水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构
阅读说明：本技术 水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构 (Improved structure of gypsum dewatering system of cement wet desulphurization process in cement industry ) 是由 王道斌 于浩波 郑丽君 罗振 王春丽 王爱琴 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构；包括脱硫塔、石膏排出泵、旋流器,所述旋流器的底流口连接脱水系统,所述旋流器的溢流口连接脱硫塔,所述脱水系统包括安装在旋流器正下方的文氏管进料装置,旋流器的底流口通过垂直管路连接文氏管进料装置。改进结构取消了真空皮带机、气液分离器、滤布冲洗水泵、真空泵、滤液水箱、滤液水泵等设备,只保留了旋流器,新增文氏管进料装置,且取消了脱硫综合楼；所述旋流器为连续工作,不增加阀门等节流装置。本发明节省了大量脱硫设备及场地空间,降低了一次性投资及运行维护成本,运行更为可靠,系统的操作更简便。(The invention discloses an improved structure of a gypsum dehydration system of a cement wet desulphurization process in the cement industry; the system comprises a desulfurizing tower, a gypsum discharge pump and a swirler, wherein a underflow port of the swirler is connected with a dewatering system, an overflow port of the swirler is connected with the desulfurizing tower, the dewatering system comprises a venturi tube feeding device arranged right below the swirler, and the underflow port of the swirler is connected with the venturi tube feeding device through a vertical pipeline. The improved structure cancels equipment such as a vacuum belt conveyor, a gas-liquid separator, a filter cloth washing water pump, a vacuum pump, a filtrate water tank, a filtrate water pump and the like, only a swirler is reserved, a venturi tube feeding device is added, and a desulfurization comprehensive building is cancelled; the cyclone works continuously without adding throttling devices such as valves and the like. The invention saves a large amount of desulfurization equipment and space, reduces one-time investment and operation maintenance cost, and has more reliable operation and simpler and more convenient system operation.)
技术领域
本发明属于水泥工业技术领域，是特别适用于水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构。
背景技术
石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前应用最广泛的一种脱硫工艺，也是目前最成熟、运行最可靠的工艺。石膏脱水系统作为该工艺的后续物料处理系统，是该工艺的重要组成部分。现有的水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统结构原理可见图7。如图7示，从吸收塔石膏排浆泵来的石膏浆液经石膏旋流器将石膏浆液进行一级脱水。旋流器底流送到真空脱水机脱水；旋流器的溢流返回脱硫塔。在二级脱水系统，浓缩后的石膏浆液经过真空皮带脱水机(配套气液分离器及真空水环泵)进行真空脱水，滤布冲洗水泵用来冲洗皮带机滤布。脱硫石膏运送至水泥熟料做缓凝剂用；滤液水进入滤液水箱，由滤液水泵输送至篦冷机作为喷水降温用以保证脱硫水质。该工艺流程复杂，设备较多，占地面积大，一次性投资及运行维护成本都很高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用水泥工业既有工艺合理的简化石膏脱水系统工艺流程，使得脱水相应设备减少，节省布局空间，系统运行可靠性大大增加的水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构。
本发明是这样实现的，一种水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构；包括脱硫塔，连接脱硫塔的石膏排出泵，石膏排出泵输送管路连接旋流器，所述旋流器的底流口连接脱水系统，所述旋流器的溢流口连接脱硫塔，其特征在于，所述脱水系统包括安装在旋流器正下方的文氏管进料装置，旋流器的底流口通过垂直管路连接文氏管进料装置，所述文氏管进料装置安装在二段或三段篦冷机的顶部。
在上述技术方案中，优选的，所述文氏管进料装置由进料管、压缩空气进气段、锥形收敛段、喉部段以及锥形扩散段组成的一体结构，其中所述在压缩空气进气段沿圆周方向均布设四个切向进风口；所述文氏管进料装置的四个进风口分别连接压缩空气气源。
在上述技术方案中，优选的，所述文氏管进料装置内壁光滑且接触浆液部分均为2507不锈钢材质。
在上述技术方案中，优选的，连接石膏排出泵和旋流器输送管路上还连接有一支供水管路。
在上述技术方案中，优选的，当所述水泥生产线为5000t/d水泥生产线，处理烟气量为工况960000m3/h，入口SO2浓度为1600mg/Nm3，石膏脱水系统的旋流器进料量为30m3/h，含固量为15％；旋流器底流流量为5.5m3/h，含固量45％。
本发明具有的优点和技术效果：
该改进结构使得原石膏脱水系统中的二级脱水系统(包括真空皮带机、气液分离器、滤布冲洗水泵、真空泵、滤液水箱、滤液水泵等)均取消，大大减少了一次性投资。脱硫综合楼取消，节省了水泥厂的布局空间及一次性投资。原石膏脱水系统的处置物为水泥厂内部消化：脱硫石膏掺入水泥熟料，滤液水加入篦冷机用作冷却降温水以保证脱硫水质。改进结构后的石膏脱水系统物料处理和原系统的本质是一样的(旋流器的底流浆液，里面的滤液水和石膏均掺入了篦冷机熟料内)，在保证了原石膏脱水系统的用途前提下大大增加了系统的可靠性，减少了运行费用(主要是电耗)及人工维护成本，实用性强。
附图说明
图1是本发明结构布局图(主视图及俯视图)；
图2是本发明结构的俯视图；
图3是本发明结构原理图；
图4是本发明是文氏管进料装置结构示意图；
图5是现有技术结构布局图；
图6是图5的俯视图；
图7是现有技术结构原理图。
图中、1、脱硫塔；2、石膏排出泵；3、旋流器；3-1、底流口；3-2、溢流口；4、文氏管进料装置；4-1、进料管；4-2、压缩空气进气段；4-3、锥形收敛段；4-4、喉部段；4-5、锥形扩散段；4-6、切向进风口；4-7、压缩空气气源；4-8、供水管路；5、篦冷机；6、滤布冲洗水泵；7、真空皮带机；8、真空泵；9、滤液水箱；10、滤液水泵；11、气液分离器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图4；一种水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统的改进结构；包括脱硫塔1，连接脱硫塔的石膏排出泵2，石膏排出泵输送管路连接旋流器3，所述旋流器的底流口3-1通过垂直管路连接文氏管进料装置4，所述旋流器的溢流口3-2连接脱硫塔，所述文氏管进料装置安装在篦冷机5顶部，在篦冷机二段或是三段的位置上，篦冷机临接水泥厂原有回转窑；所述文氏管进料装置4由进料管4-1、压缩空气进气段4-2、锥形收敛段4-3、喉部段4-4以及锥形扩散段4-5组成的一体结构，其中所述在压缩空气进气段沿圆周方向均布设四个DN40的切向进风口4-6；所述文氏管进料装置的四个进风口分别连接压缩空气气源4-7；连接石膏排出泵和旋流器输送管路上还连接有一支供水管路4-8。所述改进结构取消了真空皮带机、气液分离器、滤布冲洗水泵、真空泵、滤液水箱、滤液水泵等设备，只保留了旋流器，新增文氏管进料装置，且取消了脱硫综合楼；所述文氏管进料装置由进料管、压缩空气进气段、锥形收敛段、喉部段以及锥形扩散段组成的一体结构，其中所述在压缩空气进气段沿圆周方向均布设四个切向进风口；所述文氏管进料装置的四个进风口分别连接压缩空气气源；所述旋流器为连续工作，不增加阀门等节流装置。
在上述技术方案中，优选的，所述文氏管进料装置由进料管、压缩空气进气段、锥形收敛段、喉部段以及锥形扩散段组成的一体结构，其中所述在压缩空气进气段沿圆周方向均布设四个切向进风口；所述文氏管进料装置的四个进风口分别连接压缩空气气源。
在上述技术方案中，优选的，所述文氏管进料装置内壁光滑且接触浆液部分均为2507不锈钢材质。
在上述技术方案中，优选的，连接石膏排出泵和旋流器输送管路上还连接有一支供水管路。
在上述技术方案中，优选的，当所述水泥生产线为5000t/d水泥生产线，处理烟气量为工况960000m3/h，入口SO2浓度为1600mg/Nm3，石膏脱水系统的旋流器进料量为30m3/h，含固量为15％；旋流器底流流量为5.5m3/h，含固量45％。
由于原脱水系统的处置物都是水泥厂内部消化，脱硫石膏会掺入水泥熟料，滤液水也会加入篦冷机用作降温水以保证脱硫水质，因此改进后的脱水系统对整体水泥工业物料平衡没有影响。本次改进节省了大量脱硫设备及场地空间，降低了一次性投资及运行维护成本，系统的操作更简便。
上述技术方案中旋流器须连续工作，由于出口浆液固含量较高，不增加阀门等节流装置。
上述技术方案中优选的，所述旋流器至文氏管进料装置之间的输送管路必须垂直于地面，即旋流器固定在文氏管的正上方；采用竖直自流管道，且内壁需光滑且为2507不锈钢材质。
上述技术方案中所述文氏管进料装置安装在二段或三段篦冷机顶盖上作为进料装置，通过文氏管进料装置的进风口加入压缩空气：文氏管可以在锥形扩散段产生微负压，既避免水泥熟料接触排浆口而导致排浆口干结堵塞，也避免高温烟气进入浆液喷射口。
通过上述描述可知，从吸收塔石膏排浆泵输送来的石膏浆液经石膏旋流器将浆液进行一级脱水后由文氏进料器直接输送进篦冷机，原石膏脱水系统(请参阅图5至图7)中的二级脱水系统(包括滤布冲洗水泵6、真空皮带机7、真空泵8、滤液水箱9、滤液水泵10、气液分离器11等)，均取消。石膏排出泵进口与脱硫塔底部排浆口相连，出口通过石膏浆液管道与石膏旋流器的进料口相连，且引一路水泥厂工艺水管至石膏浆液管道作为备用。为了防止石膏浆液沉积堵塞管道，管道总体布置需要从低至高斜向上布置，不许出现U型或是局部向下管道。石膏旋流器有两个出料口，溢流口通过浆液管和脱硫塔连接，底流口和文氏管进料器的进料口相连。文氏管进料器外部有四个切向进风口引入压缩空气，将文氏管出料口下来的泥浆螺旋喷射到篦冷机内。
本发明的工作过程：
吸收塔内的石膏浆液先经由石膏排浆泵输送至石膏旋流器，石膏旋流器连续工作将石膏浆液和石膏晶体分级，旋流器底流浆液浓缩到50％左右浓度，经石膏底流分配器送到文氏管进料器；石膏旋流器的溢流浆液(浓度约为5％)返回脱硫塔。旋流器的底流浆液由进料管进入文氏管进料装置，在文氏管进料装置的进风口通入压缩空气，文氏管可以在锥形扩散段产生微负压，且篦冷机内是也负压状态，因此旋流器底流浆液可以螺旋喷射到篦冷机内部。该装置既避免了水泥熟料接触排浆口而导致排浆口干燥结块而堵塞，也避免高温烟气进入浆液喷射口(进入文氏管的冷空气将避免热空气进入浆液喷射腔室)。石膏浆液管道有一路水泥厂工艺水来水管(通过阀门控制)，确保在石膏排出泵停运时石膏旋流器及文氏管进料装置仍能连续工作。
应用性对比实验：
改进前：
请参见图5至图7；当所述水泥生产线为5000t/d水泥生产线，湿法脱硫处理烟气量为工况960000m3/h，入口SO2浓度为1600mg/Nm3，原水泥工业石灰石—石膏湿法脱硫工艺的石膏脱水系统需要配备的石膏脱水系统设备如下：
1、旋流器(1台)：材质：聚氨酯/钢衬聚氨酯，进料量30m3/h，含固量15％；底流流量5.5m3/hr，含固量45％；
2、真空皮带机(1台)：过滤面积9m2，胶带宽度1000，胶带速度1-9m/min，真空度0.053MPa，变频电机，主机5.5KW，带就地系统控制箱，预留远程DCS接口，高位布置；真空耗量3000m3/hr。含气液分离器，DN1000，材质为FRP；
3、水环真空泵(1台)：材质铸铁，压力530mbar(abs)，抽气量3500m3/h，功率90KW；
4、滤布冲洗水泵(2台)：离心泵，材质：Cr30，流量10m3/h，扬程70m，功率15KW；
5、滤液水泵(2台)：材质：Cr30，流量35m3/h，扬程25m，功率15KW；
6、滤液水箱：φ4000×4000，V＝50m3，外部油漆防腐；
具体设备工艺布局可见图5和图6。
由图5和图6可知，改进前的水泥工业石灰石—石膏湿法脱硫工艺的石膏脱水系统需要配备的石膏脱水系统需设计脱硫综合楼，将真空皮带脱水机置于综合楼的最顶层楼内；楼顶布置真空水环泵及气液分离器；脱水机出料口下面设有石膏堆库，以储存石膏；真空泵及旋流器置于综合楼楼顶；一楼放置滤液水箱和滤液水泵、滤布冲水泵等。整个系统设备较多，占地面积较大，一次性投资及运行维护成本都很高。
改进后
改进后的石膏脱水系统设备如下：
1、旋流器(1台)：材质：聚氨酯/钢衬聚氨酯，进料量30m3/h，含固量15％；底流流量5.5m3/hr，含固量45％；
2、文氏管进料器(1台)：2507不锈钢材质，喉管处设4路切向进风口DN40；
具体设备工艺布局可见图1。
对比总结：由图1和图5对比可知，改进后的水泥工业水泥湿法脱硫工艺的石膏脱水系统取消了真空皮带机、气液分离器、滤布冲洗水泵、真空泵、滤液水箱及滤液水泵等设备，只保留了旋流器，新增了文氏管进料装置，且不需要再设计脱硫综合楼，节省占地面积约150平米。既大大减少了一次性投资，又降低了运行成本(电耗)及人工检修维护成本，节省了水泥厂布局空间。
综上所述，该改进结构使得原石膏脱水系统中的二级脱水系统(包括真空皮带机、气液分离器、滤布冲洗水泵、真空泵、滤液水箱及滤液水泵等)以及脱硫综合楼均取消。原石膏脱水系统的处置物为水泥厂内部消化：脱硫石膏掺入水泥熟料，滤液水加入篦冷机用作冷却降温水以保证脱硫水质。改进结构后的石膏脱水系统物料处理和原系统的本质是一样的(旋流器的底流浆液，里面的滤液水和石膏均掺入了篦冷机熟料内)，在保证了原石膏脱水系统的用途前提下大大增加了系统的可靠性，实用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。