本發(fā)明涉及脫水處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、固體廢物的脫水問(wèn)題常見(jiàn)于城市污水與工業(yè)廢水處理廠產(chǎn)生的污泥處理以及類(lèi)似于污泥含水率的其他固體廢物的處理。一般來(lái)講，含水率超過(guò)90％的固體廢物都必須先脫水減容，以便于包裝、運(yùn)輸與后續(xù)的資源化利用。

2、在煤化工領(lǐng)域，煤氣化是煤化工的龍頭裝置，我國(guó)的煤氣化裝置在東北、西北等多個(gè)省市都有諸多運(yùn)行裝置，但是氣化后產(chǎn)生的帶液廢渣對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)很大的負(fù)面影響。由于渣中含水量較高，在裝車(chē)過(guò)程中不斷的瀝水，造成渣水裝車(chē)區(qū)域環(huán)境差，同時(shí)造成大量水資源和廢渣中剩余碳資源的浪費(fèi)，因此，必須進(jìn)行脫水處理。

3、煤氣化濾餅(氣化渣)是一種典型的細(xì)粒級(jí)物料，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)這類(lèi)細(xì)粒級(jí)物料的固液分離、脫水干化等技術(shù)也較多，許多也已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，包括真空帶式壓濾機(jī)、疊螺機(jī)、板框壓濾機(jī)等，以及包括借鑒真空帶式壓濾機(jī)、邊框壓濾機(jī)及蒸汽干燥技術(shù)進(jìn)行組合的加熱式真空板框壓濾機(jī)。

4、真空帶式壓濾機(jī)采用固定真空盒，膠帶在真空盒上滑動(dòng)，真空盒與膠帶間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)型式，以真空負(fù)壓為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)固液分離的設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上，過(guò)濾區(qū)段沿水平長(zhǎng)度方向布置，能連續(xù)完成過(guò)濾、卸渣、濾布清洗等工藝操作。

5、板框壓濾機(jī)是由濾板與濾框相間排列組成。濾框兩側(cè)用濾布包夾在中間，兩端用夾板固定。板與框均開(kāi)有溝槽與進(jìn)泥孔相連，形成導(dǎo)管。過(guò)濾時(shí)，用泵將泥漿由導(dǎo)管壓入機(jī)內(nèi)，分別導(dǎo)人各濾框空間，濾液通過(guò)濾布，沿濾板溝槽匯集于排液管排出，濾餅留在框內(nèi)。當(dāng)一次操作完成后，壓濾機(jī)自動(dòng)拉開(kāi)根板，卸出濾餅。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，兩根主梁把固定板與壓緊機(jī)構(gòu)連在一起構(gòu)成機(jī)架。在固定板和活動(dòng)壓板之間依次交替排列著濾板和濾框，而環(huán)形濾布繞夾在板和框之間。壓緊機(jī)構(gòu)驅(qū)使活動(dòng)板帶動(dòng)濾板和濾框在主梁上行走，用以壓緊和拉開(kāi)板框。在濾板和濾框四周均有耳孔，板框壓緊后形成水流通道(有暗通道和明流兩種設(shè)計(jì))。主機(jī)設(shè)計(jì)有進(jìn)泥口、高壓水進(jìn)口、濾液出口，以及壓干、正吹、反吹和壓縮空氣通道。在濾框和濾板之間，用以排泄濾液和支撐壓干濾餅。

6、真空型干化設(shè)備也是一類(lèi)設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)，在化工、制藥、食品等行業(yè)的應(yīng)用需求不同，設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式也不盡相同，但都是利用真空條件下，物料中的水發(fā)生相變的原理將物料進(jìn)行深度的脫水處理。因此，該類(lèi)技術(shù)處理后的物料水分較傳統(tǒng)帶式過(guò)濾機(jī)、板框壓濾機(jī)或離心分離機(jī)等常規(guī)設(shè)備處理后的水分更低，脫水性能更好。

7、就煤氣化工藝本身而言，煤氣化黑水沉降槽底流濃度低、顆粒粒徑小，且顆粒屬于多孔式結(jié)構(gòu)，具有20-40％的殘?zhí)?，?nèi)在水分高，物料的過(guò)濾和干燥難度高，普通的濾餅過(guò)濾設(shè)備和工藝無(wú)法進(jìn)一步降低濾渣水分，處理效果欠佳，且對(duì)濾餅中含有的殘?zhí)疾荒芡綄?shí)施回收利用。

8、目前對(duì)煤氣化濾餅脫水常規(guī)的做法為采用帶式真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行處理，該工藝是通過(guò)真空系統(tǒng)吸收附著在濾餅層上含有高濃度水分的氣化細(xì)灰中的水分，并形成濾餅。該工藝存在以下缺陷：一是濾餅層與大氣直接接觸，真空度較低，耗能較高；二是脫水過(guò)程不存在相變，細(xì)灰孔道中的水分很難脫除，造成氣化細(xì)灰經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)處理后，水分仍然保持在60％左右。為了進(jìn)一步降低細(xì)灰中的含水量，有企業(yè)嘗試采用臥螺離心機(jī)進(jìn)行氣化細(xì)灰的脫水處理，在離心力的作用下，臥螺離心機(jī)對(duì)水分的分離相對(duì)帶式真空過(guò)濾機(jī)效率更高一些，但由于脫水過(guò)程中沒(méi)有相變產(chǎn)生，細(xì)灰孔道中的水分仍然很難進(jìn)一步脫除。

9、嘗試了真空過(guò)濾、離心脫水的方法后，因其效果并不理想，如果進(jìn)一步降低細(xì)灰中的水分，必須產(chǎn)生水相變才能徹底解決細(xì)灰脫水的問(wèn)題。因此，有企業(yè)結(jié)合真空帶式過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用加熱式真空板框壓濾機(jī)進(jìn)行處理，雖在處理效果上有提升，但該技術(shù)也同樣存在以下缺點(diǎn)：一是采用了壓榨隔膜和加熱膜片的板框式設(shè)計(jì)，比常規(guī)壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，運(yùn)行和維護(hù)難度更大；二是相較于真空帶上過(guò)濾機(jī)和常規(guī)板框機(jī)，增加了熱水加熱系統(tǒng)，一方面裝置的能耗較高，另外裝置的濾布及備件的使用壽命會(huì)降低；三是系統(tǒng)的備件和輔助設(shè)備多，裝置占地及投資費(fèi)用高。

10、因此，為綜合解決細(xì)渣物料脫水效率低、能耗高的問(wèn)題，且不論上述哪種脫水形式，都不能集成同步對(duì)濾餅中的殘?zhí)歼M(jìn)行有效的分選和回收利用，沒(méi)有分選的濾餅殘?zhí)枷鄬?duì)較低、灰分較高、熱值較低，無(wú)法有效的實(shí)現(xiàn)綜合利用，造成資源的浪費(fèi)(或后續(xù)再利用的設(shè)備投資增大、工藝流程也需要加長(zhǎng))。

11、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的包括，例如，提供了一種兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的方法，其簡(jiǎn)單可行且投資和運(yùn)行成本低、維護(hù)量少、高性能，有效改善了傳統(tǒng)煤氣化細(xì)渣處理含水率高、分選利用流程長(zhǎng)、投資大的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的實(shí)施例可以這樣實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置，包括真空罐主體、給料機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、真空機(jī)構(gòu)、反吹機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；

4、所述真空罐主體包括真空罐、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和螺旋葉片，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于所述真空罐的頂部且與所述螺旋葉片連接，所述螺旋葉片設(shè)置于所述真空罐內(nèi)，所述真空罐設(shè)置有進(jìn)料口、側(cè)出料口、下出料口、抽真空口和濾液口，所述抽真空口和所述濾液口均設(shè)置有過(guò)濾器；

5、所述給料機(jī)構(gòu)與所述真空罐的所述進(jìn)料口連通用于向所述真空罐內(nèi)輸送含水物料，所述加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述真空罐的外壁或內(nèi)壁上用于對(duì)所述真空罐進(jìn)行加熱，所述真空機(jī)構(gòu)與所述真空罐的所述抽真空口連通用于對(duì)所述真空罐進(jìn)行抽真空，所述出料機(jī)構(gòu)分別與所述側(cè)出料口、所述下出料口和所述濾液口連通用于對(duì)所述真空罐內(nèi)的物料進(jìn)行出料，所述反吹機(jī)構(gòu)分別與所述抽真空口和所述濾液口連通用于對(duì)所述過(guò)濾器進(jìn)行反吹防堵塞同時(shí)使所述真空罐內(nèi)物料呈懸浮流化狀態(tài)。

6、在可選的實(shí)施方式中，所述螺旋葉片包括由上至下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的葉片，所述螺旋葉片的運(yùn)行方向?yàn)轫槙r(shí)針；

7、優(yōu)選地，所述真空罐的上部為圓柱狀，下部為圓錐狀，所述螺旋葉片的上部直徑相同，下部直徑逐漸縮小，所述螺旋葉片的邊緣靠近所述真空罐的內(nèi)壁且間隔設(shè)置；

8、優(yōu)選地，所述螺旋葉片的螺距為20-200mm；

9、優(yōu)選地，所述螺旋控制器的轉(zhuǎn)速為10-200rpm。

10、在可選的實(shí)施方式中，所述給料機(jī)構(gòu)包括給料斗、給料管線和給料閥，所述給料管線的一端與所述給料斗連通，另一端與所述真空罐連通，所述給料閥設(shè)置于所述給料管線上；

11、優(yōu)選地，所述給料機(jī)構(gòu)為至少一個(gè)，所述真空罐主體也為至少一個(gè)，一個(gè)所述給料機(jī)構(gòu)與多個(gè)所述真空罐主體連通，一個(gè)所述真空罐主體與多個(gè)所述給料機(jī)構(gòu)連通。

12、在可選的實(shí)施方式中，所述加熱機(jī)構(gòu)包括熱源進(jìn)口、熱源壁和熱源出口，所述熱源壁安裝于所述真空罐的外壁或內(nèi)壁上，所述熱源壁的兩側(cè)分別與所述熱源進(jìn)口和所述熱源出口連通；

13、優(yōu)選地，所述熱源壁為盤(pán)管或隔空腔室；

14、優(yōu)選地，所述熱源壁的外壁上設(shè)置有保溫隔熱層；

15、優(yōu)選地，所述熱源壁內(nèi)的熱源包括蒸汽、熱水、導(dǎo)熱油、電熱板、煙道氣、工廠乏汽和凝液中的至少一種。

16、在可選的實(shí)施方式中，所述真空機(jī)構(gòu)包括真空管、真空泵、換熱器、氣液分離罐和凝液罐，所述真空管的一端與所述抽真空口連通，另一端與所述換熱器連通，所述真空泵設(shè)置于所述真空管上，所述換熱器的出口端與所述氣液分離罐連通，所述氣液分離罐的冷凝液口與所述凝液罐連通。

17、在可選的實(shí)施方式中，所述反吹機(jī)構(gòu)包括反吹管線、第一反吹支線、第二反吹支線和反吹閥，所述反吹管線同時(shí)與所述第一反吹支線和第二反吹支線連通，所述第一反吹支線與所述抽真空口連通，所述第二反吹支線與所述濾液口連通，所述反吹閥設(shè)置于所述反吹管線上；

18、優(yōu)選地，所述反吹管線中反吹氣體的流速為5m/s至30m/s。

19、在可選的實(shí)施方式中，所述出料機(jī)構(gòu)包括側(cè)出料管線、下出料管線、初濾管線和濾液儲(chǔ)槽，所述側(cè)出料管線與所述側(cè)出料口連通，所述側(cè)出料管線上設(shè)置有側(cè)出料閥，所述下出料管線與所述下出料口連通，所述下出料管線上設(shè)置有下出料閥，所述初濾管線的一端與所述濾液口連通，另一端與所述濾液儲(chǔ)槽連通，所述初濾管線上設(shè)置有濾液閥。

20、在可選的實(shí)施方式中，所述濾液口為2-6個(gè)，且每個(gè)所述濾液口均設(shè)置有所述過(guò)濾器；

21、優(yōu)選地，所述過(guò)濾器為金屬濾片、非金屬濾片或纖維濾片。

22、第二方面，本發(fā)明提供一種兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的方法，其采用如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置進(jìn)行，所述方法包括：

23、(1)初步過(guò)濾：將高含水物料經(jīng)所述給料機(jī)構(gòu)通入至所述真空罐內(nèi)，關(guān)閉所述側(cè)出料口、所述下出料口和所述反吹機(jī)構(gòu)，打開(kāi)所述濾液口，啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)所述真空罐內(nèi)的所述高含水物料轉(zhuǎn)動(dòng)和提升，在進(jìn)料過(guò)程中，所述高含水物料中的外部水分由所述濾液口排出；

24、(2)真空干化：進(jìn)料結(jié)束后，關(guān)閉所述進(jìn)料口和所述濾液口，開(kāi)啟所述加熱機(jī)構(gòu)對(duì)所述真空罐進(jìn)行加熱，同時(shí)打開(kāi)所述真空機(jī)構(gòu)對(duì)所述真空罐進(jìn)行抽真空，所述高含水物料吸附的水分和毛細(xì)孔管中的內(nèi)水被氣化釋放；

25、(3)出料：真空干化脫水結(jié)束后，關(guān)閉所述真空機(jī)構(gòu)，打開(kāi)所述側(cè)出料口、所述下出料口、所述真空口、所述濾液口和所述反吹機(jī)構(gòu)，所述反吹機(jī)構(gòu)通過(guò)向所述濾液口的過(guò)濾器反吹并使所述真空罐內(nèi)干化后的物料處于懸浮流化狀態(tài)，所述螺旋葉片持續(xù)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)干化后物料中的輕組分殘?zhí)技凹?xì)物料由所述側(cè)出料口排出，重組分及粗物料由所述下出料口排出。

26、在可選的實(shí)施方式中，所述高含水物料的含水量小于等于70％時(shí)；

27、優(yōu)選地，當(dāng)所述高含水物料的含水量大于70％時(shí)，所述兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置之前還設(shè)置有固液分離裝置，所述高含水物料先通過(guò)固液分離裝置處理至含水量為70％以下后，再進(jìn)入所述兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置。

28、本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括，例如：

29、本發(fā)明提供的兼具固液分離及殘?zhí)挤诌x回收的集成裝置先利用螺旋葉片對(duì)物料實(shí)現(xiàn)分散并將外部水從濾液口排出，隨后根據(jù)壓力降低，水沸點(diǎn)下降的原理，對(duì)含液物料進(jìn)行加熱升溫的同時(shí)，在處理物料的密閉空間內(nèi)降低空間壓力，形成負(fù)壓，使物料表面攜帶的水分以及物料空隙中的內(nèi)水發(fā)生相變汽化，達(dá)到高效脫除水分的目的。干化脫水后的物料在反吹氣體和螺旋葉片的雙重作用下呈現(xiàn)懸浮流化狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)干化后輕重組分的分離和回收利用。其中，干化后物料中的輕組分殘?zhí)技凹?xì)物料由側(cè)出料口排出，重組分及粗物料由下出料口排出。該技術(shù)的實(shí)施可實(shí)現(xiàn)氣化濾餅中輕組分殘?zhí)嫉幕厥?，使?cè)出物料中的碳含量由20-40％提升至50-70％，大大回收了濾餅中的殘?zhí)假Y源，在一套設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了氣化濾餅的“固液分離+殘?zhí)挤诌x”的目的，縮短了工藝流程，大大降低了設(shè)備投資、運(yùn)行成本及人員勞動(dòng)強(qiáng)度。