一种真空干化脱水装置及气化炉系统的制作方法

1.本发明涉及煤化工技术领域，具体而言，涉及一种真空干化脱水装置及气化炉系统。


背景技术：

2.目前，液态排渣气化炉广泛应用于煤化工企业，其能够提高煤炭的利用效率，减少了污染物的排放量。但是，气化后产生的带液废渣会对生态环境带来一定的负面影响。由于渣中含水量较高，在装车过程中炉渣不断的沥水，造成渣水装车区域环境差，同时造成大量水资源的浪费。另外，在渣车运输过程中，不断有黑水沥出，致使运渣道路地面局部塌陷，严重影响运输道路及周边环境。
3.为降低粗渣中的水分，大部分企业都选用沉降法、分级或高频振筛法、高温烘干加热法和晾晒法等方法进行粗渣脱水工作，具体如下：
4.采用沉降法需要建设几个区域的沉渣池，将气化炉内产生的粗渣在不同的沉降池内进行沉降脱水，将最后一个沉渣池内的粗渣用抓斗抓出，完成粗渣脱水的工作。这种方法占地面积大，沉降时间长，脱水效果不好。
5.分级或高频振筛法一般也分为两级脱水，包括一次振筛脱水和二次振筛脱水，中间过程需设置粗渣缓存罐、皮带输送机等，这类方法投资和运行成本较高，脱水效果也不尽理想。
6.高温烘干加热法是采用高温蒸汽或热空气进行直接加热干燥，这类方法需要大型鼓风机及加热设备，运行能耗和成本较高，占地面积也较大。
7.鉴于此，提出本技术。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供了一种真空干化脱水装置及气化炉系统，其能够显著提高气化炉粗渣脱水的效率，且设备占地面积小，运行成本低。
9.本发明的实施例可以这样实现：
10.第一方面，本发明提供一种真空干化脱水装置，包括料斗、气液分离组件和气液输送管路，料斗内设置有分隔板，以将料斗分为第一料斗和第二料斗；
11.第一料斗和第二料斗均包括顶部和底部均开口的料斗主体、用于封盖料斗主体顶部的顶部插板阀和用于封盖料斗主体底部的底部插板阀，第一料斗和第二料斗的料斗主体的顶部开口均正对气化炉的下料口，顶部插板阀和底部插板阀均与料斗主体可拆卸连接；
12.气液分离组件包括气液分离罐和与气液分离罐的顶部相连的真空泵，气液输送管路包括第一气液输送管路和第二气液输送管路，第一气液输送管路的进口与第一料斗连通，第二气液输送管路的进口与第二料斗连通，第一气液输送管路和第二气液输送管路的出口均与气液分离罐的进口连通；第一气液输送管路和第二气液输送管路上均设置有调节阀；
13.料斗上设置有用于对第一料斗和第二料斗加热的加热器。
14.在可选的实施方式中，第一料斗与分隔板相对的另一端面的高度高于分隔板的高度，第二料斗与分隔板相对的另一端面的高度高于分隔板的高度，以使料斗的顶部端面呈中间低两边高的形态。
15.在可选的实施方式中，第一气液输送管路进口端从第一料斗上的底部插板阀伸入第一料斗内，第二气液输送管路进口端从第二料斗上的底部插板阀伸入第二料斗内；第一气液输送管路和第二气液输送管路均包括竖直软管，第一气液输送管路和第二气液输送管路上的调节阀均位于竖直软管和底部插板阀之间。
16.在可选的实施方式中，第一料斗和第二料斗上的底部插板阀和顶部插板阀均包括用于起到封盖作用的阀板；
17.两个底部插板阀上的阀板上均设置有围绕阀板设置的侧板，侧板的顶壁上设置有过滤网，侧板和阀板形成用于盛放滤液的滤液槽。
18.在可选的实施方式中，第一料斗和第二料斗上的底部插板阀和顶部插板阀均包括用于驱动阀板的驱动件，以控制底部插板阀和顶部插板阀打开或关闭。
19.在可选的实施方式中，底部插板阀和顶部插板阀的阀板上均设置有用于与料斗的顶部或底部密封连接的密封件。
20.在可选的实施方式中，加热器包括围绕第一料斗和第二料斗上的料斗主体设置的加热盘管。
21.在可选的实施方式中，还包括滤液泵，滤液泵的进料端与气液分离罐的底部相连。
22.在可选的实施方式中，还包括控制器，气液分离罐上还设置有液位检测机构，液位检测机构和控制器通信连接，滤液泵和真空泵与控制器电连接，以使控制器根据检测到的液位信息控制滤液泵和真空泵工作。
23.第二方面，本发明提供一种气化炉系统，包括前述实施方式中任一项的真空干化脱水装置。
24.本发明实施例的有益效果：其通过将料斗分隔为独立的两个隔间即第一料斗和第二料斗，两个小料斗均通过顶部插板阀和底部插板阀进行封盖，打开顶部插板阀可以从将气化炉下料口输出的渣料输送至第一料斗或第二料斗内，当顶部插板阀和底部插板阀均密封的状态下，打开对应气液输送管路的调节阀，可以在加热的条件下利用真空泵进行抽真空，进行真空干化脱水的过程；在脱水完成之后，打开底部插板阀将固态渣料进行卸料即可。通过第一料斗和第二料斗交替循环使用，以匹配捞渣机的连续运行，通过两个小料斗分批间歇接料可实现料斗的完全密封，大大提高了真空效果。故本发明所提供的真空干化脱水装置具有脱水高效的优点，且装置占地面积小、运行成本低，具有很好的市场应用前景。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例提供的真空干化脱水装置的结构示意图；
27.图2为图1中料斗的结构示意图。
28.图标：100
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真空干化脱水装置；110
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料斗；111
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第一料斗；112
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第二料斗；113
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分隔板；114
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料斗主体；115
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顶部插板阀；116
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底部插板阀；117
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过滤网；118
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滤液槽；101
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阀板；102
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侧板；120
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加热器；121
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加热热源进口；122
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加热热源出口；130
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气液输送管路；131
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第一气液输送管路；132
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第二气液输送管路；133
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竖直软管；134
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调节阀；140
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气液分离组件；141
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气液分离罐；142
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真空泵；143
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滤液泵；144
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水汽排放管；145
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滤液回收管；146
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液位检测机构；150
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渣车；001
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下料口。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
33.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
35.请参考图1，本实施例提供了一种真空干化脱水装置100，包括料斗110、加热器120、气液输送管路130和气液分离组件140，料斗110用于接收从气化炉的下料口001输出的带液渣料，利用加热器120对料斗110进行加热，利用气液输送管路130将气液物料输送至气液分离组件140进行气液分离，同时可以利用真空泵142对料斗110抽真空，可以实现真空干化脱水的工艺过程。
36.需要说明的是，真空干化脱水是利用在真空条件下，物料中的水分沸点下降，在加热条件下大量水进行汽化相变后经过真空系统排出，从而可大幅度降低粗渣物料的水分，实现干渣排放。
37.料斗110内设置有分隔板113，以将料斗110分为第一料斗111和第二料斗112，两个小料斗110可以看做是两个隔间，通过控制两个隔间交替循环使用，以匹配捞渣机的连续运行，显著提高粗渣脱水的效率。由于过程中需对两个小料斗110进行分别的抽真空，故两个小料斗110需要实现完全的密封。
38.进一步地，第一料斗111和第二料斗112均包括顶部和底部均开口的料斗主体114、
用于封盖料斗主体114顶部的顶部插板阀115和用于封盖料斗主体114底部的底部插板阀116，第一料斗111和第二料斗112的料斗主体114的顶部开口均正对气化炉的下料口001，顶部插板阀115和底部插板阀116均与料斗主体114可拆卸连接。两个小料斗均通过顶部插板阀115和底部插板阀116进行封盖，打开顶部插板阀115可以从将气化炉下料口001输出的渣料输送至第一料斗111或第二料斗112内，当顶部插板阀115和底部插板阀116均密封的状态下，打开对应气液输送管路130的调节阀134，可以在加热的条件下利用真空泵进行抽真空，进行真空干化脱水的过程；在脱水完成之后，打开底部插板阀将固态渣料进行卸料即可(可以卸料至下方的渣车150中)。通过第一料斗111和第二料斗112交替循环使用，以匹配捞渣机的连续运行。
39.具体地，顶部插板阀115、底部插板阀116对料斗主体114进行封盖时，需要各组实现密封，以对第一料斗111和第二料斗112进行抽真空的操作。料斗主体114的整体形状不限，可以如图中的六面体结构。
40.在一些实施例中，请参照图1和图2，第一料斗111与分隔板113相对的另一端面的高度高于分隔板113的高度，第二料斗112与分隔板113相对的另一端面的高度高于分隔板113的高度，以使料斗110的顶部端面呈中间低两边高的形态。这样，在第一料斗111处于密封状态进行抽真空作业时，仅打开第二料斗112上的顶部插板阀115进行进料，落在第一料斗111上的顶部插板阀115上的渣料在重力的作用下落入第二料斗112中，仅单一的小料斗进料。
41.在一些实施例中，第一料斗111和第二料斗112上的底部插板阀116和顶部插板阀115均包括用于起到封盖作用的阀板101，阀板101的形状和尺寸和料斗主体114的进口和出口形状相匹配，当盖合时能够实现完全密封。因此，为增加密封的效果，底部插板阀116和顶部插板阀115的阀板101上均设置有用于与料斗110的顶部或底部密封连接的密封件(图未示)，如密封条。
42.在一些实施例中，第一料斗111和第二料斗112上的底部插板阀116和顶部插板阀115均包括用于驱动阀板101的驱动件(图未示)，以控制底部插板阀116和顶部插板阀115打开或关闭。驱动件可以为一般的气缸等，可以控制底部插板阀116和顶部插板阀115打开和盖合即可。
43.进一步地，为更好地实现固液的分离，两个底部插板阀116上的阀板101上均设置有围绕阀板101设置的侧板102，侧板102的顶壁上设置有过滤网117，侧板102和阀板101形成用于盛放滤液的滤液槽118。从下料口001输出的渣料在两个小料斗中实现固液分离，固体在过滤网117上，液体落入下方的滤液槽118中，可以通过气液输送管路130将液体输出，在底部插板阀116打开时可以将过滤网117上的固体渣料卸料至渣车150中。
44.具体地，过滤网117可以由cdcd面隔开，分为两个滤网；滤液槽118也是由cdcd面隔开，分为两个槽体，滤液槽118、过滤网117和阀板101共同组成一个底部插板阀116，即m3和m4。
45.加热器120用于对第一料斗111和第二料斗112加热，其可以为一般的电加热装置，具体结构不做限定。
46.在一些实施例中，加热器120包括围绕第一料斗111和第二料斗112上的料斗主体114设置的加热盘管，加热盘管具有加热热源进口121和加热热源出口122，热源从加热热源
进口121输入，经料斗110换热之后从加热热源出口122输出。可以利用热空气、热水或蒸汽间接加热，以低压蒸汽和热水为最佳。
47.气液分离组件140包括气液分离罐141和与气液分离罐141的顶部相连的真空泵142，气液输送管路130包括第一气液输送管路131和第二气液输送管路132，第一气液输送管路131的进口与第一料斗111连通，第二气液输送管路132的进口与第二料斗112连通，第一气液输送管路131和第二气液输送管路132的出口均与气液分离罐141的进口连通；第一气液输送管路131和第二气液输送管路132上均设置有调节阀134。通过调节两个调节阀134的开关，可以调节对第一料斗111或第二料斗112进行抽真空，一般两个调节阀134为一个开一个关的状态。
48.在一些实施例中，第一气液输送管路131进口端从第一料斗111上的底部插板阀116伸入第一料斗111内，第二气液输送管路132进口端从第二料斗112上的底部插板阀116伸入第二料斗112内；第一气液输送管路131和第二气液输送管路132均包括竖直软管133，第一气液输送管路131和第二气液输送管路132上的调节阀134均位于竖直软管133和底部插板阀116之间。通过设置竖直软管133可以在底部插板阀116打开时跟随底部插板阀116进行移动，便于操作。具体地，第一气液输送管路131和第二气液输送管路132可以通过一段总管与气液分离罐141的进口连通。
49.在一些实施例中，气液分离组件140还包括滤液泵143，滤液泵143的进料端与气液分离罐141的底部相连。这样，通过真空泵142将气液分离罐141顶部输出的气体输送，并通过水汽排放管144进行放空或回收；气液分离罐141分离得到的滤液通过滤液泵143输出，并通过滤液回收管145返回装置进行回收利用，降低装置的水资源消耗，起到节能的效果。
50.在一些实施例中，气液分离组件140还包括控制器，气液分离罐141上还设置有液位检测机构146，还可以配合设置液位报警机构，液位检测机构146和控制器通信连接，滤液泵143和真空泵142与控制器电连接，以使控制器根据检测到的液位信息控制滤液泵143和真空泵142工作。当气液分离罐141在高液位的情况下，控制器控制真空泵142停止工作，开启滤液泵143，将滤液通过滤液回收管145返回装置进行回收利用；当气液分离罐141内的滤液在低液位时，控制器控制滤液泵143停止工作，开启真空泵142，进行正常的真空干化脱水操作。
51.真空干化脱水装置100的工艺技术路线如下：料斗110用于接收来自下料口001的带液物料，并通过加热盘管进行加热和真空泵142进行抽真空后，升温后物料中的水分在高温和真空条件下进行汽化相变(二者条件缺一不可，否则物料孔隙中的水分难以进行汽化相变)，水汽通过滤网117、竖直软管133及其连接管道后，进入气液分离罐141进行分离，分离的气体通过真空泵142和水汽排放管144进行放空或回收，分离的滤液通过滤液泵143和滤液回收管145送入装置进行回收利用。
52.更具体地，在abcd平面的插板阀m1，在cdef平面的插板阀m2，在abcd平面的插板阀m3，在cdef平面的插板阀m3，插板阀m1和m2采用向内斜坡布置，便于物料的收集；插板阀m3和m4采用水平布置(非斜坡料斗)，扩大底部滤网与料斗内物料的接触面积，也就是增加底部物料的抽真空面积，增强抽真空脱水效果。对一个工作周期结合各个阀板进行过程的说明：
53.(1)在料斗110、各连接管道及气液分离罐141排空的情况下，打开第一料斗111下
方的调节阀134，开启真空泵142，打开插板阀m1进行接料(其他插板阀保持关闭)，打开加热盘管热源，在bdbd隔间持续收料的过程中，加热盘管对物料进行持续加热，同时真空泵142对第一料斗111中的物料进行持续抽真空，将物料中的水分初步脱出。
54.(2)在bdbd隔间物料收满的情况下，关闭插板阀m1，打开插板阀m2对dfdf隔间进行收料，此时bdbd隔间为全密闭空间，随着真空泵的运行，对bdbd隔间进行抽真空(打开bdbd隔间下方的调节阀134，关闭另一阀门)，空间内负压会快速下降，物料中的水分在高温情况下会快速产生相变而汽化，大量水汽穿过滤网117进入气液分离罐141进行分离，脱除的水分暂时收集在气液分离罐141内。
55.(3)在bdbd隔间物料进行真空干化脱水的过程中，dfdf隔间物料也收集完成，此时打开dfdf隔间下方的调节阀134关闭另一阀门，此时真空系统对dfdf隔间的物料开始进行真空干化脱水。与此同时，打开插板阀m3将bdbd隔间脱水后的物料卸至渣车150中，在卸料完成后，打开插板阀m1，关闭m2，即开始bdbd隔间的下一个循环收料、加热和真空干化工序。
56.本发明实施例提供一种气化炉系统，包括前述实施方式中任一项的真空干化脱水装置100，还可以包括气化炉等设备。
57.应用实例1
58.以某煤制甲醇装置为例，该装置气化系统采用干煤粉气化技术，气化炉采用液态排渣技术。原始设计为气化炉产生的粗渣由捞渣机捞出，从下料口001不断排出，排出的粗渣含水率为40％。在排渣和车辆运输过程中，大量的水分洒落在地面上，污染了工厂及道路环境，也造成水资源的浪费。
59.采用本技术技术方案进行技改后，操作如下：
60.首先将插板阀m1打开，插板阀m2/m3/m4关闭，捞渣机捞出的粗渣首先进入bdbd隔间的料斗进行收料，同时将加热盘管的入口与现场装置的蒸汽凝液相同，打开凝液阀，利用现场蒸汽凝液对料斗内的物料进行加热。打开dfdf隔间下的调节阀134，开启真空泵142，在bdbd隔间持续收料的过程中，加热盘管对物料进行持续加热，同时真空泵142对物料进行持续抽真空，将物料中的水分初步脱出。
61.设定程序控制时间或在bdbd隔间物料收满的情况下，关闭插板阀m1，打开插板阀m2对dfdf隔间进行收料，此时bdbd隔间为全密闭空间，随着真空泵的运行，空间内负压会快速下降(约
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70kpa)，物料中的水分在负压和高温情况下快速汽化蒸发，大量水汽穿过滤网117进入气液分离罐141进行分离，脱除的水分收集在气液分离罐141内。同时真空泵的水汽排放管144与捞渣机的黑水池顶部相通，未分离的少量水分也随真空泵的水汽排放管144排入捞渣机的黑水侧，最大程度的回收了水资源，同时避免了现场废气的随意排放现象。
62.在bdbd隔间物料进行真空干化脱水的过程中，dfdf隔间物料也收集完成(通过时间程序进行自动化控制，收料过程约30min)，此时打开dfdf隔间下方的调节阀134关闭另一阀门，此时真空系统对dfdf隔间的物料开始进行真空干化脱水。与此同时，打开插板阀m3将bdbd隔间脱水后的物料卸至渣车150，在卸料完成后，打开插板阀m1，关闭m2，即开始bdbd隔间的下一个循环收料、加热和真空干化工序。由此进行循环。由此脱除水分后的粗渣含水率可以保证在10％以下，再由渣车150外送进行处理，运输过程不会有水洒落，清洁环保。
63.另外，通过真空脱水后的气液混合进入气液分离罐141，在气液分离罐141上设置有液位报警和触发开关，当气液分离罐141在高液位的情况下(液位＞80％)，系统自动停真
空泵142，开启滤液泵143，将滤液通过滤液回收管145返回捞渣机的黑水池进行回收利用，降低装置的水资源消耗；当气液分离罐141内滤液在低液位时(液位＜15％)，系统自动停滤液泵143，开启真空泵142，进行正常真空干化脱水运行。
64.试验发现，处理后的粗渣含水率低，设备投资和运行成本低，同时回收了大量水分，实现水路的闭路循环使用和回收，高效环保，同时现场生产环境清洁，提高了现场的文明生产水平。
65.综上，本发明实施例提供了一种真空干化脱水装置及气化炉系统，是一种将真空和加热干化为一体的脱水系统，避免了目前使用常规沉降、振筛或高温烘干等方式的运行缺陷，与现有技术对比，具有如下技术优点：
66.(1)在一般运行工厂里，都富有70
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100℃的热水、凝液或更高温度的蒸汽，该部分热源在许多工厂都不具有利用和回收价值，因此大部分都进行现场排放，本技术可对此类热源对带液废固进行加热，对热源进行有效回收利用，提高能源利用率。
67.(2)通过将料斗分为两个隔间，两个隔间对排放的带液废固进行循环处理，可实现单个隔间在脱水处理过程中实现全密封，保证了料斗的真空度和温度，提高了真空和加热干化效果，同时也实现了连续接料工作。
68.(3)本技术料斗入料口和出料口设计均优于传统料斗，本技术料斗设计的入料口采用斜坡向内倾斜，有利于物料的接收；出料口采用平面设计(常规出料口为下锥形)，增加了脱水物料与抽真空的接触面，防止物料向上过度堆积降低真空效果。
69.(4)本技术的突出优点是：根据压力降低，水沸点下降的原理，对带液废固进行加热升温的同时，在处理物料的密闭空间内降低空间压力，形成负压，使物料表面携带的水分以及物料空隙中的内水进行相变汽化，达到高效脱除水分的目的。
70.(5)与传统工艺相比，本技术加强了气液分离罐的自动运行控制及水资源的回收利用。在气化分离罐上安装了液位控制和联锁开关，信号与真空泵和滤液泵的电机相连接。当气液分离罐在高液位的情况下，系统自动停真空泵，开启滤液泵，将滤液通过滤液回收管返回装置进行回收利用，降低装置的水资源消耗；当气液分离罐内滤液在低液位时，系统自动停滤液泵，开启真空泵，进行正常真空干化脱水运行。
71.(6)本技术的设备设计简单，不存在常规技术的一级脱水、二级脱水等复杂工序，同时占地空间小，不增加额外的大型设备。采用处理后的粗渣含水率低，设备投资和运行成本低，同时回收了大量水分，高效环保。
72.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。