一种消除大直径吸收塔浆液池中心区域石膏堆积的系统和工艺的制作方法

本发明属于湿法脱硫，具体涉及一种消除大直径吸收塔浆液池中心区域石膏堆积的系统和方法，该系统和方法可以消除吸收塔浆液池中心区域的悬浮死区，从根本上解决石膏堆积的问题。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、在湿法脱硫应用领域中，由于石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺的原料供应充足、脱硫效率较高等诸多有利因素，成为大多数工业企业的首选脱硫工艺。近几十年来，该种脱硫工艺一直是工业企业大气治理技术领域里的主流工艺，市场覆盖率高达90％以上。石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺的最核心设备是吸收塔，由于石灰石/石灰-石膏法的副产物是石膏(caso4·2h2o)颗粒，其比重较大，以致于石膏颗粒在吸收塔的底部浆液池中较易发生沉积，尤其是在底部浆液池的中心区域这个悬浮死区里形成堆积，由此造成浆液池实际使用容积大幅度减少，严重时使吸收塔无法正常工作。

3、对此，现有的解决方案主要是以下两种：

4、(1)通过在吸收塔底部浆液池的四周侧边设置一层或多层侧进式搅拌器，均匀布置，产生一定角度的转动力和向下的推液力，使吸收塔内部的浆液发生整体性环周转动，并同时产生一定悬浮力，以防止吸收塔的底部发生石膏沉积现象。

5、(2)增设专门的一套脉冲悬浮系统，通过大流量的脉冲悬浮泵，使塔内浆液在全截面范围内发生上下强烈的扰动，以此防止吸收塔的底部任何区域发生石膏沉积现象。

6、吸收塔直径一般是4-20m，对于大直径吸收塔(如大于10m)而言，侧进式搅拌器的输出功率和作用范围远远不够，根本无法将驱动力深入到浆液池的中心区域。实际上，吸收塔的浆液池中心区域基本上是一个悬浮死区，浆液中的石膏等固体物质极容易沉积在这样的悬浮死区，形成堆积。随着吸收塔的持续运行，浆液池中心区域的石膏将堆积得越来越严重，需要的清理时间较长，对缩短检修周期、快速恢复生产十分不利。

7、而增设一套脉冲悬浮系统的应用效果也不理想，其脉冲喷嘴作用区域有限，在吸收塔周边区域和离开脉冲喷嘴的区域的石膏沉积问题仍然存在。脉冲悬浮泵不仅体型较大，占据了宝贵的吸收塔周边空间，而且其运行时的动力消耗十分巨大，能耗很高。另外，脉冲悬浮管道和喷嘴磨损也十分严重，工艺可靠性不高。脉冲悬浮管道或者喷嘴一旦发生问题，吸收塔浆液池将立即发生沉积，导致无法正常运行。

技术实现思路

1、吸收塔内存在着巨量的、上下往复流动的循环浆液，其中蕴含着巨大的势能和冲击能量没有被开发利用起来。循环浆液从吸收塔底部集中抽吸出来，在循环泵的加压驱动下，提升至吸收塔顶部喷淋层，然后从上向下喷淋下来、以浆液颗粒的方式均匀地、分散地重新落入浆液池内。但是，其高位势能和向下落下时形成的冲击动能白白损失浪费。所谓巨量循环浆液，是指吸收塔内循环浆液的总体流量，由于湿法脱硫工艺一般采用多台循环泵进行塔内喷淋，运行时的液气比高达10～30l/nm3，因此，其全部循环泵流量之和的数值可谓十分巨大，可以达到或超过全部吸收塔侧进式搅拌器的推液量之和的几十倍之多。面对如此巨量的循环浆液，如果采取有效的工艺和方法，将全部循环浆液蕴含的液位势能和向下冲击的动能加以一定程度的利用，使之与侧进式搅拌器产生协同作用，必将使吸收塔底部浆液池得到充足的搅拌悬浮能量，由此可以彻底解决吸收塔浆液池底部的石膏沉积问题。

2、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种消除大直径吸收塔浆液池中心区域石膏堆积的系统和方法。该系统利用全部循环浆液的液位势能和向下冲击的动能，与侧进式搅拌器有效配合，来解决浆液池中心区域的石膏堆积问题，通过该系统和工艺实现整个吸收塔底部浆液池的悬浮。

3、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

4、第一方面，本发明提供一种消除大直径吸收塔浆液池中心区域石膏堆积的系统，包括塔体、底部锥斗、导流叶片组件和侧进式搅拌器组件，其中，底部锥斗通过其大径端安装于塔体底部的侧壁上，底部锥斗的小径端通过导流喉口与扩散口的小径端连接；

5、导流叶片组件通过中心轴呈放射状固定安装于塔体的底部，呈风扇状，且位于所述扩散口内侧；

6、侧进式搅拌器安装于塔体底部侧壁上，其对浆液的推进方向与导流叶片的旋流方向相同；

7、底部锥斗收集喷淋的浆液，形成液位势能，收集的浆液通过导流喉口快速流下，冲击导流叶片，浆液在导流叶片的导流作用下，形成旋流，旋流浆液在扩散口的导流作用下朝向斜下方旋流，与侧进式搅拌器组件配合，消除吸收塔浆液池中心区域和底部区域的石膏悬浮死区。

8、循环喷淋的浆液以液滴状分散滴落时，不会产生强大的机械冲击力。该系统首先利用底部锥斗将从吸收塔上部喷淋下来的巨量循环浆液，全部集中起来，收集在底部锥斗的上方，使其在液位势能驱使下，自然地向下方的底部锥斗、导流喉口、导流叶片和扩散口等设备与部件进行流动。所述的底部锥斗、导流喉口、导流叶片和扩散口等设备的位置均布置在浆液池的中心区域正上方，直接面对这个可能发生潜在的石膏堆积的重点区域。由于导流喉口的直径较小，流经的浆液将被加速，从而形成相当的机械冲击力。考虑到循环浆液的总量十分巨大，这样的机械冲击力将是十分惊人的。加速后的浆液通过扩散口斜向下、四周方向以“冲浪”的形式冲击而出，由此产生较为强烈的整个底部区域的悬浮搅拌效果。

9、导流喉口中还设置有导流叶片，对向下冲击的浆液还产生着一定的横向旋转作用力，这个横向旋转作用力的方向与侧进式搅拌器的推进方向是一致的，由此在浆液池内形成一种回转流动方面的协同效应，即：扩散口涌出的浆液朝斜下方横向旋转流动，与四周侧进式搅拌器推进的浆液旋转流动方向相同，构成塔底浆液的整体性同向转动驱动力，以明显改善整体性悬浮状态。扩散口涌出的朝向斜下方的浆液会对塔底起到较好的冲击作用，可以进一步防止石膏的沉降。

10、因此，本发明的系统不仅能够克服了原先那种中心区域得不到充分的悬浮动力而发生石膏堆积的问题，还能够大幅度地提高整个吸收塔浆液池的底部区域的悬浮水平。

11、本发明的系统投入运行后，将原来仅仅依靠侧进式搅拌器的推液动能进行悬浮的不利局面，转变成了：依靠巨量循环浆液的液位势能，实现从吸收塔中心区域产生向下冲击和横向旋转冲击，同时还依靠搅拌器从吸收塔侧壁区域产生侧向旋转推力，二者协同实现悬浮的有利局面。这种局面保证了吸收塔浆液池得全部底部区域不再存在任何悬浮死区。

12、本发明的悬浮工艺利用的循环浆液的势能转变而来的冲击动能，其能量的根本源头是现有循环泵的驱动力，因此，本发明的悬浮工艺运行过程中并不需要新的、额外的机械动能的注入，符合节能减耗的原则。

13、该系统的各个部件均为固定安装，导流叶片也不会转动，可以提高整体的可靠性和使用寿命，保证长期稳定运行。

14、在一些实施例中，导流喉口与塔体内径之比为1:5-10。采用该比例范围的导流喉口，可以对循环喷淋的浆液进行有效收集，并对浆液起到更好的加速作用，使其产生更大的冲击力。

15、在一些实施例中，底部锥斗的上方与塔体之间围成储液筒体，储液筒体的容积为浆液池容积的1/3～1/2。

16、优选的，底部锥斗的侧壁的倾斜角度为50°-75°。

17、在一些实施例中，导流叶片的下方设置有耐磨陶瓷板，耐磨陶瓷板安装于塔体的底部，位于扩散口的下方，且其直径至少大于扩散口大径端的直径。

18、优选的，耐磨陶瓷板面积不小于导流喉口截面积的4-10倍。由于从扩散口流下的旋流浆液具有较高的流速，而且浆液中携带着大量的固体颗粒，所以会对塔体的底部产生较强的摩擦力。在该位置处设置耐磨陶瓷板，用于对塔底进行有效防护。

19、优选的，耐磨陶瓷板的厚度为10-20mm。

20、在一些实施例中，塔体和底部锥斗的材质均为耐腐蚀材质，厚度为6-20mm。塔体和底部锥斗的表面光滑设置。

21、优选的，底部锥斗采用加固筋、支撑结构进行支撑。以保证足够的荷载承载力。

22、在一些实施例中，所述中心轴与导流喉口的直径比为1:0.2-0.5。中心轴的应具备足够的支撑强度，足以承受导流旋转叶片传递的液流冲击力；中心轴将采用耐腐蚀、耐磨损材料制作；

23、导流叶片将使导流喉口处流动的浆液产生一个侧向旋转的分力，使浆液既向下冲击性流动，又具有一定的侧向旋转性流动。

24、导流叶片产生的旋转性流动的初始速度，与吸收塔壁上设置的侧向搅拌器的旋转推动的初始流动速度基本一致。

25、在一些实施例中，导流叶片的数量为4-8片，每个叶片的倾斜角度为30°-55°。

26、优选的，导流叶片的厚度为10-30mm。导流叶片的材料采用耐腐蚀、耐磨损材料制作，厚度控制在10-30mm之间，并具有足够的抗冲击强度和使用寿命。

27、在一些实施例中，所述扩散口与塔底板的距离与喉口直径之比为1:0.5-1.5。

28、在一些实施例中，塔体的底部通过浆液循环管和浆液循环泵与塔体顶部的喷淋层连接，浆液循环管与塔体的连接位置高于侧进式搅拌器的安装位置。

29、第二方面，本发明提供一种消除大直径吸收塔浆液池中心区域石膏堆积的方法，包括如下步骤：

30、底部锥斗收集循环喷淋的浆液，并在底部锥斗的上方形成液位，形成液位势能；

31、收集的浆液流经导流喉口的过程中被加速，流经导流叶片后，在导流叶片的导流作用下，形成旋流；

32、旋流的浆液在扩散口的导流作用下形成朝向斜下方旋流的流体，对塔底的浆液起到冲击和悬浮作用，与侧进式搅拌器一起消除塔底的石膏悬浮死区。

33、在一些实施例中，导流喉口的浆液流速为1-2.5m/s。

34、上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

35、本发明首先利用底部锥斗将全部喷淋下落的循环浆液集中起来，形成一定液位势能，然后从浆液池中心区域向下释放，使之具有对中心区域底部的巨大冲击能量，加上喉口处的导流叶片的作用使浆液又具有一定的横向旋转力，由此彻底消除中心区域和整个底部区域的石膏悬浮死区，根本上解决石膏沉积问题；

36、具有与侧进式搅拌器良好的旋转协同效应，还可在一定程度上能够减少对侧进式搅拌器的功率需求；

37、利用了原来白白损失的循环浆液的液位势能，整个系统和运行过程无新增能耗。

38、该系统的各个部件均固定设置，没有任何运动部件，运行稳定可靠。