CN107324371A - 一种分离石膏的离心式生产工艺 - Google Patents

Abstract

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式生产工艺。本工艺至少包括依序进行的用于将石膏稀料浆固体质量分数调整至20％～30％的料浆增浓步骤、用于拌匀料浆的料浆均质步骤以及用于实现料浆脱水洗涤和滤饼刮除处理的离心脱水步骤。本发明通过以上生产工艺，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。该工艺可全自动化生产，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。

Description

一种分离石膏的离心式生产工艺

技术领域

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式生产工艺。

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。

发明内容

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式生产工艺，本工艺为石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺中石膏料浆的后续处理提供了标准化和精确化的操作模板，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式生产工艺，至少包括依序进行的用于将石膏稀料浆固体质量分数调整至20％～30％的料浆增浓步骤、用于拌匀料浆的料浆均质步骤以及用于实现料浆脱水洗涤和滤饼刮除处理的离心脱水步骤；其中：

料浆增浓步骤通过料浆增浓装置来实现，料浆增浓装置包括机架以及可转动的布置于机架上的转筒，转筒的转动轴线水平设置且在转筒的一轴端处布置用于驱动该转筒产生回转动作的动力源；转筒外形呈空心圆柱状网筛构造，在转筒的内侧网壁处凸设有用于螺旋送料的螺旋带，所述螺旋带沿转筒轴向而螺旋状的延伸而成；料浆增浓装置还包括同轴套设于转筒外的空心圆柱状的箱壳，箱壳内腔构成用于容纳转筒的封闭容纳腔；箱壳的底端处布置用于汇流由转筒处离心而出的清液的集液槽，所述集液槽的出口端连通外部收集设备；石膏稀料浆经由转筒进料口进入，随转筒转动而逐步脱水从而形成固体质量分数为20％～30％的石膏浓料浆，石膏浓料浆由螺旋带输送至螺旋带的出口端处，并进入料浆均质步骤；

料浆均质步骤依靠料浆均质装置来实现；料浆均质装置包括储罐，储罐的密闭内腔中布置用于搅动罐内料浆从而防止料浆沉淀的搅匀部，料浆由料浆增浓装置的出料口进入位于储罐上部的进口处，再由储罐底部处的带有放料阀的放料口排出，依靠输料泵的动力而进入离心脱水步骤；

离心脱水步骤依靠离心脱水装置来实现；离心脱水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；离心脱水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输料泵的出口，两进料管的出口处均设置有用于径向出料的出料长扁口；所述出料长扁口的出口外形呈扁平长条状且该出口长度方向平行转鼓轴线方向，上进料管处出料长扁口的出口处料浆喷射范围及下进料管处出料长扁口的出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；上述转鼓直径大于或等于1500mm，高度大于或等于750mm；离心脱水装置内的石膏浓料浆需经历进料子步骤和脱水子步骤后形成固体质量分数为6％～10％的石膏滤饼，再经过洗涤子步骤和刮料子步骤来获得成品，上述各子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；n_洗涤小于或等于n_脱水；n_脱水为1000r/min；n_刮料为100r/min。

优选的，所述出料长扁口的出口处料浆喷射方向与转鼓的旋向一致。

优选的，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；洗涤液用量为转鼓容积的20％。

优选的，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且该刀口平行转鼓轴线，该刀口长度小于转鼓内腔高度；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；外部压缩空气设备的出气口气压不小于0.5MPa。

优选的，液压油罐内的液压油容积占罐体总容积的1/2～2/3。

优选的，所述储罐罐身外形呈轴线铅垂设置的圆柱套状，储罐底部筒径渐小从而形成漏斗状的罐底；搅匀部包括水平固定于上述漏斗状罐底与圆柱罐状罐身结合部位内壁处的环形气管，环形气管上密布有出气喷口，环形气管的进气口连通外部压缩气源；环形气管的进气压力大于或等于0.2MPa。

优选的，在环形气管的轴向截面上，所述出气喷口为两道，且两道出气喷口处气体喷出路径与水平面夹角为±45°。

优选的，储罐底部处放料口通过放料管连通离心脱水装置的进口，输料泵位于该放料管上；在输料泵出口与离心脱水装置进口之间的一段放料管上设置有分支点，由该分支点分出一根回流管从而连通该放料管与储罐的密闭内腔；回流管上布置回流阀，分支点至离心脱水装置进口之间的一段放料管处布置启闭阀；所述回流管及放料管所形成的内循环回流通路构成上述搅匀部；当离心脱水装置进料完毕，此时离心脱水装置进口处的阀门关闭，而启闭阀和放料阀开启，输料泵将储罐中的石膏浓料浆抽出，再由回流阀循环至储罐内部；如果离心脱水装置再次需要进料，则离心脱水装置进口处的阀门先开启，回流阀后关闭，石膏浓料浆由启闭阀进入离心脱水装置内部。

优选的，所述搅匀部包括与储罐轴线同轴布置的搅拌轴，搅拌轴可回转的固定于储罐上，搅拌轴的位于储罐内的轴身处布置搅拌叶；搅拌轴通过位于轴端处的动力系统加以驱动。

优选的，所述转筒外侧网壁处设置有高压冲洗管，所述高压冲洗管沿转筒轴线延伸，高压冲洗管管身处密布出水口且出水口指向转筒网壁方向。

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进行后续优质处理的问题。本发明首先通过料浆增浓步骤，以转筒的离心脱水功能搭配内置螺旋带的延时作用，从而实现对稀石膏液的水分初步脱除，并使其含水率达到20％～30％，以满足离心脱水步骤的最佳进料浓度。之后，初步脱除的石膏液进入料浆均质步骤，一方面利用料浆均质步骤所使用的储罐容积，实现了对石膏液的短暂储存，以便于在下一步骤进行集中化的大批量高效处理，以节省处理时间和提升处理效率；另一方面，料浆均质装置内置搅匀部，从而防止石膏液的沉淀造成的浓度不均和对放料阀的堵塞状况。再后，石膏液再进入离心脱水步骤，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。而为进一步提升石膏产品的品质，本发明还设置了洗涤子步骤，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，最终方可通过刮料子步骤来得到优质的石膏产品。在离心脱水步骤中，需注意不同子步骤中需采用特定的转速，以最大化操作效果，最终为优品质的石膏产品的获得提供保障。

综上，本发明通过以上生产工艺，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。该工艺可全自动化生产，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，出料长扁口应当在沿转鼓径向延伸的同时，其出口偏向一侧，或者说是出料长扁口的出口处料浆喷射方向与转鼓的旋向一致，从而尽可能的减小该出口处喷射而出的料浆相对转鼓内侧网壁的撞击力，以避免出现料浆飞溅状况。同时，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，依靠刀片的高度与转鼓的内部高度的一致性，这样刀片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。

4)、根据具体使用状况的不同，料浆均质装置可采用喷气式均质法、泵内循环式均质法以及搅拌桨式均质法来进行内部石膏料浆均质，从而在尽可能减少附加设备的前提下，实现石膏液的均质效果。其中：

喷气式均质法依靠环状的环形气管及布置在环形气管上的出气喷口，从而以压缩气体来实现对储罐内的石膏浓料浆的搅动目的。压缩气源的出气压力不小于0.2MPa，从而使石膏浓料浆在储罐中产生紊流效应，石膏不会沉淀，达到均质效果。

泵内循环式均质法则是利用输料泵进行内循环。当离心脱水装置进料完毕，此时该装置进口处的阀门关闭，而启闭阀和放料阀开启，输料泵将储罐中的石膏浓料浆抽出，再由回流阀循环至储罐内部。此时，石膏浓料浆一直处于循环流动中，不会沉淀，浓度也会均匀。如果离心脱水装置再次需要进料，则该装置进口处的阀门先开启，回流阀后关闭，石膏浓料浆由启闭阀进入离心脱水装置内部。该均质过程中回流阀、放料阀及启闭阀等相应阀门的启闭均由控制系统集中自动控制。

搅拌桨式均质法则是通常的加装搅拌混合结构来实现均质，使用时依靠搅拌轴的回转动作而带动搅拌叶动作，即可实现对储罐内料浆的物理搅拌功能。

5)、为满足较大的生产产量，料浆增浓装置还可以设置平行的两个转筒，产量可扩大一倍。而在转筒外侧网壁处则设置高压冲洗管，料浆增浓装置运行一段时间后，转筒外表面因料浆中固体粘附而变得较脏，高压冲洗管中通入高压水，并依靠转筒的缓慢旋转，即可实现对转筒网面的清洗目的，以确保转筒的实际使用寿命。

附图说明

图1为本发明的工作结构示意图；

图2为料浆增浓装置的结构示意图；

图3为料浆均质装置的结构示意图；

图4为离心脱水装置的结构示意图；

图5为双列布置的转筒的结构示意图；

图6为环形气管的结构俯视图；

图7为进料管相对转鼓的装配状态图；

图8为出料长扁口相对转鼓的装配状态图；

图9为洗涤管相对转鼓的装配状态图；

图10的洗涤管处喷嘴的喷射路径示意图；

图11-12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-机架 20-转筒 21-螺旋带 22-高压冲洗管

30-箱壳 31-集液槽 40-储罐 41-放料阀

50-输料泵 60-外壳体 70-转鼓

81-上进料管 82-下进料管 83-出料长扁口

90-洗涤管 91-喷嘴 100-刮刀机构

101-铰支轴 102-刮刀杆 103-刀片 104-液压缸

105-连杆 106-液压油罐 107-换向阀

110-环形气管 111-出气喷口

120-放料管 121-启闭阀 130-回流管 131-回流阀

具体实施方式

本发明的具体工作结构，如图1-12所示，包括依序衔接设置的用于初步脱水的料浆增浓装置、用于拌匀料浆的料浆均质装置以及用于实现料浆脱水洗涤和滤饼刮除处理的离心脱水装置，以便针对性的实现用于将石膏稀料浆固体质量分数调整至20％～30％的料浆增浓步骤、用于拌匀料浆的料浆均质步骤以及用于实现料浆脱水洗涤和滤饼刮除处理的离心脱水步骤。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。

正是在上述设计初衷下，本发明采用了料浆增浓装置、料浆均质装置以及离心脱水装置依序布置的构造。其中：

本发明中的料浆增浓装置采用离心式转筒浓缩机结构；如图1-2所示的，该结构包括机架10以及布置于机架10上的可以沿自身轴线旋转的转筒20，转筒20由动力源带动旋转，从而产生离心力。动力源包括转动电机及相应的传动件，所述动力部以及动力系统同理。转筒20由滤网卷绕形成封闭网筒状，稀石膏液由进口进入转筒20内部，转筒20由动力源带动旋转产生离心力，稀石膏液中液体由转筒20处滤网被离心力甩出，集中在集液槽31中，最终由排液管排出。集液槽31一般设置成斗形，排液管设置在斗形的集液槽31的最低位，以便液体能完全排出。

如图2所示，转筒20沿轴线方向而在转筒20内侧网壁处设置螺旋带21。螺旋带21凸设在转筒20的上述内侧网壁处，从而在转筒20内侧网壁处形成螺旋向前的内螺纹状输送结构。在转筒20作转动动作时，稀石膏液中固体被转筒20的网面截留，生成石膏浓料浆留在转筒20内表面的螺旋带21相邻螺距内。转筒20旋转带动螺旋带21同步旋转，留在螺旋带21相邻螺距内的石膏浓料浆随着螺旋带21旋转，而沿着螺旋线向着转筒20轴线另一侧运动。在上述运动过程中，石膏浓料浆进一步的进行脱水过程，一直到达转筒20的端部并卸除，石膏浓料浆方可由转筒20上的螺旋带21出口端处排出，进入料浆均质装置。

很明显，上述螺旋线的长度是远大于转筒20轴线长度的，因此大大增加了滤饼在转筒20内的脱水时间，提高了滤饼的脱水率。根据滤饼含湿量的需要，转筒20的长度、螺旋带21的螺距、转筒20的转速可以调整。转筒20的长度越长、螺旋带21的螺距越小、转筒20的转速越慢，则石膏浓料浆在转筒20内的停留时间越长，脱水时间也就越长，石膏浓料浆的含湿量也就越小。

为了保证一定的产量，参照图5所示，转筒20可以设置成两个并排的构造。两个转筒20的轴线平行且高度相等，以便于加工、安装。两个转筒20由各自的独立的动力源带动旋转，从而产生脱水用的离心力，并设置各自的进口管。出液则集中在集液槽31中，最终由各自的彼此独立的排液管排出，以保证出液通畅。而在上述基础上，各转筒20外表面沿轴线方向各设置高压冲洗管22，料浆增浓装置运行一段时间后，转筒20外表面因料浆中固体粘附而变得较脏，高压冲洗管22中通入高压水，并依靠转筒20的缓慢旋转，即可实现对转筒20网面的清洗目的，以确保转筒20的实际使用寿命。

料浆增浓装置外部设置可拆卸壳，也即图1及图2中所示的箱壳30，形成一个密闭环境，以免转筒20内部的料浆气味外泄。而为简化工艺流程，料浆增浓装置可放置在高位平台，如此石膏浓料浆会沿图1所示路径而直接进入料浆均质装置，无需泵进行输送。

经过料浆增浓装置脱水，石膏稀料浆浓度变高至工艺需要的浓度20％～30％(固体质量分数)，成为石膏浓料浆，进入料浆均质装置。

参照图1及图3所示的，料浆均质装置主要由储罐40组成，储罐40底部设置放料阀41，石膏浓料浆由此放料阀41进入后续的脱水工序。

石膏浓料浆容易沉淀，形成下部是石膏而上部是清液的分层液，这会导致石膏浓料浆浓度分布不均。此外，石膏沉积在储罐40下部，还会使放料阀41开启不畅，甚至卡塞不能关闭。过浓的石膏浓料浆进入后续的脱水工序，也会使输料泵50、离心脱水装置等无法正常工作。因此，必须保证石膏浓料浆在储罐40中不能沉淀，浓度均匀。有鉴于此，本发明根据具体使用状况的不同，分别采用了喷气式均质法、泵内循环式均质法以及搅拌桨式均质法来进行内部石膏料浆均质，从而在尽可能减少附加设备的前提下，实现石膏液的均质效果。其中：

喷气式均质法依靠布置在储罐40底部与中部结合处的环状的环形气管110来实现，在环形气管110上设置出气喷口111，从而以压缩气体来实现对储罐40内的石膏浓料浆的搅动目的。环形气管110的外径略小于储罐40上述安装位置的内径，以便于安装。环形气管110上均布设置若干气嘴从而形成出气喷口111。如图3及图6所示的，环形气管110同一截面上下各设置出气喷口111，以便喷出的气体可以上下喷出，出气喷口111的设置角度应以气体喷出呈45°左右为宜，具体上抬45°或下抬45°均可。一定压力(不小于0.2MPa)的压缩气体由进气口进入环形气管110并最终由出气喷口111喷出，使石膏浓料浆在储罐40中产生紊流效应，石膏不会沉淀，达到均质效果。

泵内循环式均质法则是利用输料泵50进行内循环。当离心脱水装置进料完毕，此时该装置进口处的阀门关闭，而启闭阀121和放料阀41开启，输料泵50将储罐40中的石膏浓料浆沿放料管120抽出，再由回流阀131控制回流管130循环至储罐40内部，如图4所示。此时，石膏浓料浆一直处于循环流动中，不会沉淀，浓度也会均匀。如果离心脱水装置再次需要进料，则该装置进口处的阀门先开启，启闭阀121后关闭，石膏浓料浆由启闭阀121进入离心脱水装置内部。该均质过程中回流阀131、放料阀41及启闭阀121等相应阀门的启闭均由控制系统集中自动控制。

搅拌桨式均质法则是通常的加装搅拌混合结构来实现均质，使用时依靠搅拌轴的回转动作而带动搅拌叶动作，即可实现对储罐40内料浆的物理搅拌功能。

当石膏浓料浆由上述工序均质后，会进入离心脱水装置内，这是石膏产品形成的最终工段，也是本发明的核心工段。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70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4及图7-8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70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70内部。为便于说明，此处将其中一个进料管命名为上进料管81，与该上进料管81连接的出料长扁口83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83为下进料管82及下出料长扁口。则：上进料管81与下进料管82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81与下进料管82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90处同理设计。上进料管81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70的上半段，下进料管82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70的下半段。这样，上进料管81和下进料管82结合起来，就将大流量的石膏浓料浆输入进了转鼓70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70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喷出时，与转鼓70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口均为平行转鼓70轴线方向的窄长条状，且该出口宽度一般为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洗涤子步骤，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70的内表面。此时，在控制系统的自动控制下，转鼓70的转速降低，在线洗涤系统开启。洗涤液通过洗涤管90进入到转鼓70内部。参照图9-10所示的，洗涤管90沿着转鼓70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91，使洗涤液在转鼓70高度方向全部覆盖且对转鼓70的冲击最小。洗涤液通过上述喷嘴91均匀喷出，转鼓70又以特定的洗涤速度旋转，就实现了洗涤液对转鼓70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70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70容腔容积的20％左右；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，即可进入刮料子步骤，从而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100来完成。如图11-12所示，刮刀机构100的刮刀一般为宽刮刀，刀片103高度略小于转鼓70的母线长度，这样刀片103一次即可将转鼓70高度方向上的滤饼刮除。刮刀杆102前段装有刀片103，刮刀杆102末端装在铰支轴101一侧，铰支轴101旋转即可带动刀片103旋转。沿转鼓70母线方向俯视石膏离心机，其转鼓70转向为顺时针时，刀片103需要逆时针旋转才能刮到滤饼。

铰支轴101上端装有连杆105，连杆105末端与液压缸104的活塞杆端连接。活塞杆前推或后拉时，即带动连杆105作相应的前或后的动作；而连杆105的前后动作，即带动铰支轴101的旋转，也即带动刀片103动作。具体如下：正常情况下，液压缸104的活塞杆是缩回状态，此时刀片103远离转鼓70内壁一段距离，处于复位状态。刀片103与转鼓70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103。滤饼形成后，刮刀机构100自动进入卸料模式，转速下降，活塞杆前推，带动连杆105逆时针摆动，相应的，铰支轴101逆时针旋转，刀片103向滤饼方向摆动，逐层将滤饼刮除。当活塞杆前推到液压缸104顶端时，刀片103到达刮除料层的最大限位，滤饼层基本被刮完。考虑到刀片103不能接触滤布，以免将滤布刮坏，刀片103刮除料层的最大限位一般为距离转鼓70内壁5～8mm，该距离需要依靠液压缸104的行程加以控制。刮料完成后，活塞杆后拉，连杆105顺时针摆动，铰支轴101亦顺时针旋转，刀片103向远离转鼓70内壁方向摆动，再次进入复位状态。

连杆105的长度一般大于刮刀杆102长度数倍，如此长度设置利用了杠杆原理，可以节省液压缸104的推力。液压缸104的推力大于其拉力，所以，刮料的时候，是液压缸104推力作用，这样充分利用了液压缸104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103卸料。

因为可以使用较小的推力来推动刀片103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103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11所示，外部压缩空气设备的出气口与换向阀107(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107的出口A、B分别与两组液压油罐106顶部的接口A10、B10相连，两组液压油罐106底部的接口A11、B11则分别与液压缸104的进程液压口B12以及回程液压口A12相连。接口A10、B10、A11、B11以及进程液压口B12以及回程液压口A12处于常开状态。

两组液压油罐106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106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106，因为两组液压油罐106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11-12所示，整个刮刀机构100的动作流程为：

正常情况下，如图11所示，刀片103处于复位状态。换向阀107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104前腔，使活塞杆处于回程状态，刀片103收回复位。

滤饼形成后，如图12所示，刮刀机构100自动进入卸料模式，PLC给出信号，转速下降。换向阀107动作，换向阀107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104后腔，推动活塞杆往前运动，同时带动连杆105逆时针摆动，相应的，铰支轴101也逆时针旋转，于是带动刀片103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104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107出口A排出；

滤饼刮除结束时，此时液压缸104的活塞杆伸到最前方，PLC给出信号，换向阀107动作，换向阀107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104前腔，推动活塞杆往后运动，同时拉动连杆105顺时针摆动，相应的，铰支轴101也顺时针旋转，于是带动刀片103向远离转鼓70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104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107出口B排出。

作为驱动源的气液混合缸以及作为工作部的刀片。刀片的高度与转鼓70的内部高度基本一致。这样刀片可以一次性将转鼓70的内部的石膏滤饼刮除。

综上可知，离心脱水装置内的石膏浓料浆需经历进料子步骤和脱水子步骤后形成滤饼，再经过洗涤子步骤和刮料子步骤来获得成品，上述各子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；n_洗涤小于或等于n_脱水。n_脱水为1000r/min。n_刮料为100r/min。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。

本工艺除以上料浆增浓步骤、料浆均质步骤和离心脱水、在线洗涤、及刮除三合一的离心脱水步骤外，还可如图1所示的考虑配套可实现后续输送、称重、包装等步骤的辅助系统，一般包括输料机、运输泵以及称重、包装等设备，以确保石膏产品的后续工序的连贯性。

通过以上离心式生产系统，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。该系统自动化程度高，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。

Claims (10)

1.一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：本工艺至少包括依序进行的用于将石膏稀料浆固体质量分数调整至20％～30％的料浆增浓步骤、用于拌匀料浆的料浆均质步骤以及用于实现料浆脱水洗涤和滤饼刮除处理的离心脱水步骤；其中：

料浆增浓步骤通过料浆增浓装置来实现，料浆增浓装置包括机架(10)以及可转动的布置于机架(10)上的转筒(20)，转筒(20)的转动轴线水平设置且在转筒(20)的一轴端处布置用于驱动该转筒(20)产生回转动作的动力源；转筒(20)外形呈空心圆柱状网筛构造，在转筒(20)的内侧网壁处凸设有用于螺旋送料的螺旋带(21)，所述螺旋带(21)沿转筒(20)轴向而螺旋状的延伸而成；料浆增浓装置还包括同轴套设于转筒(20)外的空心圆柱状的箱壳(30)，箱壳(30)内腔构成用于容纳转筒(20)的封闭容纳腔；箱壳(30)的底端处布置用于汇流由转筒(20)处离心而出的清液的集液槽(31)，所述集液槽(31)的出口端连通外部收集设备；石膏稀料浆经由转筒(20)进料口进入，随转筒(20)转动而逐步脱水从而形成固体质量分数为20％～30％的石膏浓料浆，石膏浓料浆由螺旋带(21)输送至螺旋带(21)的出口端处，并进入料浆均质步骤；

料浆均质步骤依靠料浆均质装置来实现；料浆均质装置包括储罐(40)，储罐(40)的密闭内腔中布置用于搅动罐内料浆从而防止料浆沉淀的搅匀部，料浆由料浆增浓装置的出料口进入位于储罐(40)上部的进口处，再由储罐(40)底部处的带有放料阀(41)的放料口排出，依靠输料泵(50)的动力而进入离心脱水步骤；

离心脱水步骤依靠离心脱水装置来实现；离心脱水装置包括具备封闭内腔的圆柱状的外壳体(60)，外壳体(60)的封闭内腔中同轴布置有转鼓(70)，所述转鼓(70)的一轴端处布置用于驱动该转鼓(70)产生回转动作的动力部；离心脱水装置还包括彼此并列设置的上进料管(81)和下进料管(82)，两进料管进口端连通输料泵(50)的出口，两进料管的出口处均设置有用于径向出料的出料长扁口(83)；所述出料长扁口(83)的出口外形呈扁平长条状且该出口长度方向平行转鼓(70)轴线方向，上进料管(81)处出料长扁口(83)的出口处料浆喷射范围及下进料管(82)处出料长扁口(83)的出口处料浆喷射范围分别覆盖转鼓(70)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(70)内喷入洗涤剂的洗涤管(90)以及用于对转鼓(70)内侧网壁进行石膏刮除的刮刀机构(100)；上述转鼓(70)直径大于或等于1500mm，高度大于或等于750mm；离心脱水装置内的石膏浓料浆需经历进料子步骤和脱水子步骤后形成固体质量分数为6％～10％的石膏滤饼，再经过洗涤子步骤和刮料子步骤来获得成品，上述各子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；n_洗涤小于或等于n_脱水；n_脱水为1000r/min；n_刮料为100r/min。

2.根据权利要求1所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述出料长扁口(83)的出口处料浆喷射方向与转鼓(70)的旋向一致。

3.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述转鼓(70)轴线铅垂布置，洗涤管(90)及各进料管轴线均平行转鼓(70)轴线；洗涤管(90)的位于转鼓(70)内的管身处密布有用于增加洗涤剂喷出速度的喷嘴(91)；在洗涤管(90)的轴长方向上，各相邻喷嘴(91)的洗涤剂喷出方向彼此交叉且均指向转鼓内侧网壁处；洗涤液用量为转鼓(70)容积的20％。

4.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述刮刀机构(100)包括沿转鼓(70)轴向而伸入转鼓内的铰支轴(101)，铰支轴(101)的杆端与转鼓(70)相应端间构成回转配合；铰支轴(101)的一侧径向向外延伸有刮刀杆(102)，刮刀杆(102)的顶端固接刀片(103)，刀片(103)的刀口指向转鼓(70)鼓面且该刀口平行转鼓(70)轴线，该刀口长度小于转鼓(70)内腔高度；刮刀机构(100)还包括用于驱动铰支轴(101)产生转动动作的驱动组件；所述驱动组件包括液压缸(104)以及用于使得液压缸(104)产生回程及进程动作的气液源；液压缸(104)的活塞杆顶端铰接有连杆(105)，连杆(105)再与铰支轴(101)杆端间构成铰接配合，且各铰接处轴线均平行转鼓(70)轴线；当液压缸(104)作进程动作时，刮刀杆(102)相对铰支轴(101)的摆动方向与转鼓(70)的转动方向彼此反向；所述气液源至少包括两组液压油罐(106)，两组液压油罐(106)的进液口通过换向阀(107)而连通外部压缩空气设备，而两组液压油罐(106)的出液口分别连通液压缸(104)的进程液压口以及回程液压口；外部压缩空气设备的出气口气压不小于0.5MPa。

5.根据权利要求4所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：液压油罐(106)内的液压油容积占罐体总容积的1/2～2/3。

6.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述储罐(40)罐身外形呈轴线铅垂设置的圆柱套状，储罐(40)底部筒径渐小从而形成漏斗状的罐底；搅匀部包括水平固定于上述漏斗状罐底与圆柱罐状罐身结合部位内壁处的环形气管(110)，环形气管(110)上密布有出气喷口(111)，环形气管(110)的进气口连通外部压缩气源；环形气管(110)的进气压力大于或等于0.2MPa。

7.根据权利要求6所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：在环形气管(110)的轴向截面上，所述出气喷口(111)为两道，且两道出气喷口(111)处气体喷出路径与水平面夹角为±45°。

8.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：储罐(40)底部处放料口通过放料管(120)连通离心脱水装置的进口，输料泵(50)位于该放料管(120)上；在输料泵(50)出口与离心脱水装置进口之间的一段放料管(120)上设置有分支点，由该分支点分出一根回流管(130)从而连通该放料管(120)与储罐(40)的密闭内腔；回流管(130)上布置回流阀(131)，分支点至离心脱水装置进口之间的一段放料管(120)处布置启闭阀(121)；所述回流管(130)及放料管(120)所形成的内循环回流通路构成上述搅匀部；当离心脱水装置进料完毕，此时离心脱水装置进口处的阀门关闭，而启闭阀(121)和放料阀(41)开启，输料泵(50)将储罐(40)中的石膏浓料浆抽出，再由回流阀(131)循环至储罐(40)内部；如果离心脱水装置再次需要进料，则离心脱水装置进口处的阀门先开启，回流阀(131)后关闭，石膏浓料浆由启闭阀(121)进入离心脱水装置内部。

9.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述搅匀部包括与储罐(40)轴线同轴布置的搅拌轴，搅拌轴可回转的固定于储罐(40)上，搅拌轴的位于储罐(40)内的轴身处布置搅拌叶；搅拌轴通过位于轴端处的动力系统加以驱动。

10.根据权利要求1或2所述的一种分离石膏的离心式生产工艺，其特征在于：所述转筒(20)外侧网壁处设置有高压冲洗管(22)，所述高压冲洗管(22)沿转筒(20)轴线延伸，高压冲洗管(22)管身处密布出水口且出水口指向转筒(20)网壁方向。