CN208964606U - 一种高效煤气化黑水沉淀分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效煤气化黑水沉淀分离装置，包括壳体、斜板组合装置、絮凝剂混合搅拌罐、絮凝反应搅拌罐、助排搅拌装置、助排搅拌耙架；絮凝剂混合搅拌罐和絮凝反应搅拌罐分别安装有可调速搅拌器，絮凝剂混合搅拌罐和絮凝反应搅拌罐连通，并连通于壳体内部；物料与絮凝剂在混合搅拌罐混合，后经絮凝反应搅拌罐流入壳体内的斜板组合装置进行浅层沉降；壳体的下部为浓缩物收集区，助排搅拌耙架设于浓缩物收集区内，助排搅拌装置传动连接于助排搅拌耙架；斜板组合装置的上部设有澄清水溢流槽，澄清水溢流槽与壳体的外部相通。本实用新型在絮凝处理低浓度、低比重，含细粒、微细粒物料时，能大幅提高该类物料浓缩比，提高物料净化、澄清效率。

Description

一种高效煤气化黑水沉淀分离装置

技术领域

本实用新型涉及低浓度、低比重，含有细粒、微细粒物料絮凝沉降固液分离领域，具体涉及一种高效煤气化黑水沉淀分离装置。

背景技术

煤化工属于高耗水产业，以气流床煤气化装置产生的含灰渣黑水一般通过黑水澄清系统进行澄清，澄清分离灰渣后的黑水不仅能降低污水处理装置的负荷，还能实现大部分澄清水在工艺装置中循环回用，达到节水减排目的。通常澄清黑水浓缩后浓度为15-25％，浓缩比要求高达10至20，循环澄清水中含固量一般≤100×10-6，而这类黑水由于浓度低(1-2％)，灰渣比重小(1.2-2.5)、粒度细(50-80％<0.05mm)，自然沉降速度慢，需添加絮凝剂将灰渣絮凝成大絮团增大沉降速度，提高澄清效率。但从实际运行效果看，不同的气化技术受煤质、气化炉气化效果及澄清装置结构运行等诸多因素影响，在气化装置循环利用的澄清水中，含固量往往会超过设计值100×10-6-500×10-6，对管道、设备存在一定的磨损与腐蚀，不利于实现澄清水回收利用的最大化，还会增加设备维护成本，极大影响煤气化装置长周期连续稳定运行。

目前，现有的黑水澄清设备又称为澄清槽、澄清池、沉降槽、沉淀池等，是进行黑水澄清处理的关键设备，是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的澄清设备，主要有传统平流式和斜板式(或斜管式)两种。现使用的斜板式(或斜管式)黑水澄清槽属于典型的浅层沉淀，其基于处理污水的DENSADEG高密度沉淀池发展而来，相比平流式有较大改进。尽管结构上有较大优化改进，但澄清工艺与结构仍存在着诸多缺点和问题，如絮凝剂混合搅拌时间按给排水污水絮凝常规经验值选取，针对该类渣水物料粒度性质与絮凝沉降特性选型不强；絮凝剂混合搅拌强度参数固定，设备搅拌操控性不足；絮凝反应区采用平行折返结构，尽管构造简单、管理方便，但物料絮凝过程与反应停留时间过长，物料絮凝效果不稳定，而且池子大、安装维修较困难，折板费用较高；斜板澄清区采用短板式(1m左右)，针对渣水物料絮凝沉降特性与浅层沉降原理作用发挥不充分。以上结构造成絮凝效率低、结构紧凑性差、设备占地面积大、澄清槽转耙机体大转速低、槽体密封面大、运转能耗高、投资大等多种问题。

传统矿物加工领域的斜板浓密机或高效斜板浓密机也可用于此类物料絮凝浓密、澄清，能有一定效果，但系统本体结构无针对此类煤气化物料专门设计的高效絮凝剂混合与絮凝反应装置结构。研究表明，在物料絮凝沉降中絮凝混合与絮凝反应占据重要控制影响因素，混合阶段要使投入的混凝剂迅速均匀地分散到料浆中，快速混合要求有快速而剧烈的水力或机械搅拌作用，一般在几秒短时间内即可完成；絮凝反应阶段，要求已脱稳的颗粒主要以同向絮凝逐渐增大成具有良好沉降性能的絮凝体，因此絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随着絮凝体的增大而逐渐降低，避免已聚集的絮凝体被打碎而影响絮凝沉淀效果。同时，由于絮凝反应是一个絮凝体逐渐增大的慢速过程，如果混凝反应后需要絮凝体增长到足够大的颗粒尺寸通过沉淀去除，需要保证一定的絮凝作用时间，而机械搅拌是提高同向絮凝效率的较好措施。

现有传统斜板浓密机或高效斜板浓密机设备顶部采用开放结构，无密封装置，在高温及含有易挥发有毒有害气体的灰渣黑水环境不能使用。

斜板浓密机或高效斜板浓密机底流浓缩区多采用自流排放，多无具有搅拌及升降为一体的助排搅拌装置。研究表明细粒微细粒物料沉淀后的絮团形成浓相层，其仅靠自身重力很难将絮团间的水挤压出来，而且过程漫长效率不高；同时，由于该类物料粒度分布不均匀，高比重粗粒物料易沉积堵管，而且易使浓缩区浓度排放不均匀。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种高效煤气化黑水沉淀分离装置，在絮凝处理低浓度、低比重，含细粒、微细粒物料时，能大幅提高该类物料浓缩比，提高物料净化、澄清效率，成为具有结构紧凑、操控性能强、设备占地面积小的煤气化装置高效黑水斜板沉淀分离系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效煤气化黑水沉淀分离装置，包括壳体和斜板组合装置、絮凝剂混合搅拌罐、絮凝反应搅拌罐、助排搅拌装置和助排搅拌耙架；所述絮凝剂混合搅拌罐和絮凝反应搅拌罐均设于所述壳体的外部且分别安装有可调速搅拌器；所述絮凝剂混合搅拌罐连通于所述絮凝反应搅拌罐，且设有物料和絮凝剂添加口，所述絮凝反应搅拌罐连通于所述壳体内部；所述斜板组合装置设于所述壳体内部，絮凝物料从絮凝反应搅拌罐流入所述壳体内后排至所述斜板组合装置；所述壳体的下部为浓缩物收集区，所述助排搅拌耙架设于所述浓缩物收集区内，所述助排搅拌装置传动连接于所述助排搅拌耙架；所述壳体的底部设有排料口；所述斜板组合装置的上部设有澄清水溢流槽，所述澄清水溢流槽与壳体的外部相通。

进一步地，所述壳体的顶部设有密封结构。

进一步地，所述絮凝剂混合搅拌罐和絮凝反应搅拌罐设于所述壳体的外部的顶部或侧部的上部，所述絮凝剂混合搅拌罐采用下进上出的进料和出料方式，絮凝反应搅拌罐采用上进下出的进料和出料方式。

进一步地，所述搅拌器为可调速搅拌器，主要由变频电机、减速机和搅拌机构组成，所述变频电机通过减速机连接于搅拌机构。

进一步地，所述絮凝反应搅拌罐的排料口对应所述斜板组合装置的顶部的中心位置，高差不足时可以连接斜板组合装置底部对应壳体位置。

进一步地，所述絮凝反应搅拌罐通过排料管道连通于所述壳体的内部，所述排料管道上安装有电动阀。

进一步地，所述壳体上与浓缩物收集区对应的位置设置有与外部相通的取样口。

进一步地，所述浓缩物收集区的上部呈圆柱状，下部呈倒锥形。

进一步地，所述密封结构上设有与所述壳体内部相通的仪表仪器接口和观察口。

进一步地，所述助排搅拌装置包括传动装置和传动杆，所述传动装置包括搅拌行走电机、升降电机和对应的减速机构，传动装置传动连接于所述传动杆，传动杆连接于所述助排搅拌耙架，所述传动杆下部安装有防偏装置；所述搅拌行走电机为可变速电机，搅拌行走电机含有扭矩传感器；所述升降电机驱动传动杆带动助排搅拌耙架的上升或下降。

更进一步地，所述助排搅拌耙架主要由搅拌叶片和刮板组成。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型装置能实现不同的细粒、微细粒物料和絮凝剂混合速度、时间以及絮凝搅拌反应速度、时间的调节和配合，对优化物料混合、絮凝反应，充分发挥斜板浅层沉降和底流浓缩区搅拌助沉的协同作用，提高浓缩效率具有显著优势，目前在相关领域中未见报道。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中装置的正面示意图；

图2为图1的侧面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

如图1-2所示，一种高效煤气化黑水沉淀分离装置，包括壳体1、絮凝剂混合搅拌罐5、絮凝反应搅拌罐6、斜板组合装置2、助排搅拌装置4和助排搅拌耙架3；所述絮凝剂混合搅拌罐5和絮凝反应搅拌罐6均设于所述壳体1的外部且分别安装有可调速搅拌器14和7；所述絮凝剂混合搅拌罐5连通于所述絮凝反应搅拌罐6，且设有物料和絮凝剂添加口，所述絮凝反应搅拌罐6连通于所述壳体1内部；所述斜板组合装置2设于所述壳体1内部，絮凝物料从絮凝反应搅拌罐6流入所述壳体1内后流至所述斜板组合装置2；所述壳体1的下部为浓缩物收集区15，所述助排搅拌耙架3设于所述浓缩物收集区15内，所述助排搅拌装置4传动连接于所述助排搅拌耙架3；所述壳体1的底部设有排料口；所述斜板组合装置2的上部设有澄清水溢流槽8，所述澄清水溢流槽8与壳体1的外部相通。

上述高效煤气化黑水沉淀分离装置的工作原理在于：先向絮凝剂混合搅拌罐5中加入物料和絮凝剂，通过絮凝剂混合搅拌罐5的可调速搅拌器14使物料与絮凝剂预先快速混合，与絮凝剂混合后的物料流入絮凝反应搅拌罐6，通过可调速搅拌器7进行慢速搅拌，完成絮凝反应得到絮凝物料。絮凝物料从絮凝反应搅拌罐6流入所述壳体1内，流经斜板组合装置2。部分粗颗粒絮凝物直接沉入浓缩物收集区15，细颗粒絮凝物在斜板组合装置2中的斜板浅层沉降增效作用下，快速沉降到斜板上并下滑至浓缩物收集区15形成浓相层絮凝物。澄清水沿斜板向上流动，经澄清水溢流槽8汇集排出壳体1外。

所述助排搅拌装置4驱动所述助排搅拌耙架3转动对浓相层絮凝物进行搅拌，在助排搅拌耙架3的搅拌叶片31剪切和挤压作用下，浓相层絮凝物内部的水进一步与浓相层分离，经斜板组合装置2沿溢流槽排出，使浓相层絮凝物浓度得到再次提高。由此实现低浓度、低比重，细粒、微细粒物料高效稳定的絮凝沉降澄清。

所述在助排搅拌耙架3的刮板32搅拌作用下还可保持浓缩物收集区15锥底区域浓度相对稳定，防止浓缩物沉积堵塞。

进一步地，所述壳体1的顶部设有密封结构10。设置密封结构10可以防止有毒气体溢出。

进一步地，所述絮凝剂混合搅拌罐5和絮凝反应搅拌罐6设于所述壳体1的外部的顶部或侧部的上部，所述絮凝剂混合搅拌罐5采用下进上出的进料和出料方式，絮凝反应搅拌罐6采用上进下出的进料和出料方式。

在本实施例中，所述可调速搅拌器14和7主要由变频电机、减速机和搅拌机构组成，所述变频电机通过减速机连接于搅拌机构，可以根据实际需要对混合速度或搅拌速度进行调节。

进一步地，所述絮凝反应搅拌罐6的排料口对应所述斜板组合装置2的顶部的中心位置，高差不足时可以连接到斜板组合装置底部对应壳体位置。

更进一步地，所述絮凝反应搅拌罐6通过排料管道连通于所述壳体1的内部，所述排料管道上安装有电动阀9。通过所述电动阀9可以根据需要调节絮凝物料的流速。

进一步地，所述壳体1上与浓缩物收集区15对应的位置设置有与外部相通的取样口13。在本实施例中，所述壳体1上设置有三个高差不同的取样口13，在实际应用中，可以根据需要设置不同数量的取样口。通过所述取样口13可以从圆柱锥形浓缩物收集区取样进行检测，或者直接安装检测装置。不需要取样检测时，取样口13处于封闭状态。

在本实施例中，上述的浓缩物收集区15的上部呈圆柱状，下部呈倒锥形。

进一步地，所述密封结构上设有仪表仪器接口12和观察口11，通过所述仪表仪器接口12可以安装液位计、压力表、安全阀等仪表仪器，利用观察口则可观察壳体1内部物料流动与澄清情况。仪表仪器接口12和观察口11在不使用时处于封闭状态。

在本实施例中，所述密封结构上与澄清水溢流槽8对应的位置设有观察口11，以便于分别对澄清情况和物料流动情况进行观察。

在本实施例中，所述助排搅拌装置4包括传动装置41和传动杆42，所述传动装置41的搅拌行走电机和升降电动传动连接于所述传动杆42，所述传动杆42传动连接于所述助排搅拌耙架3，传动杆42下部安装有防偏装置16。

在本实施例中，所述助排搅拌装置4的传动装置41安装于壳体1的外部，传动杆42伸入所述壳体1内，所述传动杆42和密封结构10通过轴套密封连接。

在本实施例中，所述传动装置41主要由搅拌行走电机、升降电机和对应的减速机组成，行走电机通过减速机连接于传动杆。搅拌行走电机为可变速电机，转速可以调节，并安装有扭矩传感器，从而实现调节助排搅拌耙架的转动和搅拌速度，保持浓缩物收集区的浓相层絮凝物的浓度相对稳定。

在本实施例中，所述助排搅拌耙架3主要由搅拌叶片31和刮板32组成，所述刮板32的底部与所述浓缩物收集区15的底部内壁相接触时，可贴合所述浓缩物收集区15的底部内壁。在本实施例中，所述浓缩物收集区15的底部内壁呈倒锥形，所述刮板32的底部呈与浓缩物收集区15的底部内壁角度吻合的三角形。

所述升降电机可根据电气控制或所述搅拌行走电机上的扭矩传感器探测浓缩物收集区的扭矩大小，驱动传动杆42连同助排搅拌耙架3上升或下降，有效避免因扭矩过大而停机从而发生物料堵塞的情况，实现排料彻底。

在本实施例中，所述斜板组合装置2安装于壳体1的内部的上部，主要由框架、围板、斜板单元组组成；所述斜板单元组中的斜板的长度≥2米，各个斜板的角度和各个斜板之间的间距根据物料性质调整。

实施例2

本实施例将依据实施例1的技术方案进行试验，试验分两部分进行，第一部分试验采用1升量筒进行絮凝沉降试验，内置可调液晶转速显示搅拌器，外用恒温水浴锅恒温。试验物料采用某厂黑水，测定浓度1.4％、灰渣比重2.1、粒度85％<0.045mm、88％＞0.005mm，属低比重低浓度细粒微细粒物料。每次试验将浓度1.4％的1升试验料浆加热至85℃时，在恒温水浴锅保温，开启搅拌器到第一次设定搅拌转速，加入固定量聚丙烯酰胺搅拌，计时搅拌至一定时间后，快速切换到第二次设定搅拌转速，计时到设定搅拌时间后停止搅拌，自然沉降时间统一固定，期间观察絮凝物及沉降现象，沉降终点后快速抽取上清液并测定含固量，计算浓缩物浓度，对比试验结果如表1所示：

表1

第二部分试验采用2升特制量筒进行絮凝沉降试验，试验物料同上，内置可调液晶转速显示搅拌器，搅拌器采用特制叶片，外用恒温水浴锅恒温。每次试验将浓度1.4％的2升试验料浆加热至85℃时，在恒温水浴锅保温，按第一部分试验方法，固定选取上表八条件进行一二段混合与絮凝搅拌后，进行自然沉降和不同搅拌时间与不同转速破坏底部浓相层平衡，进行沉降对比试验，以达到25％浓度作为对比，试验后快速抽取上清液并测定含固量，计算浓缩物浓度，对比试验结果如表2所示。

表2

可见，通过不同的物料和絮凝剂混合速度、时间以及絮凝搅拌速度、时间，能提高物料絮凝反应和浓缩物的浓缩效率，使沉降浓缩时间加快。而利用实施例1的高效煤气化黑水沉淀分离装置则能实现不同的物料和絮凝剂混合速度、时间以及絮凝搅拌速度、时间的调节和配合，对优化物料混合、絮凝反应，充分发挥斜板浅层沉降和底流浓缩区搅拌助沉的协同作用，提高浓缩效率具有显著优势，目前在相关领域中未见报道。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，包括壳体(1)和斜板组合装置(2)、絮凝剂混合搅拌罐(5)、絮凝反应搅拌罐(6)、助排搅拌装置(4)和助排搅拌耙架(3)；所述絮凝剂混合搅拌罐(5)和絮凝反应搅拌罐(6)均设于所述壳体(1)的外部且分别安装有可调速搅拌器(7、14)；所述絮凝剂混合搅拌罐(5)连通于所述絮凝反应搅拌罐(6)，且设有物料和絮凝剂添加口，所述絮凝反应搅拌罐(6)连通于所述壳体(1)内部；所述斜板组合装置(2)设于所述壳体(1)内部，絮凝物料从絮凝反应搅拌罐(6)流入所述壳体(1)内后排至所述斜板组合装置(2)；所述壳体(1)的下部为浓缩物收集区(15)，所述助排搅拌耙架(3)设于所述浓缩物收集区(15)内，所述助排搅拌装置(4)传动连接于所述助排搅拌耙架(3)；所述壳体(1)的底部设有排料口；所述斜板组合装置(2)的上部设有澄清水溢流槽(8)，所述澄清水溢流槽(8)与壳体(1)的外部相通。

2.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述壳体(1)的顶部设有密封结构(10)。

3.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述絮凝剂混合搅拌罐(5)和絮凝反应搅拌罐(6)设于所述壳体(1)的外部的顶部或侧部的上部，所述絮凝剂混合搅拌罐(5)采用下进上出的进料和出料方式，絮凝反应搅拌罐(6)采用上进下出的进料和出料方式。

4.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述搅拌器(7、14)为可调速搅拌器，主要由变频电机、减速机和搅拌机构组成，所述变频电机通过减速机连接于搅拌机构。

5.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述絮凝反应搅拌罐(6)的排料口对应所述斜板组合装置(2)的顶部的中心位置，高差不足时可以连接斜板组合装置底部对应壳体位置。

6.根据权利要求1或5所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述絮凝反应搅拌罐(6)通过排料管道连通于所述壳体(1)的内部，所述排料管道上安装有电动阀(9)。

7.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述壳体(1)上与浓缩物收集区(15)对应的位置设置有与外部相通的取样口(13)。

8.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述浓缩物收集区(15)的上部呈圆柱状，下部呈倒锥形。

9.根据权利要求2所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述密封结构上设有与所述壳体(1)内部相通的仪表仪器接口(12)和观察口(11)。

10.根据权利要求1所述的高效煤气化黑水沉淀分离装置，其特征在于，所述助排搅拌装置(4)包括传动装置(41)和传动杆(42)，所述传动装置(41)包括搅拌行走电机、升降电机和对应的减速机构，传动装置(41)传动连接于所述传动杆(42)，传动杆(42)连接于所述助排搅拌耙架(3)，所述传动杆(42)下部安装有防偏装置(16)；所述搅拌行走电机为可变速电机，搅拌行走电机含有扭矩传感器；所述升降电机驱动传动杆(42)带动助排搅拌耙架(3)的上升或下降；所述助排搅拌耙架(3)主要由搅拌叶片(31)和刮板(32)组成。