智能自控式石灰投加裝置的製作方法

2023-11-08 03:40:52

專利名稱：智能自控式石灰投加裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種酸洗廢水、脫硫除塵等領域中的淨化處理系統，尤其涉及一種自控式石灰投加系統。
背景技術：
在水處理和脫硫除塵行業中，氫氧化鈣被廣泛用於酸鹼中和、石灰沉澱法等工藝中。氫氧化鈣作為廉價的酸鹼中和劑更是常常應用於鋼鐵行業廢水處理中。其使用特點使石灰投加成為環保行業的關鍵方式之一。在工業上按照石灰投加粉料性質將石灰投加方法分為溼法和幹法。幹法石灰計量系統也稱為定流量變濃度石灰計量系統，通過計量消石灰粉量來滿足系統進水流量及進水水質的變化。溼法石灰計量系統也稱為定濃度變流量石灰計量系統，通過計量石灰乳量來滿足系統進水流量及進水水質的變化。由於幹法的操作環境較差，同時對流量和水質的適應能力較差，因此，目前在工業上最普遍應用的是溼式石灰投加方式，即袋裝石灰粉經人工解包後置於儲灰罐待用，每個儲灰罐均配有密度補償裝置，將氫氧化鈣粉末與水按比例投入溶解罐中，通過攪拌機對溶液進行充分攪勻，製備後的溶液由精密計量泵或是螺杆泵加至用藥點，調節pH。但是，由於石灰粉含有不溶物雜質多，易沉積等特性導致石灰在儲存、石灰投加均勻性及對水質水量的適應性都存在不同的問題。具體如下:(I)石灰儲存時易形成偏析，空洞、起拱或架橋等情況，導致物料流動不均勻，嚴重時供料系統會斷流；同時出料口流速不穩定，導致流動通道不穩定，卸料時粉料密度變化大，可能使安裝在出料口的容積式供料機失效；密實應力下，不流動區留下的粉料可能變質或結塊；沿料筒倉壁的長度安裝料位指示計置於不流動區的物料下面，因此不能正確指示料倉料位。(2)由於石灰粉料卸料的不均勻性，導致配置石灰溶液濃度不穩，投加精度和效率低下，使系統對進水水質和水量的應變能力變差，從而影響了從而影響廢水處理和脫硫除塵效果。(3)在水處理行業，因進水水質、水量波動較大及石灰溶液濃度的不均衡致使石灰自動投加實現困難，工人勞動強度大，操作環境惡劣，這也使眾多的水廠和其他用戶一直以來對投加石灰方法望而卻步。正由於以上原因，設計簡易可行的石灰投加系統是其發展的必然趨勢。

實用新型內容針對現有石灰投加系統的缺陷，本實用新型提供一種智能自控式石灰投加裝置。利用本實用新型可提高石灰自動投加系統的投加精度、靈活性和效率、容易控制，並改善工人工作環境，降低工人勞動強度，節約了運行成本，使石灰投加系統能夠長效穩定運行，並適應進水水質和水量的變化。[0010]為了解決上述技術問題，本實用新型智能自控式石灰投加裝置予以實現的技術方案是:包括依次布置的石灰粉料料倉、石灰溶解池和石灰溶液儲存池；所述石灰粉料料倉內設有料位計，所述石灰粉料料倉的底部設有密度補償裝置，所述石灰粉料料倉的出料口處設有精準給料機；在所述螺旋輸送器的尾段管路上設置有氣動蝶閥，所述氣動蝶閥的啟閉由一電磁閥控制；所述石灰溶解池和石灰溶液儲存池內均分別設有攪拌器和液位計，所述石灰粉料料倉和所述石灰溶解池的頂部均分別設有除塵器；所述石灰溶解池連接有進水管路，所述進水管路上設有配水電動閥；所述石灰溶解池與所述石灰溶液儲存池之間的管路上設有離心泵和電動閥，所述石灰溶液儲存池的排料口通過管路連接至一投藥泵，所述投藥泵上設置變頻器，所述投藥泵通過投藥管路連接至投藥點，所述投藥管路上設有電動閥；所述投藥點處的反應池內設有PH計；還包括可編程邏輯控制器PLC和與之相連的上位機，所述上位機用於實時監控，所述可編程邏輯控制器PLC對上述所有動件的狀態量進行數據採集和控制。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型有效防止石灰起拱或架橋的產生，保證了卸料順暢，物料密度均勻，提高了石灰投加系統的精度和效率，節約了運行成本，同時弱化了因粉料不均勻導致的對水質水量適應能力差的缺點，改善了工人工作環境，降低了勞動強度，實現了智能自動控制，降低了對工人的技術水平的要求。該實用新型適用於水處理和脫硫除塵領域，易於實現，應用和推廣範圍大，實現了全封閉智能自動控制，提高系統運行過程的經濟效益。

圖1 (a)是料倉內形成空穴形態的示意圖；圖1 (b)是料倉內形成架橋形態的示意圖；圖1 (C)是料倉內形成偏析形態的示意圖；圖1 (d)是料倉內形成附著形態的示意圖；圖2 (a)是正常狀態下料倉內形態示意圖；圖2 (b)是振動後狀態下料倉內形態示意圖；圖2 (C)是流化後狀態下料倉內形態示意圖；圖3是本實用新型智能自控式石灰投加裝置結構示意圖；圖4是本實用新型智能自控式石灰投加裝置工藝流程圖。圖中:1_脈衝除塵器，2-石灰粉料料倉；3_密度補償裝置；4_精準給料機；5-螺旋輸送器；6_水膜除塵器，7-石灰溶解池；8_離心泵，9-攪拌器，10-石灰溶液儲存池，11-投藥泵。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。如圖3所示，本實用新型一種智能自控式石灰投加裝置，包括依次布置的石灰粉料料倉2、石灰溶解池7和石灰溶液儲存池10 ;所述石灰粉料料倉2內設有料位計，所述石灰粉料料倉2的底部設有密度補償裝置3，所述密度補償裝置包括空氣吹掃器和振蕩器；所述石灰粉料料倉2的出料口處設有精準給料機4 ;在所述螺旋輸送器的尾段管路上設置有氣動蝶閥，所述氣動蝶閥的啟閉由一電磁閥控制；所述石灰溶解池7和石灰溶液儲存池10內均分別設有攪拌器9和液位計，所述石灰粉料料倉2和所述石灰溶解池7的頂部均分別設有除塵器，所述石灰粉料料倉2頂部的除塵器採用脈衝除塵器，所述所述石灰溶解池7頂部的除塵器採用水膜除塵器。所述石灰溶解池連接有進水管路，所述進水管路上設有配水電動閥；所述石灰溶解池7與所述石灰溶液儲存池10之間的管路上設有離心泵8和電動閥，所述石灰溶液儲存池10的排料口通過管路連接至一投藥泵11 ;所述投藥泵11上設置變頻器，所述投藥泵11通過投藥管路連接至投藥點，所述投藥管路上設有電動閥；所述投藥點處的反應池內設有PH計；所述液位計採用超聲波液位計；還包括可編程邏輯控制器PLC和與之相連的上位機，所述上位機用於實時監控，監控人員可根據具體情況向PLC發出指令；如圖4所示，所述料位計、精準給料機4、密度補償裝置3、氣動蝶閥和電磁閥、攪拌器
9、液位計、進水管路上的配水電動閥、除塵器、離心泵8、所述石灰溶解池7與所述石灰溶液儲存池10之間的管路上的電動閥、投藥泵11、變頻器、投藥管路上的電動閥和pH計均與所述可編程邏輯控制器PLC連接，所述可編程邏輯控制器PLC對上述所有動件的狀態量進行數據採集和控制。特別指出，圖4中兩側畫出的PLC實際是同一個PLC，只是為了更加清楚的表明圖中的線框和連線，因此整幅圖形畫的儘量對稱。如圖4所示，利用本實用新型智能自控式石灰投加裝置的工藝方法是:石灰粉料料倉中的料位計檢測該料倉中的粉料料位,並將粉料料位反饋到可編程邏輯控制器PLC，當粉料料位達到低料位時，PLC做出報警，並提示補充進料，在進料的同時開啟石灰粉料料層頂部的除塵器；石灰溶解池的配製信號由石灰溶解池內液位計感應到的低液位來觸發，PLC給出指令開啟自來水或中水的配水電動閥向石灰溶解池中供水，當石灰溶解池內液位計感應到的液位為高液位時，PLC控制關閉配水電動閥，待液位到達中液位時PLC給出指令開啟控制氣動蝶閥啟閉的電磁閥，氣動蝶閥開啟5s後，開啟螺旋輸送器，螺旋輸送器開啟60s後開啟精準給料機，同時觸發密度補償裝置，其中，空氣吹掃為每分鐘2-4次，每次l_2s，振蕩器每分鐘2-3次，每次5-lOs ;當精準給料機停止進料時，關閉密度補償裝置；在進粉料的同時PLC給出指令開啟石灰溶解池頂部的除塵器；PLC控制螺旋輸送器的輸送時間為:T=V.m+ P +Q式中，石灰溶液儲存池的容積V，單位:m3 ;螺旋輸送器的輸送量Q，單位:m3/h ;石灰粉料的密度P，單位:kg/m3 ;石灰溶液的配製濃度m，單位:％ ；當石灰溶液儲存池內的液位計感應到的液位達到低液位時，PLC給出指令開啟該石灰溶液儲存池中的攪拌器，且24h運轉；當石灰溶液儲存池內的液位計感應到的液位為液位低時，PLC控制開啟離心泵，當石灰溶解池內的液位計感應到的液位處於低液位或石灰溶液儲存池內液位計感應到的液位為高液位時均停止離心泵的運行；當投藥點處的反應池內的pH計檢測到的pH值低於8時，PLC開啟投藥管路上的電動閥，並於30s後開啟投藥泵，當投藥點處的反應池內液體的pH值接近設定值時，降低與投藥泵連接的變頻器的頻率，直至投藥點處的反應池內液體的pH=8.5、時，PLC控制石灰投加裝置自動停止；當石灰溶液儲存池內的液位低於低液位時，PLC控制投藥泵停止運轉。本實用新型從進石灰粉料至投加到投加點整個過程為全封閉，同時在易出現揚塵的地方均設置除塵器，同時利用PLC智能控制系統粉料的配置、輸送和投加過程，保證了系統的穩定性。下面針對本實用新型各功能單元作進一步詳細說明。(I)石灰粉料的儲存石灰儲存在石灰粉料料倉中備用。粉料在石灰粉料料倉內受附著力和摩擦力的作用，在某一料層可以產生向上的支持力，當與上方物料的壓力產生的向下力達到平衡，在這料層的下方便形成靜平衡，造成排料中斷，發生料倉粉料堵塞，具體形態如圖1 (a)的空穴形態、圖1 (b)的架橋形態、圖1 (c)的偏析形態和圖1 (d)的附著形態，本實用新型中的石灰粉料料倉的料桶採用了 ZL201020676425.1整體流石灰筒倉結構，如圖3所示，其主要結構是設置在筒倉體上端的筒倉定和設置在筒倉體下端的筒倉擴展段，筒倉頂上連接有與筒倉體內部連通的進料管，筒倉擴展段下端的筒倉過渡段料鬥，筒倉過渡段料鬥為偏心卸料鬥形狀。該結構的料倉降低了石灰粉料在料倉內堵塞的機率，避免了形成如圖1 (a)、圖1 (b)、圖1 (c)和圖1 (d)所示的不良狀況。石灰槽車利用鼓風機將石灰物料通過進料管送入石灰粉料料倉內，進料的同時啟動其頂部的除塵器，消除因為進料產生的石灰粉塵汙染。一定時間後，石灰物料充滿石灰粉料料倉的筒倉體，自然流入其下端的筒倉擴展段和筒倉過渡段料鬥內。(2)石灰粉料的供料與輸送本實用新型綜合考慮了振蕩設備和流化設備的應用，利用各自的特點互為彌補，保證石灰粉料密度均勻及投加裝置的運行穩定。一般情況下，利用粉料自身重力對粉料進行卸料和供料並不是每次都可行的，因此，需要配置供料設備如機械設備、振動設備或流化設備，實現正常的卸料和供料，圖2 (a)是正常狀態下料倉內的形態，圖2 (b)振動後狀態下料倉內的形態，圖2 (C)是流化後狀態下料倉內的形態。目前，國內外常採用的措施是旋轉機械刮片、振蕩器或空氣錘等方法。本實用新型中所採用的整體流石灰筒倉結構解決了單獨採用振蕩器石灰粉料會逐漸壓緊，導致粉料密度不均等問題，同時也解決了採用空氣錘等流化裝置，粉料會沿著空氣流化方向疏鬆，導致粉料密度不均勻，及空氣引入水分至倉內導致料倉內石灰粉料板結且變性等問題。在需要石灰供料和輸送時，啟動精準給料機和螺旋輸送器。精準給料機的作用是保證投加的石灰粉料均勻和粉料量的精準。經過均勻化後的粉料由螺旋輸送器輸送至石灰溶解池內，在螺旋輸送器尾段管路上設置的氣動蝶閥，在粉料輸送完畢後自動關閉，防止由於石灰溶解池內的水分子進入到螺旋輸送器，而會導致石灰板結輸送系統崩潰情況的產生。在粉料輸送操作時，根據實際情況開啟助流器和振蕩器，破壞已形成的壓縮拱或架橋，保證石灰物料均勻順暢的流出。整個流程在PLC控制下全封閉式進行，從而解決了石灰粉末飛揚帶來的環境汙染問題。(3)石灰粉料的配置與投加石灰溶解池和石灰溶液儲存池內設有攪拌器、超聲波液位計及水膜除塵器。液位信號設立高、中、低位三檔。首次開啟系統時，溶解池為空，系統自動啟動配液系統進行配液，即打開石灰溶解池進水管路上的配水電動閥配液，當配液液位達到低位時，自動開啟攪拌器進行攪拌；當液位達到中位時開啟石灰粉料輸送系統，自動送粉，送粉量可由粉料輸送時間來控制，由PLC程序完成，粉料輸送同時啟動水膜除塵器進行除塵。當液位達到高位時，自動停止配水和送粉，攪拌器則繼續進行攪拌，攪拌到設定時間後(此時間可通過電腦設定和修改)啟動離心泵將配製好溶液輸送至溶液儲存池，本實用新型中石灰溶液配置濃度不高於5%。溶液儲存池內設置液位計，當池內溶液達到高液位時，離心泵自動停泵。儲存池內溶液根據後續工藝需求自動開啟石灰投藥泵,溶液投加量由後續反應池內pH計完成自動控制，當反應池內pH達到8.5、時石灰溶液輸送系統自動停止。試驗實例:選用來自鋼鐵工業冷拔酸洗廢水處理工程，廢水主要來源於酸洗車間，包括鹽酸除鏽後的清洗廢水和磷化後的清洗廢水，汙染物主要為鐵離子、PH和CODCr等。其中廢水流量Q=7200m3/d, pH ( 2,鐵離子濃度不高於500mg/L。設計參數:石灰粉料料倉的設計壓力為常壓，設計溫度t=_ I (Γ3 5 °C，料倉豎直段的高度H=I0.2m,內徑D= 4.795m,擴展段的高度氏=2.5m,過渡段料鬥的高度H2=L 5m,過渡段的半頂角Θ =25° ;粉料為熟石灰，料倉的填裝係數Y =0.85 ;堆積密度P =0.5kg/m3，石灰粉料的輸送量為2(T30m3/h。石灰溶解池的規格為4mX3mX2.5m，石灰溶液儲存池的規格為9mX3mX2.5m。每個池內均設置攪拌器。石灰溶解池配置好的石灰溶液通過離心泵輸送至石灰溶液儲存池內，輸送的流量Q=100m3/h，揚程H=5m。為了防止溶液中的雜質堵塞投藥泵，本實例中的投藥泵採用螺杆泵，其流量Q=10-20m3/h，該螺杆泵設置變頻裝置，根據後續反應池用藥點的PH計反饋的信號控制輸送量。石灰投加過程:石灰槽車利用鼓風機將石灰物料通過進料管送入石灰粉料料倉內，進料的同時啟動除塵器，消除因為進料產生的石灰粉塵汙染。一定時間後，料位計檢測到石灰物料已充滿筒倉體，自然流入筒倉料鬥內。在粉料輸送操作時，根據實際情況開啟助流器和振蕩器，破壞已形成的壓縮拱或架橋，保證石灰物料均勻順暢的流出。整個流程為全封閉式，從而解決了石灰粉末飛揚帶來的環境汙染問題。石灰溶解池的配製信號由石灰溶解池內液位計的低液位來觸發的，此時，PLC給出指令開啟自來水或中水的進水管路上的配水電動閥向石灰溶解池中供水，但當該池內液位為高液位時，PLC控制關閉配水電動閥。待液位到達中液位時PLC給出指令開啟控制氣動蝶閥啟閉的電磁閥，位於螺旋輸送器尾段的氣動蝶閥開啟5s後螺旋輸送器開啟，60s後開啟精準給料機，同時觸發密度補償裝置，密度補償裝置包括空氣吹掃和振蕩器，空氣吹掃為每分鐘2-4次，每次l_2s，振蕩器每分鐘2-3次，每次5-10s。精準給料機停止進料時關閉密度補償裝置。在進粉料的同時PLC控制系統給出指令開啟溶解池的水膜除塵器，防止揚塵。本實例中設計螺旋輸送機的輸送時間為lOmin，溶液池內配置石灰濃度為3%-5%。溶解池和儲存池內設置攪拌器，當池內液位達到低液位時PLC給出指令開啟攪拌器且24h運轉，攪拌器用於均勻池內溶液和防止溶液內溶質沉澱。離心泵的開啟由溶解池內液位計信號觸發，當儲存池內液位低時，開啟離心泵，當溶液池內液位處於低液位或儲存池內處於高液位時均停止離心泵的運行。石灰的投加信號由反應池(投藥點)的PH計觸發，反應池(投藥點)中的pH低於8時啟動投藥管路電動閥,30s後PLC給出指令後開啟投藥泵，投藥泵上設置變頻器用於調節輸送藥量，當反應池(投藥點)內液體PH值接近設定值時，變頻器降低頻率，以此降低石灰溶液輸送量，直至反應池(投藥點)pH=8.5、時石灰溶液輸送系統自動停止。當儲存池內的液位低於低液位時投藥泵停止運轉。酸洗廢水中和處理的效果:本實例的中和處理效果如表I。表I酸洗廢水中和前後水質對比表
權利要求1.一種智能自控式石灰投加裝置，包括依次布置的石灰粉料料倉(2)、石灰溶解池(7)和石灰溶液儲存池(10);其特徵在於: 所述石灰粉料料倉(2)內設有料位計，所述石灰粉料料倉(2)的底部設有密度補償裝置(3 )，所述石灰粉料料倉(2 )的出料口處設有精準給料機(4 ); 在所述螺旋輸送器的尾段管路上設置有氣動蝶閥，所述氣動蝶閥的啟閉由一電磁閥控制； 所述石灰溶解池(7)和石灰溶液儲存池(10)內均分別設有攪拌器(9)和液位計，所述石灰粉料料倉(2)和所述石灰溶解池(7)的頂部均分別設有除塵器； 所述石灰溶解池連接有進水管路，所述進水管路上設有配水電動閥； 所述石灰溶解池(7 )與所述石灰溶液儲存池(10 )之間的管路上設有離心泵(8 )和電動閥，所述石灰溶液儲存池(10 )的排料口通過管路連接至一投藥泵(11)，所述投藥泵(11)上設置變頻器，所述投藥泵(11)通過投藥管路連接至投藥點，所述投藥管路上設有電動閥； 所述投藥點處的反應池內設有pH計； 還包括可編程邏輯控制器PLC和與之相連的上位機，所述上位機用於實時監控，所述可編程邏輯控制器PLC對上述所有動件的狀態量進行數據採集和控制。
2.根據權利要求1所述智能自控式石灰投加裝置，其特徵在於:所述石灰粉料料倉(2)頂部的除塵器採用脈衝除塵器，所述所述石灰溶解池(7 )頂部的除塵器採用水膜除塵器。
3.根據權利要求2所述智能自控式石灰投加裝置，其特徵在於:所述液位計採用超聲波液位計。
4.根據權利要求1所述智能自控式石灰投加裝置，其特徵在於:所述料位計、精準給料機(4)、密度補償裝置(3)、氣動蝶閥和電磁閥、攪拌器(9)、液位計、進水管路上的配水電動閥、除塵器、離心泵(8)、所述石灰溶解池(7)與所述石灰溶液儲存池(10)之間的管路上的電動閥、投藥泵(11)、變頻器、投藥管路上的電動閥和PH計均與所述可編程邏輯控制器PLC連接。
專利摘要本實用新型公開了一種智能自控式石灰投加裝置，包括石灰料倉、溶解池、儲存池、精準給料機、螺旋輸送器、離心泵和投加泵；料倉內設料位計，底部連接密度補償裝置、精準給料機和螺旋輸送器，輸送器尾端設氣動蝶閥；溶解池和儲存池內均設攪拌器和液位計，料倉和溶解池頂部均設除塵器；溶解池內溶液經離心泵輸送至儲存池，儲存池內溶液經投藥泵輸送至投藥點，投藥管路上設電動閥；投藥點處的反應池內設pH計；系統還包括可編程邏輯控制器PLC和上位機，PLC控制器採集和控制上述所有動件的狀態量。本實用新型提高了石灰投加精度、靈活性和效率，易控制，改善了工作環境，降低勞動強度，節約運行成本，保證石灰投加系統長效穩定運行。
文檔編號B01F1/00GK203043860SQ20122075077
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者徐淼, 張金鳳, 馬豔寧, 劉曉亮, 馮海軍, 韓利, 杜琳曼 申請人:天津市環境保護科學研究院