮带(连接带)，冷海水分离滤板的下倾侧下落，同时，在主动轮毂和从动轮毂之间的传送皮带作用下，从动轮同时发生顺时针转动，此时连接带缠绕在从动轮上，冷海水分离挡板被拉起，此为排出过程；当主动轮逆时针转动时，连接带(皮带)缠绕在主动轮上，冷海水分离滤板下倾侧被拉起，同时，在主动轮毂和从动轮毂之间的传送皮带作用下，从动轮同时发生逆时针转动，此时，从动轮释放连接带，冷海水分离挡板被放下，此为分离过程。
实施例2，基于实施例1所述水合物砂浆体系稠化分离装置的分离方法，其包括以下步骤：
(1)起始状态下，分离器釜体与内部分离结构处于闭合状态(如图1)。大量冷海水携带水合物砂浆体系进入分离器釜体时，由于空间体积增大，流速减缓，气体从冷水水合物砂浆体系中分离，穿透气体分离滤板进入上部管路，水合物、冷海水和泥砂形成的混合体系向下沉降至一级海水分离滤板上，此时冷海水继续穿透海水分离滤板向下渗漏，进入一级滤水槽，滴到一级海水分离挡板上的冷海水沿一级分离挡板的斜面向下流动同样进入一级滤水槽。
(2)当一级冷海水分离滤板上泥沙堆积质量达到设定阈值时，控制一级驱动电机驱动一级主动轮顺时针旋转，一级冷海水分离滤板的下倾侧向下倾斜，此时一级从动轮跟随一级主动轮转动，带动一级冷海水分离挡板的上倾侧向上抬起，进而打开一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁之间的空间，如图2所示，使固相的水合物和泥沙落入一级水合物稠浆输送带上，将稠化后的水合物砂浆体系输送到中继站入口。
特别的，由于水合物本身的密度小于海水，因此可能造成一级主动轮扭矩始终无法增大到设定阈值，此时，还可以通过设置在分离器釜体内壁上部的泥线检测器检测一级冷海水分离滤板上方空间的固相含量，通过检测砂浆堆积高度来触发一级驱动电机工作，进而带动以及主动轮顺时针转动，排出固相的水合物和泥沙。
(3)当一级冷海水分离滤板上的固相颗粒落入一级水合物稠浆输送带上后，由一级驱动电机控制一级主动轮逆时针转动，一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板回位，进入下一轮冷海水分离过程，重复执行步骤(2)和(3)，实现冷海水和气体的持续分离。
在对水合物砂浆体系进行稠化分离过程中，由于上述冷海水分离过程中可能伴随少量的水合物颗粒和泥砂颗粒进入一级滤水槽，因此在一级滤水槽中安装与一级分离装置相同的设备，用于二次分离，分离原理与一次分离原理一致，不再赘述，上述一级水合物稠浆输送带与一级水合物稠浆输送带传送的固相颗粒在前处理分离器的出口汇合，共同进入水合物分解处理中继站，进行后续处理。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种水合物砂浆体系稠化分离装置，其特征在于，包括分离器釜体以及设置在分离器釜体内的一级冷海水分离单元，分离器釜体的上端设置有水合物砂浆入口(1)和分解气体出口(3)，分离器釜体的下端设置有水合物稠浆出口(22)和冷海水出口(23)，所述分解气体出口(3)的下方设置有气体分离滤板(2)；
所述一级冷海水分离单元安装在分离器釜腔体内侧的上部，包括一级主动轮(5)、一级从动轮(9)、一级驱动电机(21)、一级冷海水分离滤板(6)和一级冷海水分离挡板(10)，所述一级主动轮(5)和一级从动轮(9)分别通过主动轮轴(52)和从动轮轴(92)安装在分离器釜体内壁上，一级驱动电机(21)的输出轴与主动轮轴(52)相连，所述主动轮轴(52)和从动轮轴(92)上还对应的设置有主动轮毂(51)和从动轮毂(91)，所述主动轮毂和从动轮毂传动连接；所述一级冷海水分离滤板(6)安装在一级主动轮(5)和一级从动轮(9)之间，一级冷海水分离滤板(6)的表面积大于分离器釜体的横截面面积，一级冷海水分离滤板(6)倾斜设置在分离器釜体内部、且与分离器釜体内壁紧密贴合，一级冷海水分离滤板(6)的上倾侧通过第一旋转销(7)固定在分离器釜体的内壁上，其下倾侧通过第一连接带(53)与一级主动轮(5)相连，所述第一连接带(53)随一级主动轮(5)的转动实现收缩和延伸，进而带动一级冷海水分离滤板(6)围绕第一旋转销(7)转动；所述一级冷海水分离挡板(10)设置在一级从动轮(9)的下方，分离器釜体下部的一侧还设置有一级滤水槽(13)，所述一级冷海水分离挡板(10)倾斜设置在一级滤水槽(13)的外壁与分离器釜体内壁之间，且一级冷海水分离挡板(10)的表面积大于分离器釜体的横截面面积与一级滤水槽(13)的横截面面积之差，一级冷海水分离挡板(10)的下倾侧通过第二旋转销(11)固定在一级滤水槽(13)是外壁上边缘，一级冷海水分离挡板(10)的上倾侧通过第二连接带(93)与一级从动轮(9)相连，所述第二连接带(93)随一级从动轮(9)的转动实现收缩和延伸，进而带动一级冷海水分离挡板(10)围绕第二旋转销(11)转动；
一级冷海水分离挡板(10)的正下方设有一级水合物稠浆输送带(18)，所述一级水合物稠浆输送带(18)延伸至水合物稠浆出口(22)。
2.根据权利要求1所述的水合物砂浆体系稠化分离装置，其特征在于：所述一级滤水槽(13)内部还设置有二级冷海水分离单元，所述二级冷海水分离单元与一级冷海水分离单元结构相同，包括二级主动轮(14)、二级从动轮(15)、二级驱动电机、二级冷海水分离滤板(16)和二级冷海水分离挡板(17)；所述二级驱动电机与二级主动轮传动连接，所述二级冷海水分离滤板(16)安装在二级主动轮(14)和二级从动轮(15)之间，二级冷海水分离滤板(16)的表面积大于一级滤水槽(13)的横截面面积，二级冷海水分离滤板(16)倾斜设置在一级滤水槽(13)内部、且与一级滤水槽(13)内壁紧密贴合，所述二级冷海水分离挡板(17)设置在二级从动轮(15)的下方，一级滤水槽(13)下部的一侧还设置有二级滤水槽(19)，所述二级冷海水分离挡板(17)倾斜设置在二级滤水槽(19)的外壁与一级滤水槽(13)内壁之间，且二级冷海水分离挡板(17)的表面积大于一级滤水槽(13)的横截面面积与二级滤水槽(19)的横截面面积之差，二级冷海水分离挡板(17)的正下方设置二级水合物稠浆输送带(20)，二级水合物稠浆输送带(20)延伸至水合物稠浆出口(22)。
3.根据权利要求2所述的水合物砂浆体系稠化分离装置，其特征在于：所述一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元还包括检测砂浆堆积高度的泥线检测器(4)，所述泥线检测器(4)安装在分离器釜体的内壁上部以及一级滤水槽(13)内壁的上部。
4.根据权利要求3所述的水合物砂浆体系稠化分离装置，其特征在于：所述一级冷海水分离滤板(6)和二级冷海水分离滤板(16)均为带滤网的承重板，且二级冷海水分离滤板(16)上的滤网网孔直径小于一级冷海水分离滤板(6)上的滤网网孔直径。
5.根据权利要求4所述的水合物砂浆体系稠化分离装置，其特征在于：所述一级冷海水分离挡板(10)和二级冷海水分离挡板(17)均为不带网孔的硬质板。
6.一种水合物砂浆体系稠化分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)初始状态下，一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁紧密贴合；大量冷海水携带水合物砂浆体系从水合物砂浆入口进入分离器釜体内时，气体从冷海水水合物砂浆体系中分离，穿透气体分离滤板进入上部管路，水合物、冷海水和泥沙形成的混合体系向下沉降至一级冷海水分离滤板上，此时冷海水继续向下穿透一级冷海水分离滤板向下渗漏，结合倾斜设置的一级冷海水分离挡板进入一级滤水槽内；
(2)当一级冷海水分离滤板上泥沙堆积质量达到设定阈值时，控制一级驱动电机驱动一级主动轮顺时针旋转，一级冷海水分离滤板的下倾侧向下倾斜，此时一级从动轮跟随一级主动轮转动，带动一级冷海水分离挡板的上倾侧向上抬起，进而打开一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板与分离器釜体内壁之间的空间，使固相的水合物和泥沙落入一级水合物稠浆输送带上，将稠化后的水合物砂浆体系输送到中继站入口；
(3)当一级冷海水分离滤板上的固相颗粒落入一级水合物稠浆输送带上后，由一级驱动电机控制一级主动轮逆时针转动，一级冷海水分离滤板和一级冷海水分离挡板回位，进入下一轮冷海水分离过程，重复执行步骤(2)和(3)，实现冷海水和气体的持续分离。
7.根据权利要求6所述的水合物砂浆体系稠化分离方法，其特征在于：在对水合物砂浆体系进行稠化分离过程中，在一级滤水槽内设置有一级冷海水分离单元相同结构的二级冷海水分离单元，通过二级冷海水分离单元对落入一级滤水槽内流体进行二次分离。
8.根据权利要求7所述的水合物砂浆体系稠化分离方法，其特征在于：所述步骤(2)中，还可以通过设置在分离器釜体内壁上部的泥线检测器检测一级冷海水分离滤板上方空间的固相含量，通过检测砂浆堆积高度来触发一级驱动电机工作，进而带动以及主动轮顺时针转动，排出固相的水合物和泥沙。
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