纤维球过滤装置及其过滤烟气脱硫溶液的方法

摘要

本发明提供了一种纤维球过滤装置及其过滤烟气脱硫溶液的方法。所述纤维球过滤装置包括：罐体、固定座、支撑孔板、纤维球、搅拌组件和耐腐蚀内衬，罐体包括内腔、进液管和出液管，进液管和出液管分别设置在罐体的顶部和底部并均与内腔连通；支撑孔板设置有多个通孔；固定座将支撑孔板沿水平方向固定在内腔的下部；纤维球填装在空腔内及支撑孔板上方，且其粒径大于支撑孔板的孔径；搅拌组件搅拌纤维球；耐腐蚀内衬包覆在罐体、进液管和出液管的整个内表面上、固定座和支撑孔板的表面上以及搅拌组件的接触待过滤液体的表面上。本发明的优点包括：能够提供一种适用于过滤强腐蚀性溶液且容易清洗干净的装置及方法；并且装置成本低、操作简便。

说明书

技术领域

本发明涉及强腐蚀性液体过滤技术，具体来讲，涉及一种用于过滤强腐 蚀性液体（例如，烟气脱硫再生工艺中的脱硫溶液）的纤维球过滤装置使用 该装置过滤烟气脱硫溶液的方法。

背景技术

在现有技术中，烧结烟气脱硫再生工艺通常使用脱硫溶液（例如，有机 胺脱硫溶液、离子液等）在较低温度下吸收烟气中的硫氧化物（例如，二氧 化硫和三氧化硫），然后在较高温度下解吸脱硫溶液中吸收的硫氧化物，以获 得较高纯度的硫氧化物气体，并同时得到恢复了吸收硫氧化物能力的脱硫溶 液，也就是说，烟气脱硫工艺中的脱硫溶液（简称为烟气脱硫溶液或脱硫溶 液）可循环使用。烟气脱硫再生工艺广泛用于处理工业（包括冶金、烧结、 电厂锅炉等）生产中所排放的烟气，这对减少烟气中的硫氧化物造成的环境 污染具有重要意义，而且能够回收利用烟气中含有的硫氧化物并将其用于生 产硫酸或硫磺等工业原料。此外，可再生烟气脱硫工艺消除了传统的石灰石- 石膏湿法等烟气脱硫技术的工艺缺点，避免了产生新的固体废弃污染物或新 增排放温室气体二氧化碳等副作用。通常，脱硫溶液中均含有能够在较低温 度下吸收烟气中的硫氧化物（包括二氧化硫和三氧化硫）并能够在较高温度 下解吸硫氧化物的有机组分（本文中，称为脱硫有机组分），这也是脱硫溶液 的核心成分。

然而，由于烟气脱硫再生工艺中的脱硫溶液循环使用，故而脱硫溶液中 会富集大量的腐蚀性离子（例如，氟离子（氟离子可与多种物质结合生产超 级酸）、氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子等），因此，必须对其进行过滤， 尤其是，用于处理冶金烧结烟气的脱硫溶液。而实践证明，一般材质的罐体 材料和滤料都不使用，即使金属钛也被证明不能耐受烧结烟气脱硫溶液的腐 蚀。因此，亟需提供一种能够适用于过滤烟气脱硫再生工艺中的脱硫溶液的 装置。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的一项或多项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够适用于过滤烟气脱硫再生工 艺中的脱硫溶液的装置。

本发明的一方面提供了一种纤维球过滤装置。所述纤维球过滤装置包括： 罐体、固定座、支撑孔板、纤维球、搅拌组件和耐腐蚀内衬，其中，所述罐 体包括内腔、进液管和出液管，所述进液管设置在罐体的顶部并与所述内腔 连通，所述出液管设置在罐体的底部并与所述内腔连通；所述支撑孔板的板 面上设置有多个通孔；所述固定座将所述支撑孔板沿水平方向固定在所述内 腔的下部；所述纤维球填装在所述空腔内，并位于所述支撑孔板的上方，而 且所述纤维球的粒径大于所述支撑孔板的通孔的孔径；所述搅拌组件以竖直 方向为轴进行圆周转动并搅拌所述纤维球；所述耐腐蚀内衬包覆在罐体、进 液管和出液管的整个内表面上，并包覆在固定座和支撑孔板的表面上，而且 包覆在所述搅拌组件的接触待过滤液体的表面上。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述搅拌组件可包括搅拌 头、搅拌杆、动力机构和耐腐蚀自润滑轴承，其中，所述搅拌头设置在所述 空腔内并用于搅拌所述纤维球，所述动力机构设置在所述罐体外部并用于提 供搅拌所需动力，所述搅拌杆将所述搅拌头与所述动力机构连接，所述耐腐 蚀自润滑轴承套装在所述搅拌杆的与罐体配合的位置处。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述纤维球过滤装置还可 包括设置在罐体顶部的压力计安装管。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述纤维球过滤装置还可 包括设置在罐体顶部的第一人孔和设置在罐体的中部并位于所述支撑孔板上 方的第二人孔。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述纤维球过滤装置还可 包括设置在罐体的中部并位于所述支撑孔板上方的液位观察孔。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述纤维球过滤装置还可 包括设置在罐体下方并与罐体底部固定连接的支腿。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述耐腐蚀内衬可以为聚 四氟乙烯材质。

在本发明的过滤装置的一个示例性实施例中，所述液体可以为用于烟气 脱硫再生工艺中且具有强腐蚀能力的脱硫溶液。

本发明的另一方面提供了一种过滤烟气脱硫再生工艺中的脱硫溶液的方 法。所述方法采用如上所述的纤维球过滤装置来进行，并且所述方法包括以 下步骤：在过滤脱硫溶液时，将脱硫溶液从进液管导入罐体，脱硫溶液由上 向下依次流经由纤维球形成的滤床和支撑孔板以得到过滤后的脱硫溶液，并 最终通过出液管流出。

在本发明的过滤方法的一个示例性实施例中，所述方法还可包括：在冲 洗纤维球时，将净水和气体从出液管导入罐体，净水和气体由下向上依次流 经支撑孔板和由纤维球形成的滤床，最终通过进液管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够提供一种适用于过滤强 腐蚀性溶液且容易清洗干净的装置；能够提供一种适合于过滤烟气脱硫再生 工艺中的脱硫溶液的装置和方法；降低了装置成本、并且装置操作简便。

附图说明

图1示出了根据本发明的纤维球过滤装置的一个示例性实施例的主视剖 视图。

图2示出了图1中的A处的放大视图。

图3示出了图1中的B处的放大视图。

图4示出了图1中的C处的放大视图。

图5示出了图1中的D处的放大视图。

主要附图标记说明如下：

1-罐体、2-支撑孔板、3-纤维球、4a-搅拌头、4b-搅拌杆、4c-动力机构、 4d-自润滑轴承、5-固定座、6-耐腐蚀内衬、7-连接缝、8-压力计安装管、9a- 进液管、9b-出液管、10-气密试验孔、11a-第一人孔、11b-第二人孔、12a-第 一液位观察孔、12b-第二液位观察孔和13-支腿。

具体实施方式

在下文中，将结合附图来详细说明本发明的纤维球过滤装置及其过滤烟 气脱硫溶液的方法的一个示例性实施例。

图1示出了根据本发明的纤维球过滤装置的一个示例性实施例的主视剖 视图。图2示出了图1中的A处的放大视图。图3示出了图1中的B处的放 大视图。图4示出了图1中的C处的放大视图。图5示出了图1中的D处的 放大视图。

如图1至图5所示，在本发明的一个示例性实施例中，本发明的纤维球 过滤装置包括：罐体1、支撑孔板2、纤维球3、搅拌组件、固定座5和耐腐 蚀内衬6。

其中，罐体1包括内腔（如图1中所示）、进液管9a和出液管9b，进液 管9a设置在罐体1的顶部并与内腔连通，出液管9b设置在罐体1的底部并 与内腔连通。罐体1可以为钢制结构。

支撑孔板2可以为钢制结构，并且其板面上均匀设置有多个通孔。固定 座5将支撑孔板2沿水平方向固定在内腔的下部。固定座5可为钢制结构。

纤维球3填装在所述空腔内，并位于支撑孔板2的上方，而且纤维球的 粒径大于支撑孔板2的通孔的孔径。纤维球3为由具有耐腐蚀性能的纤维材 料制成，例如，纤维球3可采用以聚四氟乙烯为原料的氟纶纤维或带聚四氟 乙烯镀膜纤维加工而成。

在本示例性实施例中，搅拌组件包括搅拌头4a、搅拌杆4b、动力机构4c 和耐腐蚀自润滑轴承4d。其中，搅拌头4a设置在所述空腔内并用于搅拌纤维 球3，动力机构4c设置在罐体1外部并用于提供搅拌所需动力，搅拌杆4b 将搅拌头4a与动力机构4c连接，耐腐蚀自润滑轴承4d套装在搅拌杆4b的 与罐体1配合的位置处。搅拌组件以竖直方向为轴进行圆周转动并搅拌纤维 球3。在本示例性实施例的纤维球过滤装置的运行过程中，在水流、重力和 搅拌的三重作用下，由纤维球3形成的滤床将被压缩并沿由上而下的方向变 得逐渐密实，其堆积密度沿水流方向（即由上而下的方向）逐渐加大，使由 纤维球3形成的滤层沿水流动方向的孔隙度由大逐渐变小，相应滤层孔隙直 径和孔隙密度逐渐减小，从而形成了一个特别理想的变孔隙深层过滤状态。 其过滤过程既有横向深层过滤，也有纵向深层过滤，从而有效地提高了过滤 精度。

耐腐蚀内衬6包覆在罐体1、进液管9a和出液管9b的整个内表面上，并 包覆在固定座5和支撑孔板2的表面上，而且还包覆在搅拌组件的接触待过 滤液体的表面（即，搅拌杆4b和搅拌头4a的表面）上。例如，罐体1内部 及罐内的支撑孔板2、搅拌杆4b和搅拌头4a等均用2～6mm厚聚四氟乙烯 包衬里或包裹。根据具体情况，一些小型构件也可以直接用聚四氟乙烯材料 制作而取代钢构件。例如，如图5所示，耐腐蚀自润滑轴承可以为由聚四氟 乙烯材料制成并填充有石墨粉的自润滑轴承。如图2所示，衬里或包裹的连 接缝7可根据不同场合或条件采用热压焊和热风焊，焊条采用可熔性聚四氟 乙烯焊条。如图2所示，罐体1所有对外连接管道、法兰均要用聚四氟乙烯 材料完整的翻衬到法兰对接面上。同时，对衬里或包裹好的罐体1内部及罐 内的支撑孔板2、活动多孔板4等进行严格的密封检查和气密试验，以确保 在使用中烧结烟气脱硫溶液不致因泄漏而造成钢制罐体1和其它钢制部件的 腐蚀。如图4所示，为方便气密试验，罐体1下部开有气密试验孔10。

在本示例性实施例中，优选地，耐腐蚀内衬6为聚四氟乙烯材质，但本 发明不限于此，例如，其它具有耐受强腐蚀作用的材料也可作为本发明的耐 腐蚀内衬。

在本示例性实施例中，优选地，纤维球过滤装置还包括设置在罐体1顶 部的压力计安装管8，从而能够对罐体1的空腔中的压力进行测量和监控。

在本示例性实施例中，优选地，纤维球过滤装置还包括设置在罐体1侧 顶部的第一人孔11a和设置在罐体1的中部并位于支撑孔板2上方的第二人 孔11b，从而能够便于维修罐体1内部的构件或清理罐体1内部的残渣。

在本示例性实施例中，优选地，纤维球过滤装置还包括设置在罐体1的 中部并位于支撑孔板2上方的第一液位观察孔12a和第二液位观察孔12b，从 而能够方便地实时观察罐体1中的液位。

在本示例性实施例中，优选地，纤维球过滤装置还包括设置在罐体1下 方并与罐体1底部固定连接的支腿13，从而便于固定纤维球过滤装置。

下面以用于烧结烟气再生系统中且具有强腐蚀能力的脱硫溶液作为待过 滤液体，来详细描述采用图1所示的纤维球过滤装置的过滤方法。

在过滤具有强腐蚀能力的脱硫溶液时，将脱硫溶液从进液管9a导入罐体 1，脱硫溶液由上向下依次流经由纤维球3形成的滤床和支撑孔板2以得到过 滤后的脱硫溶液，并最终通过出液管9b流出。如此进行持续过滤。在需要对 纤维球过滤装置进行冲洗时，将净水和气体从出液管9b导入罐体1，净水和 气体由下向上依次流经支撑孔板2和由纤维球3形成的滤床，最终通过进液 管9a排出。

具体来讲，在过滤时，脱硫溶液由位于罐体1上部的进液管9a流入罐体 1，并由位于罐体1下部的出液管9b流出。在过滤过程中，在水流、重力和 搅拌的三重作用下，由纤维球3形成的滤床将被压缩并沿由上而下的方向变 得逐渐密实，其堆积密度沿水流方向（即由上而下的方向）逐渐加大，使由 纤维球3形成的滤层沿水流动方向的孔隙度由大逐渐变小，相应滤层孔隙直 径和孔隙密度逐渐减小，从而形成了一个特别理想的变孔隙深层过滤状态。 其过滤过程既有横向深层过滤，也有纵向深层过滤，从而有效地提高了过滤 精度。当纤维球3构成的滤层被污染需清洗再生时，由清洗水和清洗空气形 成的混合气液流体沿反方向通过纤维球3形成的滤床，在反洗水流和清洗空 气的作用下，由纤维球3形成的滤床沿混合气液流体的流动方向（即由下向 上）运动，使纤维球3形成的滤料达到松散状态，并且通过搅拌组件的搅拌 作用和气水混合清洗处理，在气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维球3形成的 滤料将得到彻底清洗，从而达到理想的清洗效果。

综上所述，本发明提供了一种适用于过滤强腐蚀性溶液且容易清洗干净 的装置及其过滤方法，本发明的装置尤其适合于过滤烟气脱硫再生工艺中的 脱硫溶液。此外，本发明还具有成本低、操作简便的优点。