專利名稱：控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的液體泄放裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可適用于，例如，濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)吸收罐的液體泄放裝置，以及用這種裝置控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的方法。
近年來，一種現(xiàn)場氧化型溫法石灰-石膏方法流行起來，它作為一種煙道氣脫硫技術(shù)被用來由熱能發(fā)電設(shè)備等產(chǎn)生的煙道氣中除去硫的氧化物(以二氧化硫為典型)。根據(jù)該方法，將含有懸浮鈣化合物(如石灰石)的吸收劑漿液由裝在吸收塔底部的吸收塔罐供料并經(jīng)過位于吸收塔上部的氣-液接觸區(qū)進行循環(huán)。同時，將煙道氣通入吸收塔并使其與吸收劑漿液進行氣-液接觸。另一方面，將氧化空氣強制吹入吸收塔罐，以便將經(jīng)過氣-液接觸的漿液在吸收塔罐中氧化而生成作為副產(chǎn)物的石膏。
為實現(xiàn)該煙道氣脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，必須通過控制例如泄放出來去回收石膏的漿液量，使得吸收塔罐中存在的漿液量(即，液面)保持在一定限度。另一方面，還必須使存在于吸收塔罐中的漿液濃度(即主要由石膏組成的固體物質(zhì)濃度)保持在規(guī)定的范圍(通常為20～30重量％)。
如果漿液濃度過高，容易引起例如向吸收塔上部供應(yīng)漿液的循環(huán)系統(tǒng)或由吸收塔罐泄放漿液的管路中管道和泵堵塞之類的麻煩，因而使操作發(fā)生困難。另一方面，如果漿液濃度過低，存在于漿液中石膏的所謂晶種就會減少，結(jié)果，吸收塔罐中由于吸收二氧化硫和后續(xù)反應(yīng)而相繼形成的較大部分石膏會沉淀出來并粘著于設(shè)備部件表面例如吸收塔罐內(nèi)壁表面形成污垢，也能造成堵塞管道的麻煩。而且，從操作費用來看，低濃度漿液也是不利的，因為在回收石膏的固-液分離處理中，造成了負(fù)荷的增加。
同時，煙道氣中二氧化硫含量經(jīng)常隨著發(fā)電負(fù)荷等而發(fā)生波動，因此，加入吸收塔罐的吸收劑(例如石灰石)的供料速度必須隨時加以控制以使其達(dá)到與波動的入口二氧化硫含量相應(yīng)的最低所需水平。此外，用于鼓入氧化空氣等的空氣分配器洗滌水總是以固定流速被引入吸收塔罐。
由于這些原因，加進罐中或在罐中形成的固體在例如煙道氣中二氧化硫含量較低時(即低負(fù)荷條件下)要減少。另一方面，上述洗滌水總是以固定流速被引入，所以罐中漿液濃度會變低。特別是當(dāng)用以冷卻和分離顆粒物的驟冷器裝在吸收塔上游時(即該系統(tǒng)是雙回路型)，進入吸收塔的煙道氣幾乎為水蒸氣所飽和，所以僅有少量水在吸收塔中蒸發(fā)并被煙道氣帶走。結(jié)果，在操作中，罐中漿液濃度很可能降低到上述規(guī)定范圍之外。
而且，即使在系統(tǒng)停工(即中止脫硫)時，也常常連續(xù)供應(yīng)洗滌水。因此，即使系統(tǒng)不是雙回路型，罐中漿液濃度也可能降低到上述規(guī)定范圍之外。
但是，在現(xiàn)有的技術(shù)中，找不到只泄放吸收塔罐中漿液液體組分的簡單方法。因此，當(dāng)漿液濃度因所說水平衡發(fā)生變化而降低時，只能采取被動措施，例如，減少供給吸收塔罐的補充水量(或由分離石膏得到而返回吸收塔罐的濾液量)或者停止這種供給。
所以，如果在這種低負(fù)荷條件下操作或停工繼續(xù)一段較長時間，漿液濃度就會降到過低的程度。如果系統(tǒng)用這種漿液條件操作，所說污垢形成就不可避免，而且在很短的時間間隔內(nèi)就需要非常麻煩的象內(nèi)部清洗這樣的操作。此外，還會造成回收石膏的固-液分離處理負(fù)荷的增加，導(dǎo)致操作費用增加。
正如在日本專利臨時公開(Japanese Patent ProvisionalDublication)No.230620/184中所公開的，本專利申請人早先曾建議了一種控制漿液濃度的方法，在該方法中，漿液被分成高濃和低濃兩部分，而且這兩部分漿液以獨立控制的流速泄放。但是至今還沒有不用泵或?qū)ｉT動力而只泄放液體成分的簡單方法被提出來。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種簡單的液體泄放裝置，可以只泄放罐中漿液的液體成分，和一種使用這種裝置控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種液體泄放裝置，用以由含漿液的罐中排出低固含量漿液的液體成分，罐中漿液由一種內(nèi)含懸浮物質(zhì)的液體組成，該液體泄放裝置包括(1)一個液體泄放器，它包括一個在罐側(cè)壁低于漿液液面處形成的漿液出口構(gòu)件，并可使罐中漿液在壓頭差的作用下流出，(2)一個液體成分吸入通道，其上端與液體泄放器出口構(gòu)件的里側(cè)相連，而下端向罐底部延伸并敞開，所說液體成分吸入通道的截面尺寸和長度的確定要使得漿液在壓頭差作用下通過該通道由所說液體泄放器外流時，液體成分在其中的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
雖然本發(fā)明的液體泄放裝置包括一個連著液體成分吸入通道的液體泄放器并因此具有非常簡單和便宜的結(jié)構(gòu)，但只有液體成分可以由罐中排除，這點下面要加以說明。
首先，由于液體泄放器包括一個在罐側(cè)壁低于漿液液面的位置形成的漿液出口構(gòu)件并可以使罐中的漿液在壓頭差的作用下流出，故液體可通過液體成分吸入通道由液體泄放器流出而不需要任何動力。況且，由于液體成分吸入通道的截面尺寸和長度的確定使其中液體成分的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度，故固體物質(zhì)在該液體成分吸入通道中被分離，結(jié)果，由液體泄放器排出的液體是低固含量的液體成分。
而且，為了用在濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，本發(fā)明還提供了一種控制該系統(tǒng)中漿液濃度的方法，它包括將本發(fā)明的液體泄放裝置安裝在吸收塔罐上，以及通過用液體泄放裝置調(diào)節(jié)由吸收塔罐泄出的液體成分的數(shù)量和供給吸收塔罐的液體成分的數(shù)量來控制吸收塔罐中漿液的濃度，在所說濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，將含有作為吸附劑的鈣化合物的漿液由吸收塔底部形成的吸收塔罐供給并經(jīng)過吸收塔上部的氣液接觸區(qū)進行循環(huán)，以使未處理的煙道氣與漿液進行接觸從而通過吸收到循環(huán)漿液中的方法至少將未處理煙道氣中存在的二氧化硫除去。
在基于本發(fā)明的控制濕法脫硫系統(tǒng)漿液濃度的方法中，所說吸收塔罐上裝有本發(fā)明的液體泄放裝置，吸收塔罐中的漿液濃度通過用液體泄放裝置調(diào)節(jié)由吸收塔罐泄出的液體成分的數(shù)量和供給吸收塔罐的液體成分的數(shù)量加以控制。
于是，本發(fā)明通過用簡單裝置由罐中排出液體成分的方法，有可能實現(xiàn)正向濃度控制，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不可能的。因此，在低負(fù)荷或停工條件下濃度降低問題被解決，吸收塔罐中漿液的適宜濃度控制可以可靠地、便宜地得到實現(xiàn)。
附圖簡要說明圖1是說明使用本發(fā)明的濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)的一個實施例(第一實施方案)的簡圖；圖2是說明圖1系統(tǒng)所用液體泄放裝置的放大圖；圖3是說明本發(fā)明液體泄放裝置另一實施例(第二實施方案)的放大圖；圖4是說明圖3所示本發(fā)明液體泄出裝置實施例(第二實施方案)的透視圖；圖5是說明本發(fā)明液體泄出裝置再一實施例(第三實施方案)的放大圖；圖6是說明演示本發(fā)明作用的實驗設(shè)備的流程簡圖；圖7是表示為演示本發(fā)明作用而進行的實驗結(jié)果的圖。
優(yōu)選實施方案詳述為達(dá)到所說目的，本發(fā)明提供了一種液體泄放裝置，用以由含懸浮固體的液體組成的漿液的罐中排放低固體含量漿液的液體成分，該液體泄放裝置包括(1)一個液體泄放器，它包括一個在罐側(cè)壁低于漿液液面處形成的漿液出口構(gòu)件，它可使所說罐中的漿液在壓頭差的作用下流出，(2)一個液體成分吸入通道，其上端與液體泄放器出口構(gòu)件的里側(cè)相連，而下端向罐底部延伸并敞開，液體成分吸入通道的截面尺寸和長度的確定要使得漿液在壓頭差作用下通過該通道由所說液體泄放器外流時，液體成分在其中的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中，液體泄放裝置裝有帶開口的垂直安裝的隔板以便圍成液體成分吸入通道，開口是為漿液通過之用。
當(dāng)所說罐裝有帶漿液流通用開口并垂直安裝圍成液體成分吸入通道的隔板時，由任選的罐內(nèi)夾帶空氣氣泡的漿液的攪拌造成的向吸入通道內(nèi)的流動被阻止。因此，確實避免了由于攪拌引起的向內(nèi)流動形成的夾帶空氣氣泡漿液的湍流到達(dá)液體成分吸入通道。此外，在泄放液體時，罐中漿液通過所說開口流入隔板內(nèi)部，然后經(jīng)過液體成分吸入通道下端流入該通道。因此，所說低固含量液體成分的泄放可以以特別高的可靠性來完成。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方案中，液體泄放器有一個與其外部構(gòu)件相連的開/關(guān)構(gòu)件(例如閥門)。
當(dāng)液體泄放器有一個與其外部構(gòu)件相連的開/關(guān)構(gòu)件時，漿液液體成分的排放可以控制(即開始和停止)或調(diào)節(jié)(以便調(diào)節(jié)排放的流速)。
在本發(fā)明再一優(yōu)選實施方案中，液體泄放器的開/關(guān)構(gòu)件包括一個有漿液進、出口的流動通道形成構(gòu)件(例如管子或軟管)，進口與液體泄放器的出口構(gòu)件相連，出口相對于漿液液面高度的垂直位置可以變化。
當(dāng)所說開/關(guān)構(gòu)件包括一個有漿液進、出口的流動通道形成構(gòu)件，其中進口與液體泄放器的出口構(gòu)件相連，出口相對于漿液液面高度的垂直位置可以改變時，污垢在開/關(guān)構(gòu)件流動通道中的沉積受到很大抑制，而且即使在污垢沉淀的情況下，開/關(guān)構(gòu)件的維修也是容易的。而且，省去閥門機構(gòu)相應(yīng)地節(jié)省了費用。
在這種情況下，通過將所說流動通道形成構(gòu)件出口的垂直位置提高到漿液液面高度之上，可使?jié){液液體成分的排放中止，通過將所說流動通道形成構(gòu)件出口的垂直位置降低到漿液液面高度之下，可使?jié){液液體成分的排放開始。而且，通過控制漿液液面和所說流動通道形成構(gòu)件出口之間的壓頭差，可以調(diào)節(jié)排放流速。
在本發(fā)明又一優(yōu)選實施方案中，漿液流動通道在至少是液體泄放器的出口構(gòu)件中，當(dāng)順漿液流動方向延伸時，相對水平面來說，向上傾斜5度或更多。
當(dāng)漿液流動通道在至少是液體泄放器的出口構(gòu)件中，沿漿液流動方向延伸過程中相對水平面向上傾斜5度或更多時，可避免液體泄放器流動通道中由于石膏顆粒的沉積而形成污垢并發(fā)生堵塞。再從這一點看，具有低固含量成分的泄出可以特別容易并高度可靠地做到。
在本發(fā)明一個再進一步的優(yōu)選實施方案中，液體泄放裝置裝有一根由液體成分吸入通道上端延伸并且頂端開口位于漿液表面之上的放空管。
當(dāng)液體泄放裝置裝有一根由液體成分吸入通道上端延伸并且頂端開口位于漿液表面之上的放空管時，漿液液體成分可以更平穩(wěn)地排放，因為，如果空氣氣泡進到液體成分吸入通道，便可由放空管上端排出。
在本發(fā)明一個更進一步的優(yōu)選實施方案中，液體泄放裝置裝有一個攪拌器，用以攪拌罐中液體成分吸入通道以下區(qū)域存在的漿液。
當(dāng)液體泄放裝置裝有一個攪拌器，用以攪拌罐液體成分吸入通道以下區(qū)域存在的漿液時，由于該攪拌器的攪拌作用，避免了在固體成分吸入通道中分離并通過該通道沉降的物質(zhì)發(fā)生滯留或沉積，特別是在低于上述液體成分吸入通道的區(qū)域。結(jié)果，可確實避免由于這種滯留和沉積造成的麻煩(例如，泄出液體濃度改變和在罐底形成污垢)。
而且，為了在濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中使用，本發(fā)明還提供了一種控制該系統(tǒng)中漿液濃度的方法，它包括在所說吸收塔罐上安裝本發(fā)明的液體泄放裝置，并通過用液體成分泄放裝置調(diào)節(jié)由吸收塔罐泄出的液體成分的數(shù)量和供給吸收塔罐的液體成分的數(shù)量來控制吸收塔罐中漿液的濃度，在所說濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，將含作為吸附劑的鈣化合物的漿液由吸收塔底部形成的吸收塔罐供給并經(jīng)過吸收塔上部的氣-液接觸區(qū)進行循環(huán)，以便使未處理的煙道氣與漿液進行接觸以便通過吸收到漿液中的方法至少將未處理煙道氣中存在的二氧化硫除去。
在基于本發(fā)明一優(yōu)選實施方案的控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的方法中，所說吸收塔罐中的漿液濃度被自動控制以便等于希望的濃度，方法是用濃度檢測器測量所說吸收塔罐中漿液的濃度，并使用控制器對用所說濃度檢測器測量的結(jié)果作出響應(yīng)，自動調(diào)節(jié)泄出的液體成分?jǐn)?shù)量或供給的所說液體成分?jǐn)?shù)量。
當(dāng)通過用濃度檢測器測量所說吸收塔罐中漿液的濃度，并使用控制器對所說濃度檢測器測量的結(jié)果作出響應(yīng)，自動調(diào)節(jié)泄出的液體成分?jǐn)?shù)量或供給的所說液體成分?jǐn)?shù)量來自動控制吸收塔罐中的漿液濃度以便等于希望的濃度時，可做到濃度的無人控制，從而可以節(jié)省人工等等。
下面將參照相應(yīng)的


本發(fā)明的幾個實施方案。(第一實施方案)圖1是說明使用本發(fā)明的現(xiàn)場氧化型濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)的一個實施例(第一實施方案)的簡圖。
如圖1所示，該系統(tǒng)包括一個吸收塔1和安裝在吸收塔1底部的一個罐2。該罐2上裝有一個所謂空氣旋轉(zhuǎn)分布器3，用來將氧化空氣K以微小空氣氣泡的形式吹入漿液S，同時將漿液S攪拌，從而讓含被吸收的二氧化硫的吸收劑漿液與罐2中的空氣進行有效的接觸從而充分氧化形成石膏。
更具體地說，在該系統(tǒng)中，未處理的煙道氣A被引入吸收塔1的煙道氣入口段1a并與被循環(huán)泵4由集管5噴出的吸收劑漿液接觸，以便通過吸收到吸收劑漿液中的方法至少將存在于未處理煙道氣A中的二氧化硫除去。所得煙道氣作為己處理煙道氣B通過煙道氣出口段1b被排出。由集管5噴出的吸收劑裝液邊吸收二氧化硫，邊向下流動，并進入罐2，在這里通過與大量被吹入為空氣分布器3所攪拌的吸收劑漿液中的空氣氣泡進行接觸而被氧化，然后通過中和反應(yīng)生成石膏。
在這些處理過程中發(fā)生的主要反應(yīng)可用以下反應(yīng)方程(1)～(3)表示。應(yīng)當(dāng)理解，一種由一組固定空氣分布管組成的所謂固定空氣分布器也可代替所謂空氣轉(zhuǎn)動分布器用作空氣分布器3。(吸收塔煙道氣入口段)(1)(罐)(2)(3)于是，石膏和少量石灰石(用作吸收劑)主要懸浮在罐2的漿液S中。在所述實施方案中，該漿液S通過由罐2側(cè)壁延伸的管線6泄出并供給固液分離器7。過濾的結(jié)果具有低溫含量(通常約10％)的石膏C被回收。另一方面，來自固-液分離器7的濾液被送到漿液配制罐8作為構(gòu)成吸收劑漿液的水W1。通常，將一部分來自固-液分離器7中的濾液作為脫硫廢水而由系統(tǒng)排走，為的是避免雜質(zhì)在循環(huán)漿液中積累。
裝有攪拌器9的漿液制備罐8用來制備吸收劑漿液，方法是通過攪拌將來自石灰石料斗(未表示)的細(xì)粉狀石灰石D與所說濾液W1或另外供給的水W2混合。如果需要，用漿液泵10將漿液制備罐8中的吸收劑漿液供給吸收塔1的罐2。
在操作過程中，可用例如一個控制器(未表示)和一個流量控制閥(未表示)來調(diào)節(jié)供給漿液制備罐8的水量。而且，通過控制旋轉(zhuǎn)閥(未表示)的操作，由石灰石料斗中供給與所供水量相應(yīng)的適量的石灰石。于是，漿液制備罐8便保持在這樣一種狀態(tài)，其中總是儲存著具有預(yù)定濃度(例如約20-30重量％)的吸收劑漿液，其濃度處于一定范圍內(nèi)。
此外，為了保持操作過程中的高脫硫度和石膏的高純度，用傳感器測量未處理煙道氣A中二氧化硫的濃度和罐2中吸收劑漿液的pH值和石灰石濃度。從而使石灰石D的供料速度，吸收劑漿液的供料速度，以及其它參數(shù)由控制器(未表示)得到適當(dāng)控制。
另外，通過管線6泄出的漿液量借助例如一流量控制閥(未表示)加以控制以便將罐2中漿液的量保持恒定。
另外，為了補充吸收塔1等處因蒸發(fā)而漸漸失去的水分，根據(jù)需要應(yīng)向例如罐2供給補充水(例如工業(yè)水)。
此外，將洗滌水W3與空氣K一起供入空氣分布器3以避免固體物質(zhì)粘著在向外吹空氣的噴咀等處。該洗滌水W3與空氣K一起流入漿液。
對于規(guī)模為例如大約處理1,000,000Nm3/h煙道氣的脫硫系統(tǒng)，洗滌水W3的流速通常定在大約4m3/h。
如放大的圖2中所示，罐2上還裝有一套結(jié)構(gòu)非常簡單，安裝費用低廉的液體泄放裝置20。
該液體泄放裝置20是用來由罐2排放具有低固含量的漿液液體成分的裝置，它包括可使罐2中漿液在壓頭差h作用下流出的液體泄放器部分20a，由被引入液體泄放器部分20a的漿液中分離固體物質(zhì)的液體成分吸入管(或液體成分吸入通道)22，和用來攪拌罐2低于液體成分吸入管22區(qū)域中存在的漿液的攪拌器25。
在該實施方案中，液體泄放器部分20a包括一個出口管(或出口構(gòu)件)21，它與罐2側(cè)壁低于漿液液面處形成的一個開口相連并有一個由罐2側(cè)壁向外延伸的端面，和一個與出口管21外端面相連接的閥門(或開/關(guān)構(gòu)件)23。
而且，在該實施方案中，由出口管21，閥門23，和與閥門23連接的管道組成的整個流動通道在向外(即沿漿液的流動方向)延伸時，相對水平面而言，向上傾斜一個角度θ。
角度θ的確定應(yīng)使其大于石膏顆粒在液體中的靜止角(5度)。于是，由于整個流動通道沒有任何水平部分，而且整個流動通道至少傾斜以上所說的靜止角，該液體泄放裝置20的優(yōu)點是避免了由于石膏顆粒沉積而在出口管21，閥門23等處形成污垢或被這些污垢堵塞。
在該實施方案中，壓頭差h定義為與閥門23外側(cè)相連的管道開口排料端處與漿液液面之間的高度差，其值應(yīng)能使排料流速達(dá)到希望值Q。該值可以根據(jù)Bernoull定理并通過流動阻力計算來確定。例如，本發(fā)明人所做計算表明，如果壓頭差h定為大約1m，排料流速大約可達(dá)到4m3/h，基本上等于所說洗滌水W3的流速。
液體成分吸入管22的上端與構(gòu)成液體泄放器部分20a的所說出口管21里端相連，其下端向罐2底部延伸并保持開口。在該液體成分吸入管上端裝有一根放空管24，該管垂直延伸并且其上端位于漿液液面以上。如果空氣氣泡流入液體成分吸入管22中，放空管24起到使它們由上端逸出的作用，從而使?jié){液液體成分的排放更平穩(wěn)。
液體成分吸入管22的長度的確定值(例如約1m)應(yīng)至少能防止在罐2中因攪拌而流動的漿液S的湍動到達(dá)其內(nèi)部空間的上端。而且，液體成分吸入管22內(nèi)徑D的確定應(yīng)能做到當(dāng)漿液在壓頭差h的作用下，經(jīng)液體成分吸入管22和液體泄放器部分20a由閥門23流出時，液體成分在其內(nèi)部空間的上部無湍流區(qū)的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
具體地說，漿液S中的固體物質(zhì)的平均顆粒直徑大約是40μ。因此，如果液體成分在液體成分吸入管22中的平均流速V定為例如大約10m/h，該值就會比固體物質(zhì)的沉降速度低。液體成分吸入管22的內(nèi)截面積由Q/V確定。因此，當(dāng)Q等于例如以上所說的4m3/h時，內(nèi)截面積是4/10=0.4m2。因此，在這種情況下，內(nèi)徑D可定為使內(nèi)截面積為0.4m2的值。
如果將內(nèi)徑D增大，在液體成分吸入管(或液體成分吸入通道)22中上行的漿液流速就變低，具有較低固含量的液體可被泄出。因此，適宜的所說內(nèi)徑D(即流速V)可根據(jù)所要求的泄出液體的固含量來確定。例如，如果流速V定為4m/h或更低，泄出液體的固含量可降至大約10g/l或更低，這一點在后面列出的示范性數(shù)據(jù)中可以看出。
在該實施方案中，攪拌器25包括一個軸流式葉輪，置入或朝著罐2低于液體成分吸入管22的區(qū)域，一個裝在罐2外面用來驅(qū)動葉輪的馬達(dá)，和連接馬達(dá)和葉輪的轉(zhuǎn)動軸密封設(shè)備。該攪拌器25攪拌存在于液體成分吸入管22以下區(qū)域的漿液從而避免被分離的固體物在該區(qū)域發(fā)生滯留或沉積。
下面描述上述液體泄放裝置20的作用和用它控制罐2中漿液濃度的方法。
當(dāng)使用上述液體泄放裝置20時，如果打開閥門23，就有一股具有固定流速的液流產(chǎn)生，流速的大小取決于液體泄放裝置20的流動阻力(包括閥門23的阻力)和壓頭差h。結(jié)果，液體通過液體成分吸入管22和液體泄放器部分20a以這一固定流速被排出。
由于液體成分吸入管22的尺寸按前面敘述的方法確定，罐2中漿液S的湍流達(dá)不到液體成分吸入管22的上端，并且至少在該無湍流區(qū)，液體成分在液體成分吸入管22中的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。結(jié)果，漿液中的固體物質(zhì)上升不到液體成分吸入管22的上端，因此在這里由液體成分中分離。因此，由閥門23排出的液體基本上不含固體物質(zhì)，結(jié)果只有漿液中的液體成分以預(yù)定的流速泄出。
因此，本發(fā)明的液體泄放裝置可以以如下方式做到濃度的正向控制當(dāng)所說操作在低負(fù)荷條件或停工狀態(tài)下進行，罐2中漿液S的濃度已經(jīng)或可能要下降到其最佳范圍以下時，降低經(jīng)管線6泄出的漿液S的流速或停止這種泄出，并將液體泄放裝置20的閥門23打開，開度根據(jù)濃度下降的程度確定。這些操作可由控制器15自動進行，該控制器借助于濃度傳感器14測量這種狀態(tài)，或者由操作員在判斷出這一狀態(tài)出現(xiàn)后進行手工操作。
如上所述，液體泄放裝置20的最大排出能力確定為等于或小于洗滌水W3和補充水供料速度之和，后者被引入罐2中從而增加漿液S中的液體成分。因此，即使在低負(fù)荷或停工條件下操作，通過打開閥門23，可以確保漿液S的濃度在所說最佳范圍內(nèi)。
另一方面，當(dāng)罐2中漿液S的濃度已經(jīng)或可能超過其最佳范圍時，將液體泄放裝置20的閥門23部分地或完全關(guān)閉，根據(jù)濃度增加的程度來增加向罐2供水的加料速度，并加大由管線6泄出的漿液S的流速。這些操作可由控制器15自動進行，該控制器借助于濃度傳感器14測量這種狀態(tài)，或者由操作員在判斷出這種狀態(tài)出現(xiàn)后進行手工操作。為了增加向罐2供水的加料速度，可以增加向罐供給的補充水加料速度或者增加以吸收劑漿液形式供水的加料速度。
由液體泄放裝置20排出的過剩液體可在經(jīng)過必要的廢水處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后從系統(tǒng)中排掉。但是，如果水平衡可以維持，過剩液體可以被引到，例如圖1所示的漿液制備罐8中作為組成吸收劑漿液液體成分的一部分重新使用。因此，可以免除對所說廢水處理的需要，而且，可以節(jié)省引入漿液制備罐8中的水W2。
所說過剩液體也可以被用作，例如脫硫系統(tǒng)各部分的洗滌水，例如吸收塔空氣分布器的洗滌水，或安裝在吸收塔煙道氣出口的除霧器(未表示)的洗滌水。
雖然在液體成分吸入管22中被分離的固體物質(zhì)經(jīng)過液體成分吸入管22沉降下來，但本實施方案中使用的攪拌器25的攪拌作用可避免其發(fā)生滯留或沉積，特別是在低于液體成分吸入管22的區(qū)域。因此，在該實施方案中，可確實避免由于這種滯留和沉積造成的麻煩(例如，泄出液體濃度的改變和罐底污垢的形成)。(第二實施方案)圖3和4是闡明根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的一種液體泄放裝置30的。該液體泄放裝置30所應(yīng)用的脫硫體系以及用它控制漿液濃度的方法和對于第一實施方案的說明是一樣的，因此對它的解釋被省略。此外，與前面對第一實施方案提到的相同構(gòu)件用相同的參考數(shù)字來表示，對其也不再作重復(fù)解釋。
該液體泄放裝置30是用來由罐2排放具有低固含量漿液液體成分的裝置，并且包括能使罐2中漿液在壓頭差h作用下流出的液體泄放部分30a，一個液體成分吸入通道32，其上端與構(gòu)成液體泄放部分30a的出口管(或出口構(gòu)件)31內(nèi)端相連，其下端向罐2底部延伸并保持開口，和圍成液體成分吸入通道32的隔板33(示于圖4)。
在圖3和圖4中，參考數(shù)字35表示一根放空管，類似于對第一實施方案描述的放空管24。
在該實施方案中，液體泄放部分30a包括與罐2側(cè)壁上形成的開口相連接并具有由罐2側(cè)壁向外延伸的端面的出口管31，和與出口管31外端面相連的閥門23。而且，當(dāng)由出口管31，閥門23，和與閥23連接的管道組成的整個流動通道向外(即沿漿液流動方向)延伸時，相對于水平面向上傾斜角度θ。
與第一實施方案類似，角度θ應(yīng)確定為大于液體中石膏顆粒的靜止角(5度)。
在該實施方案中，液體成分吸入通道32是安裝在罐2內(nèi)壁上的箱形構(gòu)件34形成的內(nèi)部空間，如圖4所示，出口管31與其相連。上述箱形構(gòu)件34保持開口并形成液體成分吸入通道32的開口下端面。
隔板33有一個用作漿液通道的開口33a，在該實施方案中，它垂直安裝在罐2的側(cè)面以便圍成上述箱形構(gòu)件34。在圖4中，隔板33的上端延伸至顯著高出罐2中漿液S液面。但是，漿液S的液面位置可以超過隔板的上端。
該隔板33的作用是封鎖罐2中夾帶的空氣氣泡的攪拌所造成的流動。因此，隔板33具有確實避免夾帶空氣氣泡的漿液湍流到達(dá)箱形構(gòu)件34的內(nèi)部空間(即液體成分吸入通道32)的作用，這種湍流是被攪拌產(chǎn)生的向內(nèi)流動引起的。
在液體泄出過程中，罐2中的漿液經(jīng)過開口33a流入隔板33內(nèi)部，然后經(jīng)過箱形構(gòu)件34的開口下端進入液體成分吸入通道32。
與第一實施方案類似，液體成分吸入通道32的長度L所確定的數(shù)值(例如約1m)至少不容許由于攪拌而形成的在罐2中流動的漿液S的湍動到達(dá)其內(nèi)部空間的頂端。而且，液體成分吸入通道32的內(nèi)部寬度W的確定應(yīng)能做到當(dāng)漿液在壓頭差h的作用下，經(jīng)過液體成分吸入通道32和液體泄放部分30a外流時，液體成分在其內(nèi)部空間上升的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
所說液體泄放裝置30作用的方式與關(guān)于第一實施方案的描寫相同。具體地說，通過打開閥門23，產(chǎn)生一股具有固定流速的液流，其流速大小取決于液體泄放裝置30的流動阻力(包括閥門23的阻力)和壓頭差h。結(jié)果，液體經(jīng)過液體成分吸入通道32和液體泄放部分30a以該固定流速被排出。
由于隔板33的所說作用以及前面確定的液體成分吸入通道32的尺寸，罐2中漿液S的湍流肯定不能到達(dá)液體成分吸入通道32的內(nèi)部，并且至少在該無湍流區(qū)，液體成分吸入通道32中液體成分的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。結(jié)果，漿液中的固體物質(zhì)上升不到液體成分吸入通道32的上端，因而在該通道中由液體成分中分離。因此，由閥門32排出的液體基本上不含固體物質(zhì)，結(jié)果只是漿液的液體成分以固定流速被排出。(第三實施方案)圖5是闡明根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的一種液體泄放裝置50的示意圖。該液體泄放裝置50所應(yīng)用的脫硫系統(tǒng)以及用它控制漿液濃度的方法同對第一實施方案的說明是一樣的，因此對它的解釋被省略，此外，與前面對第一實施方案提到的相同構(gòu)件，用相同的參考數(shù)字表示，對其不再做重復(fù)解釋。
該液體泄放裝置50是用來由罐2排放具有低固含量漿液液體成分的裝置，并且包括能使罐2中漿液在壓頭差h作用下流出的液體泄放部分50a，和用以由進入液體泄放部分50a的漿液中分離固體物質(zhì)的所說液體成分吸入管22。
在該實施方案中，液體泄放部分50a由所說出口管21和一根與該出口管21外端相連的軟管(或流動通道形成構(gòu)件)51組成。
軟管51相當(dāng)于本發(fā)明的流動通道形成構(gòu)件，起到本發(fā)明開/關(guān)構(gòu)件的作用。其一端(或漿液入口)與出口管21連接。在這種情況下，軟管51具有靈活性，可使其另外一端(或漿液出口)相對于漿液液面高度垂直移動。
這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果，通過將軟管51的另一端的垂直位置保持在漿液液面之上可終止?jié){液液體成分的排放，也可通過將軟管51另一端的垂直位置保持在漿液液面以下而開始漿液液體成分的排放，如圖5參考數(shù)字51a所示。而且，當(dāng)排放漿液液體成分時，通過改變軟管51另一端的垂直位置從而控制壓頭差h，便可調(diào)節(jié)其排放流速。
于是，在該實施方案中，軟管51起到停止或起動漿液液體成分及調(diào)節(jié)其流速的開/關(guān)設(shè)備的作用。因此，同使用閥的情況相比，可以降低費用。而且，該實施方案還有很大的優(yōu)點，即永遠(yuǎn)不會產(chǎn)生閥門機構(gòu)被污垢堵塞的麻煩，而且，即使污垢粘著于軟管51內(nèi)，維修(即清理)工作也容易進行。
軟管51另一端(或出口)垂直位置的改變和調(diào)節(jié)可用手工完成，例如，使用一種能將軟管51保持在各種位置的合適工具，也可借助于馬達(dá)和驅(qū)動器例如氣缸垂直移動軟管51，用機械來完成。不言而喻，當(dāng)使用這種機械方法時，軟管51另一端的垂直位置可通過控制器15根據(jù)來自漿液濃度傳感器14的信號進行自動控制。(驗證數(shù)據(jù))下面將描述證明本發(fā)明液體泄放裝置作用和效果的實驗數(shù)據(jù)。具有圖6所示結(jié)構(gòu)的實驗設(shè)備被用于此目的。
具體地說，模擬脫硫系統(tǒng)吸收塔罐的漿液罐41中填充以初始漿液，用作本發(fā)明液體成分吸入通道的液體泄放管42安裝在漿液罐41中，直立并突出于漿液罐41上端以上。使用抽水泵43，讓漿液罐41中的漿液液體成分通過液體泄放管42泄出并送回漿液罐41，從而進行循環(huán)。
使用由脫硫系統(tǒng)吸收塔罐(實際設(shè)備)得到的實際吸收塔漿液作為初始漿液。該試驗漿液固體含量為240.7g/l，石膏濃度為1,309.0mmol/l未反應(yīng)石灰石濃度為126.0mmol/l。
漿液罐41和液體泄放管42分別裝以通水用夾套41a和42a。使用熱水供料泵45，將恒溫罐44中的溫水相繼通過夾套41a和42a進行循環(huán)。通過控制恒溫罐44中加熱溫水的加熱器46的輸出功率，將漿液罐41中漿液溫度和經(jīng)過液體泄放管42循環(huán)的漿液的溫度保持在脫硫系統(tǒng)吸收塔罐(實際設(shè)備)的正常操作溫度(50℃)。
使用攪拌器47，以同脫硫系統(tǒng)吸收塔罐(實際設(shè)備)中相同的方式來攪拌漿液罐41中的漿液。
液體泄放管42的內(nèi)徑(D)為35mm，長度(L)為1,000mm，超出漿液液面的高度(H)為800mm。
實驗進行的方法是，控制抽水泵43的流速以便將漿液在液體泄放管42中的上升速度(V)調(diào)節(jié)到1,2,4,7或10m/h。然后，測定由液體泄放管42泄出的溢流漿液(或泄放液體)在每個上升速度下的固含量。
這些實驗的結(jié)果示于圖7。具體地說，溢流漿液在各個上升速度下的固含量為1.4,5.4,10.4,83.5和144.0g/l。于是證明，如果將上升速度(V)定為10m/h或更低，則可以泄出固含量比初始漿液顯著降低的液體成分。特別是，當(dāng)該速度(V)定為4m/h或更少，泄放液體的固含量可進一步顯著降低。
與此相關(guān)，在各個上升速度下，石膏在泄出液體中的濃度是7.2,10.0,8.7,454.7和784.9mmol/l。此外，在各個上升速度下，未反應(yīng)的石灰石在泄出液體中的濃度是0.8,31.4,78.3,49.3和85.1mmol/l。
應(yīng)該理解，本發(fā)明不只限于上述實施方案，也可以以各種其它方式加以實施。例如，本發(fā)明的液體泄放裝置不僅能象上面描述的那樣，應(yīng)用于脫硫系統(tǒng)的吸收塔罐，而且能應(yīng)用于任何需要以簡單方法由漿液中排放液體成分的設(shè)備和工廠。在這些情況下，本發(fā)明的液體泄放裝置可產(chǎn)生同樣的效果。
而且，本發(fā)明的液體泄放裝置并不一定需要安裝開/關(guān)構(gòu)件，例如圖2中所示閥門23。當(dāng)然可以用它使得液體成分以固定流速由罐中連續(xù)排出。
另外，組成本發(fā)明液體泄放器開/關(guān)構(gòu)件的流動通道形成構(gòu)件并不限于所說的柔性軟管，也可以是，例如剛性管。例如這種管的一個開口端(或入口)可通過一個轉(zhuǎn)動的變向節(jié)連接到圖5的管道21上，以便使該管道能夠借助該轉(zhuǎn)動變相節(jié)沿例如罐的壁面轉(zhuǎn)動。于是，這種轉(zhuǎn)動可使該管道的另一開口端(或出口)相對于漿液液面高度垂直移動。
權(quán)利要求
1．一種用以由含漿液的罐中排放低固含量液體成分的液體泄放裝置，漿液內(nèi)含有懸浮固體物質(zhì)的液體，所說液體泄放裝置包括(1)一個液體泄放器，它包括一個在所說罐側(cè)壁低于漿液液面處形成的漿液出口構(gòu)件，它可使所說罐中漿液在壓頭差的作用下流出，(2)一個液體成分吸入通道，其上端與所說液體泄放器出口構(gòu)件的里側(cè)相連，而下端向罐底部延伸并敞開，所說液體成分吸入通道的截面尺寸和長度的確定要使?jié){液在壓頭差作用下通過該通道由所說液體泄放器外流時，液體成分在其中的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
2．一種如權(quán)利要求1中所述的液體泄放裝置，它裝有隔板，隔板上有供漿液通過的開口，隔板垂直安裝以便圍成所說液體成分吸入通道。
3．一種如權(quán)利要求1或2中所述的液體泄放裝置，其中所說液體泄放器有一個連接于其出口構(gòu)件上的開/關(guān)構(gòu)件。
4．一種如權(quán)利要求3中所述的液體泄放裝置，其中所說液體泄放器的開/關(guān)構(gòu)件包括一個有漿液入口和出口的流動通道形成構(gòu)件，入口與所說液體泄放器的出口構(gòu)件連接，而且出口的垂直位置相對于漿液液面高度可以改變。
5．一種如權(quán)利要求1～4的任一所述的液體泄放裝置，其中當(dāng)漿液流動通道沿漿液流動方向延伸時，漿液流動通道至少在所說液體泄放器出口構(gòu)件中對于水平面來說向上傾斜5度或更多。
6．一種如權(quán)利要求1～5的任一所述的液體泄放裝置，它裝有一根放空管，該管由所說液體成分吸入通道上端向上延伸并有一位于漿液液面之上的開口上端。
7．一種如權(quán)利要求1～6的任一所述的液體泄放裝置，它裝有一臺攪拌器，用來攪拌存在于所說罐中低于所說液體成分吸入通道的區(qū)域的漿液。
8．為在濕煙道氣脫硫系統(tǒng)中使用的一種控制其中漿液濃度的方法，它包括用如權(quán)利要求1～7的任一所述的液體泄放裝置裝備所說吸收塔罐，以及通過用所說液體泄放裝置調(diào)節(jié)由所說吸收塔罐泄出的液體成分的數(shù)量以及供給所說吸收塔罐液體成分的數(shù)量來控制所說吸收塔罐中漿液的濃度，在所說濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，將含用作吸收劑的鈣化合物的漿液由在吸收塔底部形成的吸收塔罐供入并經(jīng)位于吸收塔上部的氣-液接觸區(qū)進行循環(huán)，以便讓未經(jīng)處理的煙道氣與漿液進行氣-液接觸從而通過吸收到漿液中而至少除去存在于未處理煙道氣中的二氧化硫。
9．一種如權(quán)利要求8所述的控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的方法，其中所說吸收塔罐中的漿液濃度被自動控制以使等于希望的濃度，方法是用一濃度檢測器測量所說吸收塔罐中漿液的濃度，并用一控制器響應(yīng)用濃度檢測器測量的結(jié)果來自動調(diào)節(jié)泄出的液體成分的數(shù)量或供給的液體成分的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可由罐內(nèi)漿液中只泄出液體成分的簡單的液體泄放裝置,和一種使用該裝置控制濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)中漿液濃度的方法。該裝置包括(1)一個液體泄放器,它包括一個在罐側(cè)壁低于漿液液面處形成的漿液出口構(gòu)件,可使罐中漿液在壓頭差的作用下流出,(2)一個液體成分吸入通道,其上端與液體泄放器出口構(gòu)件的內(nèi)側(cè)相連,而下端向罐底部延伸并敞開,所說通道的截面尺寸和長度的確定應(yīng)使?jié){液在壓頭差的作用下通過該通道由所說液體泄放器外流時,液體成分在其中的流速低于固體物質(zhì)的沉降速度。
文檔編號B01D53/34GK1221645SQ9811866
公開日1999年7月7日 申請日期1998年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月25日
發(fā)明者多谷淳, 今井伸夫, 沖野進, 杉田覺 申請人:三菱重工業(yè)株式會社