CN104093495A - 用于减少rea石膏中的细材料含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使用一个烟气脱硫系统(REA)获得石膏的方法。也含有例如活性炭颗粒或残余碳酸盐颗粒等细材料的一个石膏悬浮液(6)在一个湿式烟气洗涤器的洗涤器(17)中累积。通过至少一个水力旋流器(1，1')增稠该含有石膏的悬浮液(6)，且经由该水力旋流器(1，1')的下溢(11，11')排放该增稠的石膏悬浮液(6)。根据本发明，除该石膏悬浮液(6)之外经由一个专用进料管线将水(5，5'，15，15')供给到该水力旋流器(1，1')，因此导致相对于悬浮液体积，该下溢(11，11')中的细材料的消耗。

Description

用于减少REA石膏中的细材料含量的方法

本发明的主题为一种用于借助于烟气脱硫厂(Rauchgasentschwefelungsanlage，REA)回收石膏的方法，其中一种也含有例如活性炭颗粒或残余碳酸盐颗粒等细材料的石膏悬浮液在湿式烟气洗涤的洗涤器中累积，且其中该含有石膏的悬浮液通过至少一个水力旋流器增稠，且增稠的石膏悬浮液经由水力旋流器的下溢进行排放。

烟气脱硫为用于从例如发电站/废料焚化厂或大型发动机的废气移除含硫化合物的方法。含硫化合物在此情况下由含硫的、大部分是化石燃料的燃烧而产生。用于烟气脱硫的工厂简称为REA(烟气脱硫厂)。烟气脱硫厂还可用于回收石膏(REA石膏)。此类型的石膏回收自很久以来都是最先进的水平。

脱硫中采用的洗涤悬浮液(石膏悬浮液)通过根据最先进水平的水力旋流器来增稠，且随后经由带式过滤器或离心机而形成最终的干含量。在过去，对旋流器中的预脱水仅提出了需满足规定的固体含量及规定的固体质量流的要求。因此，仅使用简单的旋流器，该旋流器通过适配主尺寸(旋流器直径及长度)、下溢喷嘴直径及浸没管直径以及还有过程管理(规定流入口中的固体含量、确定流入-上溢压差)而按所需的参数增强。关于特别的细材料级分的分离不存在特别要求。

石膏质量通常必须满足关于纯度的要求。CaSO₄*2H₂O的含量不应低于95％(在这方面也参见EUROGYPSUM的说明)。这些要求倾向于变得越来越严格。出于此原因，设定目的为搜寻适配的方法，该方法使得以比当今常规的工厂连接方式的情况更大程度地影响下溢中的杂质(大多数为细材料)成为可能。

具体地说，被为是杂质的是惰性物质、烟尘及残余碳酸盐，这些杂质可经由吸收或还可经由粉煤灰引入。这些杂质的共同之处在于其粒度通常比形成的石膏稍细。

此外，最近的想法是引入用于在REA石膏中负载汞的极限值。考虑到洗涤器中的汞的稳定性，此情形特别地重要，因为在当前方法中，主要观查到投料的(吸附性的)细粒度相(例如，EP2033702A1中描述的活性炭)中的汞富集。然而，颗粒级分的富集不可避免地导致脱水石膏中的汞值的增加。

如果使用沉淀剂代替吸附剂以便使溶解的重金属稳定(例如TMT15，也参见EP2033702A1)，那么具体地说，它沉积在细及最细的级分上。不可能通过离心净化组件(水力旋流器、离心机)进行经针对性的分离。

通常，水力旋流器由一个具有切向流入口(流入喷嘴)的圆柱形区段和一个与之邻接的具有下溢喷嘴或顶点喷嘴的圆锥形区段组成。涡流探测器或上溢喷嘴以浸没管的形式从上方轴向地突出到旋流器的内部。

作为到圆柱形区段中的切向流入的结果，沿着圆形路径强制压入液体，且该液体在向下引导的涡流中向下流动。圆锥形区段中的锥形导致体积的向内偏移，且导致圆锥的下部区中的积聚。这导致形成内部的向上引导的涡流，该涡流是经由上溢喷嘴进行排放的。目标为旋流器的壁上的比重更大的级分(例如，固体)的沉积，且因此经由下溢喷嘴进行排放，而比重更小的级分经由上溢喷嘴泄漏。在底部处排放的增稠的流被称为下溢，且大量地清除了固体的向上地排放的流表示为上溢或顶流。

名称“顶部”及“底部”在本说明书中来自下溢(比重更小或更粗的级分)及上溢(比重更小或更细的级分)中出现。然而，水力旋流器的实际位置以最大可能的程度独立于此，因此也完全可以使用水平地安装的水力旋流器。

通过离心力与流动力的相互作用描述了水力旋流器的分离及分级作用的基本原理。离心力以更大程度作用于高密度的大颗粒(粗材料)，且这些颗粒因此向外朝旋流器壁沉积，而在小颗粒的情况下，由于其更高的比表面积，作用于颗粒的流动的力(阻力)至关重要。比重更大的粗级分富集于下溢中，且细粒度的和/或轻的级分从上溢中抽出。

由此，通过当前的水力旋流器无法显著地富集或消耗(关于体积)极小的颗粒(细材料级分)，因为这些颗粒的行为类似于溶液。细材料级分的划分因此大多数仅对应于上溢与下溢之间的体积分割。

由于针对当前水力旋流器(或，一般来说，针对基于离心力的分离装置)所提到的相互关系，无法期待细级分从下溢的有效分离。仅下溢中粗材料的关于体积的浓缩连同上溢中的粗材料的消耗一起是有可能的。

因此，在进行离心力分级时，对应于抽出体积的细材料部分始终传递到下溢中。在后续脱水步骤(例如通过带式过滤器或离心机)中，这些细材料可不再分开，甚至是通过石膏洗涤也不分开。以此方式脱水的石膏因此将不再符合不断变得严格的要求。

为了减少下溢中的干扰性细材料级分，大体上有可能使用多级旋流器连接，具有单独的水力旋流器之间的中间稀释。然而，这些工厂的安装复杂且有时就水平衡而言无法实施，因为对稀释水的要求太高。

因此，对于所提到的所有用途，设定目的为通过离心力分离来将尽可能不含细材料的下溢分开，其中该工厂应具有尽可能简单的设施。

通过用于回收石膏的方法实现此目的，其中除石膏悬浮液之外，经由专用进料管线将水供应到离心力分离器(水力旋流器、离心机或类似物)，由此导致相对于悬浮液体积，下溢中的细材料的消耗。

消耗可特定地(由连续相的偏移或由用于粗/细材料的分离层的引入)或非特定地由旋流器中的稀释水的投料而发生。

因此发生石膏悬浮液的预脱水，其方式为使得仅使用旋流器，这实现了下溢中的(相对于流入中的细材料含量)细材料的减小(消耗)。

作为洗涤水流的针对性投料的结果，下溢中的细材料部分的消耗可最简单地通过旋流器内的简单的中间稀释或通过下溢中的液相的偏移而发生。WO 2010/089309 A1在逆流分级这方面进行说明。然而，必须通过不含有问题级分的流体流而进行中间稀释。

在水力旋流器具有圆柱形流入区及圆锥形区并且在水力旋流器的流入区中或圆锥形区中投料水作为障壁水流以形成障壁水层也是有利的。

障壁水流的额外投料导致将纯沉降层引入旋流器中，通过该沉降层，重颗粒沉积，但细级分(细材料)主要保留于中心流中。在此情况下障壁水流以环形包围石膏悬浮液。因此相对于流入中的体积相关的浓度，在下溢中细材料或细颗粒是被消耗的。

其结果是，在下溢中获得具有大大地减少的细颗粒级分的重颗粒级分。

优选地，障壁水层及石膏悬浮液通过安排在圆柱形区段中或圆锥形区中的圆柱形或圆锥形薄片而彼此分离。

在障壁水流及石膏悬浮液流刚基本上变稳定(不再有任何微量混合)后，障壁水层及石膏悬浮液便一起被进一步导引到水力旋流器中是有益的。

优选地，沿切向将水供应到水力旋流器。因此，例如，稳定的圆形障壁水流可形成于旋流器内部。

也可以设想，含有石膏的悬浮液通过串联连接的两个或更多个水力旋流器增稠，在每种情况下经由专用进料管线将水供应到水力旋流器，由此导致相对于到第一级的流入，下溢中的细材料的消耗。此外，在多级形式中，旋流器级之间的稀释为有益的。

下文通过四个图来描述根据本发明的方法的两个示范性实施例，其中：

图1示出了根据本发明的方法的可能的示范性实施例的方法简图；

图2示出了用于根据本发明的方法的另一示范性实施例的方法简图；

图3示出了适合于根据本发明的方法的水力旋流器的示范性实施例；

图4示出了适合于根据本发明的方法的水力旋流器的另一示范性实施例。

对应的图中的相同参考符号在每种情况下指代相同部件。

图1展示用于石膏回收的根据本发明的方法的可能的方法简图。在此情况下石膏悬浮液6以本身已知的方式在烟气脱硫厂(REA)的洗涤器17中累积。石膏悬浮液6借助于水力旋流器1增稠。为此目的，经由切向流入口4将石膏悬浮液6供应到水力旋流器1。水力旋流器1包括圆柱形流入区2及圆锥形区3。经过下溢11从水力旋流器中抽出增稠的石膏悬浮液6。主要是水但还有细材料的比重更小的级分被排放为上溢12。上溢12随后被供应到废水旋流器18并且在那里同样以已知方式划分成下溢20及上溢21。下溢20随后可再次被供应到烟气脱硫厂，且上溢21通常被供应到废水处理厂。

将增稠的石膏悬浮液6从下溢11供应到其他脱水组件或干燥组件，例如带式干燥器19。

为了消耗下溢11中的细材料，将水(5、15)供应到水力旋流器1。这可以是水力旋流器1的流入区2中的障壁水流5的供应(参见图3)，但或者也可以是圆锥形区3中或下溢11的区中的稀释水15的供应(参见图4)。例如，细材料可为活性炭颗粒，这些颗粒常常负载有汞，或者也可以是残余碳酸盐颗粒、惰性物质或粉煤灰。

在图2中，为了增稠石膏悬浮液6，两个水力旋流器1，1’串联连接。在此情况下来自第一水力旋流器1的下溢11形成到第二水力旋流器1’的流入。第二水力旋流器1’同样具有圆柱形流入区2’、圆锥形区3’及同样地供水系统5’和/或15’。随后将增稠的石膏悬浮液6从第二水力旋流器1’的下溢11’供应到带式干燥器19。第二水力旋流器1’的上溢12’可与废水旋流器18的上溢21组合。在两个水力旋流器1及1’之间，可任选地供应稀释水22以用于中间稀释。

图3通过举例说明适合于根据本发明的方法的水力旋流器1或1’的实施例。其包括圆柱形流入区2及与之邻接的圆锥形区3。经由切向流入口4将石膏悬浮液6供应到水力旋流器1。圆锥形区3具有用于排放下溢11(也就是说，增稠的石膏悬浮液6)的下溢喷嘴8。可经由上溢喷嘴9可以排放比重更小的级分(也就是说上溢12)，该上溢喷嘴以浸没管的形式轴向地突出到水力旋流器1的内部。

除了切向流入口4之外，水力旋流器1也具有用于障壁水流5的另一流入口，该障壁水流在此处同样被沿切向供应到圆柱形区段2。在图3中，其平行于切向流入口4伸展，且因此通过被该流入口遮盖。障壁水层7及石膏悬浮液6被分开供应到水力旋流器1，且通过薄片10而彼此分开。薄片10例如为由金属制成的圆柱形薄壁式部件。纯障壁水层7在薄片10的下端13处与实际的石膏悬浮液6相遇。障壁水7及石膏悬浮液6的流刚变稳定，便发生此情形。例如，上溢喷嘴9的嘴孔14此处结束于薄片10的末端13下方的区中。

在已经组合两个体积流7、6之后，重颗粒(石膏)穿过障壁层7开始沉降运动。这导致下溢11中的细材料的消耗。如在常规的水力旋流器中在圆锥形区段3中进行流动路线选择。

流动箭头指明障壁水流7及石膏悬浮液6彼此尽可能少地互混。障壁水流7因此形成朝向圆锥形区段3的壁的障壁水层7。

任选地，可另外将洗涤或稀释水引入圆锥形区段3中或下溢区中，因此下溢11中的细材料的体积相关含量可进一步减少。也可以设想，引入水流以供给涡流以便防碍粗材料颗粒再次上旋。

图4展示了同样适合于实施根据本发明的方法的另一个水力旋流器1或1’。此水力旋流器1具有圆柱形流入区2、圆锥形区3、用于排放下溢11的下溢喷嘴8及用于排放上溢12的上溢喷嘴9。在此水力旋流器1中，特别地经由水分配器16在圆锥形区3中或下溢区中供应稀释水15，通过该水分配器，沿切向将稀释水15供应到石膏悬浮液6。由水分配器16定向地供应的稀释水15导致水力旋流器1中给出的横流分级与逆流分级的重叠。在此情况下，在水力旋流器1的离心场中由稀释水15产生指向中心的径向流。此定向的稀释水添加15导致下溢11中的细材料(细颗粒)的减小。水分配器16包括例如多个孔，这些孔以环形汇合到圆锥形区3中或到下溢喷嘴8的区中且因此在水力旋流器1的外壁上以均匀分布将稀释水15混合到石膏悬浮液6中。

图中说明的实施例仅构成本发明的优选的形式。本发明也包含其他实施例，其中例如提供用于障壁水5、5’或用于稀释水15、15’的多个其他流入口。

Claims (8)

1.一种用于借助烟气脱硫厂回收石膏的方法，其中，还含有例如活性炭颗粒或残余碳酸盐颗粒等细材料的一个石膏悬浮液(6)在一个湿式烟气洗涤的洗涤器(17)中累积，且其中该含有石膏的悬浮液(6)通过至少一个水力旋流器(1，1’)增稠，且该增稠的石膏悬浮液(11)经由该水力旋流器(1，1’)的下溢(8)进行排放，其特征在于，除该石膏悬浮液(6)之外，经由一个专用进料管线将水(5，5’，15，15’)供应到该水力旋流器(1，1’)，由此导致相对于悬浮液体积，该下溢(11，11’)中的细材料的消耗。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该水力旋流器(1，1’)具有一个圆柱形流入区(2，2’)及一个圆锥形区(3，3’)，且在该圆锥形区(3，3’)或该下溢喷嘴(8)的区中供应该水(15，15’)作为用于该石膏悬浮液(6)的中间稀释的稀释水(15，15’)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该水力旋流器(1，1’)仅具有一个圆锥形区(3，3’)，且在该圆锥形区(3，3’)或该下溢喷嘴(8)的区中供应该水(15，15’)作为用于该石膏悬浮液(6)的中间稀释的稀释水(15、15’)。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该水力旋流器(1，1’)具有一个圆柱形流入区(2，2’)及一个圆锥形区(3，3’)，且在该水力旋流器(1，1’)的该流入区(2，2’)中或该圆锥形区(3，3’)中投料该水(5，5’，15，15’)作为一个障壁水流(5，5’)以形成一个障壁水层(7)。

5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，该水力旋流器(1，1’)仅具有一个圆锥形区(3，3’)，且在该水力旋流器(1，1’)的入口区中或该圆锥形区(3，3’)中投料该水(5，5’，15，15’)作为一个障壁水流(5，5’)以形成一个障壁水层(7)。

6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，该障壁水流(7)及该石膏悬浮液(6)在该水力旋流器中通过一个薄片(10)分开，直到该障壁水流(7)及石膏悬浮液流(6)已基本上变稳定。

7.如权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，切向地将该水(5，5’，15，15’)供应到该水力旋流器(1，1’)。

8.如权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，该含有石膏的悬浮液(6)通过串联连接的两个或更多个水力旋流器(1，1’)增稠，其中在每种情况下经由一个专用进料管线将水(5，5’，15，15’)供应到该水力旋流器(1，1’)，由此导致相对于该悬浮液体积，在对应的下溢(11，11’)中的细材料的消耗。