渣液分离设备及方法与流程

本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种用于熔渣气化系统的渣液分离设备及方法。

背景技术：

固液分离是重要的单元操作,是非均相分离的重要组成部分,在国民经济各部门如化工、轻工、制药、矿山、冶金、能源、环境保护等应用非常广泛。在许多生产过程中,过滤与分离机构是关键设备之一,其技术水平的高低,质量的优劣直接影响到许多过程实现工业化规模生产的可能性、工艺过程的先进性和可靠性、制品质量、和能耗、环境保护等经济和社会效益。

从原理上讲,固液分离过程可以分为两大类:一是沉降分离,一是过滤分离。固液分离设备也可以相应地分为两大类。品种繁多的固液分离设备使得用户有较大的选择范围,对于任意的固液分离向题,一般总可以找到一种最为合适的固液分离设备。但是,正由于固液分离设备种类很多,而一般用户对各种设备的性能又缺乏深入了解,所以要在各种分离设备中找出最为合适的设备总是存在不少困难。因设备选型不当而不能满足工艺要求的并不少见。

固液分离技术广泛应用在工业生产中，现有的分离技术大致有：离心式分离、沉降式分离、过滤压榨式分离、调液固化式分离等。但现有的分离设备和技术多种多样，但固液分离的效率较低，固液分离效果不彻底。

其中，除沉降式分离外，其它分离方法因分离速度慢，运行成本高，一般应用在特殊行业中；而沉降式分离技术在工业生产中应用最广泛，在实际生产实践中发现，现有的沉降分离技术是通过固液二相比重差进行分离，通常分为两大类：1)离心分离：借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等处理设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出；又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离。2)重力沉降：它是依靠地球引力场的作用，固液分离设备利用颗粒与流体的密度差异，使之发生相对运动而沉降，即重力沉降。

现有的沉降固液分离技术需要很长的沉降时间，才能达到固液分离的目的，工作效率较低；且设备设施梯形较大，对应的投资和占地面积 (如大型沉淀池等)也较大。

技术实现要素：

本发明从固液二相比重差出发，将离心分离和重力沉降分离结合在一起，发明一种渣液分离设备。渣液在喷入(有压力作用)本发明的离心分离装置后，由于渣体和澄清液的比重不同，渣体在离心分离装置内的速度比较快，将先通过离心分离装置沉入一级沉降池的池底，澄清液通过离心分离装置后浮于渣体上部，实现渣体和澄清液的分离。

本发明提供了一种渣液分离设备，用于熔渣气化系统，包括：

一级沉降池，上部为筒状，顶部密封，设有渣液进口；下部为锥状，锥底设一级排渣口，用于排出渣体；

溢流排液管，连接于所述一级沉降池的上部，连接处设有一级沉降池滤网，用于所述一级沉降池内澄清液的排出；

离心分离装置，设于所述一级沉降池的内部，用于分离所述渣体和所述澄清液；

渣液经所述渣液进口喷入，经所述离心分离装置分离为所述渣体和所述澄清液。

进一步地，在一些实施例中，所述离心分离装置包括：

渣液进口管，一端连接所述渣液进口，另一端深入所述一级沉降池内上部，管底密封；

旋式排液管，有多个，每个所述旋式排液管包括进液口和出液口，所述进液口与所述渣液进口管连通，所述出液口靠近所述一级沉降池内壁，与所述一级沉降池的筒状内壁切线方向一致；

离心分离柱，设于所述一级沉降池的筒状内壁；用于将所述渣体和所述澄清液分离；

所述渣液经所述渣液进口喷入，通入所述渣液进口管，经所述旋式排液管喷向所述离心分离柱。

进一步地，在一些实施例中，多个所述旋式排液管沿所述渣液进口管的外壁周向均匀布置。

进一步地，在一些实施例中，所述旋式排液管的内径不小于50毫米。

进一步地，在一些实施例中，所述一级沉降池的内径不小于2000 毫米，所述渣液进口管的内径不小于210毫米。

进一步地，在一些实施例中，所述离心分离柱为竖直圆钢，沿所述一级沉降池的筒状内壁周向均匀布置，数量为12根-18根，直径为10 毫米-80毫米。

进一步地，在一些实施例中，所述离心分离装置包括：

缓流导槽，外侧与所述一级沉降池的筒状内壁接触，一端与所述渣液进口相接，另一端沿所述一级沉降池的筒状内壁螺旋向下；所述渣液经所述渣液进口进入所述缓流导槽；

多孔中心管，竖直管状结构，设于所述一级沉降池中间，包括内腔和外壁，外壁设有多个孔，外壁与所述缓流导槽的内侧相接触；

所述溢流排液管与所述一级沉降池上部连接的一端穿过所述一级沉降池的侧壁后与所述多孔中心管的内腔接通；

所述渣体沿所述缓流导槽流向所述一级沉降池的池底，所述澄清液经所述多孔中心管外壁上的孔进入所述多孔中心管的内腔，经所述溢流排液管排出。

进一步地，在一些实施例中，所述缓流导槽与水平面的夹角为30 度-50度。

进一步地，在一些实施例中，还包括：

二级沉降池，其形状与所述一级沉降池相同；上部连接所述溢流排液管，连接处设有二级沉降池滤网；底部设二级排渣口，连接螺旋排渣机；

中心下渣管，一端连接所述一级排渣口，另一端深入所述二级沉降池内部；

排渣阀，设于所述一级排渣口与所述中心下渣管之间，能够控制所述中心下渣管的通断；

阀体配液管，设于所述一级沉降池外侧，连接所述排渣阀，通入渣体配液；

渣液标识装置，设于所述一级沉降池内，包括：

游桶，靠近所述一级沉降池的内壁布置，比重大于所述澄清液，不离开底层渣面，能够上下游动；

游桶固定装置，安装于所述一级沉降池内部，用于安装所述游桶；

游桶标尺，用于实时观察所述一级沉降池内液位，固定安装于所述游桶上，能够随所述游桶一起游动。

本发明还提供一种渣液分离方法，用于熔渣气化系统，其采用上述的渣液分离设备，包括：

步骤S1、将所述渣液通入渣液进口，使所述渣液喷向所述离心分离装置；

步骤S2、所述渣液在所述离心分离装置内分离为所述渣体和所述澄清液；所述渣体沉入所述一级沉降池的池底，所述澄清液浮于所述渣体的上部，实现所述渣体和所述澄清液分离；

步骤S3、将所述渣体经所述一级排渣口排出；将所述澄清液经所述溢流排液管排出。

利用本发明的渣液分离设备，在渣液分离过程中，由于渣体和澄清液的比重不同，在渣液经渣液进口喷入离心分离装置，在离心分离装置内，由于渣液喷射具有一定的速度，在离心力的作用下，比重大的渣体和比重小的澄清液分开，渣体先于澄清液在一级沉降池内沉降，澄清液浮于渣体的上方，实现渣体和澄清液的分离。渣体经一级排渣口排出，澄清液经溢流排液管排出。

附图说明

图1为本发明渣液分离设备的第一实施例；

图2为本发明渣液分离设备的第二实施例。

附图标记说明：

10-一级沉降池；

201-渣液进口管；

202-旋式排液管；

203-离心分离柱；

204-缓流导槽；

205-多孔中心管；

30-二级沉降池；

40-螺旋排渣机；

501-游桶；

502-游桶固定装置；

503-游桶标尺；

901-溢流排液管；

902-中心下渣管；

903-排渣阀；

904-阀体配液管。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的渣液分离设备，主要是用在熔渣气化系统中，如图1所示，主要包括：一级沉降池10、溢流排液管901和离心分离装置。一级沉降池10的上部为筒状结构，顶部密封，设有渣液进口。一级沉降池10 的下部为锥状结构，锥底设有一级排渣口，用于排出分离后的渣体。溢流排液管901，连接在一级沉降池10的上部，用于将一级沉降池10内渣液分离后的澄清液排出。为了起到很好的过滤作用，在溢流排液管 901和一级沉降池10连接的地方设一级沉降池滤网，能够有效的阻隔渣体，只使澄清液从溢流排液管901排出。

本发明的渣液分离设备，渣液中渣体和澄清液的分离主要是通过离心分离装置完成的。离心分离装置设在一级沉降池10的内部，其主要是通过渣体和澄清液的比重不同，在渣液进入离心分离装置后，由于渣液通过渣液进口喷入，是有一定的压力与速度的，渣体就首先在离心分离装置内沉入池底，澄清液浮于渣体的上方，完成渣体和澄清液的分离。渣体和澄清液完成分离之后，渣体通过一级排渣口排出，而澄清液则通过溢流排液管901排出。

在一具体的实时例中，如图1所示，离心分离装置主要由渣液进口管201、旋式排液管202和离心分离柱203组成。渣液进口管201的一端连接一级沉降池10上的渣液进口，另一端伸入一级沉降池10内上部，管底密封。旋式排液管202，设置有多个，每个旋式进液管202包括一进液口和一出液口，进液口与渣液进口管201连通，出液口靠近一级沉降池10的内壁，与一级沉降池10的筒状内壁的切线方向一致。如此，渣液在有外部通入渣液进口管201，进而通过旋式排液管202，由旋式排液管202的出液口喷出，射向一级沉降池10的筒状内壁。由于出液口与一级沉降池10的筒状内壁的切线方向一致，因此，渣液喷向筒状内壁时也是沿筒状内壁的切线方向。

离心分离柱203设置在一级沉降池10的筒状内壁，其主要作用是将渣体和澄清液分离。渣液沿筒状内壁的切线方向喷向筒状内壁时，由于渣液中渣体和澄清液的比重不同，渣体就首先就出到离心分离柱203，与离心分离柱203接触，速度降低，优先沿离心分离柱203沉入一级沉降池10的池底，完成渣体和澄清液的分离。

渣液由旋式排液管202的出液口喷向一级沉降池10的内壁，与离心分离柱203接触。比较好设计为，旋式排液管202沿渣液进口管201 的外壁周向均匀布置，设置在渣液进口管201的下部。比如说，旋式排液管202有4根，则其沿着渣液进口管201的下部实现十字交叉布置。

一般情况下，要实现熔渣气化系统的连续工作，且处理渣液的量尽量的多，一级沉降池10的内径设计应不小于2000毫米，渣液进口管 201的内径设计应不小于210毫米，而要想使渣液在经过旋式排液管202 喷出时，具有一定的速度，则旋式排液管202的内径应该小于渣液进口管201的内径。比较好的设计在一级沉降池10的内径不小于2000毫米，渣液进口管201的内径设计不小于210毫米的时候，旋式排液管202的内径设计应该不小于50毫米。总的设计原则是，旋式排液管202总截面积与渣液进口管201的截面积匹配。

渣液经旋式排液管202的出液口喷出后，射向离心分离柱203，实现渣体和澄清液的分离。在一具体的实施例中，离心分离柱203采用 12根-18根竖直圆钢，沿着一级沉降池10的筒状内壁周向均匀布置。在上述一级沉降池10的内径不小于2000毫米，渣液进口管201的内径设计不小于210毫米的时候，旋式排液管202的内径设计不小于50毫米的情形下，竖直圆钢的直径较好的设计在10毫米-80毫米之间。如此设计能够实现熔渣气化系统的连续工作，且处理渣液的量尽量的多。

在另一具体的实时例中，如图2所示，离心分离装置主要由缓流导槽204和多孔中心管205组成。缓流导槽204的外侧与一级沉降池10 的筒状内壁接触，内侧与多孔中心管205的外壁接触。缓流导槽204的一端与渣液进口相接，渣液由渣液进口进入口，流向缓流导槽204；缓流导槽204的另一端沿一级沉降池10的筒状内壁螺旋向下。多孔中心管205为数值的管状结构，主要包括内腔和外壁。在多孔中心管205的外壁上设有多个孔。

渣液由渣液进口通入后，在缓流导槽204内流动，沿缓流导槽204 的螺旋向下的结构流向池底，由于渣体和澄清液的比重不同，渣体在缓流导槽内流动较快，将先于澄清液沉入池底。澄清液则通过多孔中心管 205外壁上的孔流进多孔中心管205的内腔，而多孔中心管205则与溢流排液管901相连通，澄清液进入多孔中心管205的内腔后，经过溢流排液管901排出。

在此，溢流排液管901与一级沉降池10的上部相连的一端应穿过一级沉降池10的侧壁后与多孔中心管205的内腔接通。较好的设计应在溢流排液管901与多孔中心管205的内腔接通的地方设一级沉降池滤网，以避免小粒径的渣体经多孔中心管205外壁上的孔进入其内腔后由溢流排液管901排出。

缓流导槽204沿一级沉降池10的筒状内壁螺旋向下布置，较好的设计是其与水平面的夹角设计为30度-50度，这样即能够保证渣液在缓流导槽204内有充分的流动时间，实现渣体和澄清液的分离，还能够保证渣液在缓流导槽204内不会堆积。

通常情况下，为保证渣液内渣体和澄清液的充分分离，还设置有二级沉降池30，其形状与一级沉降池10相同。二级沉降池30通过中心下渣管902与一级沉降池接通。中心下渣管902的一端连接一级排渣口，另一端伸入二级沉降池的内部。一级沉降池10底部的渣体由一级排渣口排出后，经中心下渣管902流入二级沉降池30，在二级沉降池30中完成进一步的分离。在二级沉降池30内渣体和澄清液完成分离后，渣体由二级沉降池30底部的二级排渣口排出，澄清液经与二级沉降池30 上部相连的溢流排液管901排出。

在二级沉降池30中，渣体的排出，主要是通过与二级排渣口相连接的螺旋排渣机40完成的，二级沉降池30与溢流排液管901相连接的地方同样设置二级沉降池滤网。一般的，螺旋排渣机40与水平面成60°设计；排渣时，能够减少排出渣内液体，提高渣液分离的质量，同时螺旋排渣机40在输送过程中对渣进行挤压，减少含水量。

为了控制一级沉降池10中的渣体流向二级沉降池30，在中心下渣管902上设一排渣阀903，以此控制中心下渣管902的通断，而为了使一级沉降池10中的渣体顺畅的通过中心下渣管902拍向二级沉降池，通常情况下，需要在排渣阀903上连接一阀体配液管904，向排渣阀903 红通入渣体配液，是一级沉降池10中的渣体能够更加顺畅的流向二级沉降池30。

为有效的配合排渣阀903的工作，在一级沉降池10内还设计了渣液标识装置，主要包括：游桶501、游桶固定装置502和游桶标尺503。游桶固定装置502安装在一级沉降池10内部,而游桶501则靠近一级沉降池10的内壁进行布置，安装在游桶固定装置502上，游桶标尺503 的一端固定安装在游桶501上，另一端伸出一级沉降池10的顶部，由于游桶501的比重大于澄清液的比重，因此其能够在澄清液中上下游动而又不离开底层渣面。而游桶标尺503随着游桶501在澄清液中的上下游动而浮动，通过游桶标尺503的刻度能够实时的观察到一级沉降池 10内澄清液的液位。当液位标尺503显示渣层处于高位时打开排渣阀 903，一级沉降池10进行排渣。渣层处于低位时排渣阀903关闭。

本发明的渣液分离设备在使用时，首先将渣液通入渣液进口，使渣液喷向离心分离装置。在离心分离装置内，渣液分离为渣体和澄清液，渣体沉入一级沉降池10的池底，澄清液则浮于渣体的上部，实现渣体和澄清液的分离。渣体和澄清液分离后，渣体经一级排渣口排出，而澄清液则经溢流排液管901排出，具体的步骤如下：

步骤S1、将渣液通入渣液进口，使渣液喷向离心分离装置；

步骤S2、渣液在离心分离装置内分离为渣体和澄清液；渣体沉入一级沉降池的池底，澄清液浮于渣体的上部，实现渣体和澄清液分离；

步骤S3、将渣体经一级排渣口排出；将澄清液经溢流排液管排出。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。