CN213865390U - 一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，包括：第一储液罐、第二储液罐、一级反应器、一级给料机、三步逆流洗涤设备组A、尾气处理槽、二级反应器、二级给料机、三步逆流洗涤设备组B、第一干燥机、第一储罐、结晶器、第二干燥机、第二储罐和第三储液罐。本实用新型的有益效果是：本实用新型设置了三步逆流洗涤设备组A和三步逆流洗涤设备组B，相比常规洗涤设备，要达到相同洗涤效果，本实用新型所需水量更少，采用本实用新型能得到较高品质的硫酸铵和碳酸钙，为火电厂脱硫石膏的大规模处理提供了一条可行途径。

Description

一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统

技术领域

本实用新型涉及火电厂脱硫副产品石膏的资源化利用领域，尤其包括一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统。

背景技术

石灰石湿法工艺是目前火力发电厂应用最成熟的烟气脱硫技术，该工艺会生成脱硫副产品——石膏，预计我国每年产生的电厂脱硫石膏在8000万吨以上。虽然脱硫石膏产量极大，但由于品质和市场需求等原因，脱硫石膏的综合利用率较低，大部分石膏都只能是堆存或者抛弃处理，不仅占用土地导致环境问题，也没有发挥石膏本身的价值。另外一方面，火电厂本身由于脱硫需要，对石灰石等含碳酸钙物质需求量巨大，随着未来石灰石开采矿山环境方面要求的逐步提高，电厂石灰石的使用成本也将逐渐增加。

因此开发一条以脱硫石膏为原料，转换生成碳酸钙的工艺路线，不仅有利于当下大量堆积石膏的处理，也可能会在未来为火电厂带来可观经济收益。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统。

这种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，包括：第一储液罐、第二储液罐、一级反应器、一级给料机、三步逆流洗涤设备组A、尾气处理槽、二级反应器、二级给料机、三步逆流洗涤设备组B、第一干燥机、第一储罐、结晶器、第二干燥机、第二储罐和第三储液罐；

第一储液罐用于存储大量石膏浆液，体积较大，布置于低处，第二储液罐用于加热、存储少量反应用石膏浆液，体积较小，布置于高处，第一储液罐的出口管道连接第二储液罐的入口管道；一级反应器布置于第二储液罐下方，第二储液罐的出口管道连接一级反应器的入口管道；一级给料机连接一级反应器；一级反应器连接三步逆流洗涤设备组A，三步逆流洗涤设备组A连接第三储液罐和二级反应器；一级反应器上的排气口通过气道连接尾气处理槽的进气口；二级给料机连接二级反应器，二级反应器的出气口通过气道连接尾气处理槽的进气口，二级反应器连接三步逆流洗涤设备组B，三步逆流洗涤设备组B连接第三储液罐和第一干燥机，第一储罐连接第一干燥机；第三储液罐连接结晶器，结晶器连接第二干燥机，第二干燥机连接第二储罐。

作为优选，三步逆流洗涤设备组A由一级过滤机、一级A洗涤罐、一级B洗涤罐、一级C洗涤罐和一级混合槽组成；一级过滤机与一级A洗涤罐、一级B洗涤罐和一级C洗涤罐均通过管道相连；一级过滤机和一级混合槽连接；一级过滤机布置于一级反应器正下方；一级过滤机连接第三储液罐；一级A洗涤罐、一级B洗涤罐和一级C洗涤罐的出口管道均接入一级混合槽；一级混合槽侧下方布置有二级反应器，浆液通过重力进入二级反应器。

作为优选，三步逆流洗涤设备组B由二级过滤机、二级A洗涤罐、二级B洗涤罐、二级C洗涤罐和二级混合槽组成，用较少的洗涤用水获得较好的洗涤效果；二级过滤机布置于二级反应器正下方，二级反应器的底部出料口通过管道连接二级过滤机，反应产物通过重力进入二级过滤机；二级过滤机与二级A洗涤罐、二级B洗涤罐和二级C洗涤罐均通过管道相连；二级过滤机和二级混合槽相连，二级过滤机连接第三储液罐；二级A洗涤罐、二级B洗涤罐和二级C洗涤罐的出口管道均接入二级混合槽；二级过滤机连接第一干燥机。

作为优选，第一储液罐和第二储液罐之间的连接管道上设有浆液泵。

作为优选，第二储液罐和一级反应器之间的连接管道上设有阀门，打开阀门，石膏浆液依靠重力从第二储液罐进入一级反应器。

作为优选，一级过滤机和一级反应器之间的管道上设有阀门。

作为优选，一级过滤机和一级混合槽之间设有传送皮带，一级混合槽和一级过滤机之间还设有连接管道。

作为优选，二级过滤机和二级混合槽之间设有传送皮带，二级过滤机和二级混合槽之间还设有连接管道。

作为优选，所有液相管路都设有阀门，通过阀门来控制过滤机后端液体产物以及洗涤水的流路；第一储液罐、第二储液罐、一级反应器、一级混合槽、二级反应器和二级混合槽均带有搅拌装置，以防止高浓度浆液快速沉淀。

作为优选，反应需要在一定温度下进行，所以第二储液槽、一级反应器、一级混合槽和二级反应器均带有加热装置和测温装置，实现物料的快速升温。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设置了三步逆流洗涤设备组A和三步逆流洗涤设备组B，相比常规洗涤设备，要达到相同洗涤效果，本实用新型所需水量更少，采用本实用新型能得到较高品质的硫酸铵和碳酸钙，为火电厂脱硫石膏的大规模处理提供了一条可行途径。

附图说明

图1为以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统的示意图。

附图标记说明：第一储液罐1、第二储液罐2、一级反应器3、一级给料机4、一级过滤机5、一级A洗涤罐6、一级B洗涤罐7、一级C洗涤罐8、尾气处理槽9、一级混合槽10、二级反应器11、二级给料机12、二级过滤机13、二级A洗涤罐14、二级B洗涤罐15、二级C洗涤罐16、二级混合槽17、第一干燥机18、第一储罐19、结晶器20、第二干燥机21、第二储罐22、第三储液罐23。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

本实用新型利用脱硫石膏和碳酸氢铵为反应原料，制备得到较高品质的硫酸铵和碳酸钙，为火电厂脱硫石膏的大规模处理提供了一条可行途径。本实用新型采用两段反应法工艺，以脱硫石膏和碳酸氢铵为反应原料，制备得到较高品质的硫酸铵和碳酸钙，为火电厂脱硫石膏的大规模处理提供了一条可行途径；本实用新型采用的三级逆流洗涤法相比常规洗涤法，达到相同洗涤效果所需水量更少。

实施例1：

一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，包括：第一储液罐1、第二储液罐2、一级反应器3、一级给料机4、三步逆流洗涤设备组A、尾气处理槽9、二级反应器11、二级给料机12、三步逆流洗涤设备组B、第一干燥机18、第一储罐19、结晶器20、第二干燥机21、第二储罐22和第三储液罐23；第一储液罐1布置于低处，第二储液罐2布置于高处，第一储液罐1的出口管道连接第二储液罐2的入口管道；一级反应器3布置于第二储液罐2下方，第二储液罐2的出口管道连接一级反应器3的入口管道；一级给料机4连接一级反应器3；一级反应器3连接三步逆流洗涤设备组A，三步逆流洗涤设备组A连接第三储液罐23和二级反应器11；一级反应器3上的排气口通过气道连接尾气处理槽9的进气口；二级给料机12连接二级反应器11，二级反应器11的出气口通过气道连接尾气处理槽9的进气口，二级反应器11连接三步逆流洗涤设备组B，三步逆流洗涤设备组B连接第三储液罐23和第一干燥机18，第一储罐19连接第一干燥机18；第三储液罐23连接结晶器20，结晶器20连接第二干燥机21，第二干燥机21连接第二储罐22。

三步逆流洗涤设备组A由一级过滤机5、一级A洗涤罐6、一级B洗涤罐7、一级C洗涤罐8和一级混合槽10组成；一级过滤机5与一级A洗涤罐6、一级B洗涤罐7和一级C洗涤罐8均通过管道相连；一级过滤机5和一级混合槽10连接；一级过滤机5布置于一级反应器3正下方；一级过滤机5连接第三储液罐23；一级A洗涤罐6、一级B洗涤罐7和一级C洗涤罐8的出口管道均接入一级混合槽10；一级混合槽10侧下方布置有二级反应器11。一级过滤机5和一级反应器3之间的管道上设有阀门。一级过滤机5和一级混合槽10之间设有传送皮带，一级混合槽10和一级过滤机5之间还设有连接管道。

三步逆流洗涤设备组B由二级过滤机13、二级A洗涤罐14、二级B洗涤罐15、二级C洗涤罐16和二级混合槽17组成；二级过滤机13布置于二级反应器11正下方，二级反应器11的底部出料口通过管道连接二级过滤机13；二级过滤机13与二级A洗涤罐14、二级B洗涤罐15和二级C洗涤罐16均通过管道相连；二级过滤机13和二级混合槽17相连，二级过滤机13连接第三储液罐23；二级A洗涤罐14、二级B洗涤罐15和二级C洗涤罐16的出口管道均接入二级混合槽17；二级过滤机13连接第一干燥机18。二级过滤机13和二级混合槽17之间设有传送皮带，二级过滤机13和二级混合槽17之间还设有连接管道。

所有液相管路都设有阀门；第一储液罐1、第二储液罐2、一级反应器3、一级混合槽10、二级反应器11和二级混合槽17均带有搅拌装置。第二储液槽2、一级反应器3、一级混合槽10和二级反应器11均带有加热装置和测温装置。

一级给料机4用于对碳酸氢铵进行存储和对一级反应器3投料；一级反应器3作为石膏浆液与碳酸氢铵反应的容器；一级过滤机5用于将一级反应器3的反应产物进行固液分离；第三储液罐23用于存储一级过滤机5和二级过滤机13第一/二次固液分离所分离的液体；一级A洗涤罐6用于存储清水；一级B洗涤罐7用于存储一级过滤机5第三次固液分离所分离的液体；一级C洗涤罐8用于存储一级过滤机5第四次固液分离所分离的液体；尾气处理槽9用于吸收一级反应器3和二级反应器11所产生的废气；一级混合槽10用于将来自一级过滤机5的分离固体和来自一级A洗涤罐6或一级B洗涤罐7或一级C洗涤罐8的洗涤液进行搅拌混合；

二级反应器11用于作为将水洗后的固体反应产物进一步与碳酸氢铵反应的容器；二级给料机12用于对碳酸氢铵进行存储和投料；二级A洗涤罐14用于存储清水；二级B洗涤罐15用于存储二级过滤机13第三次固液分离所分离的液体；二级C洗涤罐16用于存储二级过滤机13第四次固液分离所分离的液体；二级混合槽17用于将来自二级过滤机13的分离固体和来自二级A洗涤罐14或二级B洗涤罐15或二级C洗涤罐16的洗涤液进行搅拌混合；

第一干燥机18，所述第一干燥机18用于将二级过滤机13产生的固体产物进行干燥；第一储罐19用于存储第一干燥机18产生的干燥固体产物；结晶器20用于将来自第三储液罐23的液体产物进行蒸发结晶；第二干燥机21用于将结晶器20产生的固体产物进行干燥；第二储罐22用于存储第二干燥机21产生的干燥固体产物。

实施例2：

一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统的工作流程为：

在第一储液槽1按比例配置成50％浓度石膏浆液并搅拌，保持均匀分布状态，并用浆液泵将定量石膏浆液打入到第二储液槽2，将石膏浆液的温度升高到约50℃。

打开阀门，石膏浆液依靠重力从第二储液槽2进入一级反应器3；按设定比例，通过一级给料机4加入一定碳酸氢铵，随后开始搅拌反应，反应约20～30min后停止搅拌；通过一级反应器3下部阀门将反应产物放入一级过滤机5内。反应中产生的尾气通过排气口进入尾气处理槽9。

一级反应器3产生的反应产物进入一级过滤机5，进行第一次固液分离，该过程在1～3min内完成。随后过滤液体产物依靠重力流入第三储液罐23存储，固体产物通过传送皮带在1～2min内送入一级混合槽10；固体产物与来自一级B洗涤罐7的定量洗涤水混合，充分搅拌，再送入一级过滤机5，进行第二次固液分离；第二次固液分离得到的液体产物进入第三储液罐23存储，固体产物通过传送皮带送入一级混合槽10，同时间内来自一级C洗涤罐8的定量洗涤水通过水泵打入一级混合槽10，与固体混合搅拌约2min，随后混合液被打回一级混合槽10，该过程约1～2min；再进入一级过滤机5进行第三次固液分离；第三次固液分离得到的液体产物进入一级B洗涤罐7存储，固体产物通过皮带送入一级混合槽10与来自一级A洗涤罐6的定量清水混合，充分搅拌，再送入一级过滤机5，进行第四次固液分离；第四次固液分离得到的液体产物进入一级C洗涤罐8存储，固体产物通过皮带送入一级混合槽，洗涤结束；二级洗涤过程类似。

一级混合槽10内固体与加入的清水混合成约40％浓度石膏浆液，一级混合槽10快速加热浆液备用。

混合浆液进入二级反应器11，按设定比例加入碳酸氢铵，搅拌并开始反应，反应约20～30min后停止搅拌。停止搅拌打开阀门将反应产物放入二级过滤机13内，反应中产生的尾气通过排气口进入尾气处理槽9。二级过滤过程与一级过滤过程类似。

二级过滤机13多次过滤后产生的固体产物再经过低温烘干处理，得到的固体碳酸钙产物。得到的液体产物在累计到一定量后，通过三效蒸发结晶器20进行蒸发结晶，得到的固体经过第二干燥机21除去多余水分，得到硫酸铵固体。

Claims (10)

1.一种以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于，包括：第一储液罐(1)、第二储液罐(2)、一级反应器(3)、一级给料机(4)、三步逆流洗涤设备组A、尾气处理槽(9)、二级反应器(11)、二级给料机(12)、三步逆流洗涤设备组B、第一干燥机(18)、第一储罐(19)、结晶器(20)、第二干燥机(21)、第二储罐(22)和第三储液罐(23)；

第一储液罐(1)布置于低处，第二储液罐(2)布置于高处，第一储液罐(1)的出口管道连接第二储液罐(2)的入口管道；一级反应器(3)布置于第二储液罐(2)下方，第二储液罐(2)的出口管道连接一级反应器(3)的入口管道；一级给料机(4)连接一级反应器(3)；一级反应器(3)连接三步逆流洗涤设备组A，三步逆流洗涤设备组A连接第三储液罐(23)和二级反应器(11)；一级反应器(3)上的排气口通过气道连接尾气处理槽(9)的进气口；二级给料机(12)连接二级反应器(11)，二级反应器(11)的出气口通过气道连接尾气处理槽(9)的进气口，二级反应器(11)连接三步逆流洗涤设备组B，三步逆流洗涤设备组B连接第三储液罐(23)和第一干燥机(18)，第一储罐(19)连接第一干燥机(18)；第三储液罐(23)连接结晶器(20)，结晶器(20)连接第二干燥机(21)，第二干燥机(21)连接第二储罐(22)。

2.根据权利要求1所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：三步逆流洗涤设备组A由一级过滤机(5)、一级A洗涤罐(6)、一级B洗涤罐(7)、一级C洗涤罐(8)和一级混合槽(10)组成；一级过滤机(5)与一级A洗涤罐(6)、一级B洗涤罐(7)和一级C洗涤罐(8)均通过管道相连；一级过滤机(5)和一级混合槽(10)连接；一级过滤机(5)布置于一级反应器(3)正下方；一级过滤机(5)连接第三储液罐(23)；一级A洗涤罐(6)、一级B洗涤罐(7)和一级C洗涤罐(8)的出口管道均接入一级混合槽(10)；一级混合槽(10)侧下方布置有二级反应器(11)。

3.根据权利要求1所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：三步逆流洗涤设备组B由二级过滤机(13)、二级A洗涤罐(14)、二级B洗涤罐(15)、二级C洗涤罐(16)和二级混合槽(17)组成；二级过滤机(13)布置于二级反应器(11)正下方，二级反应器(11)的底部出料口通过管道连接二级过滤机(13)；二级过滤机(13)与二级A洗涤罐(14)、二级B洗涤罐(15)和二级C洗涤罐(16)均通过管道相连；二级过滤机(13)和二级混合槽(17)相连，二级过滤机(13)连接第三储液罐(23)；二级A洗涤罐(14)、二级B洗涤罐(15)和二级C洗涤罐(16)的出口管道均接入二级混合槽(17)；二级过滤机(13)连接第一干燥机(18)。

4.根据权利要求1所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：第一储液罐(1)和第二储液罐(2)之间的连接管道上设有浆液泵。

5.根据权利要求1所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：第二储液罐(2)和一级反应器(3)之间的连接管道上设有阀门。

6.根据权利要求2所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：一级过滤机(5)和一级反应器(3)之间的管道上设有阀门。

7.根据权利要求2所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：一级过滤机(5)和一级混合槽(10)之间设有传送皮带，一级混合槽(10)和一级过滤机(5)之间还设有连接管道。

8.根据权利要求3所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：二级过滤机(13)和二级混合槽(17)之间设有传送皮带，二级过滤机(13)和二级混合槽(17)之间还设有连接管道。

9.根据权利要求8所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：所有液相管路都设有阀门；第一储液罐(1)、第二储液罐(2)、一级反应器(3)、一级混合槽(10)、二级反应器(11)和二级混合槽(17)均带有搅拌装置。

10.根据权利要求9所述以脱硫石膏制备硫酸铵和碳酸钙的系统，其特征在于：第二储液罐(2)、一级反应器(3)、一级混合槽(10)和二级反应器(11)均带有加热装置和测温装置。

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