一种用于煤气化系统的固液分离装置及方法
阅读说明：本技术 一种用于煤气化系统的固液分离装置及方法 (Solid-liquid separation device and method for coal gasification system ) 是由 袁悦 王鹏杰 陶继业 任永强 李小宇 刘刚 马腾飞 于 2021-01-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于煤气化系统的固液分离装置及方法,利用第一挡板和第二挡板将空心轴和转动筒体内壁之间空腔间隔成反吹区域和负压区,将转动筒体设置于水槽内,待过滤煤气化液体穿过转动筒体外圈的滤网进入负压区,过滤后的液体通过排水管排出,转动过程中由于负压区内为负压状态,在转动筒体的滤网外表面形成飞灰膜滤饼,当转动筒体转动至反吹区域时,反吹区域内从内部形成正压,滤网外表面的飞灰膜滤饼松动或脱落,再经过刮刀将转动筒体表面的飞灰膜滤饼刮下,本申请采用转动滤网起到过滤并携带固体飞灰的作用,能够将液体中的飞灰带离实现水体的初步净化,并且能够循环转动清除滤网上的飞灰膜滤饼,结构简单,工作效率高,且占地面积小。(The invention discloses a solid-liquid separation device and a method for a coal gasification system, wherein a cavity between a hollow shaft and the inner wall of a rotary cylinder is divided into a back-flushing area and a negative pressure area by a first baffle and a second baffle, the rotary cylinder is arranged in a water tank, coal gasification liquid to be filtered passes through a filter screen on the outer ring of the rotary cylinder to enter the negative pressure area, the filtered liquid is discharged through a drain pipe, a fly ash membrane filter cake is formed on the outer surface of the filter screen of the rotary cylinder due to the negative pressure state in the negative pressure area during the rotation process, when the rotary cylinder rotates to the back-flushing area, positive pressure is formed from the inside in the back-flushing area, the fly ash membrane filter cake on the outer surface of the filter screen is loosened or falls off, and then the fly ash membrane filter cake on the surface of the rotary cylinder is scraped by a scraper, the application adopts the rotary filter screen to play the roles, and can the cyclic rotation clear away the flying dust membrane filter cake on the filter screen, simple structure, work efficiency is high, and area is little.)
技术领域
本发明属于排渣过滤系统，具体涉及一种用于煤气化系统的固液分离装置及方法。
背景技术
煤气化是指煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。气化剂主要是水蒸气、空气(或氧气)或它们的混合气，气化反应包括了一系列均相与非均相化学反应。所得气体产物视所用原料煤质、气化剂的种类和气化过程的不同而具有不同的组成，可分为空气煤气、半水煤气、水煤气等。煤气化过程可用于生产燃料煤气，作为工业窑炉用气和城市煤气，也用于制造合成气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料。虽然近年来流化床气化技术已有较大发展，相继开发了如高温温柯勒(HTW)、U-Gas等加压流化床气化新工艺以及循环流化床工艺(CFB)，在一定程度上解决了常压流化床气化存在的带出物过多等问题，但仍然存在煤气中带出物含量高、带出物碳含量高且又难分离、碳转化率偏低、煤气中有效成分低，而且要求煤高活性、高灰熔点等多方面问题。
最主要的是煤气化过程经排渣、洗涤单元操作后的黑水含固量较高，故有必要对其进行固液分离操作，减少下游水处理单元的能耗，但传统的真空带式过滤机占地面积大、处理量不理想，得到的滤饼含水量较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于煤气化系统的固液分离装置及方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于煤气化系统的固液分离装置，包括水槽、转鼓和刮刀，转鼓包括空心轴和转动筒体，转动筒体外圈圆周设有一圈滤网，转动筒体套设于空心轴上能够相对空心轴转动，空心轴上固定有两个呈夹角设置的第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板一端均固定于空心轴上，第一挡板和第二挡板的其余三侧均与转动筒体内壁接触，第一挡板和第二挡板将空心轴和转动筒体内壁之间空腔间隔成两个独立空间，其中一个空间为反吹区域，另一个空间为负压区；两个独立空间内的空心轴轴壁上均开设有通孔，空心轴内设有吹气管、负压管和排水管，吹气管一端连通于反吹区域内的空心轴上的通孔，负压管一端连通于负压区内空心轴上的通孔；转动筒体设置于水槽内，刮刀固定于转动筒体外侧，刮刀的一端与转动筒体外侧接触。
进一步的，第一挡板下端与空心轴接触，第一挡板左右两侧与转动筒体内壁接触，第一挡板上端与转动筒体圆周内壁接触，第二挡板下端与空心轴接触，第二挡板左右两侧与转动筒体内壁接触，第二挡板上端与转动筒体圆周内壁接触，转动筒体相对第一挡板、第二挡板和空心轴转动。
进一步的，第一挡板和第二挡板之间的夹角为30°-60°，第二挡板8与水平面的夹角为10°-20°。
进一步的，水槽内设有搅拌器，水槽采用弧形水槽。
进一步的，水槽一侧设置进水口，另一侧设置有溢流口，溢流口高于排水管下端排水口，溢流口低于空心轴的最低面。
进一步的，空心轴的一侧设有凸台，另一侧设有轴肩，转动筒体套设于空心轴上，转动筒体一端外侧与凸台端面接触，转动筒体另一端内侧面与轴肩端面接触，空心轴外端设有锁紧螺母。
进一步的，转动筒体与凸台和轴肩端面之间均设有密封垫，转动筒体与空心轴之间设有轴承。
进一步的，空心轴上设有轴向卡槽，第一挡板和第二挡板均嵌套卡设于轴向卡槽内。
进一步的，吹气管另一端连接于气泵，负压管另一端连接于真空泵。
一种煤气化系统的固液分离方法，包括以下步骤：
S1，将固液分离装置安装于水槽上端，使转动筒体至于水槽内；
S2，向水槽内注入带过滤液体使待过滤液体液面高于排水管下端排水口，低于空心轴下表面；驱动转动筒体转动同时向负压区吸真空使转动筒体内的负压区形成负压，同时向反吹区域注入正压，持续驱动转动筒体转动完成一级过滤和滤渣分离。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种用于煤气化系统的固液分离装置，通过在转动筒体外圈圆周设置一圈滤网，将转动筒体套设于空心轴上能够相对空心轴转动，在空心轴上固定两个呈夹角设置的第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板的其余三侧均与转动筒体内壁接触，利用第一挡板和第二挡板将空心轴和转动筒体内壁之间空腔间隔成反吹区域和负压区；两个独立空间内的空心轴轴壁上均开设有通孔，利用吹气管一端连通反吹区域内的空心轴上的通孔，负压管一端连通负压区内空心轴上的通孔，转动筒体设置于水槽内，通过转动筒体转动，利用吹气管向反吹区域内吹气，使反吹区域内形成正压；负压管吸气，使负压区形成负压状态，待过滤煤气化液体穿过转动筒体外圈的滤网进入负压区，完成一级过滤，过滤后的液体通过排水管排出；转动筒体转动过程中，由于负压区内为负压状态，在转动筒体的滤网外表面形成飞灰膜滤饼，当转动筒体转动至反吹区域时，反吹区域内从内部形成正压，滤网外表面的飞灰膜滤饼松动或脱落，再经过刮刀将转动筒体表面的飞灰膜滤饼刮下，完成一次固液分离操作，滤网起到过滤并携带固体飞灰的作用，能够将液体中的飞灰带离实现水体的初步净化，并且能够循环转动清除滤网上的飞灰膜滤饼，工作效率高，避免了传动过滤滤网不动造成的堵塞问题，结构简单，且占地面积小。
进一步的，第一挡板和第二挡板之间的夹角为30°-60°，第二挡板8与水平面的夹角为10°-20°，形成小面积反吹区域，有利于飞灰膜滤饼脱落。
进一步的，水槽内设有搅拌器，水槽采用弧形水槽，防止液体沉淀。
进一步的，水槽一侧设置进水口，另一侧设置有溢流口，能够有效防止液面过高。
进一步的，空心轴的一侧设有凸台，另一侧设有轴肩，转动筒体套设于空心轴上，转动筒体一端外侧与凸台端面接触，转动筒体另一端内侧面与轴肩端面接触，空心轴外端设有锁紧螺母，结构简单，便于安装维修清理。
进一步的，空心轴上设有轴向卡槽，第一挡板和第二挡板均嵌套卡设于轴向卡槽内，结构简单，便于安装拆卸。
本发明一种煤气化系统的固液分离方法，利用上述固液分离装置，安装于水槽上端，使转动筒体至于水槽内；通过向水槽内注入带过滤液体使待过滤液体液面高于排水管下端排水口，低于空心轴下表面；驱动转动筒体转动同时向负压区吸真空使转动筒体内的负压区形成负压，同时向反吹区域注入正压，持续驱动转动筒体转动完成一级过滤和滤渣分离，方法简单，过滤效率高。
附图说明
图1为本发明实施例中固液分离装置结构示意图。
图2为本发明实施例中转动筒体安装结构示意图。
图3为本发明实施例中固液分离装置应用系统连接结构示意图。
其中，1、水槽；2、转鼓；3、刮刀；4、空心轴；5、转动筒体；6、滤网；7、第一挡板；8、第二挡板；9、吹气管；10、负压管；11、排水管；12、搅拌器；13、进水口；14、溢流口；15、凸台；16、锁紧螺母；17、轴承；18、驱动轮；19、驱动装置；20、旋风分离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图3所示，一种用于煤气化系统的固液分离装置，包括水槽1、转鼓2和刮刀3，转鼓2包括空心轴4和转动筒体5，转动筒体5外圈圆周设有一圈滤网6，转动筒体5套设于空心轴4上能够相对空心轴4转动，空心轴4上固定有两个呈夹角设置的第一挡板7和第二挡板8，第一挡板7和第二挡板8一端均固定于空心轴4上，第一挡板7和第二挡板8的其余三侧均与转动筒体5内壁接触，第一挡板7和第二挡板8将空心轴4和转动筒体5内壁之间空腔间隔成两个独立空间，其中一个空间为反吹区域，另一个空间为负压区；两个独立空间内的空心轴4轴壁上均开设有通孔，空心轴4内设有吹气管9、负压管10和排水管11，吹气管9一端连通于其中一个独立空间内空心轴4上的通孔，负压管10一端连通于另一个独立空间内空心轴4上的通孔，排水管11的一端通过空心轴4连通于外部抽水装置，另一端穿过空心轴4轴壁位于负压区空间内；本申请中，吹气管9连通于反吹区域内的空心轴4上的通孔，负压管10连通于负压区内空心轴4上的通孔；转动筒体5设置于水槽1水槽内，刮刀3固定于转动筒体5外侧，刮刀3的一端与转动筒体5外侧接触。使用时，向水槽中注入待过滤煤气化液体，水槽内的液面低于转动筒体5内反吹区域的最低端，水槽内的液面高于排水管11的排水口，过滤过程中，使转动筒体5转动，利用吹气管9向反吹区域内吹气，使反吹区域内形成正压；负压管10吸气，使负压区形成负压状态，待过滤煤气化液体穿过转动筒体5外圈的滤网6进入负压区，完成一级过滤，过滤后的液体通过排水管11排出；转动筒体5转动过程中，由于负压区内为负压状态，在转动筒体5的滤网6外表面形成飞灰膜滤饼，第一挡板7、第二挡板8和空心轴4均固定不动，当转动筒体5转动至反吹区域时，反吹区域内从内部形成正压，滤网6外表面的飞灰膜滤饼松动或脱落，再经过刮刀将转动筒体5表面的飞灰膜滤饼刮下，完成一次固液分离操作，滤网6起到过滤并携带固体飞灰的作用，能够将液体中的飞灰带离实现水体的初步净化，并且能够循环转动清除滤网上的飞灰膜滤饼，结构简单，工作效率高，且占地面积小。吹气管9另一端连接于气泵，负压管10另一端连接于真空泵。
第一挡板7和第二挡板8安装结构相同，即：第一挡板7下端与空心轴4接触，第一挡板7左右两侧与转动筒体5内壁接触，第一挡板7上端与转动筒体5圆周内壁接触，第二挡板8下端与空心轴4接触，第二挡板8左右两侧与转动筒体5内壁接触，第二挡板8上端与转动筒体5圆周内壁接触，第一挡板7、第二挡板8和空心轴4固定不动，转动筒体5相对第一挡板7、第二挡板8和空心轴4转动。
第一挡板7和第二挡板8之间的夹角为30°-60°，第二挡板8与水平面的夹角为10°-20°，第一挡板7与水平面的夹角为40°-80°，第一挡板7和第二挡板8之间形成的锐角区域即为反吹区域，反吹区域位于转动筒体转动工作的末端，即转动筒体转动滤网经过反吹区域后进入水槽内的液体内。
水槽1内设有搅拌器12，用于水槽内液体搅拌，防止水槽内沉淀，提高液体净化效率。水槽1采用弧形水槽，与转动筒体5圆弧相近；水槽1一侧设置进水口13，另一侧设置有溢流口14，溢流口14高于排水管11下端排水口，溢流口14低于空心轴4的最低面，防止液体经过负压区时从空心轴4内排出。
如图2所示，以第一挡板7安装面作为剖面，对转动筒体5剖视；空心轴4的一侧设有凸台15，另一侧设有轴肩，转动筒体5套设于空心轴4上，转动筒体5一端外侧与凸台15端面接触，转动筒体5另一端内侧面与轴肩端面接触，空心轴4外端设有锁紧螺母16，通过锁紧螺母16将转动筒体5周向固定于空心轴4上；转动筒体5与凸台15和轴肩端面之间均设有密封垫。转动筒体5与空心轴4之间设有轴承17，减小转动筒体5与空心轴4之间的摩擦力，提高转动效率，降低能耗。
空心轴4上设有轴向卡槽，第一挡板7和第二挡板8均嵌套卡设于轴向卡槽内，安装时，先将转动筒体5框架固定于空心轴4上，然后将第一挡板7和第二挡板8从转动筒体5外圈插设于空心轴4上的轴向卡槽内，然后在转动筒体5外圈安装滤网6，最后将刮刀3固定设置于转动筒体外侧。
转动筒体5外侧设有驱动轮18，通过驱动装置19驱动，结构简单，安装维修方便。如图1所示，驱动装置19采用驱动电机，驱动电机与驱动轮18通过皮带连接，结构简单，减小安装空间，或者采用驱动电机与驱动轮通过齿轮或者驱动轴直连。
黑水的含固量约为30％，真空泵的工作压力为负压-0.1KPa，电机功率为0.75kw，处理能力为0.6kg/S，根据待过滤液体废渣粒径，可设置不同孔径的滤网。可处理中粒径在1～80μm间的飞灰颗粒。
刮刀3外侧设有挡板，刮刀3底部设有传输带，经刮刀卸下的滤饼由传输带输送至旋风分离器20入口处进行二次过滤操作，旋风分离器20内壁上包裹一层滤布，经离心作用分离滤饼中的水分，滤布经拆卸清洗可重复使用，通过调节旋风分离器20转速实现分离要求。除反吹区外，转动筒体5与空心轴4之间的空间均为负压状态，待转动筒体5转动到反吹区后反吹操作。因溢流口流出的液体含有部分飞灰固体颗粒，故将溢流液循环至水槽中再次分离飞灰颗粒。采用本申请固液分离装置进行初步固体分离，并在滤饼收集处引入旋转真空分离器可使得滤饼含水量控制在2％以内，有效提升固液分离效果，具有一定的工业应用价值。
基于上述用于煤气化系统的固液分离装置的煤气化系统的固液分离方法，包括以下步骤：
S1，将固液分离装置安装于水槽上端，使转动筒体5至于水槽1内；
S2，向水槽1内注入带过滤液体使待过滤液体液面高于排水管11下端排水口，低于空心轴4下表面；驱动转动筒体5转动同时向负压区吸真空使转动筒体5内的负压区形成负压，同时向反吹区域注入正压，待过滤煤气化液体穿过转动筒体5外圈的滤网6进入负压区，完成一级过滤，过滤后的液体通过排水管11排出；转动筒体5转动过程中，由于负压区内为负压状态，在转动筒体5的滤网6外表面形成飞灰膜滤饼，转动筒体5转动至反吹区域时，反吹区域内从内部形成正压，滤网6外表面的飞灰膜滤饼松动或脱落，再经过刮刀将转动筒体5表面的飞灰膜滤饼刮下，完成一次固液分离操作。本发明简单方便，能够快速实现液体的过滤，同时能够实时对滤网进行清理，防止滤网堵塞而降低过滤效率，本申请结构简单，安装方便，采用循环转动过滤结构，能够保持滤网处于有效工作状态，实现高效的过滤。
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