用于处理溶液或处理泥浆溶液的设备的制作方法

专利名称:用于处理溶液或处理泥浆溶液的设备的制作方法
本发明涉及通过向溶液或泥浆溶液中注入气体来对它们进行处理的设备，举例来说，本发明涉及到适用于这样一种工艺过程的设备，在此过程，将空气注入一台湿雾脱硫装置内的吸收液中，以氧化此种吸收液中的亚硫酸盐。
作为用于氧化在湿雾脱硫装置中所产生的亚硫酸盐的设备，迄今已采用下述几种系统在图10所示的一种系统中，于待处理之溶液10′的贮罐6之底部上方，设置了一个上面有许多喷射孔23的送气管22，或在如图11所示的系统中，于上述管道22下部的上方增设一旋转的搅拌桨叶24，以加速气体/溶液接触，借此氧化溶液中的亚硫酸盐;而在图12所示的另一种系统中，则采用了一种带有许多喷气孔20的空心式旋转搅拌桨叶，以加速气体11的喷射和形成许多细微气泡，由此来完成氧化处理。
在上述的前一种系统中，绝大部分气体11是通过喷射孔23以较大的气泡形式喷出的，而不可能指望通过旋转的桨叶24来形成微气泡，因而当需要微气泡时，就必须提供许多小的气体喷射孔23。
特别是此种工艺有着这样的缺点，即搅拌桨叶24的搅拌效应，会由于从图11中的气体喷射孔23中喷出之气泡的向上浮升而降低，使得固体颗粒沉积到溶液贮罐6的底部上，而致气体喷射孔23被局部地堵塞，这一事实使得，为了输入气体而需要不适当地去提高原来的压力。
在后一种系统中，此种喷气装置是设在搅拌桨叶之中，以便同时进行气体喷射搅拌与机械搅拌，而由此将气体11均匀分散入待处理的溶液10′中。对于这样的系统，设备的结构较为简单，而气体/溶液的接触效率也高于前一种系统。图12是此后一种系统的示意图。在此种设备的溶液贮罐6中盛放着待处理的溶液10′，而在空心旋转轴3的下端装附着搅拌支管21，后者上面有许多喷气孔20。此支管21适合为一转动机构9带动旋转，而气体11可以从气体喷射孔20经空心旋转轴3与搅拌支管21喷出。此种处理设备能够将气体11输送到形成在搅拌支管21后方的气相段，并能沿着气相段的边缘部裂碎此气相段，而产生出足够细微的气泡。
这样，图12所示的处理设备就能沿着气相段的边缘部裂碎此气相段而形成微气泡，结果便能有效地改善气体/溶液的接触。
然而，当此种设备用来处理泥浆溶液时，就不可避免地有泥浆溶液通过气体喷射孔20而溅入搅拌支管21中。结果使此搅拌支管21中以及气体喷射孔20的周围出现结垢，使气体喷射孔20堵塞，带来许多不便。
除此，当停止供给气体11时，泥浆溶液常会流入支管21内，使固体物料沉积于其内，由此而产生结垢。由于这种结垢的存在，从相应支管21喷出之气体的流速就会不一致，而支管21将开始振动，最终而不能转动。图13表明的是在搅拌支管21中发生结垢的一种典型状态。在支管21中对应于气体喷射孔20的内壁上部，堆积有硬垢25。这种结垢25硬到无法用水洗刷掉。除此，在支管21的各气体喷射孔20之间的内壁下部分上，以及在支管21的端部上，都粘附有软垢与硬垢的混合物26，而气体喷射孔20中的某些已为硬垢25堵塞。
从上述问题考虑，本发明是成功的，而本发明之目的之一在于提供这样一种处理设备，在其中使微气泡注入溶液或泥浆溶液中，以提高气体/溶液的接触效率。
本发明之另一目的在于提供这样一种处理溶液或泥浆溶液的设备，与传统的工艺相比，它抑制了在搅拌支管中发生垢结现象，得以防止气体喷射孔为此种结垢堵塞，而由此能进行长时期的运转。
作为实现上述目的的各种结构如下(1)用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一批搅拌支管装附在该空心旋转轴的下端，而在各个支管之下，设置了许多气体喷射管，这些个气体喷射管从各相应的支管垂直地朝下延伸，并在它们的下端开口，这种轴、搅拌支管与气体喷射管是旋转的，而气体即通过密封器件、空心旋转轴与支管而从这些气体喷射管的开口喷出。
在本发明的系统中，有意使此种气体喷射部分转动，以便通过此种转动力来形成微细的均匀气泡，并由此使之遍布于溶液与泥浆溶液中。除此，此种系统还具有这样的功能，使得喷射气体的微气泡，是从一种由于气体喷射管的旋转而形成于其后面的，强有力的流动段或涡流段所产生，从而提高了气体/溶液的接触效率。
这就是说，根据本发明，可以形成喷射气体的细气泡，结果使气体/溶液的接触效率可以改进。
(2)用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一批搅拌桨叶装附在该空心旋转轴的下端，在这批搅拌桨叶上方，有一批搅拌支管装附在该空心轴的下端，而在各支管之下配置有一批气体喷射管，这些气体喷射管从各支管朝下垂直延伸并在其自身的下端开口，这根轴、这些搅拌桨叶、搅拌支管与气体喷射管都是旋转的，而气体即通过前述密封器件、空心旋转轴与支管，从这些气体喷射管的开口喷出。
在本发明中，由于这批搅拌桨叶是旋转的，就能防止固体颗粒沉积到溶液贮罐的底部上。此外，由于气体喷射孔也处于转动中，就能使气泡有效地与溶液或泥浆溶液接触。
按照本发明，这些搅拌桨叶是位于气体喷射部分之下，因而能抑制固体颗粒沉积到此贮罐的底部上。此外，气体是从一批各自具有预定长度的气体喷射管喷出，而那批支管又都是旋转的，所以能够形成均一的微气泡，结果得以提高气体/溶液的接触效率。
(3)用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一根装附在该空心旋转轴下端的搅拌棒，从该空心旋转轴上有一批延伸到该搅拌棒上的支管，此搅拌棒上则安装有一批气体喷射管，这批气体喷射管从相应的支管垂直下延并在其自身下端开口，而此空心轴、搅拌棒、搅拌支管与气体喷射管都是转动的，气体即通过前述密封器件、空心旋转轴与支管，从气体喷射管的开口喷射出，把气体送到形成在搅拌棒后面的气相段。
按照本发明，通过将供给的气体吸入到形成在搅拌棒与气体喷射管后方的气相段，同时通过将此气相段沿着其边缘部裂碎，就可形成微气泡，结果能够达到很高的气体/溶液接触效率。除此，这种结构还能使进到气体喷射管内的渣沫朝下流动，使之能迅速地从其中排出。
(4)用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备有一空心旋转轴，在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为在该空心旋转轴的下端装附有一搅拌棒，从该空心旋转轴上有一批向下延伸至该搅拌棒的支管，于此搅拌棒上则安装有一批气体喷射管，这些气体喷射管是从各支管垂直下延并在其自身下端开口，而在该空心旋转轴内则设有冲洗水供应管，此冲洗水供应管分岔出的喷嘴部则分别位于各相应的支管中。
在本发明中，能够通过此冲洗水供应管将冲洗水供给于各相应的支管，用以润湿这些气体喷射管的内壁，由此得以防止进入喷射管内渣沫牢实地附着于这些管的内壁，并能借此在初期阶段把这些渣沫从其中排出。
根据本发明，这些气体喷射管的内壁是由冲洗水所湿润，从而更可行地保证了前述功能。此外，在作业停止时流入这些管内的溶液，易于在重新开始作业时将其排出。结果得以防止在气体喷射管等之类的管道内发展成结垢，从而使溶液或泥浆溶液能够在很高的气体/溶液接触效率下，长时间地在稳定状态中得到处理。
附图中，图1、2与5至7示意地表明了，有关本发明的用于处理溶液或泥浆溶液的一种设备之实施例;
图3、4(A)与4(B)为剖面图，示明微气泡通过气体喷射管的发生状态，图4(B)是图4(A)的横截面图;
图8为一透视图，说明微气泡在图6所示设备中的发生状态;
图9为剖面图，表明配置于图7中支管内的冲洗水喷嘴;
图10至12为现有设备的示意图;
图13为剖面图，表明在图12的一空心搅拌棒中形成有结垢。
第一实施例本发明的第一实施例将参考图1进行描述。
在图1中，供气管8接附到旋转空心轴3之上，二者之间设有密封器件8′，而在此空心旋转轴3的下端则接附有一批搅拌支管1′。每个支管1′上装有一批气体喷射管2，这些喷射管的下端是敞开的。当通过供气管子送入的气体11，经空心旋转轴3与支管11′从气体喷射管2的孔喷出时，此空心旋转轴3即由一转动机构9带动旋转，以便使贮罐6中的溶液或泥浆溶液10与喷入的气体接触。
如图1所示，各气体喷射管2的长度大于溶液溅沫的溅跳高度，所以能有效地解决前述的溅沫问题。但是，当此溶液或者尤其是含有固体组分的泥浆溶液，在作业终止之际流入水平搅拌支管1′，而且当企图将这种溶液或泥浆溶液从这些管中排出时，这样的企图是不能够成功地进行的。因此，可以使各搅拌支管1′与水平线成一倾角2′。这样的结构便能够让进入这些管中的溶液或泥浆溶液，在处理作业重新开始时从其间平滑和完全地排出。
图3、4(A)与4(B)表明的是，当气体喷射管2按箭头所指的旋转方向运动时，形成有一气相段16，这正如图8搅拌棒中的情形，以后将对此加以描述。图3涉及的实施例中，所用气体喷射管2呈圆形截面，图4涉及的实施例中，所用的气体喷射管2的前表面与后表面在运动方向中分别为凸弯形与平直形，这从图4(B)中最易看清。当采用图4所示的气体喷射管2时，从管2开口喷出的气体11，被吸入到形成在该管平面表面2′之后的气相段16内，而此气相段16沿着其边缘部17为一种涡流力细致地撕裂，此种涡流力则是由于管子的旋转而生成，这样就形成了极其均一的微气泡18。图4(A)与4(B)的实施例比起图3中呈圆形截面的气体喷射管，能更有效地改善气体的接触。
图4(B)中气体喷射管的这样一种截面形式能够用于图6与7的搅拌棒上，后面将对此加以描述。
第二实施例本发明的第二实施例将参考图5详加描述。
在图5所示设备中，供气管8连到一空心旋转轴3之上，二者之间设有密封器件8′，在此空心旋转轴3的下端安装有一批搅拌桨叶15，用来搅拌贮罐6中的溶液或泥浆溶液。在这批搅拌桨叶15之上方，有一批搅拌支管1′接附在此旋转空心轴3之上，而每一支管1′上则配置有一批气体喷射管2，后者在其下端为敞开的。根据这种设备，空心旋转轴3是由转动机构9带动旋转，而从供气管8输入的气体11，则经过此旋转空心轴3与支管1′自气体喷射管2喷出，用以搅拌贮罐6中的溶液10，并由此进行气体/溶液的接触处理。
图5中的设备是图1实施例的一种变型，而在图5中，此空心旋转轴3是朝下延伸，同时，搅拌桨叶15则装配在此延伸部分上。结果抑制了固体颗粒沉积到贮罐6的底部之上，降低了气体喷射管周围的溶液10中之固体颗粒浓度，用以减少气体喷射管2中因溅沫引起的故障。
图2与图4(A)及4(B)中所示的变型，也适用于本实施例中的搅拌支管1′与气体喷射管2。
第三实施例图6是涉及本发明的，用于处理溶液或泥浆溶液的第三实施例的示意图。溶液或泥浆溶液10经进料孔7引入到贮罐6中。在朝下延伸到溶液10中的空心旋转轴3的下端，装有水平搅拌棒1，而在此搅拌棒1的中间部分上则安装有一批垂直下延的气体喷射管2。这些气体喷射管2，中间再经过支管4而连接空心旋转轴3。气体11通过位于空心旋转轴3上方的供气管8、空心轴3、支管4与气体喷射管2，而喷入溶液或泥浆溶液10中。另一方面，为转动机构9带动旋转的搅拌棒1，则在此搅拌棒后方形成一气相段，而气体11则通过气体喷射管2而送入到该气相段。
图8说明图6所示设备中的气泡生成情况。当搅拌棒1依箭头A的方向，按50至150转/分的转速旋转时，随着气体11经气体喷射管2喷入，在搅拌棒1的整个后表面上形成了气相段16。此气相段16沿着其边缘部分被细之地撕裂，使得此气相段16中的绝大部分气体变成微气泡18。在这种情形下，旋转轴3附近的气相段很窄，因而有时会局部地产生出大气泡。
气体喷射管2可以安放在搅拌棒1的任选位置上，只要这种位置不处在邻近此旋转轴的窄气相段的范围。除此，气体喷射管2上设置的开口是位于此搅拌棒1的下表面之下，而气体喷射管2可以朝下延伸到这样一个范围，在此范围内，气体11可以稳定地送入该气相段。这种气相段亦形成在各气体喷射管之后方，此事实有助于形成微气泡。
在处理作业中，气体11的喷射情况如图8所示，而溶液或泥浆溶液不会反流回气体喷射管2。但不可避免的是，在喷射管2开口处产生的溅沫有时会反抗气体流而达到此种管内。除非在初期从这些管子中排除溅沫，不然就会在其中形成结垢。为此，本发明考虑了将气体喷射管2朝下延伸，以便及早从管中清除溅沫。所以，应该确定各气体喷射管2的长度，这首先要考虑到溅沫的跃溅高度。除此，气体喷射管2可以在不会阻止这些溅沫借自重而自然流动的范围内倾斜。
此外，当气体喷射管2的内壁被湿润时，可以防止到达管2的溅沫牢附于此种壁上，而能在初期从其中排出。在图6所示的设备中，将气体11供给空心旋转轴3的导管上连接有冲洗水用导管12，得以间歇或连续地把冲洗水供给气体喷射管2，结果可以润湿此喷射管2的内壁。
当处理作业终止时，溶液或泥浆溶液10流入气体喷射管2、支管4与空心旋转轴3，但由于通过冲洗水的洗涤，就能够避免形成结垢。通常，当泥浆溶液流入，绝大部分大比重的固体颗粒会沉积到贮罐6的底部上，因而极少地进入管内。但为了完全避免这种固体颗粒沉积到管子上，同时是为了在重新开始作业时简化水洗工作，最好使将有泥浆溶液进入的管子取垂直或倾斜的结构。
在此，图2及图4(A)与4(B)所示的变型可以用于本实施例的支管与气体喷射管。
第四实施例图7表明与本发明有关的，用于处理溶液或泥浆溶液的第四实施例。
与图6不同之处在于在搅拌棒1之上安装有两个气体喷射管2，在空心旋转轴3之内装有冲洗水供给管14，而供给管14的冲洗水喷嘴19则在支管4入口的邻区内开口。图9是说明这种冲洗水喷嘴19的放大图。采用这样一种结构保证了气体11的送入和使冲洗水均匀地注入支管4与气体喷射管2，从而使得在管2与4的整个内壁上始终保持着润湿状态。
应用实施例1采用图6中的设备，将空气注入含亚硫酸钙的吸收溶液中(亚硫酸钙是在一湿雾脱硫装置中制备的)，以便进行亚硫酸钙的氧化处理。处理工艺如下首先将上述吸收溶液注入一6米宽，4米长的贮罐中，至此吸收溶液达到4米的高度。在直径为114.3毫米的空心旋转轴的下端装有四根搅拌棒，每根搅拌棒的尺寸为直径60.5毫米，长(从空心旋转轴的中心起)1150毫米。每个气体喷射管的内径为22.7毫米，外径为27.2毫米，而垂直部分的长度为250毫米。此外，各气体喷射管是装配在搅拌棒上的这样一个位置，从搅拌棒的下表面向下凸出100毫米，气体喷射管的这样一个位置是在从搅拌棒端部起接近于该棒中心的300毫米处。此外，用来将气体喷射管连接至该旋转轴的一根支管，则与一水平线成15°的倾角。搅拌棒的安装位置是在此贮罐底上方的500毫米处。
处理条件如下吸收性泥浆溶液的浓度为17%(重量)(如石膏)，此泥浆溶液的温度在48至52℃之间，溶液的物料通过量以亚硫酸盐计为3.7公斤·摩尔/小时，搅拌棒的转速为60转/分，空气的供给速率为400(标准状态下)立方米/小时，空气喷射速率为61米/秒(于50℃)，而此设备连续地进行了700小时(约1个月)的作业。
在这样的运行情况下，亚硫酸盐的氧化比为100%。为了检查气体喷射管的内壁，从贮罐中抽出泥浆溶液，同时继续保持进气。此四根气体喷射管的内壁，全都从其开口端起的约40毫米长度上有着类似的薄层石膏垢。
在另一种情形下，于相似条件下继续了1500小时(约2个月)的作业，但这种薄垢层的发展状态却类似于上述情况，而未观察到这样的结垢有任何特殊的发展。
应用实施例2采用应用实施例1中相同设备，在相同条件下进行了亚硫酸盐的氧化处理，除了每分钟向其中供应10秒钟的流速为30升/小时的冲洗水。
在700小时(约1个月)作业的情形，亚硫酸盐的氧化比为100%。此外，为了检查气体喷射管的内壁，从贮罐中抽出了泥浆溶液，同时继续保持着给气和供给冲洗水。在这种气体喷射管的内壁上，任何部位上都未发现有结垢形成。
比较实施例1采用与图12中所示的相同设备，并在应用实施例的相同条件下进行了处理作业。
本比较实施例中所用设备与图6中所示设备的不同处，在于这里的搅拌棒(相当于搅拌支管)是空心的，而且在每个搅拌棒下设有8个气体喷射孔，各孔的直径均为8毫米。作业中的条件与应用实施例1中的相同，除了空气通过这种气体喷射孔的喷射速率为60米/秒。
经50小时后，由于设备本身的振动使作业中止。在此时刻，亚硫酸盐的氧化比为100%。检查了这种空心搅拌棒(搅拌支管)的内壁，发现在每根棒的对应于气体喷射孔的上壁部分，都粘附有硬的结垢，而在每根搅拌棒上有2至4个喷射孔被堵塞。此外，如图13所示，在每根棒的其它部分上，则粘附有硬垢与软垢的混合物。这种棒之上壁上有硬垢存在一事表明，溶液的溅沫已粘附到这种壁上。至于这种溅沫的跃溅高度，这在应用实施例1的气体喷射管与上述搅拌棒的气体喷射孔之间是有差别的，而这种差别看来是由于这些管与孔的结构不同。
比较实施例2采用比较实施例1中的相同设备并在相同作业条件下，进行了亚硫酸盐的氧化处理，同时采用了应用实施例2中相同的冲洗条件。
为了比较，虽然本例中未发生振动，但与比较实施例1相同，经50小时后即中止作业。此时，亚硫酸盐的氧化为100%。检查了空心搅拌棒(搅拌支管)的内壁，发现在旋转轴邻区的两个气体喷射孔以及在环绕这些孔的内壁部分上并无结垢，因而这些个孔保持为透亮的，但各搅拌棒上远离此旋转轴的那两个喷射孔则为结垢堵塞，而这种结垢的其它粘附状态则基本上与比较实施例1中的相类似。因此可以推想，此设备不久也将开始振动。
权利要求
1.用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一批搅拌支管装附在该空心旋转轴的下端，而在此各个支管之下设置了许多气体喷射管，这些个气体喷射管从上述的相应支管垂直地朝下延伸，且此种喷射管是在其本身下端开口，上面述及的轴与述及的搅拌支管是旋转的，同时有气体经所说的密封器件、空心旋转轴与支管而从前述气体喷射管的开口喷出。
2.按权利要求
1的一种用来处理溶液或泥浆溶液的设备，其中，就所说的这些气体喷射管而言，它们的前表面与后表面在横截面图上分别呈凸弯形与平直形。
3.按权利要求
1的一种用来处理溶液或泥浆溶液的设备，其中述及的各个支管相对于一水平线呈倾斜形式。
4.用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一批搅拌桨叶装附在该空心旋转轴的下端，在这批搅拌浆叶上方，有一批搅拌支管装附在前述空心旋转轴的下端，而在所说各支管之下配置有一批气体喷射管，这些气体喷射管从前述各支管朝下垂直延伸并在其自身的下端开口，所说的轴、搅拌桨叶以及搅拌支管部是旋转的，同时有气体通过前述的密封器件、空心旋转轴与支管而自所说气体喷射管的开口喷出。
5.按权利要求
4的一种用于处理溶液或泥浆溶液的一种设备，其中，就所说的气体喷射管而言，它们的前表面与后表面在横截面图上分别呈凸弯形与平直形。
6.按权利要求
4的一种用于处理溶液或泥浆溶液的一种设备，其中述及的各支管相对于一水平线呈倾斜形式。
7.用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备包括一根空心旋转轴，并在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为它有一根装设在该空心旋转轴下端的搅拌棒，还有一批从所说空心旋转轴上延伸到上述搅拌棒上的支管，在此搅拌棒则安装有一批气体喷射管，这批气体喷射管从述及的各支管垂直下延并在其自身下端开口，而前述的轴、搅拌棒与搅拌支管都是旋转的，同时气体即通过前述的密封器件、空心旋转轴与支管，从所说气体喷射管的开口喷出，从而将上述气体送至形成于上述搅拌棒后方的气相段中。
8.按权利要求
7的一种用于处理溶液或泥浆溶液的设备，其中，就所说的气体喷射管而言，它们的前表面与后表面在横截面图上分别呈凸弯形与平直形。
9.按权利要求
7的一种用于处理溶液或泥浆溶液的设备，其中述及的各支管相对于一水平线呈倾斜形式。
10.用来处理溶液或泥浆溶液的一种设备，此设备有一空心旋转轴，在此轴的上部有一密封器件和一转动机构，此设备的特征为有一根装附在该空心旋转下端的搅拌棒，还有一批从所说空心旋转轴向下延伸至前述搅拌棒的支管，在所说搅拌棒上则安装有一批气体喷射管，这批气体喷射管是从各支管垂直下延并在其自身下端开口，而在所说的空心旋转轴内则设有冲洗水供应管，此冲洗水供应管的分岔出的喷嘴则分别位于各相应的支管中。
专利摘要
一种处理溶液或泥浆溶液的设备，包括有空心旋转轴和在此轴上部上的密封器件与转动机构，其特征为空心旋转轴下端有一批搅拌支管，后者之下有许多气体喷射管从各相应支管垂直下延并在其自身下端开口，所述的轴、支管与气体喷射管均为旋转的，而气体即经此密封器件、空心旋转轴与支管从该气体喷射管的开口喷出。上述设备的改进型包括在支管下附设有一批搅拌浆叶的设备；在空心旋转轴内附设有冲洗水供应管的设备，及类似设备。
文档编号B01F7/00GK87103450SQ87103450
公开日1988年3月23日 申请日期1987年5月12日
发明者鬼塚雅和, 多谷淳, 山田胜彦, 日野正夫, 前田信隆, 荒井德磨 申请人:三菱重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan