专利名称：湿烟道气脱硫的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种湿烟道气脱硫的方法，其中烟道气中的二氧化硫被吸收到含钙化合物的淤浆中，吸收了二氧化硫的淤浆被氧化形成石膏淤浆，从其中简便而有效地将石膏分离并收集起来，并且本发明还涉及一种实施这个方法的系统。
近年来，所谓的槽氧化型(tank oxidation type)湿法脱硫系统变得越来普遍。这些系统中，通过向吸收塔的槽中通入空气，使吸收了二氧化硫的淤浆(含有钙化合物如石灰石)与空气接触而发生氧化，从而省去了一个氧化塔。图8是一个示意图，说明了这种类型的湿石灰—石膏脱硫系统的一个实例。
该系统包括一个在其下部有一槽2的吸收塔1。槽2带有一个由空心轴3支撑的搅拌棒4，它通过一个马达(未示出)水平转动，由空心轴3延伸的空气输送管5，其开口5a位于搅拌棒4下方，和一个用来连接空心轴3的末端和空气源的旋转接合6。在压力下供入空气的同时，旋转空心轴3，将空气C从空气输送管5送到在旋转搅拌棒4的背侧形成的气相区中，而这些气相区的尾端在由于搅拌棒4的旋转而产生的旋涡力作用下经历一个分散现象(scattering phenomenon)。因此，产生大量基本上均匀的小空气泡，能使空气与吸收了二氧化硫的吸收淤浆有效接触，并通过吸收淤浆的完全氧化形成石膏。
更具体地说，在该系统中，未处理的烟道气A被引入到吸收塔1的烟道气入口部分1a，并与通过循环泵7由总管8喷射的吸收淤浆接触，以吸收并除去未处理烟道气A中存在的二氧化硫。得到的烟道气作为处理过的烟道气B从烟道气出口部分16被排出。从总管8喷射的吸收淤浆通过填充材料9流下，同时吸收二氧化硫，并进入槽2，在槽2中吸收淤浆在搅拌棒4的搅拌下与由上述分散现象产生的大量空气泡接触而发生氧化，然后进行中和反应形成石膏。下面反应式(1)至(3)代表了在这些处理过程中发生的主要反应。
(在吸收塔中发生的反应)(1)(在槽中发生的反应)(2)(3)因此，槽2中的淤浆悬浮有石膏和少量用作吸附剂的石灰。通过淤浆泵10将淤浆抽出并送到增稠器11。使用淤浆泵11a将浓缩物D送到固—液分离器12，通过过滤回收具有低水份含量(约10％)的石膏E。另一方面，增稠器11的上层清液F和固液分离器12的滤液被送至滤液槽13中，在那里加入石灰石G，并将得到的混合物作为吸收淤浆的一部分用淤浆泵14循环至槽2。
此外，为了在操作过程中保持高的脱硫效果和高的石膏纯度，用传感器探测槽2中淤浆的PH值和未处理烟道气中二氧化硫的浓度，并通过控制器(未示出)适当调整石灰石的供给速率和吸收淤浆的供给速率。从一个独立的石灰石淤浆槽中(未示出)供给吸收淤浆。
因此，在一个常规的湿烟道气脱硫系统中，固—液分离装置包括多个复杂和大尺寸的单元，如淤浆泵10和11a，增稠器11和固—液分离器12(包括离心分离器，带式过滤器，倾析器型的离心沉淀器等)，以用来对石膏淤浆进行固—液分离。此外，需要滤液罐13和淤浆泵14来重新利用分离水以降低废水的量。结果，迫切要求得到一种用于固—液分离步骤中的尺寸较小并且简化的装置，由此进一步降低湿烟道气脱硫系统的尺寸和安装空间。
因此，本发明的一个目的是提供一种湿烟道气脱硫的方法和系统，其中小尺寸和结构简单的固—液分离器直接与用来形成待进行固—液分离的石膏淤浆的槽相连，由此可以降低固—液分离设备的尺寸并简化其结构，并达到降低设备成本、建造成本、占用空间的成本等目的。
为了解决上述的问题，本发明提供了一种湿烟道气脱硫的方法，其中烟道气中的二氧化硫被吸收到含钙化合物的淤浆中，吸收了二氧化硫的淤浆被氧化形成石膏淤浆，再从石膏淤浆中分离并回收石膏，它包括以下步骤将真空过滤器的旋转过滤表面的一部分浸入石膏淤浆中，使石膏粘附在过滤表面上，将粘有石膏的过滤表面传送到石膏淤浆表面之上，通过过滤表面抽出液相以在过滤表面上形成一层脱水石膏层，并从过滤表面上除下石膏层。
优选地，通过弯曲过滤表面或通过刮除的方法从过滤表面上除去石膏层。此外，在从真空过滤器的过滤表面上除去石膏层之前，可以通过用水喷淋来洗涤过滤表面上的石膏层，然后通过真空过滤器使洗过的石膏层脱水，和/或通过压缩使过滤表面上的石膏层脱水。
本发明还提供了一种湿烟道气脱硫的装置，它包括一个吸收塔和一个固—液分离器，吸收塔的上部分用来将烟道气中的二氧化硫吸收进含钙化合物作为吸收剂的淤浆中，构成吸收塔的下部分的槽用来氧化落下的吸收液，固—液分离器用来从槽中的石膏淤浆中分离并回收石膏，其特征在于，上述固—液分离器包括一个真空过滤器，确定了一个过滤表面，该表面旋转的同时部分地浸入槽中的石膏淤浆中，使石膏粘附在过滤表面浸入石膏淤浆中的那一部分，通过在石膏淤浆表面之上的过滤表面抽出液相，以形成脱水石膏层；该固—液分离器还包括一个用来从过滤表面上除下石膏层的除去装置。
在一个优选实施方案中，真空分离器包括一个旋转鼓、一个安装成与旋转鼓相连的辊轴机构、以及滤布，该滤布安装成可以通过辊轴机构在旋转鼓的圆周表面上旋转，由此形成过滤表面，而除去装置包括一个辊轴机构，它通过弯曲过滤表面来除下石膏层。在另一个优选实施方案中，真空过滤器包括一个旋转鼓和一个除去装置，该旋转鼓在其圆周表面确定了过滤表面，除去装置包括一个刮除器，它通过刮除将形成于旋转鼓过滤表面上的石膏层除去。
在另一个优选实施方案中，真空过滤器以可旋转的方式安装在槽的侧壁的内侧，并配有位置控制装置，以便根据石膏淤浆的液面高度变化来调节过滤器的位置，从而使过滤表面浸入石膏淤浆中的深度保持恒定。
此外，固一液分离器可以带有一个水喷淋器以在从过滤表面上除下石膏层之前，用水洗涤形成在真空过滤器的过滤表面上的石膏层，和/或带有加压辊，以便在从过滤表面上除下石膏层之前，通过压缩使形成在真空过滤器过滤表面上的石膏层脱水。
根据一种使用带有旋转过滤表面的真空过滤器的湿烟道气脱硫方法，该旋转过滤表面可以连续进行一系列操作，包括石膏淤浆的粘附，石膏层的形成，及其脱水，洗涤和除下。
图1是示意图，说明了根据本发明的第一个实施方案的湿烟道气脱硫装置的总体结构。
图2是图1装置的局部放大图，说明了该装置的实质部分，它包括一个固—液分离器及其附属设备。
图3是一个局部放大图，说明了根据本发明第二个实施方案的湿烟道气脱硫装置中的位置控制装置；图4是根据本发明第三个实施方案的湿烟道气脱硫装置的局部放大图，说明了该装置的实质部分，它包括一个固—液分离器及其附属设备。
图5是根据本发明第四个实施方案的湿烟道气脱硫装置的局部放大图，说明了该装置的实质部分，包括一个固—液分离器及其附属设备。
图6是一个用来说明用于本发明的湿烟道气脱硫装置的真空过滤器的过滤表面的局部放大截面图，它包括滤布。
图7是一个用来解释用于本发明的湿烟道气脱硫装置的另一个真空过滤器的过滤表面的局部放大截面图，它包括过滤块。
图8是一个示意图，说明了常规烟道气脱硫装置的一个实施例。
为了明确本发明的效果，下面参照附图更详细地叙述本发明的优选实施方案。在下面的叙述中，与图8中常规湿烟气脱硫装置相同的部分用相同数码表示，并且其解释也被省去或简化。
实施方案1图1和图2说明了根据本发明的第一个实施方案的湿烟道气脱硫装置。从图1可以看出，在形成吸收塔1的下部分的槽2的烟道气排放那一侧确定了一个固—液分离部分22，它通过隔离壁21与烟道气出口部分16隔开。该固—液分离部分22配置有一个用来从石膏淤浆中分离并收集石膏的固—液分离器30。安装隔离壁21使其达到石膏淤浆中预定的深度，由此将固—液分离部分同搅拌器那一侧分开。
如图2所示，固—液分离器30包括一个真空过滤器33，该过滤器又包括一个旋转鼓31和装在旋转鼓31表面上以形成过滤表面的滤布32。旋转鼓31装在固—液分离部分22的侧壁22a的内侧。旋转鼓31的中心有转轴34，在旋转轴34上装有一个分隔板35，它不旋转而是沿旋转鼓31的内壁滑动。旋转轴34安装成与固—液分离部分22的侧壁22a平行，并被支撑在这样一个位置，使旋转鼓31的圆周表面浸入固液分离部分22中的石膏淤浆中的那一部分达到预定深度。
旋转鼓31的两侧都紧密密封，旋转鼓31的一侧31a设置有可绕圆周方向旋转的旋转接合36。在该旋转接合36的侧面36a连接了两根抽吸管37，用来对旋转鼓31的内部抽真空以便使石膏粘附在旋转鼓31的表面上，并由那里将滤液抽出。这两根抽吸管37通过缓冲罐38与真空泵39相连。该缓冲罐38还与一个滤液泵40相连，以回收收集在缓冲罐38底部的滤液。抽吸管37的靠近缓冲罐的那一侧设置了滑门阀37a，以便通过打开他们来改变旋转鼓31被抽真空的那一部分。
在固—液分离部分22的外侧设置了辊轴机构。设辊轴机构由小直径的卸料辊41、返回辊42和绷紧辊43组成，卸料辊41的轴安装成与旋转鼓31的轴34平行，返回辊42安装在卸料辊41的下面，绷紧辊43装在返回辊42以及固—液分离部分22的侧壁22a的上面。滤布装成可以绕旋转鼓31、卸料辊41、返回辊42和绷紧辊43旋转。
此外，为了防止滤布被石膏堵塞，在卸料辊41和绷紧辊43之间安装了喷淋器45和校正器45a，喷淋器45用高压水冲洗滤布32的前面和后面，校正器45a用来校正滤布32的锯齿形移动。此外，在卸料辊41，返回辊42和绷紧辊43的下面设置了一个洗涤水接受容器46，在接受容器46中得到的洗涤水通过管道得以排放。
另外，还在卸料辊41的下面装备一个用来输送已分离和回收的石膏片52的输送皮带47。在旋转鼓31顶部附近还安装一个喷淋器48用来洗涤附着在滤布上的石膏。
当旋转鼓31旋转使滤布32由石膏淤浆的液面L向着卸料辊41运动时，滤布在脱离点49处从旋转鼓表面离开。控制隔离板35，使得通过旋转鼓31的圆周表面的抽吸是在由浸入石膏淤浆中的部分延伸至上面脱离点49处的区域内进行。因此，真空过滤器33仅通过位于特定抽吸区域的旋转鼓31的圆周表面部分从固—液分离部分22中的石膏淤浆中抽取滤液。通过在这一抽吸区域的圆周表面吸入旋转鼓31中的液相由滤液泵40经抽吸管37从旋转接合36的那一侧36a被抽出，并在缓冲罐38中被回收。
在该实施方案中，旋转鼓的内部空间被一块隔离板35分为两个部分，但本发明不局限于此。也就是说，旋转鼓31可以为多块隔离板分成若干个小隔离室，优化的抽吸区域可以通过从这些小区中选择某些隔离室组合而成。
下面，将参照图2说明本发明的湿烟道气脱硫方法，尤其是固—液分离器30的操作。
首先，转鼓31的轴34通过马达(未示出)驱动而旋转，开动真空泵39。结果，使旋转鼓31位于上述抽吸区域中的那一部分被抽真空，因此，在旋转时在那部分的圆周表面上的滤布32处于真空状态下。
由于液相是从固—液分离部分22浸有滤布32的石膏淤浆部分抽出的，因此在其附近的石膏淤浆被浓缩而变为稠浆状，从而使石膏粘附在滤布32上。附着了石膏的滤布32被送出表面L以上并同时保持真空状态。由于在L表面之上继续抽真空，使稠浆状石膏脱水形成石膏层51。当脱水石膏层经过喷淋器48下面时，石膏层被喷出的水洗涤，而洗涤水通过滤布32被抽出。洗涤过的石膏层51通过旋转鼓31进一步脱水，在脱离点49处离开旋转鼓，通过滤布32被送至卸料辊41。由于卸料辊41的直径很小，滤布32在该处产生尖锐的弯曲。石膏层51不能沿着这一弯曲前进，所以它从滤布32上脱离并以石膏片52的形式落下。石膏可以这种方式得以回收。
因此，根据本实施方案的方法和装置通过使用与槽2直接相连的结构很简单的固一液分离器30可以回收水含量很低的石膏。这些可以省去复杂和大尺寸的单元，例如常规的淤浆泵，增稠器和固—液分离器，由此实现了设备成本，建造成本，占地成本等的明显降低。第二实施方案下面，参照图3叙述本发明的第二个实施方案。在第二个实施方案中，将固—液分离器30装在升降器部分53的顶部，以便可以相对于槽2作竖直运动。升降器部分53通过密封介质54装在槽2上。这个升降器部分53连有真空过滤器33，真空过滤器33包括旋转鼓31、滤布32等。升降器部分53由驱动装置55驱动，驱动装置包括一个水力液压缸，通过一个高度控制(或位置控制器)57，根据用来探测槽2中的淤浆深度的深度传感器56的输出信号来控制驱动装置55。
更具体地说，在通过位置探测器(未示出)如电位差计探测升降器部分53的竖直位置的同时，高度控制器57借助水力伺服阀(未示出)或类似装置通过控制驱动装置55来进行升降器部分53的竖直位置的伺服制控，以便能使淤浆表面与旋转鼓的相对高度一直保持最佳。因此，即使槽2中石膏淤浆的高度发生变化，也可以使旋转鼓31定位于最佳高度以实现石膏的有效分离(和收集)。第三实施方案下面，参照图4叙述本发明的第三个实施方案。
第三个实施方案中，在上述任一个实施方案中的固—液分离器的脱离点49和卸料辊41之间安装了加压辊装置61，它包括一对用来挤压位于两辊之间的石膏层51及滤布32的辊子。
在包括这种固—液分离器30的湿烟道气脱硫装置中，在L′表面以下通过转鼓31抽吸固—液分离部分22中的石膏淤浆，使石膏淤浆浓缩，进而使石膏粘附在滤布32上。当滤布32运动到石膏淤浆的液面之上时，石膏脱水形成石膏层51。当滤布32运动更远时，该石膏层被喷淋器48喷出的水洗涤，并通过转鼓31的抽吸脱水至一定程度。然后，石膏层51被输送超过脱离点49，到达加压辊装置61，在此石膏层51被紧密挤压以便压出石膏颗粒之间的水分。将已压缩并高度脱水的石膏层51从滤布32除下，并回收为石膏片52。第四实施方案下面，参照图5叙述本发明的第四个实施方案。该实施方案中，固—液分离器30具有鼓形的真空过滤器71和一个刮除器72。该真空过滤器71中，鼓的表面形成为过滤表面73，并且鼓的两边都紧密密封。通过在空心轴74上旋转该鼓使过滤表面73旋转。
该真空过滤器71装在固—液分离部分22的侧壁22a的内侧，使其轴74平行于侧壁22a，并以这种方式安装使过滤表面的一部分浸入到石膏淤浆中，鼓旋转的结果，使附着了石膏的过滤表面73传送到石膏淤浆表面L之上。该真空过滤器71的轴74位于石膏淤浆表面L之上。此外，如上述第二实施方案所述，优选通过一个高度探测器(未示出)和一个位置控制装置(未示出)来控制轴74，使它能在保持水平的同时沿竖直方向移动，并使轴74和表面L之间的距离保持恒定。由空心轴74延伸出一抽吸管75，它与一个真空泵39相连，并通过缓冲罐38与滤液泵40相连。
刮除器72是在过滤表面73沿轴向延伸的刀形片，这种刀形片以恒定的压力压在过滤表面73上，使它与过滤表面73的旋转方向相反。该刮除器72正好位于旋转过滤表面又一次与表面L接触时的位置之上。
下面，将叙述根据本实施方案的湿烟道气脱硫方法，尤其是固—液分离器30的操作。
首先，通过马达(未示出)使真空过滤器71的轴74旋转，并开动真空泵39。结果，真空过滤器71的鼓的内部抽成真空，因此，旋转时过滤表面73处于抽吸状态。在这些条件下，固—液分离部分22中石膏淤浆与浸入其中的过滤表面73的那部分接触。由于过滤表面73处于抽吸状态，在过滤表面73的附近液相被抽入而石膏淤浆得以浓缩，变为稠浆，从而使石膏粘附在过滤表面73。这个粘附有石膏的过滤表面保持抽吸状态的同时转出液面L之上。由于在液面L之上仍继续抽吸，使稠浆状石膏脱水形成石膏层76。当完全脱水的石膏进一步送走，到达刮刀72处时，它被刮除并从过滤表面73上除下。由刮除器72得到的石膏片78落在输送皮带47上，并由此被输送到预定位置。
通过过滤表面73抽出的液相由空心轴74抽走，并通过滤液泵40，经抽吸管75和缓冲罐38得以排放。以常规装置相同的方式，可以将排出的水基液体与石灰石混合形成石灰石淤浆，再作为吸收淤浆的一部分循环至吸收塔。由于控制了真空过滤器71，使轴74和液面L之间的距离一直保持恒定，即使液面L的高度发生变化，过滤表面73浸入石膏淤浆中的深度也保持不变。因此，可以以脱水石膏的形式连续分离并回收形成于固—液分离部分22中的石膏。
在上述的各种实施方案中，真空过滤器33或71的滤布32或过滤表面73的材料和形状可以任选。例如，如图6所示，滤布32可以在轴向延伸的框架81(它形成在鼓的圆周表面)上铺开。任选地，如图7所示，可以使用另一种形状，将许多轴向延伸的过滤块82装在鼓的圆周表面上，滤块82之间的界面用密封剂83密封，这些滤块82分别接有抽真空管84，这些抽真空管84通过抽吸管75与真空泵39相连。
由于本发明的湿烟道气脱硫方法包括以下步骤将真空过滤器的过滤表面的一部分浸入石膏淤浆中，使石膏粘附于过滤表面上，使带有石膏的过滤表面转出石膏淤浆表面之上，通过过滤表面抽出液相，在过滤表面上形成脱水石膏层，并从过滤表面上除下石膏层，因而通过使用小尺寸和易操作的设备，可以直接从槽中的石膏淤浆中分离并回收高纯石膏。因此，基于上述方法的本发明的湿烟道气脱硫设备是一种紧凑的装置，它包括直接与吸收塔的槽相连的固—液分离器。该装置为了分离石膏，无需大量的单元或大的安装空间，因而可以实现设备费用、建造费用、占地费用的大量节省，从而有助于脱硫系统的普及和其需求的增长。
尤其是当设备带有根据槽内淤浆的高度来提升或降低固—液分离器的高度控制器时，即使槽内石膏淤浆的高度发生变化，也可以有效地进行固—液分离，因而不仅降低了成本和安装空间，而且可以保证系统处于易操作和高可靠性的状态。
权利要求
1.一种湿烟道气脱硫的方法，其中烟道气中的二氧化硫被吸收到含钙化合物的淤浆中，吸收了二氧化硫的的淤浆被氧化形成石膏淤浆，再从石膏淤浆中分离并回收石膏，该方法包括以下步骤将真空过滤器的旋转过滤表面的一部分浸入石膏淤浆中，使石膏粘附在过滤表面上，将粘有石膏的过滤表面传送到石膏淤浆表面之上，通过过滤表面抽出液相以在过滤表面上形成一层脱水石膏层，并从过滤表面上除下石膏层。
2.一种权利要求1的湿烟道气脱硫方法，其中是通过弯曲过滤表面来从过滤表面上除下石膏层的。
3.一种权利要求1的湿烟道气脱硫方法，其中是通过刮除从过滤表面上除下石膏层的。
4.一种权利要求1—3的任一项的湿烟道气脱硫方法，它还包括以下步骤在从上述真空过滤器的过滤表面上除下石膏层之前，通过用水喷淋来洗涤过滤表面上的石膏层，并通过真空过滤装置使洗涤后的石膏层脱水。
5.一种权利要求1—3的任一项的湿烟道气脱硫方法，它还包括以下步骤在从上述真空过滤器的过滤表面上除下石膏层之前，通过用水喷淋来洗涤过滤表面上的石膏层，通过挤压使过滤表面上的石膏层脱水。
6.一种湿烟道气脱装置，它包括一个吸收塔和一个固—液分离器，吸收塔的上部分用来将烟道气中的二氧化硫吸收进含钙化合物作为吸收剂的淤浆中，吸收塔的下部分的槽用来氧化已吸收了二氧化硫的淤浆，固—液分离器用来从上述槽中的石膏淤浆中分离并回收石膏，其特征在于，上述固—液分离器包括一个确定了过滤表面的真空过滤器，该过滤表面旋转的同时部分地浸入槽中的石膏淤浆中，从而使石膏粘附在过滤表面浸入石膏淤浆中的那一部分，通过在石膏淤浆表面之上的过滤表面抽出液相，形成脱水石膏层；固—液分离器还包括用于从过滤表面除下石膏层的除去装置。
7.权利要求6的湿烟道气脱硫装置，其中所述的真空过滤器包括一个旋转鼓、一个辊轴机构和滤布，辊轴机构与旋转鼓相连，滤布安装成可以通过辊轴机构绕旋转鼓的圆周表面旋转，由此形成一个过滤表面，而上述除去装置包括一个辊轴机构，它通过弯曲过滤表面将石膏层除下。
8.权利要求6的湿烟道气脱硫装置，其中所说的真空过滤器包括一个旋转鼓，该鼓在其圆周表面确定了一个过滤表面，而上述除去装置包括一个刮除器，它通过刮除将形成在旋转鼓的过滤表面上的石膏层除下。
9.权利要求6—8的任一项所要求的湿烟道气脱硫装置，其中所述真空过滤器以可旋转方式装在上述槽的侧壁内侧，并带有位置控制装置，该位置控制装置根据石膏淤浆的高度变化来控制上述真空过滤器的竖直位置，使过滤表面浸入石膏淤浆中的深度保持恒定。
10.权利要求6—8的任一项所要求的湿烟道气脱硫装置，其中所述的固—液分离装置带有水喷淋器，以在从过滤表面上除下石膏层之前用水洗涤在上述真空过滤器的过滤表面形成的石膏层。
11.权利要求6—8的任一项所要求的湿烟道气脱硫装置，其中上述固—液分离器带有加压辊，以在从过滤表面上除下石膏层之前，通过挤压使形成在上述真空过滤器的过滤表面上的石膏层脱水。
全文摘要
公开了一种湿烟道气脱硫的方法，其中烟道气中的二氧化硫被吸收到含钙化合物的淤浆中，吸收了二氧化硫的淤浆被氧化形成石膏淤浆，再从石膏淤浆中分离并回收石膏，它包括以下步骤将真空过滤器的旋转过滤表面的一部分浸入石膏淤浆中，使石膏粘附在过滤表面上，将粘有石膏的过滤表面传送到石膏淤浆表面之上，通过过滤表面抽出液相以在过滤表面上形成一层脱水石膏层，并从过滤表面上除去石膏层，还涉及一种用来实施该方法的装置。
文档编号B01D53/50GK1127155SQ9511509
公开日1996年7月24日 申请日期1995年8月17日 优先权日1994年8月18日
发明者多谷淳, 木村和明, 中山善雄, 北村幸夫, 鬼雅和 申请人:三菱重工业株式会社