用于处理黑水的固液分离器和黑水处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于处理黑水的固液分离器，包括：封闭式的壳体(1)，该壳体包围形成具有黑水入口(101)的进水腔(11)和具有黑水出口(102)的排水腔(12)，进水腔和排水腔相连通以允许待处理的黑水从黑水入口流动至黑水出口；并且，固液分离器还包括设置在进水腔和/或排水腔中的阻挡件(3)，该阻挡件用以干涉黑水流动以使黑水中的固体悬浮物沉降至壳体的底部。本实用新型还公开了一种黑水处理系统，包括用于进行气液分离的闪蒸装置，在闪蒸装置的前侧和/或后侧，设置有上述的固液分离器。本实用新型能够简化设备结构、降低设备成本，同时还适合与其他固液分离装置组合使用。
【专利说明】用于处理黑水的固液分离器和黑水处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤化工领域，具体地，涉及一种用于处理黑水的固液分离器和黑水处理系统。
【背景技术】
[0002]煤气化是煤化工产业的“龙头”，气化过程的稳定运行对于整个煤化工过程具有重要意义。其中，水煤浆气化技术是20世纪70年代推出的第二代煤气化工艺，是一种较为成熟的煤气化技术，在中国占有较大的市场份额。
[0003]水煤浆气化工艺已经大规模工业化，整体上能长期并稳定运行。但是，气化炉和洗涤塔会产生大量的含固量大的黑水，该黑水的流动极易造成管道的磨蚀穿孔。另外，黑水中固体悬浮物会诱发黑水中的碳酸钙等加速结晶，造成管道内壁结垢严重，最终导致堵塞，给装置的稳定运行造成极大的困难。
[0004]现有技术中对黑水的处理方式通常是采用旋转分离的固液分离装置将黑水中的悬浮颗粒物从液体中分离出来，或者通过闪蒸的方式将黑水浓缩，被浓缩后的黑水置入澄清池中通过静置的方式实现液固分离。这些处理装置的设备结构比较复杂，组合使用成本过闻。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种用于处理黑水的固液分离器和黑水处理系统，以简化设备结构、降低设备成本，同时还适合与其他固液分离装置组合使用。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于处理黑水的固液分离器，该固液分离器包括封闭式的壳体，该壳体包围形成具有黑水入口的进水腔和具有黑水出口的排水腔，进水腔和排水腔相连通以允许待处理的黑水从黑水入口流动至黑水出口 ；并且，固液分离器还包括设置在进水腔和/或排水腔中的阻挡件，该阻挡件用以干涉黑水流动以使黑水中的固体悬浮物沉降至壳体的底部。
[0007]优选地，阻挡件为板状件，该板状件的边沿部位包括:固定边，该固定边沿着壳体的内壁连接在壳体上；以及倾水边，该倾水边与壳体的内壁之间保持间隔以允许黑水通过；其中，阻挡件的倾水边比固定边更靠近壳体的底部。
[0008]优选地，阻挡件有多个，该多个阻挡件沿着壳体的纵向方向相间隔地设置，并且相邻两个阻挡件的倾水边在固液分离器的横截面上的投影位置交错分布，以使黑水的流动路径形成为迂回的路径。
[0009]优选地，在相邻的两个阻挡件中，位于上方的阻挡件的倾水边的中心部位靠近位于下方的阻挡件的固定边的中心部位设置。
[0010]优选地，相对于水平面，阻挡件的自固定边至倾水边的倾斜角度为10°至80°。
[0011]优选地，壳体为内壁上设置有隔板的单筒形件，隔板将壳体内的上部空间分隔开以形成进水腔和排水腔，并且进水腔和排水腔在壳体的下部空间彼此连通。
[0012]优选地，壳体为多筒形件，各个筒形件相互串联；其中，一部分筒形件的内部形成为进水腔，另一部分筒形件的内部形成为排水腔。
[0013]优选地，阻挡件的表面设置有用于收集固体悬浮物的沟回。
[0014]优选地，黑水入口处设置有加压泵和/或黑水出口处设置有抽吸泵。
[0015]优选地，壳体的下部设置为渐缩的锥形，该锥形的底部开设有由自动控制阀控制开闭的沉降物排出口。
[0016]另一方面，本实用新型还提供一种黑水处理系统，包括用于进行气液分离的闪蒸装置，在闪蒸装置的前侧和/或后侧，设置有上述的用于处理黑水的固液分离器。
[0017]通过上述技术方案，本实用新型提供了新型的固液分离器，用以将黑水中的固体悬浮颗粒物从液体中分离处理出来，减少管路的堵塞和腐蚀损坏。本实用新型利用固体和液体在流动惯性和沉降特性方面的差别，通过在壳体内部设置阻挡件而对黑水的流动形成有效干涉。从而，减缓了固体悬浮物的流动，使固体悬浮物能够沉降在固液分离器底部。黑水中固体悬浮物降低后，可以很好地抑制管道的堵塞。因此，本实用新型的固液分离器结构非常简单，设备的制造成本低廉，而固液分离效果却相当显著。另外，本实用新型的固液分离装置的适用范围广泛，只要将其串联接入原有的黑水处理系统中，即可使用。
[0018]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0020]图1是根据本实用新型的一种实施方式的用于处理黑水的固液分离器的结构示意图；
[0021]图2是根据本实用新型的另一种实施方式的用于处理黑水的固液分离器的结构示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]I壳体11进水腔12排水腔
[0024]101黑水入口102黑水出口103沉降物排出口
[0025]2 隔板
[0026]3阻挡件31固定边32倾水边
[0027]4连接管
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0029]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0030]参考图1和图2，本实用新型提供一种用于处理黑水的固液分离器，用以将黑水中的固体悬浮颗粒从液体中分离出来。如图1和图2中所示，固液分离器包括壳体1，用以形成黑水处理的容纳空间。在壳体I上开设有黑水入口 101，供待处理的黑水流入；还开设有黑水出口 102，供经过处理的黑水流出。为了提高壳体I的内部空间的利用率，本实用新型优选将黑水入口 101和黑水出口 102开设在壳体I的顶部。
[0031]根据本实用新型的实施例，壳体I包围形成进水腔11和排水腔12，并且黑水入口101与进水腔11相连通，黑水出口 102与排水腔12相连通。待处理的黑水从黑水入口 101进入固液分离器的进水腔11，然后从进水腔11流动至排水腔12，最后从黑水出口 102排出至固液分离器外部。根据本实用新型的优选实施例，壳体I的顶端做封闭处理，并且在黑水入口 101处设置加压泵和/或在黑水出口 102处设置抽吸泵，从而使黑水在进水腔11和排水腔12中带压流动，以使黑水保持较好的流动性。
[0032]根据本实用新型的实施例，在进水腔11和/或排水腔12中，设置有用以干涉黑水流动的阻挡件3。该阻挡件3利用液体和固体具有不同的惯性力和固体的沉降特性而在黑水的流动路径中形成干涉，以使黑水中的固体悬浮物沉降至壳体I的底部，从而实现固液分离。
[0033]根据本实用新型的一种实施方式，阻挡件3可以设置在排水腔12中的黑水出口102的下方，即，在黑水的流出壳体I的路径中对黑水流动形成干涉，利用液体和固体具有不同的惯性力和固体的沉降特性来实现固液分离。根据本实用新型的另一种实施方式，阻挡件3可以设置在进水腔11中的黑水入口 101的下方，即，在黑水的流入壳体I的路径中对黑水流动形成干涉，利用液体和固体具有不同的惯性力来实现固液分离。根据本实用新型的另一种实施方式，阻挡件3可以同时设置在进水腔11中的黑水入口 101的下方和排水腔12中的黑水出口 102的下方，即，在黑水的流入壳体I的路径中和在黑水的流出壳体I的路径中同时对黑水流动形成干涉，从而更佳地实现固液分离。
[0034]通过设置阻挡件3，尤其是在排水腔12中设置阻挡件3，可以减缓固体悬浮物的流动，从而有效地使固体悬浮物沉降在固液分离器底部，对气化黑水固体悬浮物的分离效率在70% -90%之间。黑水中固体悬浮物有效降低后，可以显著抑制管道的堵塞。
[0035]另外，根据本实用新型的实施例，壳体I的下部设置为渐缩的锥形，以有利于沉降物的收集和排出。另外，在该锥形的底部开设有沉降物排出口 103，该沉降物排出口 103由自动控制阀控制开闭。当沉降物在锥形中聚集到一定程度时，自动控制阀打开从而将沉降物排出。进一步，根据本实用新型的实施例，在壳体I的下部设置有用于感测黑水的比重的传感器，该传感器与自动控制阀电连接。通过感测黑水的比重，可以获得沉降物的收集程度的信号。当沉降物的收集达到预设值时，自动控制阀可以响应于传感器发出的信号打开；沉降物排出完成后，自动控制阀关闭。当然，在排出沉降物的过程中，应停止固液分离器的固液分离运行流程。
[0036]另外，根据本实用新型的实施例，可以在阻挡件3的表面设置用于收集固体悬浮物的沟回，藉此，可以使固体悬浮物更容易沉积在阻挡件3上。
[0037]继续参考图1和图2，根据本实用新型的实施例，阻挡件3为板状件。该板状件的边沿部位包括固定边31和倾水边32。其中，固定边31沿着壳体I的内壁连接在壳体I上，即，阻挡件3通过固定边31连接在壳体I上；而倾水边32则与壳体I的内壁保持一定的间隔，从而黑水能够从该间隔处通过。如图1和图2中所示，根据本实用新型的实施例，阻挡件3倾斜设置。即，阻挡件3的倾水边32比固定边31更靠近壳体I的底部。以设置在排水腔12中的阻挡件3为例，当黑水从壳体I的下部向位于壳体I的上部的黑水出口 102流动时，由于阻挡件3的倾斜设置，可以对流经倾水边32的黑水中的固体悬浮颗粒形成有效的阻挡，使固体悬浮颗粒发生沉降，从而使固液分离的效果得以进一步改善。根据本实用新型的优选实施例，相对于水平面，阻挡件3自固定边31至倾水边32的倾斜角度为10°至80°，以确保固体悬浮物不会在阻挡件3上聚集，同时还保证阻挡件3的干涉作用的实现。
[0038]优选地，根据本实用新型的实施例，固液分离器包括多个阻挡件3。这些阻挡件3沿着壳体I的纵向方向相间隔地设置在壳体I中。其中，相邻的两块阻挡件3的设置方式有所不同，具体来讲是指相邻两块阻挡件3的倾水边32在固液分离器的横截面上的投影位置交错分布。也就是说，从固液分离器的俯视图中观察，每相邻的两块阻挡件3的倾水边32位于不同的位置。由于黑水只能从倾水边32和壳体I内壁之间的间隔处通过，因此当相邻两块阻挡件3的倾水边32在固液分离器的横截面上的投影位置交错分布时，可以使得黑水的流动路径形成为迂回的路径。这种迂回路径的设置，延长了黑水在壳体I中的流动距离，进一步强化了阻挡件3的干涉效果。以设置在进水腔11中的阻挡件3为例，当黑水从位于壳体I的上部的黑水入口 101向壳体I的下部流动时，由于倾水边32的交错设置，可以使黑水的流动路径更长，利用液体和固体的不同的惯性力进行固液分离的时效也更长，从而使得固液分离效果得以进一步改善。
[0039]优选地，如图1和图2中所示，在相邻的两个阻挡件3中，位于上方的阻挡件3的倾水边32的中心部位靠近位于下方的阻挡件3的固定边31的中心部位设置。这样，在固液分离器的横截面上，位于上方的阻挡件3的倾水边32的投影位置和位于下方的阻挡件3的倾水边32的投影位置之间的间距最远，从而使黑水的流动路径形成为之字形路径。由此，可以最大限度地延长黑水的流动路径，从而使得固液分离效果得以有效改善。
[0040]参考图1，根据本实用新型的一种实施方式，壳体I为内壁上设置有隔板2的单筒形件。也就是说，隔板2将壳体I内的空间分隔开以形成进水腔11和排水腔12，黑水入口101设置在进水腔11 一侧，黑水出口 102设置在排水腔12 —侧。为了使进水腔11和排水腔12保持连通，根据本实用新型的实施例，隔板2设置在壳体I的内壁的顶端，从而将壳体I内的上部空间分隔开，而壳体I的下部空间仍保持连通。这样，进水腔11和排水腔12可以在壳体I的下部空间彼此连通。这样，黑水从黑水入口 101进入进水腔11后，通过壳体I下部的连通部位流入排水腔12，并在壳体I中进行固液分离后从黑水出口 102排出。另夕卜，根据本实用新型的优选实施例，隔板2的延伸长度为壳体I的高度的大约三分之二，以使壳体I的下部留有足够的供黑水在进水腔11和排水腔12之间流动的空间，以及留有收集沉降物的空间。通过加压泵和/或抽吸泵的设置以及隔板2的延伸长度的合理设置，可以使黑水在壳体I中具有较好的流动性，以保证黑水处理系统的正常运行。
[0041]具体地，在本实施方式中，阻挡件3的形状为部分椭圆形。对于固定边31全部连接至壳体I的弧形内壁的阻挡件3而言，这些阻挡件3的固定边31为连续的弧形形状。对于固定边31的一部分连接至壳体I的弧形内壁上、另一部分连接在隔板2上的阻挡件3而言，这些阻挡件3的固定边31的一部分为直线形形状，以与隔板2的表面相配合。如图1所示，固定边31的长度远比倾水边32的长度更长，并且整个固定边31全部焊接在壳体I的内壁上或者焊接在壳体I的内壁和隔板2上。因此，本实用新型中阻挡件3的设置方式能够保证阻挡件3与壳体I之间保持牢固的固定连接。
[0042]另外，在本实施方式中，可以将进水腔11和排水腔12的容积设置为基本相等，在排水腔12中和进水腔11中对称地设置阻挡件3。这样，黑水在进水腔11和排水腔12中的路径和流量大致相等，有利于隔板2两侧的水压保持平衡，防止隔板2因长期一侧受力而缩短使用寿命。可以理解的是，由于在排水腔12中设置阻挡件3的干涉效果优于在进水腔11中设置阻挡件3的干涉效果，因此如果为了强化固液分离的效果，也可以将排水腔12的容积设置为大于进水腔11的容积，或者在排水腔12中设置更多的阻挡件3。当然，这种不对称设置可能会导致隔板2两侧的水压不平衡，使隔板2长期运行在一侧受力的状态。具体的实施方式的选择，可以根据黑水系统的具体情况确定。
[0043]参考图2，根据本实用新型的另一种实施方式，壳体I为多筒形件，各个筒形件相互串联。其中，一部分筒形件的内部形成为进水腔11，另一部分筒形件的内部形成为排水腔12。如图2中所示的实施例，壳体I为双筒形件，其中一个筒形件的内部形成为进水腔11，另一个筒形件的内部形成为排水腔12。进水腔11和排水腔12之间通过连接管4相互连接。在本实施方式中，阻挡件3的形状为部分椭圆形，固定边31为连续的弧形形状，各个阻挡件3可以设置成相同的形状。因此，本实施方式有利于批量制造固液分离装置，可以节省模具成本。在本实施方式中，筒形件的数量可以任意设置，也即进水腔11和排水腔12的容积可以任意设置。因此，本实施方式可以实现多级固液分离。
[0044]另一方面，本实用新型还提供一种黑水处理系统。该黑水处理系统包括闪蒸装置。根据本实用新型的实施例，在闪蒸装置前侧和/或后侧，设置有上述的用于处理黑水的固液分离器。藉此，可以在闪蒸之前将黑水进行先行处理，也可以在闪蒸之后对黑水进行处理，从而达到分离黑水中固体的效果。
[0045]根据上述，本实用新型的用于处理黑水的固液分离器非常容易实现，只需将本实用新型的固液分离器串联至其他装置的前侧或者后侧即可。
[0046]实施例1
[0047]将固含量为I %的气化黑水通入固液分离器，进行固体悬浮物和水的分离，经分离后，固体悬浮物固含量去除效率达90%。
[0048]气化黑水的中固体悬浮物的粒径分布见表I。
[0049]表1.气化黑水固体悬浮物粒径分布
[0050]
粒径范围(目)wt %
100-120 07?
120-140072
140-160073
160-180 071
[0051]实施例2
[0052]将粒径为70微米，固含量为I %的气化黑水通入固液分离器，进行固体悬浮物和水的分离，经分离后，固体悬浮物固含量去除效率达70%。
[0053]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0054]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0055]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述固液分离器包括封闭式的壳体(1)，该壳体⑴包围形成具有黑水入口(101)的进水腔(11)和具有黑水出口(102)的排水腔(12)，所述进水腔(11)和所述排水腔(12)相连通以允许待处理的黑水从所述黑水入口(101)流动至所述黑水出口(102);并且，所述固液分离器还包括设置在所述进水腔(11)和/或所述排水腔(12)中的阻挡件(3)，该阻挡件(3)用以干涉黑水流动以使黑水中的固体悬浮物沉降至所述壳体(I)的底部。
2.根据权利要求1所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述阻挡件(3)为板状件，该板状件的边沿部位包括:固定边(31)，该固定边(31)沿着所述壳体(I)的内壁连接在所述壳体(I)上；以及倾水边(32)，该倾水边(32)与所述壳体(I)的内壁之间保持间隔以允许黑水通过；其中，所述阻挡件⑶的所述倾水边(32)比所述固定边(31)更靠近所述壳体(I)的底部。
3.根据权利要求2所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述阻挡件(3)有多个，该多个所述阻挡件⑶沿着所述壳体⑶的纵向方向相间隔地设置，并且相邻两个所述阻挡件(3)的倾水边(32)在所述固液分离器的横截面上的投影位置交错分布，以使黑水的流动路径形成为迂回的路径。
4.根据权利要求3所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，在相邻的两个所述阻挡件(3)中，位于上方的所述阻挡件(3)的倾水边(32)的中心部位靠近位于下方的所述阻挡件(3)的固定边(31)的中心部位设置。
5.根据权利要求2所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，相对于水平面，所述阻挡件(3)的自所述固定边(31)至所述倾水边(32)的倾斜角度为10°至80°。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述壳体⑴为内壁上设置有隔板⑵的单筒形件，所述隔板⑵将所述壳体⑴内的上部空间分隔开以形成所述进水腔(11)和排水腔(12)，并且所述进水腔(11)和排水腔(12)在所述壳体(I)的下部空间彼此连通。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述壳体(I)为多筒形件，各个所述筒形件相互串联；其中，一部分所述筒形件的内部形成为所述进水腔(11)，另一部分所述筒形件的内部形成为所述排水腔(12)。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述阻挡件(3)的表面设置有用于收集固体悬浮物的沟回。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述黑水入口(101)处设置有加压泵和/或所述黑水出口(102)处设置有抽吸泵。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器，其特征在于，所述壳体(I)的下部设置为渐缩的锥形，该锥形的底部开设有由自动控制阀控制开闭的沉降物排出口 (103)。
11.一种黑水处理系统，包括用于进行气液分离的闪蒸装置，其特征在于，在所述闪蒸装置的前侧和/或后侧，设置有权利要求1-10中任一项所述的用于处理黑水的固液分离器。
【文档编号】C02F9/10GK203944164SQ201420384257
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】陈权, 刘健, 霍卫东, 仝胜录, 王晓雷 申请人:神华集团有限责任公司, 北京低碳清洁能源研究所