CN111151105A - 一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置涉及燃煤电厂湿法脱硫技术领域，主要涉及针对系统副产物排放过程中的第二级固液分离工艺，具体涉及一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，包括中空壳体，所述壳体上设置有浆液进口和石膏出口，所述浆液进口处设置有缓冲给料装置。本发明为轴心驱动设计可实现连续作业，且工艺结构简单、占地面积小，滤布耗材更换成本低，不存在滤布跑偏导致真空度降低的问题，对石膏浆液品质无特殊选择性。可代替石灰石‑石膏湿法脱硫工艺中现有的真空皮带脱水机和真空圆盘脱水机实现石膏浆液的固液分离。

Description

一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置

技术领域

本发明涉及燃煤电厂湿法脱硫技术领域，主要涉及针对系统副产物排放过程中的第二级固液分离工艺，具体涉及一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置。

背景技术

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是我国燃煤电厂配套最广泛的技术路线，国内工程占比在85%以上。脱硫系统稳定运行期间，运行参数的合理控制是主要的操作，其中一个目的就是确保系统的物料平衡，因此脱硫系统需连续排出相应量的石膏副产物，在此过程中涉及到石膏浆液的固液分离。普遍的固液分离系统为石膏浆液旋流装置+石膏脱水装置两级分离工艺，最终排出含水率在10%左右的石膏副产物。目前作为第二级的石膏脱水装置主要包括真空皮带脱水机和真空圆盘脱水机两种类型。

真空皮带脱水机的特点为：占地面积大，皮带更换成本低，单位时间耗水量高，运行过程有皮带跑偏的现象。真空皮带的运行原理是来料平铺在运转滤布上表面，滤布的下表面为负压区，通过长距离的输送实现固液分离，滤液水回收再利用，固体石膏排放；如果浆液品质差或者石膏结晶异常，石膏脱水的效果变差，但仍可以维持运行，确保系统的物料平衡。

真空圆盘脱水机的特点为：占地面积小，早期的砂芯过滤扇面更换成本较高，后期的滤布过滤扇面的更换成本明显降低，单位时间的耗水量少，砂芯过滤扇面还存在堵塞严重的问题，需要定期进行酸洗处理。真空圆盘脱水机的运行原理是连接真空泵的扇面为负压区，圆盘在定向转动过程中，可在圆盘底部浆池内捞取固体石膏，浆液中的杂质或者结晶颗粒较小的石膏得不到有效排出，再次返回吸收塔系统；如果石膏浆液品质差或者石膏结晶异常，扇面将很难捞取到固体石膏，导致系统运行瘫痪。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种占地面积小、单位时间耗水量少，耗材更换成本低，且能够连续运行，并对石膏浆液品质无特殊选择性的一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置。

本发明一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，包括中空壳体，所述壳体上设置有浆液进口和石膏出口，所述浆液进口处设置有缓冲给料装置，所述缓冲给料装置通过固液分离装置与石膏出口相连通，所述固液分离装置上连接有液体出口和固体出口，所述固体出口与石膏出口相连通，液体出口通过负压装置连接有液体回收装置，所述缓冲给料装置和固液分离装置在竖直方向上上下设置。

优选地，缓冲给料装置包括进料转轴，进料转轴的两端与壳体转动相连，进料转轴的一端上连接有进料驱动装置；

所述进料转轴上沿进料转轴周向固定设置有多个进料叶片，相邻两个进料叶片之间的区域为浆液暂存区域，进料转轴转动，浆液暂存区域依次与浆液进口相连通后依次与固液分离装置相连通。

优选地，进料叶片均为弧形叶片。

优选地，固液分离装置包括中空驱动套管，所述驱动套管上固定套接有若干个柱状分离体，相邻分离体均固定相连，所述分离体的中心轴线和驱动套管的中心轴线均在同一直线上，且与进料转轴的中心轴线平行，所述驱动套管与壳体转动相连，且一端上设置有固液分离驱动装置；

所述分离体沿分离体中心轴线的周向均布有若干个固液分离构件，相邻固液分离构件沿所在分离体周向固定相连，所述固液分离构件均包括第一附件、第二附件及第三附件，所述第一附件和第二附件相互卡合后形成滤网固定架，滤网固定架上设置有液体通过孔，所述液体通过孔上封堵有滤布；

所述滤网固定架通过第三附件与驱动套管固定相连，所述第三附件上对应滤布的区域设置有朝向驱动套管凹陷的液体收集凹槽，所述液体收集凹槽均通过液体导流管道与驱动套管的内部区域相连通，所述液体出口为液体导流管道与驱动套管相连的一端。

优选地，负压装置包括负压管，所述负压管的一端封堵，另一端通过汽水分离器连接有真空泵，所述汽水分离器的排水口上通过管道连接有滤液水箱；

所述负压管上对应液体导流管道的位置设置有一环形负压启闭装置，所述负压管套接于驱动套管内，且驱动套管与负压管转动相连，所述负压启闭装置的中心轴线、负压管的中心轴线及驱动套管的中心轴线均在同一直线上；

所述负压启闭装置包括开设在负压管周面上的两个常压口和两个负压口，沿负压管周向依次为第一常压口、第一负压口、第二常压口、第二负压口；

所述负压管内固定连接有若干个封堵板，封堵板将负压管内的区域划分为三个区域，分别为第一常压区、第二常压区及负压区，所述第一常压口与第一常压区相连，所述第二常压口与第二常压区相连通，所述第一负压口和第二负压口均与负压区相连；所述第一常压区、第二常压区分别与大气相连通，负压区与负压管内部相连通；

当缓冲给料装置向固液分离装置给料时，液体导流管与负压区相连通。

优选地，液体收集凹槽上设置有固体分离物松动装置。

优选地，固定分离物松动装置包括设置在液体收集凹槽上的铆型棱柱容置槽，所述铆型棱柱容置槽内均设置有铆型棱柱，所述铆型棱柱的一端伸入铆型棱柱容置槽并通过弹簧与铆型棱柱容置槽底部相连，铆型棱柱的另一端上设置有顶起头，所述顶起头朝向滤布伸出，所述铆型棱柱的长度大于铆型棱柱容置槽与滤布之间的距离；

当液体导流管与负压区相连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧压缩，铆型棱柱缩回，当液体导流管与第一常压区和第二常压区连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧复位，铆型棱柱伸出顶起滤布。

优选地，第一常压口、第一负压口及第二常压口两两之间的夹角为45度，第二负压口对应的圆心角为135度，第二负压口与第一常压口之间的夹角为45度，第二负压口与第二常压口之间的夹角为90度，第二负压口与第二常压口之间的区域为间歇区；

所述液体导流管上液体出口随驱动套管转动过程中，依次循环连通负压区、第一常压区、负压区及第二常压区。

优选地，进料叶片设置的数量与同一分离体上的固液分离构件数目相同。

优选地，进料叶片设置为六个，所述同一分离体上的固液分离构件也设置为六个。

本发明为轴心驱动设计可实现连续作业，且工艺结构简单、占地面积小，滤布耗材更换成本低，不存在滤布跑偏导致真空度降低的问题，对石膏浆液品质无特殊选择性。滤布为静态全封闭设计，无密封水和润滑水消耗，只需在设备停运之前进行冲洗作业，因此单位时间耗水量少。可代替石灰石-石膏湿法脱硫工艺中现有的真空皮带脱水机和真空圆盘脱水机实现石膏浆液的固液分离。

本发明固液分离装置结构为模块化设计，便于检修维护。

附图说明

图1为本发明在湿法脱硫系统中的连接示意图。

图2为本发明壳体内部结构示意图。

图3为缓冲装置结构示意图。

图4为固液分离装置结构示意图。

图5为图4中分离体横截面示意图。

图6为图5中A处固液分离构件中第一附件俯视图。

图7为图5中A处固液分离构件中第二附件俯视图。

图8为图5中A处固液分离构件中第三附件俯视图。

图9为负压管结构示意图。

图10为图9中负压启闭装置的横截面示意图。

图11为滤布结构示意图。

附图标记：1-脱硫吸收塔，2-溢流水箱，3-石膏浆液旋流器，4-石膏库，5-滤液水箱，6-石膏脱水装置，7-缓冲给料装置，8-固液分离装置，9-汽水分离器，10-真空泵，11-负压装置，12-进料叶片，13-分离体，14-第一附件，15-第二附件，16-第三附件，17-负压管，18-冲洗水槽，19-铆型棱柱，20-液体导流管，21-负压启闭装置，22-第二负压口，23-第一常压口，24-第一负压口，25-第二常压口，26-第一常压区，27-负压区，28-第二常压区，29-滤布。

具体实施方式

本发明本发明一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置6，包括中空壳体，所述壳体上设置有浆液进口和石膏出口，所述浆液进口处设置有缓冲给料装置7，浆液进口流入的浆液均流经缓冲给料装置7，所述缓冲给料装置7通过固液分离装置8与石膏出口相连通，所述固液分离装置8上连接有液体出口和固体出口，所述固体出口与石膏出口相连通，液体出口通过负压装置11连接有液体回收装置，所述缓冲给料装置7和固液分离装置8在竖直方向上上下设置。

缓冲给料装置7包括进料转轴，进料转轴的两端与壳体转动相连，进料转轴的一端上连接有进料驱动装置；

所述进料转轴上沿进料转轴周向固定设置有多个进料叶片12，相邻两个进料叶片12之间的区域为浆液暂存区域，进料转轴转动，浆液暂存区域依次与浆液进口相连通后依次与固液分离装置8相连通。

进料叶片12均为弧形叶片。

固液分离装置8包括中空驱动套管，所述驱动套管上固定套接有若干个柱状分离体13，相邻分离体13均固定相连，所述分离体13的中心轴线和驱动套管的中心轴线均在同一直线上，且与进料转轴的中心轴线平行，所述驱动套管与壳体转动相连，且一端上设置有固液分离驱动装置；

所述分离体13沿分离体13中心轴线的周向均布有若干个固液分离构件，相邻固液分离构件沿所在分离体13周向固定相连，所述固液分离构件均包括第一附件14、第二附件15及第三附件16，所述第一附件14和第二附件15相互卡合后形成滤网固定架，滤网固定架上设置有液体通过孔，所述液体通过孔上封堵有滤布29；

所述滤网固定架通过第三附件16与驱动套管固定相连，所述第三附件16上对应滤布29的区域设置有朝向驱动套管凹陷的液体收集凹槽，所述液体收集凹槽均通过液体导流管20道与驱动套管的内部区域相连通，所述液体出口为液体导流管20道与驱动套管相连的一端。

负压装置11包括负压管17，所述负压管17的一端封堵，另一端通过汽水分离器9连接有真空泵10，所述汽水分离器9的排水口上通过管道连接有滤液水箱5；

所述负压管17上对应液体导流管20道的位置设置有一环形负压启闭装置21，所述负压管17套接于驱动套管内，且驱动套管与负压管17转动相连，所述负压启闭装置21的中心轴线、负压管17的中心轴线及驱动套管的中心轴线均在同一直线上；

所述负压启闭装置21包括开设在负压管17周面上的两个常压口和两个负压口，沿负压管17周向依次为第一常压口23、第一负压口24、第二常压口25、第二负压口22；

所述负压管17内固定连接有若干个封堵板，封堵板将负压管17内的区域划分为三个区域，分别为第一常压区26、第二常压区28及负压区27，所述第一常压口23与第一常压区26相连，所述第二常压口25与第二常压区28相连通，所述第一负压口24和第二负压口22均与负压区27相连；所述第一常压区26、第二常压区28分别与大气相连通，负压区27与负压管17内部相连通；

当缓冲给料装置7向固液分离装置8给料时，液体导流管20与负压区27相连通。

液体收集凹槽上设置有固体分离物松动装置。

固定分离物松动装置包括设置在液体收集凹槽上的铆型棱柱容置槽，所述铆型棱柱容置槽内均设置有铆型棱柱19，所述铆型棱柱19的一端伸入铆型棱柱容置槽并通过弹簧与铆型棱柱容置槽底部相连，铆型棱柱19的另一端上设置有顶起头，所述顶起头朝向滤布29伸出，所述铆型棱柱19的长度大于铆型棱柱容置槽与滤布29之间的距离；

当液体导流管20与负压区27相连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧压缩，铆型棱柱19缩回，当液体导流管20与第一常压区26和第二常压区28连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧复位，铆型棱柱19伸出顶起滤布29。

第一常压口23、第一负压口24及第二常压口25两两之间的夹角为45度，第二负压口22对应的圆心角为135度，第二负压口22与第一常压口23之间的夹角为45度，第二负压口22与第二常压口25之间的夹角为90度，第二负压口22与第二常压口25之间的区域为间歇区；

所述液体导流管20上液体出口随驱动套管转动过程中，依次循环连通负压区27、第一常压区26、负压区27及第二常压区28。

进料叶片12设置的数量与同一分离体13上的固液分离构件数目相同，所述进料驱动装置和固液分离驱动装置匹配同步动作，进料驱动装置为外切圆电机驱动，也可以链条电机驱动，固液分离驱动装置为外切圆电机驱动，负压装置11为固定状态。

液体回收装置为滤液水箱5。

进料叶片12设置为六个，所述同一分离体13上的固液分离构件也设置为六个。

本发明在湿法脱硫系统中的连接关系：如图1所示，脱硫吸收塔1通过浆液排出泵与石膏浆液旋流器3相连，石膏浆液旋流器3溢流通过溢流水箱2与脱硫吸收塔1相连，石膏浆液旋流器3底流通过本发明与石膏库4相连，本发明的滤液水箱5与脱硫吸收塔1相连。

组装和材质：根据需要组装分离体13数量，使得缓冲给料装置7的长度、负压驱动装置的长度与分离体13组装后的固液分离装置8长度均相同，从而确保浆液均匀分配到水平状态的每个分离体13，且每个分离体13可正常进行负压抽滤作业。

固液分离装置8的分离体13可选择氟塑料材质，或者高强度的合金钢与氟塑料搭配使用。负压管17可选择高强度的合金钢。负压管17置于固液分离装置8的驱动套管内，且与驱动套管紧密贴合，并具有良好的密封效果。

运行：浆液排出泵输送浆液至石膏浆液旋流器3，石膏浆液旋流器3的溢流流至溢流水箱2，然后直接或间接返回脱硫吸收塔1，石膏浆液旋流器3的底流自流至缓冲给料装置7，从而将连续流动调整为间断性流动。缓冲给料装置7的转速与固液分离装置8的转速有良好的搭配，相邻两个进料叶片12之间的浆液暂存区域与分离体13上六个固液分离构件一一对应，在第一个固液分离构件的滤布29表面顺时针转动接近水平时，如图5所示，缓冲给料装置7第一物料暂存区域携带的浆液自流至第一固液分离构件上的滤布29表面进行脱水，此时缓冲给料装置7的第二叶涡轮携带的浆液不能流出，依次类推；如图6所示，第一附件14为正方框架形，如图7所示，第二附件15为与第一附件14匹配的正方框架，第一附件14和第二附件15之间放置滤布29后压合固定，并使用卡扣固定相连。

当一个固液分离构件跟随驱动套管顺时针转动至将要与水平面平行，此时与该固液分离构件相连的液体导流管20与水平面夹角为45度，液体导流管20通过第二负压口22与负压管17中的负压区27域相连通，此时负压管17上负压启闭装置21的横截面图如图10所示，固液分离构件继续顺指针转动，至与水平面夹角为转动至水平，如图5所示，此时该固液分离构件中的滤布29处于水平状态，液体导流管20还是通过第二负压口22与负压管17中的负压区27域相连通，此时缓冲给料装置7向滤布29上输送浆液，固液分离构件继续顺指针转动，此过程为固液分离过程，且在此过程中，铆型棱柱19在负压的作用下压缩弹簧，铆型棱柱19缩回，液体进入通过液体导流管20道进入负压管17内的负压区27域，并在真空泵10的作用下，液体经过汽水分离器9后进入滤液水箱5，固液分离构件继续顺指针转动，当液体导流管20通过第一常压口23与负压管17中的第一常压区26相连通， 此时铆型棱柱19不再承受负压，弹簧复位，铆型棱柱19弹起伸出，顶起滤布29，松动固液分离后的固定石膏滤饼；固液分离构件继续顺指针转动，当液体导流管20通过第一负压口24与负压管17中的第一负压区27相连通， 此时铆型棱柱19承受负压，弹簧压缩，铆型棱柱19缩回，松动石膏滤饼；固液分离构件继续顺指针转动，当液体导流管20通过第二常压口25与负压管17中的第二常压区28相连通， 此时铆型棱柱19不再承受负压，弹簧复位，铆型棱柱19再次弹起伸出，顶起滤布29，继续松动石膏滤饼，石膏滤饼松散并下落，通过石膏出口进入石膏库4，固液分离构件继续顺指针转动，此时液体导流管20道位于第二常压口25和第二负压口22之间的封闭区域，该区域为间歇区域，固液分离构件继续顺指针转动，则完成一轮石膏脱水过程，然后重复上述步骤。其他固液分离构件动作过程相同，滤液进入滤液水箱5，直接或间接返回脱硫吸收塔1内，石膏滤饼依靠重力掉落至石膏库4。

停运：首先关闭石膏浆液旋流器3，缓冲给料装置7与固液分离装置8继续运转一个周期，然后开启设置在间歇区域上的冲洗水，对滤布29进行冲洗，冲洗水通过固定在壳体上的冲洗水槽18引流至滤液水箱5。冲洗作业完成后关闭真空泵10，负压驱动装置停运。

耗材更换：本发明的耗材为滤布29，滤布29以高粘度聚酯为原料，在安全温度范围内承受一定拉力时，不易变形。且耐磨性好，耐酸碱腐蚀等。滤布29四周均匀打孔。滤布29尺寸为与第一附件14外周相同正方形。可紧扣在第二附件15凸起的铆钉上，第一附件14与第二附件15对应的铆钉位置为凹槽，可以将滤布29紧密地贴合在第一附件14和第二附件15的中间。第一附件14和第二附件15使用卡扣相连，便于滤布29的更换。

Claims (10)

1.一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，包括中空壳体，其特征在于，所述壳体上设置有浆液进口和石膏出口，所述浆液进口处设置有缓冲给料装置（7），所述缓冲给料装置（7）通过固液分离装置（8）与石膏出口相连通，所述固液分离装置（8）上连接有液体出口和固体出口，所述固体出口与石膏出口相连通，液体出口通过负压装置（11）连接有液体回收装置，所述缓冲给料装置（7）和固液分离装置（8）在竖直方向上上下设置。

2.如权利要求1所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述缓冲给料装置（7）包括进料转轴，进料转轴的两端与壳体转动相连，进料转轴的一端上连接有进料驱动装置；

所述进料转轴上沿进料转轴周向固定设置有多个进料叶片（12），相邻两个进料叶片（12）之间的区域为浆液暂存区域，进料转轴转动，浆液暂存区域依次与浆液进口相连通后依次与固液分离装置（8）相连通。

3.如权利要求2所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述进料叶片（12）均为弧形叶片。

4.如权利要求2所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述固液分离装置（8）包括中空驱动套管，所述驱动套管上固定套接有若干个柱状分离体（13），相邻分离体（13）均固定相连，所述分离体（13）的中心轴线和驱动套管的中心轴线均在同一直线上，且与进料转轴的中心轴线平行，所述驱动套管与壳体转动相连，且一端上设置有固液分离驱动装置；

所述分离体（13）沿分离体（13）中心轴线的周向均布有若干个固液分离构件，相邻固液分离构件沿所在分离体（13）周向固定相连，所述固液分离构件均包括第一附件（14）、第二附件（15）及第三附件（16），所述第一附件（14）和第二附件（15）相互卡合后形成滤网固定架，滤网固定架上设置有液体通过孔，所述液体通过孔上封堵有滤布（29）；

所述滤网固定架通过第三附件（16）与驱动套管固定相连，所述第三附件（16）上对应滤布（29）的区域设置有朝向驱动套管凹陷的液体收集凹槽，所述液体收集凹槽均通过液体导流管（20）道与驱动套管的内部区域相连通，所述液体出口为液体导流管（20）道与驱动套管相连的一端。

5.如权利要求4所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述负压装置（11）包括负压管（17），所述负压管（17）的一端封堵，另一端通过汽水分离器（9）连接有真空泵（10），所述汽水分离器（9）的排水口上通过管道连接有滤液水箱（5）；

所述负压管（17）上对应液体导流管（20）道的位置设置有一环形负压启闭装置（21），所述负压管（17）套接于驱动套管内，且驱动套管与负压管（17）转动相连，所述负压启闭装置（21）的中心轴线、负压管（17）的中心轴线及驱动套管的中心轴线均在同一直线上；

所述负压启闭装置（21）包括开设在负压管（17）周面上的两个常压口和两个负压口，沿负压管（17）周向依次为第一常压口（23）、第一负压口（24）、第二常压口（25）、第二负压口（22）；

所述负压管（17）内固定连接有若干个封堵板，封堵板将负压管（17）内的区域划分为三个区域，分别为第一常压区（26）、第二常压区（28）及负压区（27），所述第一常压口（23）与第一常压区（26）相连，所述第二常压口（25）与第二常压区（28）相连通，所述第一负压口（24）和第二负压口（22）均与负压区（27）相连；所述第一常压区（26）、第二常压区（28）分别与大气相连通，负压区（27）与负压管（17）内部相连通；

当缓冲给料装置（7）向固液分离装置（8）给料时，液体导流管（20）与负压区（27）相连通。

6.如权利要求5所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述液体收集凹槽上设置有固体分离物松动装置。

7.如权利要求6所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述固定分离物松动装置包括设置在液体收集凹槽上的铆型棱柱容置槽，所述铆型棱柱容置槽内均设置有铆型棱柱（19），所述铆型棱柱（19）的一端伸入铆型棱柱容置槽并通过弹簧与铆型棱柱容置槽底部相连，铆型棱柱（19）的另一端上设置有顶起头，所述顶起头朝向滤布（29）伸出，所述铆型棱柱（19）的长度大于铆型棱柱容置槽与滤布（29）之间的距离；

当液体导流管（20）与负压区（27）相连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧压缩，铆型棱柱（19）缩回，当液体导流管（20）与第一常压区（26）和第二常压区（28）连通，铆型棱柱容置槽内的弹簧复位，铆型棱柱（19）伸出顶起滤布（29）。

8.如权利要求7所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述第一常压口（23）、第一负压口（24）及第二常压口（25）两两之间的夹角为45度，第二负压口（22）对应的圆心角为135度，第二负压口（22）与第一常压口（23）之间的夹角为45度，第二负压口（22）与第二常压口（25）之间的夹角为90度，第二负压口（22）与第二常压口（25）之间的区域为间歇区；

所述液体导流管（20）上液体出口随驱动套管转动过程中，依次循环连通负压区（27）、第一常压区（26）、负压区（27）及第二常压区（28）。

9.如权利要求8所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述进料叶片（12）设置的数量与同一分离体（13）上的固液分离构件数目相同。

10.如权利要求9所述一种湿法脱硫系统配套的石膏脱水装置，其特征在于，所述进料叶片（12）设置为六个，所述同一分离体（13）上的固液分离构件也设置为六个。

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