液体抽取装置的制作方法

专利名称：液体抽取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于湿法烟道气脱硫系统的滤液罐和吸收罐的液体抽取装置。
背景技术：
最近几年，作为一种主要从热电厂等产生的烟道气中除去硫氧化物如二氧化硫的烟道气脱硫技术，广泛应用的是罐氧化系统的湿法石灰石-石膏法，在这种方法中，钙化合物如石灰石悬浮于其中的吸收浆液从吸收器底部的吸收罐被送到吸收器上部的气-液接触部位，从而在循环条件下与烟道气进行空气-液体接触，氧化空气被强制性地鼓入吸收罐，使吸收罐内进行空气-液体接触的浆液氧化，在这里石膏作为一种副产品而生成。
在这种烟道气脱硫系统中，为了回收石膏，要抽取吸收罐中的部分浆液进行固-液分离。通过这种固-液分离产生的滤液通常被立刻送到滤液罐，然后部分滤液返回到吸收罐中，剩余部分作为脱硫废水进行处理。进行废水处理是为了防止烟道气中的有害杂质如氯的积累，因为这些杂质可溶解于在烟道气脱硫系统中循环的液体中。根据废水处理系统的能力等，有时要对废水的悬浮固体浓度(所谓的SS浓度)加以一定的限制。
根据进行固-液分离的固-液分离器的操作性能，滤液中的悬浮固体浓度有时会超过这一限度。在这种情况下，必须从滤液罐的滤液中抽取悬浮固体浓度相对较低的液体，作为脱硫废水送入废水处理系统。
另外，在上述烟道气脱硫系统中，为了实现稳定操作，必须调节用来回收石膏的浆液抽取量，使吸收罐内的浆液量(液位)保持在一定范围内，另一方面，还必须使吸收罐内的浆液浓度(主要由石膏组成的悬浮固体浓度)保持在一定范围内(通常为20-30％)。
这样做的原因如下如果浆液浓度太高，在输送浆液到吸收器上部的循环系统中，以及从吸收罐抽取浆液的管线中，可能会发生管道或泵堵塞等麻烦，导致操作困难。但如果浆液浓度太低，在浆液中所谓的石膏晶种减少，进而在吸收罐中通过吸收二氧化硫反应相继产生的大部分石膏沉积为这样一种状态，以至于粘附在设备组件的表面上，例如粘在吸收罐的内壁表面上，导致石膏结垢，引起管道堵塞等麻烦。另外，如果浆液浓度较低，将抽取浆液分离成固体和液体以回收石膏的处理量增大，这对操作成本来说是不利的。
在烟道气中的二氧化硫量总是随着发电负荷等的变化而变化的。因此应该不断调节加入到吸收罐中的吸收剂(石灰石等)的供应量，以达到变化着的进口二氧化硫量所必须的最小量。另外，用于吹入氧化空气的空气喷射器或类似元件的固定量的清洗水一直流入到吸收罐中。
因此，例如，当烟道气中的二氧化硫量较少时(低负荷状态)，加入到罐中的固体量或在罐中产生的固体量均较小。另一方面，由于上述固定量的清洗水一直流入，因此罐中的浆液浓度会降低。具体地，当湿冷式除尘部位设在吸收器的上游时(在烟灰分离系统的情况下)，流入吸收器的烟道气几乎被水蒸汽饱和，从而在吸收器中蒸发的水量和被烟道气带走的水量都是很小的，因此，在操作过程中罐中浆液浓度很可能降低到上述的一定范围之外。
即使当系统停止(脱硫操作停止)时，清洗水通常也会继续流入。因此在这种情况下，即使不使用烟灰分离系统，罐中的浆液浓度也会降低到上述的一定范围之外。
因此，在这种情况下，必须主动地从吸收罐中仅抽取悬浮固体浓度较低的液体。
但通常并没有简单且有效的从滤液罐或吸收罐中抽取悬浮固体浓度较低的液体的设备。
对于通常已知的这种类型的装置，在Japanese Utility ModelProvisional Publication(日本实用新型临时公开)No.60-159350(No.159350/1985)中公开了一种液体抽取装置(一种从悬浮液中抽取清液的抽取器)。这一装置的构造为圆筒形结构，只在其下端开口，并且在下端开口处设有格栅，可以浸没在悬浮液(浆液)中，泵的吸入管与圆筒的封闭上端相连。泵在不高于预定流速的较低速度(例如1m/h-10m/h)下通过圆筒抽取液体，从而在圆筒中引起固体沉淀和分离，因而可以除去悬浮固体浓度较低的液体。
但在上述出版物中所公开的液体抽取装置有如下问题需要解决。
当被抽取的液体流量较高时，或者当被抽取的液体中的目标悬浮固体浓度较低时，为了满足抽取速度不高于预定流速这一条件，需要增加圆筒的内径，或者需要设置多个圆筒。在这种情况下，很难有效地只抽取悬浮固体浓度较低的液体，或者装置的构造复杂且昂贵。
具体地，如果仅增加圆筒的内径，圆筒的纵横比(内径与长度的比)会不可避免地增大，从而罐内(圆筒外)液体运动的影响会扩展到圆筒内部。因此，在圆筒中发生液体过度湍流，从而即使在平均流速方面满足了上述条件，也会局部产生向上流动较快的部位，因此不能有效地达到沉淀和分离。作为结果，不能抽取悬浮固体浓度足够低的液体。
另外，如果仅提供多个圆筒而试图达到较高流量的话，则安装多个圆筒所增加的成本也是一个问题。具体地，由于圆筒的上端是封闭的，圆筒本身的制造成本较高，因此如果有多个圆筒都浸没在浆液中的话，则包括安装圆筒支撑元件的成本在内，成本的增加是相当大的。
上述出版物公开了一种技术，其中在圆筒的下端开口处设置格栅来减小液体运动的影响。
但上述出版物中如图2所示的在每一段具有高纵横比(宽度与长度之比)的粗格栅不具有足够的减轻液体运动影响的性能。具体地，如上文所述由于要抽取的液体流量较高而需要增大圆筒内径时，或者罐中设有搅拌器使罐中的浆液剧烈运动时，例如上文提到的烟气脱硫系统的吸收罐以及滤液罐，圆筒内的液体流动在圆筒外的液体运动的影响下，会形成湍流。
如果仅通过降低每一段格栅的宽度而试图增强格栅的操作性能，则圆筒的制造成本进一步增加，从成本角度讲这是一个缺点。针对这一点的原因如下上述出版物中如图2所示的，格栅的结构应该是这样的，例如，多个分隔板的侧边固定在圆筒下端的周边内表面上，从而最初制造圆筒就是很麻烦的。如果试图形成在大的圆筒中具有多个细筛网的结构，将造成相当大的成本增加。虽然在上述出版物中并没有全面描述形成格栅并将其装配到圆筒中的具体构造，但是从图2所示的上述出版物中的结构中可以推知，例如，当试图达到较高流量时，以这种模式会显著增加成本，这是很明显的。
发明描述因此，本发明的目的是提供一种简单的、低成本的液体抽取装置，即使罐中的浆液在运动，该装置也能够有效地只抽取罐中浆液的液体。
为了达到上述目的，本发明第一种实施方案的液体抽取装置是用于从存放浆液的罐中排放悬浮固体浓度比浆液低的浆液液体的液体抽取装置，在浆液中固体悬浮于液体中，该装置包括液体引入路径，其构造是使其下端朝罐底表面开口，从而浆液能够从下端引入，以实现固体的沉淀和分离；与液体引入路径上端相连的液体抽取设备，从而通过液体引入路径从罐中抽取浆液液体；以及设在液体引入路径下端部位的流向矫正元件。流向矫正元件的优选构造是将液体引入路径的下端部位沿流动方向分成多个长流道。
另外，第二种实施方案的液体抽取装置的特征在于流向矫正元件的构造是将多根管子成组排放在液体引入路径的下端部位。
另外，第三种实施方案的液体抽取装置的特征在于流向矫正元件的构造是将多根管子紧密排放在一个网状元件上，该网状元件盖在液体引入路径的下端开口上。
另外，第四种实施方案的液体抽取装置的特征在于流向矫正元件的构造是按需要排放许多板状元件，使它们占据液体引入路径的整个下端部位，并且在板状元件的整个表面上形成多个在其上下两个表面上均开口的室或孔；这样通过这些室或孔沿流动方向形成了多个长流道。
另外，第五种实施方案的液体抽取装置的特征在于液体引入路径是通过分隔壁分隔罐的一部分而形成的，分隔壁的上边缘伸出在罐内液位之上，其下边缘延伸到罐内液位以下，并且液体引入路径的上端也是开口的。
另外，第六种实施方案的液体抽取装置的特征在于液体抽取设备是由罐侧壁上低于浆液液位的浆液流出口形成的，从而使罐中的浆液靠压头差流出。
另外，第七种实施方案的液体抽取装置的特征在于液体抽取设备与液体引入路径的多个径向位置相连。
另外，第八种实施方案的液体抽取装置的特征在于液体引入路径的内部用壁分隔成与液体抽取设备相连的各局部位置。
按照上文所述的本发明的液体抽取装置，按照下文所述的方式，利用一个简单的且低成本的构造，只从罐中有效地抽取液体，在所使用的构造中，液体抽取设备与设有流向矫正元件的液体引入路径相连。
由于流向矫正元件的构造是将液体引入路径的下端部位沿流动方向分成多个长流道，罐中浆液运动的影响被显著降低，且不管整个液体引入路径的内部尺寸如何，均不会影响到液体引入路径的内部。因此，如果液体引入路径的内部尺寸(流道的截面积)的设定使液体引入路径内的平均流速低于固体沉淀速度的话，则在液体引入路径中能有效达到固体的沉淀和分离。作为结果，即使当抽取高流量时，或者当抽取悬浮固体浓度较低的液体时(也就是说，当液体引入路径的内部尺寸不能设定得较大时)，只有预定量的、浓度不高于预定值的液体能够高度可靠地被抽取。
在上述第二种实施方案的情况下，当流向矫正元件是通过将多根管子成组排放在液体引入路径的下端部位而构造时，可以减小流向矫正元件的制造成本和装配成本，这一点在应用内部尺寸较大的液体引入路径时是特别有利的。
具体地，在上述第三种实施方案的情况下，当流向矫正元件是通过将多根管子紧密排列在一个网状元件上，该网状元件盖在液体引入路径的下端开口上而构造时，流向矫正元件的装配通过非常简单的操作就能完成，例如在网状元件安装好之后，将多根管子放置到网状元件上即可。
另外，在上述第四种实施方案的情况下，当流向矫正元件是通过按需要排放许多板状元件，使它们占据液体引入路径的整个下端部位而构造的，并且在板状元件的整个表面上形成多个在其上下两个表面上均开口的室或孔时，能够在低成本下有效地抽取液体。
也是在这种情况下，由于室或孔是按照需要排列并且互相连通的，从而沿流动方向形成了多个长流道，罐中浆液运动的影响能够被显著降低。另外，由于上述板状元件的结构可以很容易地制造，例如通过合成树脂整体成型而成，因此即使当装置尺寸较大时，安装成本也相对较低。
另外，在上述第五种实施方案的情况下，当液体引入路径是通过分隔壁分隔罐的一部分而形成的，分隔壁的上边缘伸出到罐内液位之上，其下边缘延伸到罐内液位以下，并且液体引入路径的上端边也是开口的，此时即使空气泡流入液体引入路径，大部分空气泡会从液体引入路径的上部开口逸出，而不会混入所抽取的液体中。因此避免了液体平稳抽取受空气泡阻碍或者组成液体抽取设备的泵受到损害的麻烦。
另外，在这种情况下，与液体引入路径上端封闭的情况相比，液体引入路径的安装成本可以降低。
另外，在上述第六种实施方案的情况下，当液体抽取设备是由罐侧壁上低于浆液液位的浆液流出口形成的，从而使罐中的浆液靠压头差流出，此时不用泵就可以抽取液体，从而可以节省泵的安装成本和泵的功耗。
另外，在上述第七种实施方案的情况下，当液体抽取设备与液体引入路径的多个径向位置相连时，液体可以在液体引入路径的多个径向位置流入液体抽取设备。因此，当通过增加液体引入路径的内部尺寸而抽取大量液体时，由于液体在液体引入路径的径向部位集中地从液体引入路径流入液体抽取设备所引起的流速偏差可以减小。
另外，在上述第八种实施方案的情况下，当液体引入路径的内部用壁分隔成与液体抽取设备相连的各局部位置时，在液体引入路径内部由温差等引起的对流受到限制，从而能够可靠地整体抽取高流量的液体。具体地，例如当仅通过增大液体引入路径的内部尺寸而抽取大量液体时，即使利用流向矫正元件可以减小液体引入路径外部浆液运动的影响，但还是担心在液体引入路径内部由温差等引起的对流。但在本发明的情况下，液体引入路径被分成多个窄的引入路径，并且液体抽取设备(如泵)与各部分相连，从而不容易发生对流。因此，当抽取高流量的液体时，或者当抽取悬浮固体浓度较低的液体时，其可靠性进一步增强。
附图简要说明

图1的示意图给出了应用本发明的湿法烟道气脱硫系统的一个例子；图2为用于系统滤液罐的液体抽取装置的透视图；图3(a)为沿着图2的X-X线的剖视图，图3(b)为沿着箭头Y方向的视图；图4给出了流向矫正元件的典型结构；图5为用于系统滤液罐的液体抽取装置的示意图；图6为证实本发明操作效果的实验装置的示意图；图7给出了证实本发明操作效果的实验结果曲线；图8给出了证实本发明操作效果的实验结果曲线；图9(a)、9(b)和9(c)分别为沿着Z’-Z’线的剖视图(a)，沿着X’-X’线的箭头方向的视图(b)，以及沿着Y’-Y’线的箭头方向的视图(c)，给出了在流向矫正元件中用锥形管代替图2所示的圆柱形管26的情况；图10(a)、10(b)和10(c)分别为沿着Z″-Z″线的剖视图(a)，沿着X″-X″线的箭头方向的视图(b)，以及沿着Y″-Y″线的箭头方向的视图(c)，给出了用整体倾斜设置的流向矫正元件代替图2所示的管组设置的情况。
在以上附图中，参考标记1代表吸收器，2代表罐(吸收罐)，3代表旋臂式的空气喷射器(搅拌器)，8代表滤液罐，9代表搅拌器，20代表空气抽取装置(用于滤液罐)，21代表液体引入路径，22代表泵(液体抽取设备)，22a代表连接管，23代表流向矫正元件，24代表分隔壁，25a和25b代表壁，26代表管子，27代表网状元件，30代表液体抽取装置(用于吸收罐)，31代表液体抽取设备，32代表液体引入路径，33代表流向矫正元件，34代表搅拌器，35代表管路(流出口)，36代表阀门，37代表分隔壁，38代表网状元件，39代表管子，51代表板状元件，S代表浆液体，W1代表滤液(浆液)，W2代表废水(液体)。
实施本发明的优选方案下面将参照附图描述本发明的实施方案。
图1的示意图给出了应用本发明的罐式氧化的湿法烟道气脱硫系统的一个例子。
图1所示的系统中，在吸收器1的底部设置的罐2内设有所谓的旋臂式空气喷射器3，它在浆液S中以小气泡鼓入氧化空气K，并搅拌罐2内的浆液S(在某些情况下指的是吸收罐2)，在罐2内通过使吸收了二氧化硫的浆液S与空气有效接触，氧化所有的浆液S，从而得到石膏。
具体地，在该系统中，将未处理的烟道气A引入吸收器1的烟道气入口部位1a，并使之与利用循环泵4由喷射管5喷射的浆液S接触，通过这一操作至少未处理的烟道气A中的二氧化硫被吸收并除去。然后烟道气由烟道气出口部位1b作为处理后的烟道气B排出。由喷射管5喷射并向下流动的浆液S在吸收了二氧化硫之后，在罐2内被喷射器3搅拌的同时与大量的空气泡接触而被氧化，并进一步进行中和反应，转变成含有高浓度石膏的浆液。
在上述过程中发生的主要反应由反应式(1)-(3)表示。不用说，对于空气喷射器3，即所谓的固定式空气喷射器，其中设有多个固定的空气分布管，可用来代替所谓的旋臂式空气喷射器。
(吸收器的烟道气引入段)(1)(罐)(2)(3)因此，在罐2内，其中石膏和少量石灰石、吸收剂主要处于悬浮状态的浆液S可以稳定贮存。在这种情况下，浆液S通过由罐2侧壁延伸的管线6以及泵6a被送到固液分离器7，在过滤之后提取得到含水较少的石膏(通常含水量为10％左右)。
另一方面，来自固液分离器7的滤液W1被送到滤液罐8。在该情况下，滤液罐8被设置成一个地下槽，并设有搅拌器9。该滤液罐8中的部分液体被下文所述的液体抽取装置20抽出，并送到废水处理设备等(未画出)，被处理成悬浮固体浓度较低的废水W2(脱硫废水)。另外在该情况下，滤液罐8中的剩余液体可以通过泵10作为返回液体W3直接返回到吸收罐2。
根据烟道气脱硫系统的规模以及烟道气的性质，适当设定废水W2的流量Q2，并且在操作过程中也可以按照需要适当改变(或者可以连续控制变化)。例如，对于在输出量为1百万千瓦的热电厂中设置的烟道气脱硫系统(烟道气处理量为3百万m3N/h)来说，流量Q2通常为最大值约20m3/h。另外，可以利用流量控制阀等(未画出)控制返回液体W3的流量，从而使滤液罐8内的液位保持在一定的范围内。尽管可以将返回液体W3直接返回吸收罐2，但也可以将其送到下文所述的浆液配制罐内，并且可以作为组成吸收浆液的液体返回罐2。
作为吸收剂的钙化合物(在该情况下为石灰石)，所使用的是在浆液配制罐(未画出)内配制成浆液形式的物质(即吸收浆液)。具体地，在浆液配制罐中，由石灰石料仓(未画出)加入的粉碎石灰石和单独提供的液体如工业用水被搅拌并混合成吸收浆液。通过浆液泵(未画出)将吸收浆液适当供给吸收器1的罐2。
在操作过程中，在浆液配制罐内，通过控制器和流量控制阀等(未画出)调节所加入的水量。另外，通过控制石灰石料仓的旋转阀(未画出)的操作，按照所加入的水量适当供应石灰石。然后维持预定浓度(例如大约20-30％)的吸收浆液总是保持一定液位。
另外，在操作过程中，为了增大脱硫百分比和石膏纯度，利用传感器(未画出)检测未处理的烟道气A中的二氧化硫浓度、罐内的pH值、石灰石的浓度或类似参量，根据这些量利用控制器(未画出)适当调节石灰石(吸收浆液)的供应量等。
另外，利用流量控制阀或类似元件(未画出)调节由管线6抽取的浆液量，从而控制罐2内的浆液量(液位)保持恒定。
另外，进入罐2的补充水(工业水等)按照需要供应，以补充吸收器1内通过蒸发等逐渐减少的水。
另外，清洗水W4与空气K一起加入到空气喷射器3中，以防止固体粘附在空气鼓入喷嘴的内部。该清洗水W4与空气K一起流出进入浆液。
在脱硫系统的规模为处理烟道气约1百万m3N/h的情况下，通常将清洗水W4的流量设定为4m3/h左右。
可以利用下文所述的液体抽取装置30，按照需要抽取吸收器1的罐2内的浆液S的液体，从而可以很容易地保持罐2内浆液S的悬浮固体浓度即使在低负荷等情况时也不低于预定值。
接下来，将参照图1-4描述设置在滤液罐8内的液体抽取装置20。
液体抽取装置20是用于从滤液罐8中排放悬浮固体浓度低于滤液W1的液体即废水W2的装置。在这种情况下，当滤液W1的悬浮固体浓度超出废水允许范围(例如500mg/l或更低)时(即当滤液W1不能直接作为废水处理时)，设置了液体抽取装置20。如图1所示，液体抽取装置20包括液体引入路径21，其下端朝着滤液罐8的底部表面开口，从而滤液罐8内的滤液可以从下端引入，实现悬浮固体的沉淀和分离，泵22(液体抽取设备)与液体引入路径21的上端相连，经液体引入路径21从滤液罐8中抽取液体，流向矫正元件23设在液体引入路径21的下端部位，将液体引入路径21的下端部位沿流动方向分成多个长流道。
如图2所示，液体引入路径21是利用分隔壁24分隔滤液罐8的一部分而形成的，分隔壁24的上边缘伸出到滤液罐8内的液位之上，其下边缘延伸到滤液罐8内的液位以下。液体引入路径21的上端也是开口的。
如图3所示，在该情况下液体引入路径21的内部被壁25a和25b分成三个引入路径21a、21b和21c。
内部尺寸(宽度L5和深度L1)的设定应使浆液经泵22由液体引入路径21排出时，在内部无湍流的流向矫正元件23的上方区域内的液体流速比悬浮固体的整体沉淀速度低。
具体地，由于浆液S内的悬浮固体的粒度平均为40μm左右，如果液体引入路径21内的平均流速V的设定不高于10m/h，则流速就会低于悬浮固体的沉淀速度。因此，由于液体引入路径21的内部面积为Q2/V(Q2为废水W2的最大流量)，假定Q2设定为上文所述的20m3/h，则内部面积为20/10＝2m2。因此，在这种情况下，可以设定留出边缘的内部尺寸，例如使内部面积为3m2。
另外，液体引入路径21长度的设定应使流向矫正元件23的上表面与下文所述的连接管22a的末端开口之间的距离L9(示于图3(a)中)足够安全，以避免流向矫正元件23内的流速受进入连接管22a的液体流动影响而偏移。
例如，对于在输出量为1百万千瓦的热电厂内设置的烟道气脱硫系统来说，滤液罐8的内部尺寸(长度L1和宽度(未画出))均为3.0m左右，滤液罐8的深度L3为3.5m左右，调节液位高度L4，例如使其在2.8-3.2m的范围内。因此，在这种情况下，液体引入路径21的宽度L5可以设定为1.0m左右，分隔壁24的高度L6可以设定为2.2m左右，从滤液罐8的底部表面到液体引入路径21(分隔壁24)下端的距离L7可以设定为1.2m左右，流向矫正元件23的长度L8(下文所述的管子26的长度)可以设定为1.0m左右。从而液体引入路径21的内部面积(流道截面积)整个为3m2左右，可以保证上述距离L9为0.5m左右。
如果液体引入路径21的内部面积设得更大，在液体引入路径21内的浆液上升平均流速V设得更低，则可以抽取悬浮固体浓度更低的液体。因此，可以按照所要求的被抽取液体的悬浮固体浓度和流量，适当设定液体引入路径21的内部尺寸。
但当内部尺寸仅仅是更大的话，则由温度分布偏差等引起对流，从而即使有矫正元件23，流速也会发生偏转。因此，随着内部尺寸的增大，液体引入路径21被分成的部分个数优选也应增加。另外，按照液体引入路径21的内部尺寸，泵22连接管的连接位置也应沿径向方向(在该情况下为水平方向)设置更多个，以减小由连接管流入口浓度所引起的流速偏移。
在这种情况下，泵22为设在地面上的一个泵，预定的最大废水量可以由一个泵排放。泵22的吸入口通过连接管22a与各引入路径21a、21b和21c的上端相连。具体地，在这种情况下，连接管22a的末端分支成三根管子，并且每根分支管的末端部位从各引入路径的上部中心延伸到其内部液位以下。
不用说，不管液位如何波动，连接管22a的各个末端开口部位总是位于液位以下。另外，对滤液罐8可以设置多个泵22。例如，可以为每个引入路径21a、21b和21c均设置泵，从而每个泵的吸入口通过单独的管子与各个引入路径21a、21b和21c相连，这样废水W2的流量可以通过三个泵共同排放。
另外，连接管22a的三个分支管中的每一个均可以按需要设置截流阀，从而任何一个引入路径的操作均可以停止。
流向矫正元件23将液体引入路径21的下端部位沿流动方向分成多个长流道。具体地，在这种情况下，如图3(a)和3(b)所示，多根管子26成组捆扎设置在引入路径21a、21b和21c的下端。这样通过管子26的内部空间以及由管子26的外周边围绕而成的空间沿流动方向形成多个长流道。
在图3(a)和3(b)中，管子26为简单的圆筒形，多根管子26垂直排放。但是，管子26不必局限于图中所示的结构，可以进行各种改进。例如，管子形状可以是锥形(见图9)、风箱形、“dango”形、或弯成螺旋形。另一方面，根据安装位置的限制，管子的排放设置可以整体倾斜设置(见图10)，交叉倾斜设置，或者整体扭转设置。
对于管子26的装配结构，多根管子被捆扎成各引入路径的内部形状，并预先通过焊接、粘结、铆接等方法相互固定相连，将这些管子26的管束设置在各引入路径的下端，并且位于外周边部位的管子26可以通过焊接、粘结、铆接等方法固定在分隔壁24上。另外，位于外周边部位的管子26可以利用支撑/固定部位，如设在分隔壁24或类似部位上的支座，进行定位或约束而支撑或固定。
另外，对于具有高装配效率的装配构造，下文所述的构造是可能的。例如，如图4(a)所示的网状元件27通过焊接、粘结、铆接等方法安装在各引入路径21a、21b和21c的下端，盖住它们的下端开口。然后，将多根管子26相继由各引入路径21a、21b和21c的上端开口垂直放入其中，直立紧密地排放在网状元件27上。另外，一些管子26预先被捆扎起来相互固定，所形成的管束被放入并排放在网状元件27上。
利用这种构造，不必将所有管子26捆扎并固定到液体引入路径21内，从而当装置变得更大，装填的管子26的数目增加时，与其它构造相比，安装工作会更容易。
管子26可以由任何材料制造，只要这种材料不被滤液W1的组分腐蚀即可(或者为了能够耐腐蚀，对材料进行了表面处理等)。但是，为了使装填管子26所引起的流道截面积的减小达到可以忽略的程度，薄壁厚的管子是优选的。另外，比重大于滤液W1从而可以浸没在液位以下的管子是优选的。针对这一点的理由是，对于上述构造而言，其中管子26简单地排放在网状元件27上(在这种构造中管子26没有固定到液体引入路径的下端上)，因此必须使管子26不会在其浮力作用下漂浮起来。
管子26的长度L8和内径的设定应使其纵横比足够低，以避免滤液罐8内靠搅拌运动的液体的湍流达到管子26的上端。例如，对于在输出量为1百万千瓦的热电厂中设置的烟道气脱硫系统来说，如前文所述，管子8的长度L8可以设定为1m左右，其内径可以设定为32mm左右。
管子26的截面形状并不局限于圆形，也可以是方形。
下面对液体抽取装置20的操作进行说明。
按照上文所述的液体抽取装置20，开动泵22，产生预定流量的流动，该预定流量的液体由滤液罐8经液体引入路径21、连接管22a和泵22排出。
此时，通过设定上述流向矫正元件23(管子26)的尺寸，滤液罐8内的液体湍流不会达到流向矫正元件23的上端，并且在流向矫正元件23内的液体流速至少在无湍流的区域内低于悬浮固体的沉淀速度。作为结果，液体中的悬浮固体在流向矫正元件23内与液体分离，而不上升到流向矫正元件23的上端。由于这一原因，由泵22经连接管22a排放的液体(废水W2)很少含有悬浮固体，或者该液体具有降低了的悬浮固体浓度，从而按预定流量只抽取悬浮固体浓度远低于滤液W1的液体。
因此，按照这一实施方案的装置，即使没有使用高性能的机器作为固-液分离器7，所要求的废水最大流量(如20m3/h)和悬浮固体浓度(如500mg/l以及更低)条件也能够较容易地满足。
具体地，由于这一实施方案的装置具有流向矫正元件23，将液体引入路径21的下端部位沿流动方向分成多个长流道，因此即使整个液体引入路径21的内径(纵横比)增大，滤液罐8内由搅拌器9引起的液体运动的影响也被减小，在液体引入路径21内(特别是在流向矫正元件23内)可以有效实现悬浮固体的沉淀和分离，从而可以排放大量悬浮固体浓度比滤液罐8内液体低的液体。
具体在这一实施方案的装置的情况下，由于液体引入路径21的内部被壁25a和25b沿长度方向分成三个引入路径21a、21b和21c，泵22与各个部分相连，因此即使液体引入路径21具有较大的深度L1，由温度分布偏差等引起的对流也不大可能发生，预定流速的向上流动可能会更均匀，从而可以更有效地在整个范围内实现悬浮固体的沉淀和分离，可以排放更多的悬浮固体浓度足够低的液体。
另外，在这一实施方案的装置内，由于流向矫正元件23具有简单的构造，其中管子26成组排放在液体引入路径21的下端，因此当装置造得更大时，从成本角度来看，该装置更有利。
另外，在这一实施方案的装置内，由于液体引入路径21是利用分隔壁24分隔滤液罐8的内部而形成的，分隔壁24高出液位设置，液体引入路径21的上端开口，因此液体引入路径21的制造和安装都很容易。这一点也有利于降低成本，也能够达到实际应用中重要的操作及效果，使空气泡不容易混入到所要排放的液体中。这是因为即使有通过矫正元件23流入的空气泡，但在液体引入路径21的上端，大部分空气泡也会从液面逸出到外部，而不会流入泵22的连接管22a。
对于前文所述出版物中公开的传统液体抽取装置的圆筒来说，其封闭上端与泵的吸入口相连。因此当空气泡流入圆筒后，所有的空气泡均被吸入到泵内，从而可能降低泵效率或者由于气蚀造成泵的损坏。在上述滤液罐和吸收罐中，为了避免固体积累，一直利用搅拌器使罐内的液体和浆液处于运动状态，从而空气泡漂浮运动。特别是在吸收罐中，由于氧化空气以众多空气泡的形式鼓入罐2中，许多空气泡在整个罐内运动。
接下来，将参照图5描述设在吸收罐内的液体抽取装置30。
液体抽取装置30是用于从吸收器1的罐2排放悬浮固体浓度较低的浆液液体的装置，该装置设置在罐2的循环系统不能达到流入/流出水平衡(水平衡)的情况下，从而有可能使罐2内浆液S的悬浮固体浓度降低到允许范围之外。在这种情况下，流入罐2的循环系统而使水平衡受到干扰的水主要是用于空气喷射器3的清洗水W4。因此，对于利用液体抽到装置30所能达到的最大抽取液体流量Q1来说，近似为清洗水W4的流量(如4m3/h)就足够了。
液体抽取装置30包括液体抽取设备31，通过该设备31罐2内的浆液可以借助压头差h流出，液体引入路径32用于分离引入到液体抽取设备31内的悬浮固体和浆液，流向矫正元件33用于将液体引入路径32的下端沿流动方向分成多个长流道，以及搅拌器34用于搅拌罐2内在液体引入路径32下方的区域。
该液体抽取装置31由管道35(流出口)和阀门36(开/关元件)组成，管道35与在罐2侧壁上浆液液位下方位置形成的开口相连，并且延伸到罐2一侧，阀门36与管道35的端部相连。
在这种情况下，由管道35、阀门36以及与阀门36相连的管子所组成的整个流道是向上倾斜的，相对于水平向外的方向(浆液流出方向)倾角为θ。
角θ设定为液体中石膏颗粒的休止角(大约为5度)或更大。因此，该流道没有水平部分，整个流道至少以休止角倾斜，这样提供了一个优点，即可以防止在管道35、阀门36等内部由石膏颗粒沉淀所引起的结垢以及由结垢所引起的堵塞发生。
在这种情况下，压头差h是与阀门36出口侧相连的管子的排出口位置和浆液液位高度之间的差值，其大小可以达到必须的抽取流量Q1，并且可以设定为根据伯努利理论所确定的值或根据流道阻力计算所确定的值。例如，按照本发明人的计算，如果将h设定为1m左右，则可以达到相当于上述清洗水W4的流量4m3/h左右。
另外，在这种情况下，液体引入路径32的截面是方形的，并且是利用截面为U形的分隔壁37部分分隔罐2的内部而形成的，其上端延伸到液位之上，下端延伸到液位以下。因此，也是在这种情况下，液体引入路径32的上端是开口的，从而即使有空气泡流入液体引入路径32中，它们也能被从上端抽出，并且该液体引入路径32的制造和安装容易且成本较低。
液体引入路径22的内部尺寸L11的设定与上述液体抽取装置20的情况相同，从而当浆液经液体引入路径32和液体抽取设备31靠压头差h作用流出阀门36时，在无湍流的区域内的液体流速要比固体的沉淀速度低。
具体地，例如，如果Q2为前文所述的4m3/h，则Q2/V＝4/10＝0.4m3。因此在这种情况下，内部尺寸L11可以设定为一个值(0.63m)，使内部面积为0.4m3。
如果内部尺寸L11设得更大，从而在液体引入路径32内的浆液上升流速V被设得更低，则可以抽取悬浮固体浓度更低的液体。因此，可以按照所要求的被抽取液体的悬浮固体浓度和流量，适当设定内部尺寸L11。例如，如果流速设定值不高于4m/h，与从下文所述的证明数据中见到的一致，则可以使被抽取的液体的悬浮固体浓度不高于10g/l左右。
应该设定液体引入路径32的长度，使流向矫正元件33的上表面和与管道35相连的开口之间的距离L12(示于图5中)足够安全，至少能避免在流向矫正元件33内由液体流入管道35的影响所引起的流速偏移。
类似前文所述的液体抽取装置20的流向矫正元件23，流向矫正元件33将液体引入路径32的下端部位沿流动方向分成多个长流道。例如，流向矫正元件33由网状元件38和多根管子39组成，网状元件38的安装盖在液体引入路径32的下端开口上，多根管子39紧密排放在网状元件38的上表面上，并且成组设置在液体引入路径32的下端。管子39的长度L13和内径的设定值应使其纵横比足够低，从而在吸收罐2内由搅拌引起的液体剧烈湍流至少不会达到管子39的上端。
搅拌器34由轴流式搅拌器叶片、电动机和轴密封元件组成，轴流式搅拌器叶片设在罐2内液体引入路径32下部区域内或者对着这一区域设置，电动机设在罐2的外部，用于驱动搅拌器叶片，轴密封元件用于转动连接这些元件的轴。通过搅拌液体引入路径32下部的区域，可以避免分离后的固体停留或沉积在这一区域内。
下文描述了上述液体抽取装置30的操作以及利用装置30控制罐2内浆液浓度的方法。
按照液体抽取装置30，阀门36的开口形成由包括阀门36的阻力在内的液体抽取装置30的流道阻力和压头差h所确定的预定流量的流动，并且经液体引入路径32和液体抽取设备31排放这一预定流量的液体。
此时，通过前文所述的流向矫正元件33(管子39)的尺寸设定，罐2内的浆液S的湍流至少不会到达高出流向矫正元件33上部的上方，并且至少在无湍流的区域内，液体引入路径32内的液体流速低于悬浮固体的沉淀速度。作为结果，主要在流向矫正元件33内，在未上升到液体引入路径32的上部时，浆液内的悬浮固体与液体分离。因此，由阀门36排放的液体很少含有悬浮固体，或者该液体具有降低了的悬浮固体浓度，从而按预定流量只抽取浆液中的液体。
然后，按照上述装置，可以如下文所述主动控制浆液S的浓度。如上文所述，在低负荷时或者在停车时，当罐2内浆液S的浓度降低到最佳范围以外时，或者当存在降低的可能性时，利用借助于浓度传感器14(示于图1中)检测浓度降低的控制器15(示于图1中)的自动控制，或者利用判断这一状态的操作器的手动操作，可以降低通过管线6被抽取的浆液流量，或者停止抽取操作。另外，可以根据浓度降低的程度，将液体抽取装置30的阀门36打开到一定的开口程度。
由于可以将液体抽取装置30的最大排放能力设定为等于所注入的清洗水W4的流量，如上文所述该清洗水W4增加了浆液S中的液体，通过打开阀门36，即使在低负荷时或者在停车时，也能确保浆液S的浓度处于上文所述的最佳范围内。
另一方面，当浆液S的浓度反过来超出最佳范围时，或者当存在超出的可能性时，利用借助于传感器检测浓度增大的控制器15的自动控制，或者利用判断这一状态的操作器的手动操作，可以使液体抽取装置30的阀门36节流，或者完全关闭。另外，可以根据浓度增大的程度，增大进入罐2的供水量，另外可以增加使通过管线6被抽取的浆液S流量增大的操作。对于增大进入罐2的供水量的操作，可以增大直接供给罐2的返回液体W3的供给量或补充水的供给量，或者可以增大吸收浆液中的含水量及供水量。
由液体抽取装置30排放的过量液体可以在经过满足排放标准所必须的废水处理后排放。如果可以达到水平衡的话，则可以通过将过量液体注入到前文所述的浆液配制罐中(未画出)，重新用作吸收浆液的部分液体。通过这一操作，废水处理不再是必须的了，并且可以节省注入到浆液配制罐中的水量。
另外，前文所述的过量水可以用作通常的工业用水。另外，也可以将其用作清洗脱硫系统部件的清洗水，如用于吸收器内空气喷射器的清洗水，或者用于设在吸收器的烟道气出口处的除烟器(未画出)的清洗水。
在液体引入路径32中分离出来的固体在液体引入路径32内沉降。在这种情况下，由于搅拌器34的搅拌操作，固体不会特别停留或沉积在液体引入路径32的下方。因此在这一实施方案中，确保能够避免在罐底部由于这种停留或沉积以及产生结垢等所引起的抽取液体的浓度变化。实施例实施例1接下来，将作为实施例1描述证实本发明液体抽取装置的操作和效果的实验数据1。实验装置的构造如图6所示。
具体地，假定为脱硫系统的吸收罐或滤液罐的浆液罐41中注有浆液的原料液，液体抽取管42作为液体引入路径(准确地说，为流向矫正元件中的流道)，处于直立状态，从而由浆液罐41朝上伸出。浆液罐41中的浆液液体由抽吸泵43经液体抽取管42抽取，并且再次返回到浆液罐41重新循环。
作为浆液原料液，使用的是从脱硫系统(实际系统)的吸收罐采出的实际的吸收浆液。该浆液原料液的悬浮固体浓度为240.7g/l，石膏浓度为1309.0mmol/l，未反应的石灰石浓度为126.0mmol/l。
浆液罐41和液体抽取管42分别配有水夹套41a和42a，恒温罐44内的温水通过温水供应泵45相继在水夹套41a和42a中流动循环。通过控制加热恒温罐44内温水的加热器46的输出量，使浆液罐41内的浆液温度以及通过液体抽取管42循环的浆液温度均保持在脱硫系统(实际系统)内吸收浆液的正常操作温度(50℃)。
另外，在作为脱硫系统(实际系统)的吸收器的情况下，利用搅拌器47搅拌浆液罐41内的浆液。
液体抽取管42的内径D设定为35mm，其长度L设定为1000mm，液体抽取管42的液位上方高度H设定为800mm。
在实验过程中，通过调节抽吸泵43的流量，在液体抽取管42内的浆液上升速度V(m/h)变化至1、2、4、7和10的情况下，测量由液体抽取管42抽取的溢流浆液(抽取的液体)的悬浮固体浓度等。
实验结果示于图7中。对于各速度V的悬浮固体浓度(g/1)为1.4、5.4、10.4、83.5和144.0。这证明了如果速度V的设定值不高于10m/h，则可以抽取悬浮固体浓度明显低于原料液悬浮固体浓度的液体。具体地，可以看出如果速度V的设定值不高于4m/h，则抽取液体的悬浮固体浓度可以大幅度降低。
顺便提及的是，对于各速度V抽取液体的石膏浓度为7.2、10.0、8.7、454.7和784.9mmol/l。另外，对于各速度V抽取液体的未反应石灰石浓度为0.8、31.4、78.3、49.3和85.1mmol/l。实施例2接下来，将作为实施例2描述证实本发明液体抽取装置的操作和效果的实验数据2。
实验装置的构造与图6所示的用于实验数据1的装置相同。作为浆液原料液，使用的是从脱硫系统(实际系统)的滤液罐中采出的实际滤液。该原料液的悬浮固体浓度为3400mg/l、石膏浓度为18.5mmol/l、未反应的石灰石浓度为1.8mmol/l。
浆液罐41内的滤液温度以及通过液体抽取管42循环的滤液温度均保持在脱硫系统(实际系统)滤液罐的正常操作温度(50℃)。
另外，在作为脱硫系统(实际系统)滤液罐的情况下，利用搅拌器47搅拌浆液罐41内的滤液。
在实验过程中，通过调节抽吸泵的流量，在液体抽取管42内的浆液上升速度V(m/h)变化至1、2、3、6和10的情况下，测量由液体抽取管42抽取的溢流浆液(抽取的液体)的悬浮固体浓度等。
实验结果示于图8中。对于各速度V的悬浮固体浓度(mg/l)为200、340、430、540和1500。这证明了如果速度V的设定值不高于10m/h，则可以抽取悬浮固体浓度明显低于原料液悬浮固体浓度的液体。具体地，可以看出如果速度V的设定值不高于5m/h，则抽取液体的悬浮固体浓度条件(不高于500mg/l)能够令人满意地得到满足。
顺便提及的是，对于各速度V抽取液体的石膏浓度为0.1、0.1、0.2、0.2和6.4mmol/l。另外，对于各速度V抽取液体的未反应石灰石浓度为＜0.1、＜0.1、＜0.1、＜0.1和＜0.1mmol/l。
本发明并不局限于上述实施方案，可以进行各种改进。
例如，本发明液体抽取装置的应用并不局限于上述脱硫系统的吸收罐和滤液罐，该装置可以用于需要从浆液中排放液体的系统和装置的构造简单的任何罐，并且能够达到同样的效果。
另外，本发明的流向矫正元件的构造并不局限于上述由多根管子组成的形式。例如，如图4(b)所示，该构造可以将多个板状元件51按需要排放，使它们占据液体引入路径的整个下端部位，并且在各板状元件51的整个表面上形成多个在其上、下表面上均开口的室或孔。在这种情况下，这些室或孔按需要排放，并且相互连通，从而沿流动方向形成多个长流道，从而可以达到与上述实施方案相同的操作及效果。如上文所述的板状元件的结构可以较容易地通过合成树脂整体成型来制造。
另外，本发明的液体引入路径和流向矫正元件的多个流道并不是必须垂直设置的，可以稍微倾斜。另外，为了使装置的重量较轻，例如组成流向矫正元件的管子和分隔液体引入路径内部的壁可以设置多个小孔，这些小孔在一定程度上设置，使其不妨碍矫正操作。
另外，该构造可以是这样的，将用于隔离罐内搅拌器和液体引入路径的分隔壁设立在罐的底表面上，从而进一步覆盖构成液体引入路径的外侧壁，确保可以防止搅拌流或空气泡进入液体引入路径。在这种分隔壁内，形成了引导浆液通过的开孔，或者分隔壁的设置使其上边缘位于比液位低的位置，这样能够引导浆液无阻碍地流过。在这种情况下，在抽取液体的时候，罐中的浆液在通过开孔或分隔壁的上端之后，流入分隔壁的内部，并通过液体引入路径的下端开孔流入其中。
另外，在图1中，在设置在滤液罐8内的液体抽取装置20的液体引入路径21的下方，可以设置一个与液体抽取装置30的搅拌器34相同的搅拌器。
另外，在本发明的液体抽取装置并不是必须设有开/关元件，如图5所示的液体抽取装置30的阀门36，该装置可以自然使用，从而有一定量的液体一直连续排放到罐外。具体地，例如在图5中，其中取消阀门36的构造是可能的，靠压头差h的作用，液体一直由管路35(流出口)排出。另一方面，例如将流量调节阀设在图1和图2所示液体抽取装置20的泵22的排放端，这样通过阀门的手动操作或自动控制，可以适当变化抽取液体的流量。
另外，在滤液罐设在地面上的情况下，设在滤液罐内的液体抽取装置的液体抽取设备的构造可以借助于压头差来排放液体(按照与上述液体抽取装置30相同的方式构造)，以节约泵的功耗。不用说，相反，设在吸收罐内的液体抽取装置的液体抽取设备的构造是利用泵强制排放液体(例如按照与上述液体抽取装置20相同的方式构造)。
另外，泵的连接管与液体引入路径的连接构造并不是必须局限于图2所示的连接管由液体引入路径上端插入的形式。例如，如图5所示，泵的连接管可以与设在罐一侧的流出口相连。
另外，液体引入路径的整个上端并不是必须开口的。例如，如图5中的点划线所示，液体引入路径可以由上端封闭的壁37围成的空间形成。但在这种情况下，例如图5所示，优选的是设有一个气体放空管37b，用于排放流入液体引入路径的空气泡。
上文已经参照实施方案和实施例描述了本发明。提供这些实施方案和实施例是为了容易理解本发明，并不限制本发明的范围。在权利要求书中所定义的对发明的所有变化、改进和添加，对本领域的熟练人员来说都是很明显的，并且均包括在本发明的技术范围内。
工业实用性本发明的液体抽取装置可以适用于湿法烟道气脱硫系统的滤液罐和吸收罐。按照本发明的液体抽取装置，使用其中液体抽取设备与设有流向矫正元件的液体引入路径相连的简单的、低成本的构造，可以有效地从罐中只排放液体。
权利要求
1.一种液体抽取装置，该装置用于从存放浆液的罐中排放悬浮固体浓度比浆液低的浆液液体，在浆液中固体悬浮在液体中，该装置包括液体引入路径，其构造是使其下端朝罐底表面开口，从而浆液能够从下端引入，以实现固体的沉淀和分离；与液体引入路径上端相连的液体抽取设备，从而通过液体引入路径从罐中抽取浆液液体；以及设在液体引入路径下端部位的流向矫正元件。
2.权利要求1的液体抽取装置，其中流向矫正元件的构造是将液体引入路径的下端部位沿流动方向分成多个长流道。
3.权利要求1的液体抽取装置，其中流向矫正元件的构造是将多根管子成组排放在液体引入路径的下端部位。
4.权利要求1的液体抽取装置，其中流向矫正元件的构造是将多根管子紧凑排放在一个网状元件上，该网状元件盖在液体引入路径的下端开口上。
5.权利要求1的液体抽取装置，其中流向矫正元件的构造是按需要排放许多板状元件，使它们占据液体引入路径的整个下端部位，并且在板状元件的整个表面上形成多个在其上下两个表面上均开口的室或孔；通过这些室或孔沿流动方向形成了多个长流道。
6.权利要求1-5中任何一项的液体抽取装置，其中所述的液体引入路径是通过分隔壁分隔罐的一部分而形成的，分隔壁的上边缘伸出在罐内液位之上，其下边缘延伸到罐内液位以下，并且液体引入路径的上端也是开口的。
7.权利要求1-6中任何一项的液体抽取装置，其中所述的液体抽取设备是由罐侧壁上低于浆液液位的浆液流出口形成的，从而使罐中的浆液靠压头差流出。
8.权利要求1-7中任何一项的液体抽取装置，其中所述的液体抽取设备与液体引入路径的多个径向位置相连。
9.权利要求8的液体抽取装置，其中液体引入路径的内部用壁分隔成与液体抽取设备相连的各局部位置。
全文摘要
一种简单的液体抽取装置,其中用于抽取浆液液体的泵22的连接管22a(吸入管)与液体引入路径(21)的上端相连,罐8内的浆液可以被从其下端引入到液体引入路径内,实现固体的沉淀,并且由多根管子26构成的流向矫正装置(23)排放在液体引入路径21的下端部位。该装置能够有效地只抽取在罐内运动的浆液(悬浮液)中的液体。
文档编号B01D21/00GK1277563SQ99801616
公开日2000年12月20日 申请日期1999年9月24日 优先权日1998年10月2日
发明者冈本义弘, 越智英次, 多谷淳, 沖野进, 高品徹 申请人:三菱重工业株式会社