申请日2019.01.24
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号B01D33/17; B01D33/35; B01D33/46; B01D33/48; B01D33/68; B01D33/80; B01D37/03
摘要
本发明公开了一种气化飞灰脱水处理工艺，综合了化学能、超声波、热能、机械能、电能等多能量场协同脱水过程，其中脱水介质陶瓷过滤盘的毛细微孔口径小，毛细管的分布密集，滤液通过滤板的速率较快，且气化飞灰几乎全部不能穿滤，脱水和过滤的效果好;通过独特的刮料、喷淋清洗操作可以及时清除沉积物，不会因损坏或堵塞而频繁更换，设备可以长期连续运行、效率高;陶瓷过滤盘具有产生毛吸效应的微孔，可以始终保持充满液体状态，由于没有空气透过，可以长时间保持高的真空度，因此脱水能耗低。本发明使气化灰飞脱水后的含水率较目前普遍使用的滤布式真空过滤机降低15‑20%，且滤液水质大幅度提高，悬浮物含量为6‑16mg/L，浊度最大值为2.95NTU，PH在5.0‑9.0之间。
权利要求书
1.一种气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：向气化飞灰悬浮液中加入絮凝剂，并将气化飞灰悬浮液通入过滤槽(12)中，使陶瓷过滤盘(41)浸入气化飞灰悬浮液中，启动第二电机(43)，第二电机(43)带动主轴(44)和陶瓷过滤盘(41)以2-5r/min的速度转动，启动真空泵通过分配阀(45)对陶瓷过滤盘(41)抽真空使其内部产生与外部的压差，处于负压状态;
步骤二：再启动第一电机(31)，第一电机(31)带动主盘、搅拌连杆(32)实现曲柄摇杆结构运动，使搅拌摇杆(33)绕其中部摆动，搅拌摇杆(33)连接的第一搅拌杆(34)以及在第一搅拌杆(34)上设置的第二搅拌杆(35)在悬浮液中的搅拌可以使气化飞灰悬浮液成分始终保持均匀，避免沉淀物沉积在过滤槽(12)底部;
步骤三：在负压工作状态下有微孔的陶瓷过滤盘(41)具有通水不透气的特性，使过滤槽(12)内悬浮液在负压的作用下吸附在陶瓷过滤盘(41)表面，气化飞灰因不能通过陶瓷过滤盘(41)被截留在其表面落回到过滤槽(12)中，而液体因真空压差的作用及陶瓷过滤盘(41)的亲水性顺利通过毛细微孔进入陶瓷过滤盘(41)继而通过分配阀(45)外排从而实现固液分离和脱水;
步骤四：在脱水过程中会有沉淀物沉淀附着在陶瓷过滤盘(41)上，由于刮料装置(5)放置在陶瓷过滤盘(41)两侧，转动刮料装置(5)的支撑架(51)，通过支撑杆(57)顶住支撑架(51)实现支撑架(51)的固定，并可以通过转动支撑杆(57)实现对支撑架(51)的角度调整，再旋转调节杆(52)，调节杆(52)对弹性元件(55)进行压缩产生弹性势能，弹性元件(55)将弹力作用在固定座(54)上，通过导向杆(53)对固定座(54)限位固定使其靠近陶瓷过滤盘(41)的表面，使固定座(54)上的刮刀(56)与其正对的陶瓷过滤盘(41)表面轻微接触，防止刮刀(56)与陶瓷过滤盘(41)刚性接触造成其损伤;由于陶瓷过滤盘(41)两侧分别设有一刮刀(56)，可将陶瓷过滤盘(41)两侧表面的沉积物同时刮落，避免堵住陶瓷过滤盘(41)表面的毛细微孔;
步骤五：运行2-4h后打开水泵，将外部水箱中的清洗剂经刮料装置(5)下方喷淋装置上的多个喷淋头(7)喷出对陶瓷过滤盘(41)表面进行喷淋冲洗，再打开清洗装置(2)对陶瓷过滤盘(41)表面清洗，防止其表面用于过滤的毛细微孔堵塞;脱水处理完成后关闭真空泵、第一电机(31)、第二电机(43)、水泵、清洗装置(2)，停止脱水操作。
2.根据权利要求1所述的气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，上述步骤五清洗完成后，通过分配阀(45)向陶瓷过滤盘(41)反向注水，将附着在陶瓷过滤盘(41)微孔内的气化飞灰颗粒冲洗出来，同时开启清洗装置(2)配合将陶瓷过滤盘(41)内堵塞微孔彻底清洗干净。
3.根据权利要求1所述的气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，所述步骤一加入的气化飞灰悬浮液的温度为30-80℃。
4.根据权利要求1所述的气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，所述步骤五中喷淋装置喷洒的清洗剂为水、酸和碱的混合物。
5.根据权利要求1所述的气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，在脱水过程中通过过滤网(62)对产生烟气中的粉煤灰进行初步收集，再启动抽风机，在负压作用下可将烟气通过抽气口(61)从集气罩(63)中抽出，实现对过滤时烟气的收集。
6.根据权利要求1所述的气化飞灰脱水处理工艺，其特征在于，所述搅拌摇杆(33)绕着中部摆动角度为15-90°。
说明书
一种气化飞灰脱水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种脱水处理工艺，具体是一种气化飞灰脱水处理工艺，属于煤气化技术。
背景技术
煤气化是将煤与气化剂(空气、氧气和水蒸气)在一定温度和压力下进行反应，使煤中可燃部分转化为可燃气体，可作为合成氨、合成甲醇和费托合成等化工产业的原料气。煤气化技术不仅提高了煤炭资源的利用价值和效率，还能够大幅度降低污染物排放量，是煤炭高效清洁利用的核心技术之一。气化过程产生的灰是最主要的污染物，它可以分为两类，一种是从气化炉底部排出，称为粗渣;另一种随煤气飘出气化炉，称为飞灰，飞灰经水洗与气体产物分离，形成高含水物料气化飞灰悬浮液。其中飞灰颗粒较细，孔隙发达，且残碳含量较高，可达30-60%，因此具有较高的回收利用价值。然而我国大部分气化飞灰都作为固废物进行填埋，不仅造成环境的严重污染，占用大量土地，且浪费了飞灰中的可利用资源。
目前，气化飞灰资源化利用主要集中在灰的利用，如气化细灰可作为高分子材料的填充剂，改善高分子材料的力学性能;气化飞灰添加到水泥中作为建筑材料使用，作为制备陶瓷的原材料等方面的应用。然而很少有学者系统研究高含水量气化飞灰悬浮液的前期处理，即对气化飞灰进行充分脱水。气化飞灰悬浮液的水含量可达95%以上，若不对其进行脱水处理不仅造成气化飞灰后期处理难度大及运输成本的提高，而且会造成严重的水资源浪费。针对此，大多数气化厂利用真空滤布机脱水，该脱水设备脱水效率较低，脱水后含水量较高，可达60%左右，且水质较差、现场污染严重;并且运行能耗高，滤布需要频繁更换、维护费用高，设备无法长时间连续运行，降低了工作效率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够降低脱水后煤灰含水率、同时提高脱出水的水质;运行能耗低、且能节省维护成本，可以连续运行、工作效率高的气化飞灰脱水处理工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气化飞灰脱水处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：向气化飞灰悬浮液中加入絮凝剂，并将气化飞灰悬浮液通入过滤槽中，使陶瓷过滤盘41浸入气化飞灰悬浮液中，启动第二电机43，第二电机43带动主轴44和陶瓷过滤盘41以2-5r/min的速度转动，启动真空泵通过分配阀45对陶瓷过滤盘41抽真空使其内部产生与外部的压差，处于负压状态;
步骤二：再启动第一电机31，第一电机31带动主盘、搅拌连杆32实现曲柄摇杆结构运动，使搅拌摇杆33绕其中部摆动，搅拌摇杆33连接的第一搅拌杆34以及在第一搅拌杆34上设置的第二搅拌杆35的搅拌作用使气化飞灰悬浮液成分始终保持均匀，避免沉淀物沉积在过滤槽12底部;
步骤三：在负压工作状态下有微孔的陶瓷过滤盘41具有通水不透气的特性，使过滤槽12内悬浮液在负压的作用下吸附在陶瓷过滤盘41表面，气化飞灰因不能通过陶瓷过滤盘41被截留在其表面落回到过滤槽12中，而液体因真空压差的作用及陶瓷过滤盘41的亲水性顺利通过毛细微孔进入陶瓷过滤盘41继而通过分配阀45外排从而实现固液分离和脱水;
步骤四：在脱水过程中会有沉淀物沉淀附着在陶瓷过滤盘41上，由于刮料装置5放置在陶瓷过滤盘41两侧，转动刮料装置5的支撑架51，通过支撑杆57顶住支撑架51实现支撑架51的固定，并可以通过转动支撑杆57实现对支撑架51的角度调整，再旋转调节杆52，调节杆52对弹性元件55进行压缩产生弹性势能，弹性元件55将弹力作用在固定座54上，通过导向杆53对固定座54限位固定使其靠近陶瓷过滤盘41的表面，使固定座54上的刮刀56与其正对的陶瓷过滤盘41表面轻微接触，防止刮刀56与陶瓷过滤盘41刚性接触造成其损伤;由于陶瓷过滤盘41两侧分别设有一刮刀56，可将陶瓷过滤盘41两侧表面的沉积物同时刮落，避免堵住陶瓷过滤盘41表面的毛细微孔;
步骤五：运行2-4h后打开水泵，将外部水箱中的清洗剂经刮料装置5下方喷淋装置上的多个喷淋头7喷出对陶瓷过滤盘41表面进行喷淋冲洗，再打开清洗装置2对陶瓷过滤盘41表面清洗，防止其表面用于过滤的毛细微孔堵塞;脱水处理完成后关闭真空泵、第一电机31、第二电机43、水泵、清洗装置2，停止脱水操作。
进一步的，为了使沉淀物的清除更为彻底，在上述步骤五清洗完成后通过分配阀向陶瓷过滤反向注水，将附着在陶瓷过滤盘微孔内的气化飞灰颗粒冲洗出来，同时开启清洗装置配合将陶瓷过滤盘内堵塞微孔彻底清洗干净。
作为一个优选的参数选择，所述步骤一加入的气化飞灰悬浮液的温度为30-80℃。在该温度范围内聚丙烯酰胺的网状结构膜对陶瓷过滤盘的附着效果较差，从而提高脱水过滤的效果，也降低了运行维护成本，延长了陶瓷过滤盘的工作运行时间，提高了运行效率。
为了提升清洗效果，所述步骤五中喷淋装置喷洒的清洗剂为水、酸和碱的混合物，混合物可以有效清洗絮凝剂在陶瓷板上形成的网状膜层，从而提高脱水过滤的效率;同时该清洗剂可将附着到陶瓷过滤盘上的细小颗粒腐蚀并冲洗掉，增加了陶瓷板连续运行时间。
在上述脱水过滤过程中，会产生大量烟气污染现场，因此可进一步通过过滤网实现对烟气中粉煤灰的初步收集，再启动抽风机，在负压作用下可将烟气通过抽气口从集气罩中抽出，实现对过滤时烟气的收集，避免对现场环境的污染，提高的工作环境的空气质量。
作为一个优选的方案，所述搅拌摇杆绕着中部摆动角度为15-90°。采用该角度足够保证悬浮液的成分均匀。
相对于现有技术，本发明具有如下优势：
(1)采用本发明的工艺方法使产品脱水后的含水率较现有水平降低了15-20%，方便了后期处理及运输;且脱出的水可以回收利用、避免了水资源浪费，水质大幅度提高，经检测其中悬浮物含量为6-16mg/L，浊度最大值为2.95NTU，PH在5.0-9.0之间，水质符合国家工业用水标准、避免了对工作现场的污染。
(2)本发明的脱水过程涉及多能量场协同脱水过程，综合了化学能、超声波、热能、机械能、电能等，其中的陶瓷过滤盘的毛细微孔口径小，毛细管的分布密集，滤液通过滤板的速率较快，且悬浮液中的气化飞灰几乎全部不能穿滤，脱水和过滤的效果好，有效降低了脱水后的产品含水率，也使得脱出水的水质更高;
(3)本发明可以操作每块陶瓷过滤盘两侧设置了独特的刮料装置，通过转动支撑杆实现对支撑架的角度调整，再调整调节杆，利用调节杆对弹性元件进行压缩，将弹力作用在固定座上的刮刀，从而实现刮刀与其正对的陶瓷过滤盘表面的轻微接触，根据实际情况可实时自动调整刮刀的位置，防止刮刀与陶瓷过滤盘之间的距离过远造成沉淀物将陶瓷过滤盘上的细孔堵住、过近造成对陶瓷过滤盘的损伤，刮料后再喷淋清洗剂及利用超声清洗充分清除了沉积物，避免了堵塞，陶瓷过滤盘不会因损坏或堵塞而频繁更换，总体上延长了正常使用周期，降低了更换频率且节约了维护成本，可以长期连续运行、从而实现高效运行的目的;
(4)本发明的搅拌装置中通过启动第一电机带动主盘、搅拌连杆实现曲柄摇杆结构运动，使得搅拌摇杆绕其中部成角度摆动，并且在搅拌摇杆上设有第一搅拌杆，在第一搅拌杆上设有第二搅拌杆，搅拌更加彻底完全，避免了沉淀物在过滤槽中的沉淀;
(5)陶瓷过滤盘具有产生毛细效应的微孔，微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，使微孔始终保持充满液体状态，无论何种情况下，陶瓷过滤盘都不允许空气透过;由于没有空气透过，固液分离时的能耗低，可以长时间保持高的真空度，因此脱水过程中仅需较小的真空泵就能维持整机在较高的真空度下工作，达到更好的节能效果、运行成本低;另外，陶瓷过滤盘具有耐高温、高压、耐酸、碱腐蚀等特性，过滤的陶瓷盘不会因堵塞而需要频繁更换，降低了维护工作量和费用，极大的提高了其连续运行时间，工作效率高，料浆处理量明显提高。