CN112588003A - 一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置及过滤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置及过滤方法，过滤装置包括真空转鼓过滤机、气液真空分离罐和真空泵，所述真空转鼓过滤机内设有由电机带动旋转的转鼓，所述转鼓的外圈围设有滤布，所述转鼓的内腔由真空泵抽真空；所述真空转鼓过滤机的内腔自底部沿转鼓的旋转方向依次为过滤区、干燥区、反吹卸料区和滤布反洗区，所述真空转鼓过滤机的下部设有渣水进料口和滤饼出口，所述过滤区内由渣水进料口灌入待过滤渣水，所述转鼓的下部浸于待过滤渣水内。利用本发明提供的过滤方法产生的滤饼没有龟裂，在干燥区防止了干燥空气由于滤饼开裂导致的短路，大幅提高了干燥效果，获得低含湿量的滤饼，可以将滤饼含湿率降至45%以下。

Description

一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置及过滤方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置及过滤方法。
背景技术
我国能源结构是多煤少油，近些年煤化工在我国获得飞速的发展，煤气化是煤化工的工艺起点。在2021年预计煤气化炉总量将达到至少1200套（亚化咨询《中国煤气化年度报告2017》数据）。 截至2017年10月底，中国煤化工行业有20多家煤气化技术专利（航天炉、壳牌炉（Shell）、GSP炉、三菱炉、德士古炉（Texaco），华理炉、清华炉）的近千台气化炉在运行，合成气总量超过3000万方/小时。
目前市场上常见的处理方式是采用带式过滤机过滤后，变成含水55~60%废渣进行露天堆放。目前的处理方式存在以下问题：随着产生的汽化渣越来越多，各企业没有更多的场地进行堆放；露天堆放气化渣自然风干后会产生飞灰污染环境；采用干化的方法处理投资和运行成本高，不能实现大规模推广；汽化渣含有残碳具有一定的热值，作为固废其价值没有得到充分利用。气化渣的处理已经为各煤化工气化装置的痛点和难点问题。
目前技术也有尝试采用板框式压滤机的技术方案，其含湿率可以达到45%以下，但其单台产量低、易损件多、故障率高，维护成本高昂，也未能大规模推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置及过滤方法，可以将滤饼含湿率降至45%以下，且过滤装置结构紧凑、可靠性高、单台产量大的特点。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，包括真空转鼓过滤机、气液真空分离罐和真空泵，所述真空转鼓过滤机内设有由电机带动旋转的转鼓，所述转鼓的外圈围设有滤布，所述转鼓的内腔由真空泵抽真空；
所述真空转鼓过滤机的内腔自底部沿转鼓的旋转方向依次为过滤区、干燥区、反吹卸料区和滤布反洗区，所述真空转鼓过滤机的下部设有渣水进料口和滤饼出口，所述过滤区内由渣水进料口灌入待过滤渣水，所述转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
所述滤饼出口与反吹卸料区连通，所述滤布反洗区与过滤区的侧上端连通，所述滤布反洗区通过自转鼓内侧延伸至真空转鼓过滤机外部的反洗水管与滤布清洗水供给装置连通；
所述转鼓的内侧设有中心排液管，所述中心排液管的进液端位于转鼓的下部内侧，所述中心排液管的出液端与气液真空分离罐的进液端相连，所述气液真空分离罐的出液端与滤液回收池相连，所述气液真空分离罐的出气端与真空泵的进气端相连，所述真空泵的出气端通过延伸至转鼓内侧的反吹气管与反吹卸料区连通。
其中，所述真空转鼓过滤机的侧下部设有溢流口，所述过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设有溢流堰，所述溢流堰与溢流口连通，所述溢流口通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
其中，所述真空转鼓过滤机的上部设有与干燥区连通的进气口，所述进气口与外部的空气供给装置相连。
本发明还提供一种真空转鼓过滤机，所述真空转鼓过滤机内设有由电机带动旋转的转鼓，所述转鼓的外圈围设有滤布，所述转鼓的内腔由真空泵抽真空；
所述真空转鼓过滤机的内腔自底部沿转鼓的旋转方向依次为过滤区、干燥区、反吹卸料区和滤布反洗区，所述真空转鼓过滤机的下部设有渣水进料口和滤饼出口，所述过滤区内由渣水进料口灌入待过滤渣水，所述转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
所述滤饼出口与反吹卸料区连通，所述反吹卸料区处的滤布内侧设有反吹气管，所述滤布反洗区与过滤区的侧上端连通，所述滤布反洗区通过自转鼓内侧延伸至真空转鼓过滤机外部的反洗水管与滤布清洗水供给装置连通；
所述转鼓的内侧设有中心排液管，所述中心排液管的进液端位于转鼓的下部内侧，所述中心排液管的出液端延伸至真空转鼓过滤机的外部。
其中，所述真空转鼓过滤机的侧下部设有溢流口，所述过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设有溢流堰，所述溢流堰与溢流口连通，所述溢流口通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
其中，所述真空转鼓过滤机的上部设有与干燥区连通的进气口，所述进气口与外部的空气供给装置相连。
本发明还提供一种煤气炉产生的渣水混合物过滤方法，包括如下步骤：
（1）进料：储存于待过滤渣水储存槽内的待过滤渣水通过渣水进料口灌入过滤区内；
（2）真空转鼓过滤
（2-1）转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
（2-2）真空转鼓过滤机的转鼓的内腔由真空泵抽真空，转鼓内外形成压差，过滤区内的待过滤渣水在转鼓旋转过程中被过滤，在压差作用下滤液穿过滤布进入转鼓的下部内侧，然后通过中心排液管排出，截留的固体堆积于滤布上形成滤饼；
（2-3）过滤区形成的滤饼旋转随转鼓从过滤区转出，进入干燥区，自进气口进入的空气也在压差作用下气穿过滤饼，对滤饼中的部分水分进行置换，将滤饼中的含湿量进一步降低；
（2-4）被空气置换干燥后的滤饼进入反吹卸料区，来自反吹气管的带压气体在卸料区从滤布内侧反吹，将干燥的滤饼从鼓面去除，经由滤饼出口排出；
（2-5）卸除滤饼后的转鼓继续旋转进进入滤布反洗区，来自反洗水管的清洗水定期在线对滤布进行反洗，防止滤布堵塞；
（2-6）重复步骤（2-1）-（2-6），开始新的过滤循环周期；
（3）滤液和空气的气液分离：转鼓内部来自过滤区的滤液和来自干燥区的空气形成两相流体自中心排液管排出，进入气液真空分离罐内进行气液分离，分离后的滤液自液真空分离罐底部的出液端排出进入滤液回收池，分离后的空气自液真空分离罐顶部的出气端排出进入真空泵；
（4）反吹卸料：自真空泵出气端流出的一部分气体通过反吹气管吹至反吹卸料区，其余部分气体直接排空；
其中，所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤方法还包括如下步骤：
（5）渣水溢流：过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设置溢流堰，过滤区内的待过滤渣水依次流经溢流堰和溢流口后通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、利用本发明提供的过滤方法产生的滤饼没有龟裂，在干燥区防止了干燥空气由于滤饼开裂导致的短路，大幅提高了干燥效果，获得低含湿量的滤饼，可以将滤饼含湿率降至45%以下。
2、本发明提供的过滤装置结构紧凑，占地面积小，生产成本低，具有可靠性高、单台产量大的特点。
3、本发明提供的过滤装置可以连续运行，在线进行滤布清洗，可靠性高，维护成本低，可以大幅降低后段干燥处理工艺的投资和运行成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中真空转鼓过滤机的横截面结构示意图；
图3为本发明中真空转鼓过滤机的纵截面结构示意图。
附图标记说明：
1、真空转鼓过滤机；101、渣水进料口；102、滤饼出口；103、溢流口；104、进气口；2、真空泵；3、气液真空分离罐；4、回流泵；5、转鼓；6、过滤区；7、中心排液管；8、反吹气管；9、反洗水管；10、干燥区；11、反吹卸料区；12、滤布反洗区。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1-图3所示，本发明提供一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，包括真空转鼓过滤机1、气液真空分离罐3和真空泵2，所述真空转鼓过滤机1内设有由电机带动旋转的转鼓5，所述转鼓5的外圈围设有滤布，所述转鼓5的内腔由真空泵2抽真空。
所述真空转鼓过滤机1的内腔自底部沿转鼓5的旋转方向依次为过滤区6、干燥区10、反吹卸料区11和滤布反洗区12，所述真空转鼓过滤机1的下部设有渣水进料口101和滤饼出口102，所述过滤区6内由渣水进料口101灌入待过滤渣水，所述转鼓5的下部浸于待过滤渣水内。
所述滤饼出口102与反吹卸料区11连通，所述滤布反洗区12与过滤区6的侧上端连通，所述滤布反洗区12通过自转鼓5内侧延伸至真空转鼓过滤机1外部的反洗水管9与滤布清洗水供给装置连通。
所述转鼓5的内侧设有中心排液管7，所述中心排液管7的进液端位于转鼓5的下部内侧，所述中心排液管7的出液端与气液真空分离罐3的进液端相连，所述气液真空分离罐3的出液端与滤液回收池相连，所述气液真空分离罐3的出气端与真空泵2的进气端相连，所述真空泵2的出气端通过延伸至转鼓5内侧的反吹气管8与反吹卸料区11连通。
所述真空转鼓过滤机1的侧下部设有溢流口103，所述过滤区6的与滤布反洗区12相对的侧上端设有溢流堰，所述溢流堰与溢流口103连通，所述溢流口103通过回流泵4与待过滤渣水储存槽连通。
所述真空转鼓过滤机1的上部设有与干燥区10连通的进气口104，所述进气口104与外部的空气供给装置相连。
本实施例的工作原理为：采用的真空转鼓过滤机的核心部件为一个外表面包覆了一层滤布的可以旋转的转鼓；工作时转鼓下部浸入需要待过滤渣水；转鼓内部被抽真空形成压差，在压差作用下滤液穿过滤布后通过中心排液管排出，截留的固体堆积于滤网外侧形成滤饼。
过滤区形成的滤饼跟随转鼓自过滤去转出，进入干燥区，空气也在负压抽吸作用下气穿过滤饼，对滤饼中的部分水分进行置换，将滤饼中的含湿量进一步降低；被空气置换干燥后的滤饼进入反吹卸料区，来自反吹气管的带压气体在反吹卸料区从滤布后面反吹，将干燥的滤饼从鼓面去除；卸除滤饼后的转鼓旋转进入滤布反洗区，来自反洗水管的清洗水定期在线对滤布进行反洗，防止滤布堵塞；清洗后的滤布进入过滤区开始新的过滤周期。
实施例2
本发明还提供一种利用上述的过滤装置的煤气炉产生的渣水混合物过滤方法，包括如下步骤：
（1）进料：储存于待过滤渣水储存槽内的待过滤渣水通过渣水进料口灌入过滤区内，待过滤渣水为10~25%气化渣渣水混合物；
（2）真空转鼓过滤
（2-1）转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
（2-2）真空转鼓过滤机的转鼓的内腔由真空泵抽真空，转鼓内外形成压差，过滤区内的待过滤渣水在转鼓旋转过程中被过滤，在压差作用下滤液穿过滤布进入转鼓的下部内侧，然后通过中心排液管排出，截留的固体堆积于滤布上形成滤饼；
（2-3）过滤区形成的滤饼旋转随转鼓从过滤区转出，进入干燥区，自进气口进入的空气也在压差作用下气穿过滤饼，对滤饼中的部分水分进行置换，将滤饼中的含湿量进一步降低；
（2-4）被空气置换干燥后的滤饼进入反吹卸料区，来自反吹气管的带压气体在卸料区从滤布内侧反吹，将干燥的滤饼从鼓面去除，经由滤饼出口排出；
（2-5）卸除滤饼后的转鼓继续旋转进进入滤布反洗区，来自反洗水管的清洗水定期在线对滤布进行反洗，防止滤布堵塞；
（2-6）重复步骤（2-1）-（2-6），开始新的过滤循环周期。
（3）滤液和空气的气液分离：转鼓内部来自过滤区的滤液和来自干燥区的空气形成两相流体自中心排液管排出，进入气液真空分离罐内进行气液分离，分离后的滤液自液真空分离罐底部的出液端排出进入滤液回收池，分离后的空气自液真空分离罐顶部的出气端排出进入真空泵；
（4）反吹卸料：自真空泵出气端流出的一部分气体通过反吹气管吹至反吹卸料区，其余部分气体直接排空；
（5）渣水溢流：过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设置溢流堰，过滤区内的待过滤渣水依次流经溢流堰和溢流口后通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
本发明针对的煤气炉是指发生如下主化学反应的设备：
C+O2→CO2；
C+CO2→CO；
C+H2O→C+H2。
本发明提供的煤气炉产生的渣水混合物过滤方法采用的是转鼓式真空过滤机，区别于带式真空机过滤和板框式压滤等其它过滤方式。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，其特征在于，包括真空转鼓过滤机、气液真空分离罐和真空泵，所述真空转鼓过滤机内设有由电机带动旋转的转鼓，所述转鼓的外圈围设有滤布，所述转鼓的内腔由真空泵抽真空；
所述真空转鼓过滤机的内腔自底部沿转鼓的旋转方向依次为过滤区、干燥区、反吹卸料区和滤布反洗区，所述真空转鼓过滤机的下部设有渣水进料口和滤饼出口，所述过滤区内由渣水进料口灌入待过滤渣水，所述转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
所述滤饼出口与反吹卸料区连通，所述滤布反洗区与过滤区的侧上端连通，所述滤布反洗区通过自转鼓内侧延伸至真空转鼓过滤机外部的反洗水管与滤布清洗水供给装置连通；
所述转鼓的内侧设有中心排液管，所述中心排液管的进液端位于转鼓的下部内侧，所述中心排液管的出液端与气液真空分离罐的进液端相连，所述气液真空分离罐的出液端与滤液回收池相连，所述气液真空分离罐的出气端与真空泵的进气端相连，所述真空泵的出气端通过延伸至转鼓内侧的反吹气管与反吹卸料区连通。
2.根据权利要求1所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，其特征在于，所述真空转鼓过滤机的侧下部设有溢流口，所述过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设有溢流堰，所述溢流堰与溢流口连通，所述溢流口通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
3.根据权利要求1所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，其特征在于，所述真空转鼓过滤机的上部设有与干燥区连通的进气口，所述进气口与外部的空气供给装置相连。
4.一种真空转鼓过滤机，其特征在于，所述真空转鼓过滤机内设有由电机带动旋转的转鼓，所述转鼓的外圈围设有滤布，所述转鼓的内腔由真空泵抽真空；
所述真空转鼓过滤机的内腔自底部沿转鼓的旋转方向依次为过滤区、干燥区、反吹卸料区和滤布反洗区，所述真空转鼓过滤机的下部设有渣水进料口和滤饼出口，所述过滤区内由渣水进料口灌入待过滤渣水，所述转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
所述滤饼出口与反吹卸料区连通，所述反吹卸料区处的滤布内侧设有反吹气管，反所述滤布反洗区与过滤区的侧上端连通，所述滤布反洗区通过自转鼓内侧延伸至真空转鼓过滤机外部的反洗水管与滤布清洗水供给装置连通；
所述转鼓的内侧设有中心排液管，所述中心排液管的进液端位于转鼓的下部内侧，所述中心排液管的出液端延伸至真空转鼓过滤机的外部。
5.根据权利要求4所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，其特征在于，所述真空转鼓过滤机的侧下部设有溢流口，所述过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设有溢流堰，所述溢流堰与溢流口连通，所述溢流口通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
6.根据权利要求4所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤装置，其特征在于，所述真空转鼓过滤机的上部设有与干燥区连通的进气口，所述进气口与外部的空气供给装置相连。
7.一种利用如权利要求1-3中任一项所述的过滤装置的煤气炉产生的渣水混合物过滤方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）进料：储存于待过滤渣水储存槽内的待过滤渣水通过渣水进料口灌入过滤区内；
（2）真空转鼓过滤
（2-1）转鼓的下部浸于待过滤渣水内；
（2-2）真空转鼓过滤机的转鼓的内腔由真空泵抽真空，转鼓内外形成压差，过滤区内的待过滤渣水在转鼓旋转过程中被过滤，在压差作用下滤液穿过滤布进入转鼓的下部内侧，然后通过中心排液管排出，截留的固体堆积于滤布上形成滤饼；
（2-3）过滤区形成的滤饼旋转随转鼓从过滤区转出，进入干燥区，自进气口进入的空气也在压差作用下气穿过滤饼，对滤饼中的部分水分进行置换，将滤饼中的含湿量进一步降低；
（2-4）被空气置换干燥后的滤饼进入反吹卸料区，来自反吹气管的带压气体在卸料区从滤布内侧反吹，将干燥的滤饼从鼓面去除，经由滤饼出口排出；
（2-5）卸除滤饼后的转鼓继续旋转进进入滤布反洗区，来自反洗水管的清洗水定期在线对滤布进行反洗，防止滤布堵塞；
（2-6）重复步骤（2-1）-（2-6），开始新的过滤循环周期；
（3）滤液和空气的气液分离：转鼓内部来自过滤区的滤液和来自干燥区的空气形成两相流体自中心排液管排出，进入气液真空分离罐内进行气液分离，分离后的滤液自液真空分离罐底部的出液端排出进入滤液回收池，分离后的空气自液真空分离罐顶部的出气端排出进入真空泵；
（4）反吹卸料：自真空泵出气端流出的一部分气体通过反吹气管吹至反吹卸料区，其余部分气体直接排空。
8.根据权利要求7所述的煤气炉产生的渣水混合物过滤方法，其特征在于，还包括如下步骤：
（5）渣水溢流：过滤区的与滤布反洗区相对的侧上端设置溢流堰，过滤区内的待过滤渣水依次流经溢流堰和溢流口后通过回流泵与待过滤渣水储存槽连通。
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