CN113091406A - 一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统和脱水方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统和脱水方法，包括钢结构脱水筒、滤液罐和集水箱，在钢结构脱水筒内的电机轴上设置多层从上至下外径逐渐增大的滤板，滤板上开设多个滤水孔，在滤板层的下方设置真空泵，在真空作用下，滤板两侧形成负压；粗渣湿物料从钢结构脱水筒顶部投入，在重力场和真空力场作用下粗渣中的水分经刮耙分散和刮刀刮落从上层滤板到下层滤板，逐级脱水，脱出的水分经溢流口汇集至滤液罐进行过滤，洁净后的水进入集水箱进行回收再利用。该脱水装置和脱水方法能快速煤气化粗渣进行脱水处理，处理后的粗渣含水量低，多能量场耦合技术与塔式梯级脱水过程极大地节约了粗渣脱水时间，同时经过对脱出水分的收集和过滤实现了水资源的回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统和脱水方法，属于煤基废弃物加工与洁净利用技术领域。
背景技术
煤炭气化是煤炭高效与洁净转化的关键技术，是煤制化学品、煤制油、煤制天然气、IGCC发电等工艺的重要源头。
在煤气化过程中，气化渣可分为粗渣和细渣。其中，粗渣经气化炉在高温条件下(1350-1600℃)液态排渣，而后进入渣池中，降温后的气化粗渣从渣池中捞出后转移至运渣车，在重力作用下沥水2～4个小时，极大地限制了气化粗渣湿料的处理效率，若粗渣在高水分情况下运输则会给生产区环境带来较大的不良影响。
我国煤气化产业主要集中在煤炭资源禀赋同时水资源匮乏的西北地区，开发气化粗渣的高效脱水技术的同时实现水资源的回收，降低工厂用水费用和气化粗渣处理成本，也是急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统和脱水方法，该脱水系统和方法能够实现对煤气化粗渣的高效脱水的同时实现对水资源的回收。
为了实现上述目的，本发明提供一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统，包括钢结构脱水筒、滤液罐和集水箱；
所述的钢结构脱水筒包括上部脱水机构和下部出料机构，上部脱水机构和下部出料机构之间通过钢结构脱水筒内靠近下部设置的安装板进行分隔，安装板中部通过轴承连接有电机轴，电机轴与钢结构脱水筒的纵向中心轴同轴设置，电机轴的上端为伸出钢结构脱水筒顶部的电机，所述电机与电机控制箱连接；以电机轴为中心轴，在电机轴的外圆周上固定连接有辊体，沿辊体的长度方向从上至下等间距安装有多层外径逐渐增大的滤板；所述的滤板呈圆环状，其内圈直径与辊体外径相适配，内圈与外圈之间的平面上开设多个滤水孔；
在每层滤板略高于其位置的上方相对地设置有刮刀和刮耙，刮刀通过方管固定在钢结构脱水筒内壁上，刮耙的手柄端固定在与刮刀固定部相对一端的钢结构脱水筒内壁上；
最下层滤板下方还安装有真空泵，所述真空泵安装于安装板上；安装板的底部一侧开设有溢流口，溢流口通过管路与滤液罐进口连通，滤液罐出口连通集水箱；
下部出料机构呈漏斗形，在其下端设有粗渣干料排料口。
进一步地，所述的上层刮刀和刮耙与下层刮耙和刮刀错落布置；每层刮耙平行于滤板安装，相邻刮刀与刮耙延长线之间呈45～60度的夹角。
进一步地，所述的滤板为内部中空的陶瓷滤板，开设的滤水孔孔径为2～6微米。
一种煤气化粗渣塔式梯级脱水方法，包括以下步骤：
1)将煤气化粗渣湿物料从钢结构脱水筒顶部投料；
2)开启真空泵使滤板表面形成负压，开启电机，电机轴带动滤板进行转动；
3)在滤板转动过程中，刮耙将最上层滤板上的粗渣湿物料均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣湿物料中的部分水分得以脱出，脱出的水分经溢流口进入滤液罐；同时，最上层滤板上的粗渣湿物料经刮刀刮落至第二层滤板上；
4)第二层滤板上方的刮耙将水分部分脱出的粗渣物料再次进行均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣物料进行二次脱水，脱出的水分经溢流口进入滤液罐；同时，第二层滤板上方的刮刀将经过第二次脱水的粗渣物料刮落至第三层滤板上；
5)重复前述脱水步骤，直至粗渣物料经刮刀刮落至最下层滤板上，进行最后一次脱水变为粗渣干料后，经粗渣干料排料口排料；脱出的水分经溢流口进入滤液罐；
6)滤液罐中收集的水分经滤液洁净后汇集至集水箱内。
进一步地，步骤2)中真空泵的真空度控制在0.05MPa以上。
本发明通过在电机轴上设置多层从上至下外径逐渐增大的滤板，滤板上开设多个滤水孔，在滤板层的下方设置真空泵，在真空作用下，滤板的两侧形成负压；粗渣湿物料从钢结构脱水筒顶部投入，在重力场和真空力场作用下粗渣中的水分经刮耙分散和刮刀刮落从上层滤板到下层滤板，逐级脱水，脱出的水分经溢流口汇集至滤液罐进行过滤，洁净后的水进入集水箱进行回收再利用。该脱水装置和脱水方法能够快速的对煤气化粗渣进行脱水处理，处理后的粗渣含水量低，多能量场耦合技术与塔式梯级脱水过程极大地节约了粗渣脱水时间，同时经过对脱出水分的收集和过滤实现了水资源的回收，节约了水资源。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1去掉电机的俯视图。
图中：1、钢结构脱水筒，2、滤液罐，3、集水箱，4、上部脱水机构，5、下部出料机构，6、安装板，7、电机轴，8、电机，9、电机控制箱，10、辊体，11、滤板，12、刮刀，13、刮耙，14、方管，15、手柄，16、真空泵，17、溢流口，18、粗渣干料排料口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统，包括钢结构脱水筒1、滤液罐2和集水箱3；
所述的钢结构脱水筒1包括上部脱水机构4和下部出料机构5，上部脱水机构4和下部出料机构5之间通过钢结构脱水筒1内靠近下部设置的安装板6进行分隔，安装板6中部通过轴承连接有电机轴7，电机轴7与钢结构脱水筒1的纵向中心轴同轴设置，电机轴7的上端为伸出钢结构脱水筒1顶部的电机8，所述电机8与电机控制箱9连接；以电机轴7为中心轴，在电机轴7的外圆周上固定连接有辊体10，沿辊体10的长度方向从上至下等间距安装有多层外径逐渐增大的滤板11；所述的滤板11呈圆环状，其内圈直径与辊体10外径相适配，内圈与外圈之间的平面上开设多个滤水孔；
在每层滤板11略高于其位置的上方相对地设置有刮刀12和刮耙13，刮刀12通过方管14固定在钢结构脱水筒1内壁上，刮耙13的手柄15端固定在与刮刀固定部相对一端的钢结构脱水筒1内壁上；
最下层滤板11下方还安装有真空泵16，所述真空泵16安装于安装板6上；安装板6的底部一侧开设有溢流口17，溢流口17通过管路与滤液罐2进口连通，滤液罐2出口连通集水箱3；
下部出料机构5呈漏斗形，在其下端设有粗渣干料排料口18。
为了提高脱水效率，防止同一位置的粗渣未经刮耙13摊铺滤水就被刮刀12刮落至下一层滤板，所述的上层刮刀12和刮耙13与下层刮耙13和刮刀12错落布置；每层刮耙13平行于滤板11安装，相邻刮刀12与刮耙13延长线之间呈45～60度的夹角。
优选地，所述的滤板11为内部中空的陶瓷滤板，开设的滤水孔孔径为2～6微米；
一种煤气化粗渣塔式梯级脱水方法，包括以下步骤：
1)将煤气化粗渣湿物料从钢结构脱水筒1顶部投料；
2)开启真空泵16使滤板11表面形成负压，开启电机8，电机轴7带动滤板11进行转动；
3)在滤板11转动过程中，刮耙13将最上层滤板11上的粗渣湿物料均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣湿物料中的部分水分得以脱出，脱出的水分经溢流口17进入滤液罐2；同时，最上层滤板11上的粗渣湿物料经刮刀12刮落至第二层滤板11上；
4)第二层滤板11上方的刮耙13将水分部分脱出的粗渣物料再次进行均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣物料进行二次脱水，脱出的水分经溢流口17进入滤液罐2；同时，第二层滤板11上方的刮刀12将经过第二次脱水的粗渣物料刮落至第三层滤板11上；
5)重复前述脱水步骤，直至粗渣物料经刮刀12刮落至最下层滤板11上，进行最后一次脱水变为粗渣干料后，经粗渣干料排料口18排料；脱出的水分经溢流口17进入滤液罐2；
6)滤液罐2中收集的水分经滤液洁净后汇集至集水箱3内。
为保证较高的真空度，使粗渣中的水分迅速从煤气化粗渣湿物料中脱除，节约脱水时间，提高脱水效率，步骤2)中真空泵16的真空度控制在0.05MPa以上。
本发明中的塔式梯级脱水系统和脱水方法不仅适用于煤气化粗渣，同样适用于煤炭、非金属、长石矿、铁精矿等金属矿领域的脱水，且脱水塔的脱水层数可根据物料的布料特征、脱水效果等脱水条件的变化灵活调整，层数可以叠加，可极大地节省脱水系统占地面积，提高脱水效率。
Claims (5)
1.一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统，其特征在于，包括钢结构脱水筒(1)、滤液罐(2)和集水箱(3)；
所述的钢结构脱水筒(1)包括上部脱水机构(4)和下部出料机构(5)，上部脱水机构(4)和下部出料机构(5)之间通过钢结构脱水筒(1)内靠近下部设置的安装板(6)进行分隔，安装板(6)中部通过轴承连接有电机轴(7)，电机轴(7)与钢结构脱水筒(1)的纵向中心轴同轴设置，电机轴(7)的上端为伸出钢结构脱水筒(1)顶部的电机(8)，所述电机(8)与电机控制箱(9)连接；以电机轴(7)为中心轴，在电机轴(7)的外圆周上固定连接有辊体(10)，沿辊体(10)的长度方向从上至下等间距安装有多层外径逐渐增大的滤板(11)；所述的滤板(11)呈圆环状，其内圈直径与辊体(10)外径相适配，内圈与外圈之间的平面上开设多个滤水孔；
在每层滤板(11)略高于其位置的上方相对地设置有刮刀(12)和刮耙(13)，刮刀(12)通过方管(14)固定在钢结构脱水筒(1)内壁上，刮耙(13)的手柄(15)端固定在与刮刀(12)固定部相对一端的钢结构脱水筒(1)内壁上；
最下层滤板(11)下方还安装有真空泵(16)，所述真空泵(16)安装于安装板(6)上；安装板(6)的底部一侧开设有溢流口(17)，溢流口(17)通过管路与滤液罐(2)进口连通，滤液罐(2)出口连通集水箱(3)；
下部出料机构(5)呈漏斗形，在其下端设有粗渣干料排料口(18)。
2.根据权利要求1所述的一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统，其特征在于，所述的上层刮刀(12)和刮耙(13)与下层刮耙(13)和刮刀(12)错落布置；每层刮耙(13)平行于滤板(11)安装，相邻刮刀(12)与刮耙(13)的延长线之间呈45～60度的夹角。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤气化粗渣塔式梯级脱水系统，其特征在于，所述的滤板(11)为内部中空的陶瓷滤板，开设的滤水孔孔径为2～6微米。
4.一种煤气化粗渣塔式梯级脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将煤气化粗渣湿物料从钢结构脱水筒(1)顶部投料；
2)开启真空泵(16)使滤板(11)表面形成负压，开启电机(8)，电机轴(7)带动滤板(11)进行转动；
3)在滤板(11)转动过程中，刮耙(13)将最上层滤板(11)上的粗渣湿物料均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣湿物料中的部分水分得以脱出，脱出的水分经溢流口(17)进入滤液罐(2)；同时，最上层滤板(11)上的粗渣湿物料经刮刀(12)刮落至第二层滤板(11)上；
4)第二层滤板(11)上方的刮耙(13)将水分部分脱出的粗渣物料再次进行均匀摊铺，在重力和真空力场作用下，粗渣物料进行二次脱水，脱出的水分经溢流口(17)进入滤液罐(2)；同时，第二层滤板(11)上方的刮刀(12)将经过第二次脱水的粗渣物料刮落至第三层滤板(11)上；
5)重复前述脱水步骤，直至粗渣物料经刮刀(12)刮落至最下层滤板(11)上，进行最后一次脱水变为粗渣干料后，经粗渣干料排料口(18)排料；脱出的水分经溢流口(17)进入滤液罐(2)；
6)滤液罐(2)中收集的水分经滤液洁净后汇集至集水箱(3)内。
5.根据权利要求4所述的一种煤气化粗渣塔式梯级脱水方法，其特征在于，步骤2)中真空泵(16)的真空度控制在0.05MPa以上。
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