用于減少rea石膏中的細(xì)材料含量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使用一個(gè)煙氣脫硫系統(tǒng)(REA)獲得石膏的方法。也含有例如活性炭顆?；驓堄嗵妓猁}顆粒等細(xì)材料的一個(gè)石膏懸浮液(6)在一個(gè)濕式煙氣洗滌器的洗滌器(17)中累積。通過(guò)至少一個(gè)水力旋流器(1，1')增稠該含有石膏的懸浮液(6)，且經(jīng)由該水力旋流器(1，1')的下溢(11，11')排放該增稠的石膏懸浮液(6)。根據(jù)本發(fā)明，除該石膏懸浮液(6)之外經(jīng)由一個(gè)專(zhuān)用進(jìn)料管線將水(5，5'，15，15')供給到該水力旋流器(1，1')，因此導(dǎo)致相對(duì)于懸浮液體積，該下溢(11，11')中的細(xì)材料的消耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于減少REA石膏中的細(xì)材料含量的方法
[0001] 本發(fā)明的主題為一種用于借助于煙氣脫硫廠（Rauchgasentschwefelungsanlage, REA)回收石膏的方法，其中一種也含有例如活性炭顆粒或殘余碳酸鹽顆粒等細(xì)材料的石膏 懸浮液在濕式煙氣洗滌的洗滌器中累積，且其中該含有石膏的懸浮液通過(guò)至少一個(gè)水力旋 流器增稠，且增稠的石膏懸浮液經(jīng)由水力旋流器的下溢進(jìn)行排放。
[0002] 煙氣脫硫?yàn)橛糜趶睦绨l(fā)電站/廢料焚化廠或大型發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣移除含硫化合 物的方法。含硫化合物在此情況下由含硫的、大部分是化石燃料的燃燒而產(chǎn)生。用于煙氣 脫硫的工廠簡(jiǎn)稱(chēng)為REA(煙氣脫硫廠）。煙氣脫硫廠還可用于回收石膏（REA石膏）。此類(lèi) 型的石膏回收自很久以來(lái)都是最先進(jìn)的水平。
[0003] 脫硫中采用的洗滌懸浮液（石膏懸浮液）通過(guò)根據(jù)最先進(jìn)水平的水力旋流器來(lái)增 稠，且隨后經(jīng)由帶式過(guò)濾器或離心機(jī)而形成最終的干含量。在過(guò)去，對(duì)旋流器中的預(yù)脫水僅 提出了需滿足規(guī)定的固體含量及規(guī)定的固體質(zhì)量流的要求。因此，僅使用簡(jiǎn)單的旋流器，該 旋流器通過(guò)適配主尺寸（旋流器直徑及長(zhǎng)度）、下溢噴嘴直徑及浸沒(méi)管直徑以及還有過(guò)程 管理（規(guī)定流入口中的固體含量、確定流入-上溢壓差）而按所需的參數(shù)增強(qiáng)。關(guān)于特別 的細(xì)材料級(jí)分的分離不存在特別要求。
[0004] 石膏質(zhì)量通常必須滿足關(guān)于純度的要求。CaS04*2H20的含量不應(yīng)低于95% (在這 方面也參見(jiàn)EUR0GYPSUM的說(shuō)明）。這些要求傾向于變得越來(lái)越嚴(yán)格。出于此原因，設(shè)定目 的為搜尋適配的方法，該方法使得以比當(dāng)今常規(guī)的工廠連接方式的情況更大程度地影響下 溢中的雜質(zhì)（大多數(shù)為細(xì)材料）成為可能。
[0005] 具體地說(shuō)，被為是雜質(zhì)的是惰性物質(zhì)、煙塵及殘余碳酸鹽，這些雜質(zhì)可經(jīng)由吸收或 還可經(jīng)由粉煤灰引入。這些雜質(zhì)的共同之處在于其粒度通常比形成的石膏稍細(xì)。
[0006] 此外，最近的想法是引入用于在REA石膏中負(fù)載汞的極限值?？紤]到洗滌器中的 汞的穩(wěn)定性，此情形特別地重要，因?yàn)樵诋?dāng)前方法中，主要觀查到投料的（吸附性的）細(xì)粒 度相（例如，EP2033702A1中描述的活性炭）中的汞富集。然而，顆粒級(jí)分的富集不可避免 地導(dǎo)致脫水石膏中的汞值的增加。
[0007] 如果使用沉淀劑代替吸附劑以便使溶解的重金屬穩(wěn)定（例如TMT15,也參見(jiàn) EP2033702A1)，那么具體地說(shuō)，它沉積在細(xì)及最細(xì)的級(jí)分上。不可能通過(guò)離心凈化組件（水 力旋流器、離心機(jī)）進(jìn)行經(jīng)針對(duì)性的分離。
[0008] 通常，水力旋流器由一個(gè)具有切向流入口（流入噴嘴）的圓柱形區(qū)段和一個(gè)與之 鄰接的具有下溢噴嘴或頂點(diǎn)噴嘴的圓錐形區(qū)段組成。渦流探測(cè)器或上溢噴嘴以浸沒(méi)管的形 式從上方軸向地突出到旋流器的內(nèi)部。
[0009] 作為到圓柱形區(qū)段中的切向流入的結(jié)果，沿著圓形路徑強(qiáng)制壓入液體，且該液體 在向下引導(dǎo)的渦流中向下流動(dòng)。圓錐形區(qū)段中的錐形導(dǎo)致體積的向內(nèi)偏移，且導(dǎo)致圓錐的 下部區(qū)中的積聚。這導(dǎo)致形成內(nèi)部的向上引導(dǎo)的渦流，該渦流是經(jīng)由上溢噴嘴進(jìn)行排放的。 目標(biāo)為旋流器的壁上的比重更大的級(jí)分（例如，固體）的沉積，且因此經(jīng)由下溢噴嘴進(jìn)行排 放，而比重更小的級(jí)分經(jīng)由上溢噴嘴泄漏。在底部處排放的增稠的流被稱(chēng)為下溢，且大量地 清除了固體的向上地排放的流表示為上溢或頂流。
[0010] 名稱(chēng)"頂部"及"底部"在本說(shuō)明書(shū)中來(lái)自下溢（比重更小或更粗的級(jí)分）及上溢 (比重更小或更細(xì)的級(jí)分）中出現(xiàn)。然而，水力旋流器的實(shí)際位置以最大可能的程度獨(dú)立于 此，因此也完全可以使用水平地安裝的水力旋流器。
[0011] 通過(guò)離心力與流動(dòng)力的相互作用描述了水力旋流器的分離及分級(jí)作用的基本原 理。離心力以更大程度作用于高密度的大顆粒（粗材料），且這些顆粒因此向外朝旋流器壁 沉積，而在小顆粒的情況下，由于其更高的比表面積，作用于顆粒的流動(dòng)的力（阻力）至關(guān) 重要。比重更大的粗級(jí)分富集于下溢中，且細(xì)粒度的和/或輕的級(jí)分從上溢中抽出。
[0012] 由此，通過(guò)當(dāng)前的水力旋流器無(wú)法顯著地富集或消耗（關(guān)于體積）極小的顆粒 (細(xì)材料級(jí)分），因?yàn)檫@些顆粒的行為類(lèi)似于溶液。細(xì)材料級(jí)分的劃分因此大多數(shù)僅對(duì)應(yīng)于 上溢與下溢之間的體積分割。
[0013] 由于針對(duì)當(dāng)前水力旋流器（或，一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)基于離心力的分離裝置）所提到的 相互關(guān)系，無(wú)法期待細(xì)級(jí)分從下溢的有效分離。僅下溢中粗材料的關(guān)于體積的濃縮連同上 溢中的粗材料的消耗一起是有可能的。
[0014] 因此，在進(jìn)行離心力分級(jí)時(shí)，對(duì)應(yīng)于抽出體積的細(xì)材料部分始終傳遞到下溢中。在 后續(xù)脫水步驟（例如通過(guò)帶式過(guò)濾器或離心機(jī)）中，這些細(xì)材料可不再分開(kāi)，甚至是通過(guò)石 膏洗滌也不分開(kāi)。以此方式脫水的石膏因此將不再符合不斷變得嚴(yán)格的要求。
[0015] 為了減少下溢中的干擾性細(xì)材料級(jí)分，大體上有可能使用多級(jí)旋流器連接，具有 單獨(dú)的水力旋流器之間的中間稀釋。然而，這些工廠的安裝復(fù)雜且有時(shí)就水平衡而言無(wú)法 實(shí)施，因?yàn)閷?duì)稀釋水的要求太高。
[0016] 因此，對(duì)于所提到的所有用途，設(shè)定目的為通過(guò)離心力分離來(lái)將盡可能不含細(xì)材 料的下溢分開(kāi)，其中該工廠應(yīng)具有盡可能簡(jiǎn)單的設(shè)施。
[0017] 通過(guò)用于回收石膏的方法實(shí)現(xiàn)此目的，其中除石膏懸浮液之外，經(jīng)由專(zhuān)用進(jìn)料管 線將水供應(yīng)到離心力分離器（水力旋流器、離心機(jī)或類(lèi)似物），由此導(dǎo)致相對(duì)于懸浮液體 積，下溢中的細(xì)材料的消耗。
[0018] 消耗可特定地（由連續(xù)相的偏移或由用于粗/細(xì)材料的分離層的引入）或非特定 地由旋流器中的稀釋水的投料而發(fā)生。
[0019] 因此發(fā)生石膏懸浮液的預(yù)脫水，其方式為使得僅使用旋流器，這實(shí)現(xiàn)了下溢中的 (相對(duì)于流入中的細(xì)材料含量）細(xì)材料的減小（消耗）。
[0020] 作為洗滌水流的針對(duì)性投料的結(jié)果，下溢中的細(xì)材料部分的消耗可最簡(jiǎn)單地通過(guò) 旋流器內(nèi)的簡(jiǎn)單的中間稀釋或通過(guò)下溢中的液相的偏移而發(fā)生。W0 2010/089309 A1在逆 流分級(jí)這方面進(jìn)行說(shuō)明。然而，必須通過(guò)不含有問(wèn)題級(jí)分的流體流而進(jìn)行中間稀釋。
[0021] 在水力旋流器具有圓柱形流入?yún)^(qū)及圓錐形區(qū)并且在水力旋流器的流入?yún)^(qū)中或圓 錐形區(qū)中投料水作為障壁水流以形成障壁水層也是有利的。
[0022] 障壁水流的額外投料導(dǎo)致將純沉降層引入旋流器中，通過(guò)該沉降層，重顆粒沉積， 但細(xì)級(jí)分（細(xì)材料）主要保留于中心流中。在此情況下障壁水流以環(huán)形包圍石膏懸浮液。 因此相對(duì)于流入中的體積相關(guān)的濃度，在下溢中細(xì)材料或細(xì)顆粒是被消耗的。
[0023] 其結(jié)果是，在下溢中獲得具有大大地減少的細(xì)顆粒級(jí)分的重顆粒級(jí)分。
[0024] 優(yōu)選地，障壁水層及石膏懸浮液通過(guò)安排在圓柱形區(qū)段中或圓錐形區(qū)中的圓柱形 或圓錐形薄片而彼此分離。
[0025] 在障壁水流及石膏懸浮液流剛基本上變穩(wěn)定（不再有任何微量混合）后，障壁水 層及石膏懸浮液便一起被進(jìn)一步導(dǎo)引到水力旋流器中是有益的。
[0026] 優(yōu)選地，沿切向?qū)⑺?yīng)到水力旋流器。因此，例如，穩(wěn)定的圓形障壁水流可形成 于旋流器內(nèi)部。
[0027] 也可以設(shè)想，含有石膏的懸浮液通過(guò)串聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)水力旋流器增稠， 在每種情況下經(jīng)由專(zhuān)用進(jìn)料管線將水供應(yīng)到水力旋流器，由此導(dǎo)致相對(duì)于到第一級(jí)的流 入，下溢中的細(xì)材料的消耗。此外，在多級(jí)形式中，旋流器級(jí)之間的稀釋為有益的。
[0028] 下文通過(guò)四個(gè)圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個(gè)示范性實(shí)施例，其中：
[0029] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的可能的示范性實(shí)施例的方法簡(jiǎn)圖；
[0030] 圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的方法的另一示范性實(shí)施例的方法簡(jiǎn)圖；
[0031] 圖3示出了適合于根據(jù)本發(fā)明的方法的水力旋流器的示范性實(shí)施例；
[0032] 圖4示出了適合于根據(jù)本發(fā)明的方法的水力旋流器的另一示范性實(shí)施例。
[0033] 對(duì)應(yīng)的圖中的相同參考符號(hào)在每種情況下指代相同部件。
[0034] 圖1展示用于石膏回收的根據(jù)本發(fā)明的方法的可能的方法簡(jiǎn)圖。在此情況下石膏 懸浮液6以本身已知的方式在煙氣脫硫廠（REA)的洗滌器17中累積。石膏懸浮液6借助 于水力旋流器1增稠。為此目的，經(jīng)由切向流入口 4將石膏懸浮液6供應(yīng)到水力旋流器1。 水力旋流器1包括圓柱形流入?yún)^(qū)2及圓錐形區(qū)3。經(jīng)過(guò)下溢11從水力旋流器中抽出增稠的 石膏懸浮液6。主要是水但還有細(xì)材料的比重更小的級(jí)分被排放為上溢12。上溢12隨后 被供應(yīng)到廢水旋流器18并且在那里同樣以已知方式劃分成下溢20及上溢21。下溢20隨 后可再次被供應(yīng)到煙氣脫硫廠，且上溢21通常被供應(yīng)到廢水處理廠。
[0035] 將增稠的石膏懸浮液6從下溢11供應(yīng)到其他脫水組件或干燥組件，例如帶式干燥 器19。
[0036] 為了消耗下溢11中的細(xì)材料，將水（5、15)供應(yīng)到水力旋流器1。這可以是水力旋 流器1的流入?yún)^(qū)2中的障壁水流5的供應(yīng)（參見(jiàn)圖3)，但或者也可以是圓錐形區(qū)3中或下 溢11的區(qū)中的稀釋水15的供應(yīng)（參見(jiàn)圖4)。例如，細(xì)材料可為活性炭顆粒，這些顆粒常常 負(fù)載有汞，或者也可以是殘余碳酸鹽顆粒、惰性物質(zhì)或粉煤灰。
[0037] 在圖2中，為了增稠石膏懸浮液6,兩個(gè)水力旋流器1，1'串聯(lián)連接。在此情況下來(lái) 自第一水力旋流器1的下溢11形成到第二水力旋流器Γ的流入。第二水力旋流器Γ同 樣具有圓柱形流入?yún)^(qū)2'、圓錐形區(qū)3'及同樣地供水系統(tǒng)5'和/或15'。隨后將增稠的石 膏懸浮液6從第二水力旋流器Γ的下溢11'供應(yīng)到帶式干燥器19。第二水力旋流器Γ的 上溢12'可與廢水旋流器18的上溢21組合。在兩個(gè)水力旋流器1及Γ之間，可任選地供 應(yīng)稀釋水22以用于中間稀釋。
[0038] 圖3通過(guò)舉例說(shuō)明適合于根據(jù)本發(fā)明的方法的水力旋流器1或Γ的實(shí)施例。其 包括圓柱形流入?yún)^(qū)2及與之鄰接的圓錐形區(qū)3。經(jīng)由切向流入口 4將石膏懸浮液6供應(yīng)到 水力旋流器1。圓錐形區(qū)3具有用于排放下溢11 (也就是說(shuō)，增稠的石膏懸浮液6)的下溢 噴嘴8。可經(jīng)由上溢噴嘴9可以排放比重更小的級(jí)分（也就是說(shuō)上溢12)，該上溢噴嘴以浸 沒(méi)管的形式軸向地突出到水力旋流器1的內(nèi)部。
[0039] 除了切向流入口 4之外，水力旋流器1也具有用于障壁水流5的另一流入口，該障 壁水流在此處同樣被沿切向供應(yīng)到圓柱形區(qū)段2。在圖3中，其平行于切向流入口 4伸展， 且因此通過(guò)被該流入口遮蓋。障壁水層7及石膏懸浮液6被分開(kāi)供應(yīng)到水力旋流器1，且 通過(guò)薄片10而彼此分開(kāi)。薄片10例如為由金屬制成的圓柱形薄壁式部件。純障壁水層7 在薄片10的下端13處與實(shí)際的石膏懸浮液6相遇。障壁水7及石膏懸浮液6的流剛變穩(wěn) 定,便發(fā)生此情形。例如，上溢噴嘴9的嘴孔14此處結(jié)束于薄片10的末端13下方的區(qū)中。
[0040] 在已經(jīng)組合兩個(gè)體積流7、6之后，重顆粒（石膏）穿過(guò)障壁層7開(kāi)始沉降運(yùn)動(dòng)。這 導(dǎo)致下溢11中的細(xì)材料的消耗。如在常規(guī)的水力旋流器中在圓錐形區(qū)段3中進(jìn)行流動(dòng)路 線選擇。
[0041] 流動(dòng)箭頭指明障壁水流7及石膏懸浮液6彼此盡可能少地互混。障壁水流7因此 形成朝向圓錐形區(qū)段3的壁的障壁水層7。
[0042] 任選地，可另外將洗滌或稀釋水引入圓錐形區(qū)段3中或下溢區(qū)中，因此下溢11中 的細(xì)材料的體積相關(guān)含量可進(jìn)一步減少。也可以設(shè)想，引入水流以供給渦流以便防礙粗材 料顆粒再次上旋。
[0043] 圖4展示了同樣適合于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)水力旋流器1或Γ。此水 力旋流器1具有圓柱形流入?yún)^(qū)2、圓錐形區(qū)3、用于排放下溢11的下溢噴嘴8及用于排放上 溢12的上溢噴嘴9。在此水力旋流器1中，特別地經(jīng)由水分配器16在圓錐形區(qū)3中或下溢 區(qū)中供應(yīng)稀釋水15,通過(guò)該水分配器，沿切向?qū)⑾♂屗?5供應(yīng)到石膏懸浮液6。由水分配 器16定向地供應(yīng)的稀釋水15導(dǎo)致水力旋流器1中給出的橫流分級(jí)與逆流分級(jí)的重疊。在 此情況下，在水力旋流器1的離心場(chǎng)中由稀釋水15產(chǎn)生指向中心的徑向流。此定向的稀釋 水添加15導(dǎo)致下溢11中的細(xì)材料（細(xì)顆粒）的減小。水分配器16包括例如多個(gè)孔，這些 孔以環(huán)形匯合到圓錐形區(qū)3中或到下溢噴嘴8的區(qū)中且因此在水力旋流器1的外壁上以均 勻分布將稀釋水15混合到石膏懸浮液6中。
[0044] 圖中說(shuō)明的實(shí)施例僅構(gòu)成本發(fā)明的優(yōu)選的形式。本發(fā)明也包含其他實(shí)施例，其中 例如提供用于障壁水5、5'或用于稀釋水15、15'的多個(gè)其他流入口。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于借助煙氣脫硫廠回收石膏的方法，其中，還含有例如活性炭顆?；驓堄嗵?酸鹽顆粒等細(xì)材料的一個(gè)石膏懸浮液（6)在一個(gè)濕式煙氣洗滌的洗滌器（17)中累積，且其 中該含有石膏的懸浮液（6)通過(guò)至少一個(gè)水力旋流器（1，Γ)增稠，且該增稠的石膏懸浮液 (11)經(jīng)由該水力旋流器（1，Γ)的下溢（8)進(jìn)行排放，其特征在于，除該石膏懸浮液（6)之 夕卜，經(jīng)由一個(gè)專(zhuān)用進(jìn)料管線將水（5,5'，15，15'）供應(yīng)到該水力旋流器（1，Γ )，由此導(dǎo)致相 對(duì)于懸浮液體積，該下溢（11，11'）中的細(xì)材料的消耗。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該水力旋流器（1，Γ)具有一個(gè)圓柱形流入 區(qū)（2, 2'）及一個(gè)圓錐形區(qū)（3, 3'），且在該圓錐形區(qū)（3, 3'）或該下溢噴嘴（8)的區(qū)中供 應(yīng)該水（15,15'）作為用于該石膏懸浮液（6)的中間稀釋的稀釋水（15,15'）。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該水力旋流器（1，Γ)僅具有一個(gè)圓錐形區(qū) (3, 3'），且在該圓錐形區(qū)（3, 3'）或該下溢噴嘴（8)的區(qū)中供應(yīng)該水（15,15'）作為用于該 石膏懸浮液（6)的中間稀釋的稀釋水（15、15'）。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該水力旋流器（1，Γ)具有一個(gè)圓柱形 流入?yún)^(qū)（2, 2'）及一個(gè)圓錐形區(qū)（3, 3'），且在該水力旋流器（1，Γ)的該流入?yún)^(qū)（2, 2'）中 或該圓錐形區(qū)（3, 3'）中投料該水（5, 5'，15,15'）作為一個(gè)障壁水流（5, 5'）以形成一個(gè) 障壁水層（7)。
5. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，該水力旋流器（1，Γ)僅具有一個(gè)圓錐 形區(qū)（3,3'），且在該水力旋流器（1，Γ)的入口區(qū)中或該圓錐形區(qū)（3,3'）中投料該水（5， 5'，15,15'）作為一個(gè)障壁水流（5, 5'）以形成一個(gè)障壁水層（7)。
6. 如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該障壁水流（7)及該石膏懸 浮液（6)在該水力旋流器中通過(guò)一個(gè)薄片（10)分開(kāi)，直到該障壁水流（7)及石膏懸浮液流 (6)已基本上變穩(wěn)定。
7. 如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，切向地將該水（5,5'，15,15'） 供應(yīng)到該水力旋流器（1，Γ )。
8. 如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該含有石膏的懸浮液（6)通過(guò) 串聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)水力旋流器（1，Γ )增稠，其中在每種情況下經(jīng)由一個(gè)專(zhuān)用進(jìn)料 管線將水（5,5'，15，15'）供應(yīng)到該水力旋流器（1，Γ )，由此導(dǎo)致相對(duì)于該懸浮液體積，在 對(duì)應(yīng)的下溢（11，11'）中的細(xì)材料的消耗。
【文檔編號(hào)】C01F11/46GK104093495SQ201380008427
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】邁克爾·克雷默, 安德里斯·格魯伯-沃爾特 申請(qǐng)人:安德里茨能源與環(huán)境有限公司