一种分离石膏的离心脱水装置的制作方法

本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种分离石膏的离心脱水装置。

背景技术：

石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫是目前电力和有色行业烟气脱硫的主要方式，它具有工艺成熟可靠、脱硫效率高、脱硫剂原料来源丰富、副产品石膏可综合利用等优点。电力行业由于烟气处理量大，烟气二氧化硫浓度较高，通常用石灰石作脱硫剂；如制酸尾气二氧化硫浓度低，烟气量不大，现场实际条件的受限，也可采用石灰作脱硫剂。脱硫装置主要由脱硫塔、ph值调整槽、氧化塔、石膏分离及原料供给等部分组成。制酸尾气由脱硫塔逆喷管进入，吸收剂由循环泵送入逆喷管喷嘴，气液两相逆流接触。集液槽(脱硫塔下部)设搅拌泵，并自动控制液位，向ph值调整槽输送浆液，用硫酸调整浆液ph值后送往氧化塔，用罗茨风机向氧化塔鼓入空气使亚硫酸根变成硫酸根，氧化后的浆液经泵送入浓缩设备、均质设备，再通过离心机脱水，产出石膏，上清液返回滤液槽。石膏浆液再经洗涤、脱水形成石膏产品后，由输送机送至石膏储藏地处加以储存。

在上述湿法脱硫工艺中，石膏产品的生成是重点部分之一。石膏产品品质的好坏，决定着排出液的生化指标、杂质含量和后处理生产成本等，是最为关键的环节。目前，石膏生产环节没有成熟的工艺及成套设备，工艺参数不具体，配套的设备也不健全，导致大多数厂家目前仍处于技术摸索的状况中，无论是对关键工艺路线还是主要工艺参数，甚至是配套设备的具体要求以及相互关系等均没有清晰化的概念，从而使得石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺中的石膏产品的质量良莠不分，品质等级相差极大。由于没有具体工艺及系统作为对照，因此也无法针对石膏产品品质的改善提出完整、可靠的方案，一方面使得企业的市场竞争力降低，另一方面也导致排出液中的杂质含量高，生化指标高，对环境威胁较大。

技术实现要素：

本发明的目的即为克服上述现有技术的不足，提供适于实用的一种分离石膏的离心脱水装置，本装置为石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺中石膏料浆的后续脱水处理提供了标准化和精确化的操作平台，可在降低环境威胁度的同时，还能生产出极为优质的石膏产品，生产效率亦可得到有效保证。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种分离石膏的离心脱水装置，其特征在于：本装置包括具备封闭内腔的圆柱状的外壳体，外壳体的封闭内腔中同轴布置有转鼓，所述转鼓的一轴端处布置用于驱动该转鼓产生回转动作的动力部；本装置还包括彼此并列设置的上进料管和下进料管，两进料管进口端连通外部输料设备，两进料管的出口处均设置有用于径向出料的出料长扁口；所述出料长扁口外形呈出浆口大而进浆口小的梯形状，出料长扁口的梯形底边构成出浆口而梯形顶边构成连通相应进料管出口的进浆口，所述出料长扁口的出浆口外形呈长方条状且该出浆口长度方向平行转鼓轴线方向；所述出料长扁口的出浆口处料浆喷射方向与转鼓的旋向一致，上进料管处出料长扁口的出浆口处料浆喷射范围及下进料管处出料长扁口的出浆口处料浆喷射范围分别覆盖转鼓的上半筛面和下半筛面；在上述进料管的旁侧还设置有用于向转鼓内喷入洗涤剂的洗涤管以及用于对转鼓内侧网壁进行石膏刮除的刮刀机构。

所述出料长扁口的出浆口宽度为10mm。

所述转鼓轴线铅垂布置，洗涤管及各进料管轴线均平行转鼓轴线；洗涤管的位于转鼓内的管身处密布有用于增加洗涤剂喷出速度的喷嘴；在洗涤管的轴长方向上，各相邻喷嘴的洗涤剂喷出方向彼此交叉且均指向转鼓内侧网壁处。

所述刮刀机构包括沿转鼓轴向而伸入转鼓内的铰支轴，铰支轴的杆端与转鼓相应端间构成回转配合；铰支轴的一侧径向向外延伸有刮刀杆，刮刀杆的顶端固接刀片，刀片的刀口指向转鼓鼓面；刮刀机构还包括用于驱动铰支轴产生转动动作的驱动组件；所述驱动组件包括液压缸以及用于使得液压缸产生回程及进程动作的气液源；液压缸的活塞杆顶端铰接有连杆，连杆再与铰支轴杆端间构成铰接配合，且各铰接处轴线均平行转鼓轴线；当液压缸作进程动作时，刮刀杆相对铰支轴的摆动方向与转鼓的转动方向彼此反向；所述气液源至少包括两组液压油罐，两组液压油罐的进液口通过换向阀而连通外部压缩空气设备，而两组液压油罐的出液口分别连通液压缸的进程液压口以及回程液压口。

液压油罐内的液压油容积占罐体总容积的1/2～2/3。

所述刀片的长度方向平行转鼓轴线方向，且刀片长度小于转鼓内腔高度。

当液压缸处于最大进程位置时，刀片的刀口与转鼓内侧网壁之间距离为5～8mm。

所述换向阀为二位四通换向阀或二位五通换向阀。

本发明的主要优点在于：

1)、克服了传统的石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺所制得的石膏料浆无法获得优质石膏的问题。本发明利用离心脱水装置处布置的两道进料管，以及各出料长扁口的独特出口构造，从而实现“大出料量”及“均匀出料”的双重保证。由于采用了上述双进料管的结构，从而可以将转鼓的容积做的尽量大，以满足大批量脱水需求。石膏料浆在进入转鼓之前，首先被两根进料管的分担作用而初步的降低行进速度，之后，再通过出料长扁口的独特梯形外形而进一步的减缓料浆的出浆速度，最后再配合出料长扁口的与转鼓转向一致的单偏朝向，最终保证了料浆出料的平缓性及脱水后滤饼成型后的均匀性。而为进一步提升石膏产品的品质，本发明还设置了在线洗涤系统，通过由洗涤管内高速泵入洗涤液，从而对粘附于转鼓内侧网壁上的石膏进行置换洗涤，从而实现对石膏产品中杂质的有效去除功能，最终再通过刮刀机构的刮料作用而得到优质的石膏产品。

综上，本发明通过以上多合一的离心结构，可以有效清除液体中杂质，使杂质集中到排出液中，一方面可以获得大产量和优品质的石膏产品，另一方面又消除了杂质分散对环境的潜在威胁性，一举多得。该装置自动化程度高，可实现在线监视和控制，数据自动保存，自动生成生产报表等，并具备系统集成度极高、流程更短、物料运转环节少、可实现全密闭等优点，对环境影响更小，适合于目前的工业化生产。

2)、作为上述方案的进一步优选方案，洗涤管处则设置可交叉喷射的喷嘴，其喷嘴本身就沿转鼓网面的母线方向铅垂延伸，这可使得喷嘴的整个喷射区域在转鼓母线方向上覆盖了转鼓网面，并可随着转鼓的回转动作而周向的覆盖整个转鼓网面，此时就能达成对转鼓内壁的石膏滤饼的全方位洗涤效果。高速喷出的洗涤液透过石膏滤饼，将其中的杂质盐分溶解、置换，再透过转鼓上的筛孔，将溶解液在离心力作用下甩出，达到洗涤杂质的目的。之后，通过刮刀机构的布置，依靠宽刮刀的高度与转鼓的内部高度的一致性，这样宽刮刀可以一次性将转鼓的内部的石膏滤饼刮除，以保证卸料的快速性。

3)、考虑到对转鼓内石膏滤饼的快速刮除，本发明还设计了专用的刮刀机构。由于石膏滤饼总是伴随转鼓的脱水动作而逐渐增厚，本发明一方面通过采用铰接式连杆结构，以液压缸来作为驱动源，以连杆作为传递臂，以铰支轴以及刮刀杆作为力臂，最终实现对位于刮刀杆顶端处的刀片的逐步旋进或旋出目的。更为重要的是，在对液压缸的动力来源进行设计时，本发明采用了独特的气液混合动力结构：一则通过液压油罐直接连通液压缸从而提供液压缸以动力，二则通过压缩空气来对液压油罐进行压力推送，从而实现由气压力转液压力的混合力传递过程。之所以采用上述气液混合动力结构，是考虑到如单纯的采用液压结构，则往往需要配备复杂的液压动力源，结构和成本上均难以满足简洁性需求。如单纯采用压缩空气，则由于空气的受压缩性大，导致本身压力存在不稳定性，显然不利于保证刀片的动作稳定性。本发明采用气液混合动力，可有效确保整个刮刀机构的动作稳定性及可靠性。

附图说明

图1为本发明所处的石膏生产系统的流程示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为进料管相对转鼓的装配状态图；

图4为出料长扁口相对转鼓的装配状态图；

图5为洗涤管相对转鼓的装配状态图；

图6的洗涤管处喷嘴的喷射路径示意图；

图7-8为刮刀机构的动作状态示意图。

附图中标号与各部件对应关系如下：

10-外壳体20-转鼓30-动力部

41-上进料管42-下进料管43-出料长扁口

50-洗涤管51-喷嘴60-刮刀机构

61-铰支轴62-刮刀杆63-刀片64-液压缸

65-连杆66-液压油罐67-换向阀

具体实施方式

为便于理解，此处对本发明的具体工作流程作以下说明：

本发明的设计初衷为：由于冶炼厂、火电厂等烟道中的烟气，通过烟气制酸系统制得的硫酸，加入石灰，生成石膏溶液，这是烟气脱硫的常规工序，一般称之为石灰-石膏法脱硫。该工序生成的石膏液浓度较稀，通过将之经过料浆增浓装置及料浆均质装置后，以便脱去石膏液中的水分及进行均质处理，并提高石膏液的浓度至固体质量分数20％～30％左右，这个浓度的石膏液适合进入最后的料浆脱水工序，脱水效率才高。而料浆脱水工序生成的石膏液中含有大量杂质，则需要进入洗涤工序，以清除其中的杂质盐分，最终获得成品石膏。

正是在上述设计初衷下，本发明设计了离心脱水装置，由于这是石膏产品形成的最终工段，因此最终产品石膏的品质、含水量均在离心脱水装置内完成。

一般烟气脱硫形成的石膏稀料浆的量都比较大。为保证一定产量，此处离心脱水装置的技术参数都应当调高，其转鼓20直径在1500mm以上，其高度在750mm以上，其转速1000r/min。

具体使用时，如图1-3所示的，离心脱水装置设置两个进料管，一则可以保证较大的进料量，二则是降低进料时对转鼓20形成的冲击。两个进料管彼此并列且独立布置，其末端均进入转鼓20内部。为便于说明，此处将其中一个进料管命名为上进料管41，与该上进料管41连接的出料长扁口43命名为上出料长扁口，相应的，另一个进料管及相应出料长扁口43为下进料管42及下出料长扁口。则：上进料管41与下进料管42彼此并列布置，且彼此出口端在铅垂高度上存在高度差。上进料管41与下进料管42可设计为在铅垂方向上可调节浮动，具体可通过如抱箍、哈夫节式的卡夹甚至是紧定螺钉结构等本领域内的常见调节固定结构均可，具体可根据实际情况而酌情选用；下述的洗涤管50处同理设计。上进料管41的上出料长扁口喷出的石膏浓料浆在高度方向上覆盖转鼓20的上半段，下进料管42的下出料长扁口喷出的石膏浓料浆在高度方向上覆盖转鼓20的下半段。这样，上进料管41和下进料管42结合起来，就将大流量的石膏浓料浆输入进了转鼓20内。需要注意的是：位于相应进料管出口端处的上出料长扁口和下出料长扁口均偏向一侧，与转鼓20旋转方向形成一致，以免石膏浓料浆由上出料长扁口和下出料长扁口的出浆口喷出时，与转鼓20旋转方向不一致造成飞溅。上出料长扁口和下出料长扁口的出浆口均为平行转鼓20轴线方向的窄长条状，且该出浆口宽度一般为10mm左右。

经上述脱水程序后，石膏浓料浆中大部分水分被脱去，得到的石膏产品含水率6％～10％，此时其含湿量已明显降低，但其中的杂质含量还较高，需要进行洗涤，以清除其中所含的杂质，得到较高品质的石膏产品。因此石膏浓料浆在脱水后需要进入在线洗涤系统，进行置换洗涤。由于经脱水程序后，石膏浓料浆中大部分水分被脱去，形成的石膏滤饼贴合在转鼓20的内表面。此时，在控制系统的自动控制下，转鼓20的转速降低，在线洗涤系统开启。洗涤液通过洗涤管50进入到转鼓20内部。参照图5-6所示的，洗涤管50沿着转鼓20高度方向交错且相邻位置呈一定交叉角度布置一系列的喷嘴51，使洗涤液在转鼓20高度方向全部覆盖且对转鼓20的冲击最小。洗涤液通过上述喷嘴51均匀喷出，转鼓20又以特定的洗涤速度旋转，就实现了洗涤液对转鼓20内壁的石膏滤饼的全方位的洗涤目的。洗涤液透过石膏滤饼，将其中的杂质盐分溶解、置换，再透过转鼓20上的孔，在离心力作用下甩出，达到洗涤杂质的目的。

洗涤液的用量一般是转鼓20容腔容积的20％；洗涤的时间和次数根据石膏产品所需达到的品质进行控制。

待洗涤完成后，即可进行石膏滤饼的快速卸料操作，此处通过在离心脱水装置的刮刀机构60来完成。如图7-8所示，刮刀机构60的刮刀一般为宽刮刀，刀片63高度略小于转鼓20的母线长度，这样刀片63一次即可将转鼓20高度方向上的滤饼刮除。刮刀杆62前段装有刀片63，刮刀杆62末端装在铰支轴61一侧，铰支轴61旋转即可带动刀片63旋转。沿转鼓20母线方向俯视石膏离心机，其转鼓20转向为顺时针时，刀片63需要逆时针旋转才能刮到滤饼。

铰支轴61上端装有连杆65，连杆65末端与液压缸64的活塞杆端连接。活塞杆前推或后拉时，即带动连杆65作相应的前或后的动作；而连杆65的前后动作，即带动铰支轴61的旋转，也即带动刀片63动作。具体如下：正常情况下，液压缸64的活塞杆是缩回状态，此时刀片63远离转鼓20内壁一段距离，处于复位状态。刀片63与转鼓20内壁之间的距离为预留的滤饼形成空间，当滤饼形成到最厚时，滤饼也不会碰到刀片63。滤饼形成后，刮刀机构60自动进入卸料模式，转速下降，活塞杆前推，带动连杆65逆时针摆动，相应的，铰支轴61逆时针旋转，刀片63向滤饼方向摆动，逐层将滤饼刮除。当活塞杆前推到液压缸64顶端时，刀片63到达刮除料层的最大限位，滤饼层基本被刮完。考虑到刀片63不能接触滤布，以免将滤布刮坏，刀片63刮除料层的最大限位一般为距离转鼓20内壁5～8mm，该距离需要依靠液压缸64的行程加以控制。刮料完成后，活塞杆后拉，连杆65顺时针摆动，铰支轴61亦顺时针旋转，刀片63向远离转鼓20内壁方向摆动，再次进入复位状态。

连杆65的长度一般大于刮刀杆62长度数倍，如此长度设置利用了杠杆原理，可以节省液压缸64的推力。液压缸64的推力大于其拉力，所以，刮料的时候，是液压缸64推力作用，这样充分利用了液压缸64的推力。通过以上两个设置，可以使用较小的推力来推动刀片63卸料。

因为可以使用较小的推力来推动刀片63卸料，就不必选用复杂的液压站，也可以降低投入成本以及维护费用。而外部压缩空气设备可以使用工厂压缩气源实现，考虑到气源的不稳定，时而压力大时而压力小，容易造成刀片63刮料时的波动，因此，本发明该设计了一种气液混合结构，来解决气源压力波动的问题，具体如下：

如图7所示，外部压缩空气设备的出气口与换向阀67(如二位四通换向阀或二位五通换向阀等)的进气口p相连，换向阀67的出口a、b分别与两组液压油罐66顶部的接口a10、b10相连，两组液压油罐66底部的接口a11、b11则分别与液压缸64的进程液压口b12以及回程液压口a12相连。一般情况下，接口a10、b10、a11、b11以及进程液压口b12以及回程液压口a处于常开状态。

两组液压油罐66应能承受压力，其承受的压力应是所进入的压缩空气压力的1.25倍或更高，属于压力容器，需要按压力容器规范要求设计、制造、检验等。

两组液压油罐66装有其容积1/2～2/3的液压油，剩余容积充满空气。压缩空气进入两组液压油罐66，因为两组液压油罐66上部为充满空气的容腔，压缩空气的波动就会得到缓冲、消除。压缩空气作用在液压油上，因为液压油是不可压缩的，液压油就直接传递了压缩空气的压力，消除了压缩空气在传递过程中产生波动带来的压力变化。

参照7-8所示，整个刮刀机构60的动作流程为：

正常情况下，如图7所示，刀片63处于复位状态。换向阀67出口a进气、b排气，压缩空气通过出口a、接口a10进入左侧液压油罐，压缩空气的压力作用在左侧液压油罐内的液压油油面上，推动液压油通过出口a11、接口a12进入液压缸64前腔，使活塞杆处于回程状态，刀片63收回复位。

滤饼形成后，如图8所示，刮刀机构60自动进入卸料模式，plc给出信号，转速下降。换向阀67动作，换向阀67出口a排气、b进气，压缩空气通过出口b、接口b10进入右侧液压油罐，压缩空气的压力作用在右侧液压油罐内的液压油油面上，推动液压油通过出口b11、接口b12进入液压缸64后腔，推动活塞杆往前运动，同时带动连杆65逆时针摆动，相应的，铰支轴61也逆时针旋转，于是带动刀片63向滤饼方向摆动，逐层将滤饼刮除。活塞杆往前运动时，液压缸64前腔容积逐渐减小，前腔内的液压油通过接口a12、a11返回到右侧液压油罐内，右侧液压油罐内的液压油增加，液压油油面上升，右侧液压油罐内的空气容腔缩小，气体由换向阀67出口a排出；

滤饼刮除结束时，此时液压缸64的活塞杆伸到最前方，plc给出信号，换向阀67动作，换向阀67出口a进气、b排气，压缩空气通过出口a、接口a10进入左侧液压油罐，压缩空气的压力作用在左侧液压油罐内的液压油油面上，推动液压油通过出口a11、接口a12进入液压缸64前腔，推动活塞杆往后运动，同时拉动连杆65顺时针摆动，相应的，铰支轴61也顺时针旋转，于是带动刀片63向远离转鼓20内壁方向摆动，直至原始复位状态。活塞杆往后运动时，液压缸64后腔容积逐渐减小，后腔内的液压油通过接口b12、b11返回到右侧液压油罐内，右侧液压油罐内的液压油增加，液压油油面上升，右侧液压油罐内的空气容腔缩小，气体由换向阀67出口b排出。

综上可知，本发明中的石膏浓料浆需经历进料、脱水后形成滤饼，再经过洗涤、刮料来获得成品，上述各步骤均对应不同的转速，分别为n进料、n脱水、n洗涤、n刮料。转速关系为：n进料为300r/min左右；n脱水与n洗涤基本相等，或n洗涤略小于n脱水。n脱水为是本发明的最高转速1000r/min。n刮料最低，一般100r/min左右。以上转速以及转速对应的阀门、泵等动作均由控制系统集中自动控制。

通过以上多合一的离心结构，本发明可以有效清除液体中杂质，使杂质集中到排出液中，一方面可以获得大产量和优品质的石膏产品，另一方面又消除了杂质分散对环境的潜在威胁性，一举多得。该装置自动化程度高，可实现在线监视和控制，数据自动保存，自动生成生产报表等，并具备系统集成度极高、流程更短、物料运转环节少、可实现全密闭等优点，对环境影响更小，适合于目前的工业化生产。