CN100438951C - 节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，它包括有一个输送器和一个引射器；所述的输送器包括有一个水平输入管和一个与该水平输入管相通的水平输出管，在水平输入管和水平输出管之间的上部连通有一个物料吸入器；所述的引射器包括有混合气管、锥形管、固定管、喷嘴、蒸汽输入管；本发明结构简单、设备加工费用较低、运行费用较低、维修维护工作量极少、消化氧化输送效果较好；它用于电厂、水泥厂、煤厂、化工厂、冶金厂等部门的脱硫灰、粉煤灰、石灰粉、石灰石粉、煤粉等粒径在10mm以下的粉料输送，特别适合应用于大气环境污染治理中锅炉烟气脱硫，适用于各种工业和电站锅炉的烟气脱硫方面脱硫剂和脱硫灰的输送，并能达到脱硫灰消化氧化的目的。

Description

节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置

技术领域

本发明涉及物料输送设备技术领域，特别适合应用于大气环境污染治理中锅炉烟气脱硫技术领域，是一种节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置。

背景技术

目前，国内外固体粉料短距离的输送方式有三种：机械输送(采用斗提机、埋刮板机、螺旋给料机、皮带机等)；水利输送；气力输送。机械输送属最经典的粉料输送方式，由于其能耗低(一般是气力输送的50％)而被许多部门所采用，但由于其泄漏、磨损、噪声、维修量大的缺点，目前在许多行业正逐步被气力输送技术和设备所代替；水利输送由于其输送介质的原因受到极大限制，同时由于水资源紧缺的原因，只在一定的范围内应用。气力输送一般采用罗茨风机或空气压缩机所产生的中高压气体作为气源，电耗较高，但这种输送方式维修量小、安静、卫生、易自控，而被越来越多的企业所采用，但由于其能耗较高，使一些企业仍采用机械输送。

喷射器是利用高能流体介质对低能流体进行引射增压或加速的装置。具有提高流体压力而不直接消耗机械能的特点。在喷射器中，不同的两股气体相互混合，并发生能量交换，以形成一股居中压力的混合气体。所以采用它比采用机械的增压设备(压缩机、泵、鼓风机和引风机)简单而可靠；此外，喷射器可与各种设备相联接，***简单；制造也不复杂，鉴于此，目前国内外在动力、冶金、石油化工、建筑、制冷、电站及农业领域，喷射器获得愈来愈广泛应用。

引射器是喷射器的一种，其利用一种气体引射另一种气体，实现两种气体的混合并达到一定的气体混合状态。它可用于气体的引射、制冷、抽真空等众多用途，应用于电力、冶金、食品等许多工业领域，例如，电厂中汽轮机中把空气从冷凝器中抽走、气体喷燃器；喷气式飞机隐射增压器，对飞机发动机增压、增推、降温、提高红外隐身性能发挥关键作用。

发明内容

本发明的目的是提供节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，其结构简单、设备加工费用较低、运行费用较低、维修维护工作量极少、消化氧化输送效果较好；它可用于电厂、水泥厂、煤厂、化工厂、冶金厂等部门的脱硫灰、粉煤灰、石灰粉、石灰石粉、煤粉、水泥生料等粒径在10mm以下的粉料输送，特别适合应用于大气环境污染治理中锅炉烟气脱硫及各种工业和电站锅炉的烟气脱硫方面脱硫剂和脱硫灰的输送，同时达到脱硫灰(剂)消化氧化的目的。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，其特征在于：它包括一个输送器和一个引射器；所述的输送器包括一个水平输入管和一个与该水平输入管相通的水平输出管，在水平输入管和水平输出管之间的上部连通一个物料吸入管；所述的引射器包括有混合气管、锥形管、固定管、喷嘴、蒸汽输入管；所述的混合气管***输送器的水平输入管内，该混合气管的前端设置在物料吸入管内的下部，该混合气管的后端伸出水平输入管的后部，并与锥形管的前端连接，该锥形管的后端与固定管的前端连接，该固定管的后端内设有固定支架，在该固定支架的中部穿入连接有一根蒸汽输入管，在该蒸汽输入管的前端连接有喷嘴。

所述的固定支架包括有一个带有内螺纹的中心环套，在中心环套的四周连接有支杆，所述的蒸汽输入管与固定支架的中心环套是螺纹连接；所述的蒸汽输入管的前端与喷嘴是螺纹连接。

在水平输入管内的混合气管上设置有前支撑盘和后支撑盘，在水平输入管的端口处设置有端盖，所述的混合气管由端盖中部***输送器内。

本节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，采用喷气式航空器引射原理，利用蒸汽具有压力温度湿度的特点将其作为第一气体动力源，在本引射器中，采用引射原理将空气(或烟气)吸进引射器的锥形管和混合气管内；利用蒸汽具有较高温度的特点，将蒸汽温度传给空气(或烟气)并使其膨胀，膨胀后的空气(或烟气)产生新的推动力，作为第二气体动力源从混合气管的前端喷出，在输送器中产生负压，利用产生的负压将物料吸入，利用混合气体的高速，达到输送粉料原料的目的；利用蒸汽与CaO的快速反应达到CaO消化为Ca(OH)₂的目的，利用混合气体中的高温空气蒸汽混合气与CaSO₃反应达到氧化的目的。

在干法、半干法脱除二氧化硫工艺***中，设置有脱硫剂(CaO)消化器，通过喷水将CaO变成Ca(OH)₂，以提高脱硫效率。采用本节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置输送脱硫剂(CaO)时，由于蒸汽中含有水，可以在输送过程当中将CaO变成Ca(OH)₂，将传统的消化、氧化、输送三个工艺环节合并为一个环节，降低了工程投资。由于混合气中含有O₂，在输送过程中使CaSO₃氧化为CaSO₄。

在干法、半干法脱硫工艺的气固反应过程中，脱硫剂(CaO)利用率比较低，因此需要大量的脱硫灰输送至脱硫塔内，以提高脱硫剂(CaO)利用率。在脱硫灰中除未被利用的CaO外，主要成分是粉煤灰，粉煤灰中成分虽然变化较大，但总体上钙、镁、钾、钠等碱性氯化物平均含量在10％以上。粉煤灰中碱性物质是在锅炉炉膛的高温下烧成的，属于过烧碱性物质，如CaO，未过烧的CaO在水中很快生成Ca(OH)₂，而过烧CaO在水中需要30～50分钟才能生成Ca(OH)₂，必须要快速激活粉煤灰中过烧碱性物质和脱硫剂中过烧CaO的活性，才能有效地降低脱硫剂的用量。而脱硫灰中的碱性氧化物要在高温下(100℃以上)才能被活化，形成碱性氢氧化物，使得脱硫灰中的碱性物质得到充分利用；利用CaSO₃在有氧条件下，可氧化为CaSO₄(石膏)的原理，在采用本发明装置进行脱硫灰的输送时，可达到此目的，解决目前的脱硫灰氧化的难题。

在输送脱硫剂或者脱硫灰的过程中，CaO生成Ca(OH)₂为发生放热反应，产生的热量被混合气体吸收，气体又获得能量，进一步膨胀，增强了混合气体的输送能力。

用蒸汽与空气的混合气输送脱硫剂、脱硫灰(粉煤灰)的同时发生如下反应：

CaO+H₂O(_g)＝Ca(OH)₂

CaO_(过烧)+H₂O_(g)＝Ca(OH)₂

MgO_(过烧)+H₂O_(g)＝Mg(OH)₂

3CaO·SiO₂+H₂O_(g)→CaO·SiO₂+2Ca(OH)₂

2CaO·SiO₂+H₂O_(g)→CaO·SiO₂+Ca(OH)₂

K₂O·SiO₂+2H₂O_(g)＝H₂SiO₃+2KOH

Na₂O·SiO₂+2H₂O_(g)＝H₂SiO₃+2NaOH

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃+3H₂O_(g)→CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃+3Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+SO₂＝CaSO₃+H₂O

2CaSO₃+O_2(g)＝2CaSO₄

从上述反应可知，在蒸汽混合气条件下，粉煤灰中释放出以钙为主的许多碱性物质，这些碱性物质与烟气中SO₂迅速发生反应，生成亚硫酸盐，因此在脱硫过程中具有实际意义，可提高脱硫效果。

本发明的优点：

(1)、经济合算：现有气力输送的气源多为高压风机、罗茨风机产生的压缩气体，设备投资比较高，由于现场的工作环境比较恶劣，高压风机、罗茨风机的日常维护和检修成为了一项比较重要的工作，电力消耗也是输送***的主要运行成本；而节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置使用的是二次能源——蒸汽，引射的介质是没有成本的空气(或烟气)，混合后作为气力输送的气源，不仅降低了设备投资，还减少了电力消耗和设备维护维修工作。

(2)、提高了钙的利用率：在混合气作用下，通过使CaO特别是过烧CaO变成Ca(OH)₂，激活了脱硫灰中的碱性物质，脱硫剂及脱硫灰中过烧碱性金属氧化物(钙、镁、铁、钠、钾、钛)都转化成对应的氢氧化物，提高了Ca的利用率，降低了钙硫比。

(3)、由于粉煤灰是燃煤锅炉的废弃物，因此将其用于烟气脱硫将在经济效益和环境效益上都具有吸引力。

(4)、由于干法、半干法脱硫灰中含有大量的化学性质不稳定的CaSO₃，使其应用受到限制，采用本发明的输送设备时，使CaSO₃在输送过程中得到氧化，生成化学性质稳定的CaSO₄，使得干法、半干法脱硫灰可以直接用于建材、水泥行业。

(5)、节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置的输送气源是蒸汽与空气的混合气体，含有一定量的水，在物料的输送过程中增加了烟气的湿度，提高了粉尘导电性能、降低了烟温，对改善烟尘的比电阻，提高除尘器除尘效率有明显作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的输送器结构示意图

图3是本发明的端盖结构示意图

图4是本发明的混合气管、锥形管、固定管连接结构示意图

图5是本发明的混合气管结构示意图

图6是本发明的锥形管结构示意图

图7是本发明的固定管和固定支架结构示意图

图8是图7左视示意图

图9是本连接管示意图

图10是本发明的喷嘴结构示意图

图11是图10左视示意图

图12是本发明的蒸汽输入管结构示意图

具体实施方式

参见图1～图12所示：一种节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，它包括有一个输送器2和一个引射器5；所述的输送器2包括有一个水平输入管4和一个与该水平输入管相通的水平输出管1，在水平输入管和水平输出管之间的上部连通有一个物料吸入管3；所述的引射器5包括有混合气管14、锥形管10、固定管9、喷嘴6、蒸汽输入管8；所述的混合气管14***输送器的水平输入管4内，该混合气管14的前端设置在物料吸入管3内的下部，该混合气管14的后端伸出水平输入管4的后部，并与锥形管10的前端连接，该锥形管10的后端与固定管9的前端连接，该固定管9的后端内设有固定支架7，在该固定支架7的中部穿入连接有一根蒸汽输入管8，在该蒸汽输入管8的前端连接有喷嘴6。在固定管9的后端焊接有连接管，用于吸入空气(或烟气)。

所述的固定支架7包括有一个带有内螺纹的中心环套15，在中心环套的四周连接有支杆16，所述的蒸汽输入管8与固定支架的中心环套是螺纹连接；所述的蒸汽输入管8的前端与喷嘴6是螺纹连接。

在水平输入管内的混合气管上设置有前支撑盘13和后支撑盘12，在水平输入管4的端口处设置有端盖11，所述的混合气管14由端盖中部***输送器2内。

蒸汽经过喷嘴压缩时，增大流速、增大压力；通过喷嘴后形成负压，将周围的空气(或烟气)吸入，形成混合气体；蒸汽将热量传递给空气(或烟气)，使其加热膨胀，形成输送的气力源，从混合气管输出，形成负压，将输送器上部下来的物料从输出管输出，输送至指定的地点。

蒸汽温度为100℃～3000℃，蒸汽压力4-35kg/cm²。输送距离在0～500m，输送高度在0～50m。

输送物料为粒径小于10mm的固体粉料。

本节能型蒸汽引射空气输送装置替代罗茨风机和直接用蒸汽输送经济分析：

以输送450t/h的脱硫剂灰为例，采用节能型蒸汽引射空气输送装置替代罗茨风机作为动力源，需耗蒸汽约2.7t/h(按输送30t/h用蒸汽0.18t/h)，折合148.5元；若采用罗茨风机输送，需4台75KW的电机总电功率为300KW；同时为了保证脱硫效率，需添加生石灰消化***(包括：石灰消化器，水泵、循环水泵、输送风机、给料机、熟石灰储罐、布袋除尘器等)，电力消耗约122.5KW，总电力消耗约422.5KW，折合169元；需耗水0.3t/h，折合0.3元，共计169.3元；若采用蒸汽输送，蒸汽消耗约12t/h，每吨蒸汽按55元计算，折合660元，同时节约设备投资约170万元，每年节省设备维修费约2.625万元。经济和节能效果显。详细经济情况见表2。

表1不同输送方式经济性比较

纵上所述，当本发明用蒸汽混合烟气脱硫，并输送脱硫灰时，能达到脱硫灰消化氧化的目的；当用压缩空气代替蒸汽时，可以直接输送粉煤灰、石灰粉、石灰石粉、煤粉等粒径在10mm以下的粉料，使设备加工费用降低、运行费用降低、维修维护工作量减少。

Claims (3)

1、一种节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，它包括有一个输送器(2)和一个引射器(5)；所述的输送器(2)包括有一个水平输入管(4)和一个与该水平输入管相通的水平输出管(1)，在水平输入管和水平输出管之间的上部连通有一个物料吸入管(3)；其特征在于：

所述的引射器(5)包括有混合气管(14)、锥形管(10)、固定管(9)、喷嘴(6)、蒸汽输入管(8)；所述的混合气管(14)***输送器的水平输入管(4)内，该混合气管(14)的前端设置在物料吸入管(3)内的下部，该混合气管(14)的后端伸出水平输入管(4)的后部，并与锥形管(10)的前端连接，该锥形管(10)的后端与固定管(9)的前端连接，该固定管(9)的后端内设有固定支架(7)，在该固定支架(7)的中部穿入连接有一根蒸汽输入管(8)，在该蒸汽输入管(8)的前端连接有喷嘴(6)。

2、根据权利要求1所述的节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，其特征在于：所述的固定支架(7)包括有一个带有内螺纹的中心环套(15)，在中心环套的四周连接有支杆(16)，所述的蒸汽输入管(8)与固定支架的中心环套是螺纹连接；所述的蒸汽输入管(8)的前端与喷嘴(6)是螺纹连接。

3、根据权利要求1所述的节能型蒸汽引射消化氧化输送一体化装置，其特征在于：在水平输入管内的混合气管上设置有前支撑盘(13)和后支撑盘(12)，在水平输入管(4)的端口处设置有端盖(11)，所述的混合气管(14)由端盖中部***输送器(2)内。

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