水的石灰处理排渣再利用工艺及设备
专利汇可以提供水的石灰处理排渣再利用工艺及设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 水 的石灰 软化 处理 排渣 再利用工艺系统及其专用设备。本工艺系统包括 水处理 系统、锻烧系统、生石灰消化制乳系统，与已有技术相比，本工艺系统简单、占地面积小，运行建设 费用 低，易于实现自动化、运行安全、可靠，排渣利用率高，水处理系统采用的专用快速反应器，将软化与分离工序一次完成，简化工艺，排渣纯度高，出水水质好。，下面是水的石灰处理排渣再利用工艺及设备专利的具体信息内容。
1、一种水的石灰软化处理排渣再利用工艺系统，其特征在于，所述的工艺系统包括下列步骤：
(1)、生水进入快速反应器(以下简称反应器)与石灰乳混合，控制反应物的浓度，产生碳酸钙，析出的粒状颗粒被截流，软化水从反应器上部流出，实现碳酸钙与水的分离；
(2)、从反应器上部流出的软水，经过滤器过滤，除去水中的悬浮物，再经中和器，调整pH值到7.5左右，供需水部门；
排出的碳酸钙沉渣，排入排渣池，沥水后送入生料箱，再通过给料机送入焙烧系统进行锻烧；
(3)沉渣在回转窑的锻烧筒内与烟气产生相对流动，并被锻烧分解成生石灰，热的生石灰经冷却筒冷却，进入生石灰箱，利用埋刮板送入生石灰贮存箱；
(4)、用给料机将生石灰贮存箱内的生石灰送入湿法消化器内进行消化，并被稀释成5%的石灰乳，再进入石灰乳搅拌箱，然后利用喷射器将石灰乳送到反应器内。
2、根据权利要求1中所述的一种水的石灰软化处理排渣再利用工艺系统，其特征在于：
（1·1）、在反应器中加晶种和排放沉渣均采用断续方式，以保持反应器中有较好的粒经分布;
（1·2）、通过反应器的回流泵，将反应器出水的一部分返回反应器，以调节反应器底部的结晶速度。
3、根据权利要求1中所述的一种水的石灰处理，排渣再利用用工艺方法，其特征在于：
（3·1）、送入回转窑焙烧的碳酸钙排渣，其最佳焙烧温度为1050℃，物料的填充度为10～15%。
4、根据权利要求1中所述的一种水的石灰软化处理排渣再利用工艺系统，其特征在于：
（4·1）、石灰乳液的配制采用湿法高温消化方式。
5、根据权利要求4中所述的一种水的石灰软化处理排渣再利用工艺系统中的高温消化方式，其特征在于：
（4·1·1）、高温消化的消化过程，要控制水灰比为3∶1左右，先将生石灰消化成30%浓度的石灰浆，然后再冲稀到所需浓度。
（4·1·2）、在消化和贮存过程中，对消石灰乳液进行适当的搅拌。
（4·1·3）、高温消化器内物料的温度控制在90～100℃。
6、一种根据权利要求1所述的水的石灰软化处理排渣再利用的工艺系统中所需用的专用水处理设备，具有反应器腔体，其特征在于：
（1）、反应器底部为锥体，设有石灰乳进口管道，排渣口，晶种加入口，以及回流水进口;
（2）、反应器中部为园柱体，上部为嗽叭口，顶部为穹形园盖顶部与上部焊为一体，成全封闭状态;
（3）、在反应器顶部园心位置装有一个直通反应器底部的进水管道，进水管道底部与反应器底部锥体相隔一定距离;
（4）、反应器上部的全封闭体内装有一环形管，环形管上方设四个进水口。在环形管上设两个出水管引出体外;
（5）、在反应器的上部与底部之间并联一个反应器回流泵。
7、根据权利要求6中所述的水的石灰软化处理排渣再利用的工艺方法所需用的水处理设备，其特征在于：
（1.1）、石灰乳进口管道从反应器底部锥体侧面穿过，进入中心的进水管道内，并与进水管道一起伸向反应器锥体底部。
本发明属于水的软化脱碱及排渣回收利用技术领域。
水的石灰处理是国内外在水软化处理技术领域里较多采用的一种方法，它的优点是：石灰的来源广泛，废弃物均为固体便于处置，不存在污染地下水源的问题，但是，由于使用块状石灰，利用率只有40%左右，排渣量大，制乳系统复杂，工作人员操作条件差等弊病而使该技术难以推广使用，如果使用高纯度粉状消石灰，国内货源不足，应用上又受到限制。美国坦顿自来水公司1976年7月6日申请的4017391号专利中，提出了一种与化学处理系统相结合的生水予处理系统，该系统用石灰进行水处理，将排出的泥浆进行分离与回收，泥浆中含有碳酸钙、氢氧化镁和其他杂物，把这种泥浆经碳化、浮选、脱水等若干步骤，然后将分离出来的碳酸钙泥块送入锻烧系统，锻烧成石灰循环使用。泥浆中的氢氧化镁经碳化后，形成溶解状的碳酸氢镁，再经脱碳、脱水、烘干等步骤，做成轻质碳酸镁出售。这种工艺系统的优点是对生水水质的适应范围大，但是回收系统复杂，占地面积大，运行费用及建设费用高，难于控制、实施困难，回收排渣锻烧的生石灰纯度低（一般CaO含量为93%左右），泥浆物料的输送 和锻烧困难，烟气带灰尘严重，污染环境。
鉴于现有技术中水的石灰处理系统存在如上所述的弊病，难推广应用，本发明提出了一种新的水的石灰处理排渣再利用工艺系统及专用水处理设备，重点解决以下几个问题。
1、水的石灰处理存在大量的排渣处理问题，本工艺系统可以使90%以上的排渣回收再利用变废为宝，可以解决高纯度石灰的来源问题，同时还有部分剩余高纯度生石灰可供外销。
2、已有技术的工艺系统（如美国坦顿自来水公司，请参见附件）的排渣回收方法，虽然能解决排渣回收问题，但工艺复杂运行费用及建设投资太大，实施困难，本工艺系统可以使水的软化处理和沉渣分离在水处理设备中同时完成，不需专设分离系统而且排渣为颗粒物，纯度高，便于输送和锻烧，排烟中基本不含灰尘，工艺系统简单、可靠，占地面积小，运行、建设费用低。
3、采用本工艺系统，还可改善操作人员的工作条件，使操作人员在运行中不接触石灰，容易实现自动化，且运行安全、可靠。
4、目前，国内外的反应器的出水悬浮物偏高，一般在70-100PPm，因而增加了过滤设备的负担，给运行造成困难本发明提供一种新型快速反应器，可使出水悬浮物低于10PPm，而且排渣浓度高（CaO含量可达99%），颗粒均匀（d＝2mm
现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：
本发明的内容涉及到用石灰处理生水及处理后的排渣再回收 循环使用的工艺系统，以及为实现本工艺系统而设计的专用水处理设备。
本工艺系统依据的原理是：沉淀碳酸盐硬度的反应如反应式①、②和二次反应式③：
Ca（HCO3）+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O ①
Mg（HCO3）+Ca（OH）2→CaCO3+MgCO3+2H2O ②
MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3↓+Mg（OH）2③
排出的CaCO3沉淀经锻烧，如反应式④
CaCO3 △CaO+CO3-42.52大卡 ④
再将CaO进行消化，制成石灰乳，如反应式⑤
CaO+H2O＝＝Ca（OH）2+15.5大卡 ⑤
本工艺系统包括下列步骤：
1、生水进入快速反应器1后（以下简称反应器）与石灰乳混合，控制反应物的浓度，产生碳酸钙，析出的粒状颗粒被截流软化水从反应器上部流出，实现碳酸钙与水的分离。
2、从反应器1上部流出的软水，经过滤器3过滤，除去水中的悬浮物，再经中和器4调整pH值到7.5左右，供需水部门。
3、从反应器底部排出的碳酸钙沉渣池中，沥水后送入生料箱10，再通过给料机11送入焙烧系统进行锻烧。
4、沉渣在回转窑12的锻烧筒内与烟气产生相对流动，并被 锻烧分解成生石灰，热的生石灰经冷却筒冷却，进入生石灰箱14利用埋刮板送入生石灰贮存箱16。
5、用给料机11将生石灰贮存箱16内的生石灰送入高温消化器18内进行消化并被稀释成5%的石灰乳，再进入石灰乳搅拌箱19，然后利用喷射器20将石灰乳送到反应器内。
6、多余的生石灰贮存待销。
为了保证反应器内有较好的粒经分布并有利于结晶过程的进行，本工艺系统采取了断续的方式添加晶种和排放沉渣，为了调节反应器底部碳酸钙的过饱和度，从而达到控制碳酸钙的结晶速度，保证碳酸钙的结晶基本上在晶种上进行，本工艺系统通过反应器回流泵2，将反应器出水的一部分返回反应器，改善了反应器出水水质。为了获得分散性好的石灰乳，本工艺系统采用了湿法高温消化制乳，这种分散性好的石灰乳可加快反应器1中的软化反应的进行，也提高了石灰的有效利用率。同时，通过采取以上三项措施之后，可以保证反应器1内的出水悬浮物小于10ppm排渣的颗粒均匀。
在焙烧系统中，送入回转窑焙烧的碳酸钙沉渣，其最佳焙烧温度为1050℃，物料的填充度为10～15%。
石灰乳液的配制，本工艺系统采用了湿法高温消化方式，在高温消化过程中，控制水灰比为3∶1左右，先将生石灰消化成30%左右浓度的石灰浆，然后再冲稀成所需浓度，这样获得的 石灰乳液分散性好，活性高，而且残余量少。此外，在消化和贮存过程中，进行适当的搅拌，可以获得较细腻的消石灰乳液。在高温消化器内，物料的温度控制在90～100℃即可。
现将附图说明如下：
图1：水的石灰处理排渣再利用工艺系统图。
其中：
1、快速反应器 2、回流泵 3、过滤器 4、中和器 5、酸计量泵 6、酸贮存槽 7、软化箱 8、软化泵 9、排渣池 10、生料箱 11、给料机 12、回转窑 13、晶种注入和制备系统 14、生石灰箱 15、输送机 16、生石灰箱 17、给料机 18、高温消化器 19、石灰乳搅拌箱 20、石灰乳喷射器 21、生水 22、外供水 23、自用水 24、燃料
配合本发明的工艺系统，本发明还设计了专用的水处理设备-快速反应器，其特征在于：
反应器的底部为锥体，设有石灰乳进口管道25，排渣口26晶种加入口27以及回流水进口28，反应器中部为园柱体，上部为喇叭口，顶部为穹形园盖29，上部与顶部焊为一体，成全封闭状态，从反应器顶部的园心位置，装有一个直通反应器底部的进水管道30，进水管道30与反应器锥体底部相隔一定距离反应器上部的全封闭体内装有一个环形管，环形管道31上设有四 个进入口孔32，在环形管上设两个出口水管33，从反应器上部喇叭体伸出反应器外，作为软化水出水口在反应器的上部与底部之间，并联一个反应器回流泵34，将反应器出水的一部分返回反应器，从而达到了控制，调节反应器底部碳酸钙的结晶速度，保证碳酸钙的结晶基本上在晶种上进行，改善了反应器的出水水质的目的石灰乳进口管道从反应器底部锥体斜面穿入，进入中心进水管道30内，并与进水管道31一起伸向反应器锥体底部。
现将附图说明如下：
图2：快速反应器结构图。
其中：25、石灰乳进口管道 26、排渣口 27、晶种加入口 28、回流水进口 29、穹形园盖 30、进水管道 31、环形管道 32、进水口 33、软化水出水管 34、回流泵
现将本发明的技术经济效益叙述如下：
1、节约水资源：
目前，我国热力发电厂和其他工业部门的耗水量都高于国际先进水平，这对于淡水水源较为缺乏的我国来说是急需解决的问题，发电厂和其他工业部门耗水量最大的部分为工业冷却水，要想减少工业冷却水的水量消耗，就必须提高这部分水的重复使用率，使冷却水系统的浓缩倍率提高。当冷却水浓缩倍率提高之后，就必须采取相应的处理措施，否则就会使电厂或其他工业部门的生产经济效益下降。
以120万千瓦的火力发电厂为例，采用石灰处理比加酸处理、稳定系方法处理，每天可节约水2万吨左右，本工艺系统将为工业部门广泛采用石灰处理创造了条件。
2、运行费用低：
本工艺方法与采用外购高纯度消石灰粉工艺方法基建投资相近，其运行费用和废水废渣排放量见下表。
表1 两种水的石灰处理方法比较表 项目 使用高纯度消石灰粉 系统 本工艺系统 外购纯度为80％ 消石灰 619吨／月 0（自给） 每年排渣量 10000吨 200吨 年运行费用 215万元 105万元 废水排放量 10290吨／月 720吨／月 供外销的生石灰 0 160吨／月
注：
①纯度80%的消石灰粉，按160元/吨计（包括运费）;
②供外销的生石灰按250元/吨;
③处理水量3500吨/小时，年运行7000小时;
④未计由于排渣的运输和存放增加费用;
⑤生水水质：碱度4.45毫克当量/升，钙3.6毫克当量/升镁1.2毫克当量/升。
3、可靠性高
本工艺系统与采用高纯度消石灰粉的工艺相比，运行过程中本工艺系统pH值的变化（9.5～11.5），对出水悬浮物基本无影响，而后者则影响严重，同时，本工艺系统锻烧的生石灰呈粒状，流动性很好，计量方便，而后者由于生产过程中对过剩水量难于控制，常常因水份含量过大，使其流动性下降，造成石灰计量系统堵塞，给运行带来困难。
现将本工艺系统的实施例例举如下：
山东邹县电厂四台30万千瓦发电机组，电厂的循环冷却水和工业用水采用本工艺系统，处理水量为4000吨/小时。
一、本工艺系统可达指标：
1、水处理系统：
①出水水质：
悬浮物小于1ppm
碱度0.5epm左右
碳酸钙回收率大于90%
②这种水质可使电厂循环冷却系统水的浓缩倍率提高到5.0倍，与加酸、稳定系等方法（浓缩倍率2.5倍）相比，每天可节约水20000吨左右，采用添加剂方法还会产生对地下水的污染问题。
2、锻烧系统
排渣锻烧的生石灰纯度大于95%;
排渣锻烧的生石灰消化速度小于1分钟;
回转窑的热效率45%;
每月可剩余171吨生石灰供出售。
二、运行费用
本工艺系统与采用外购高纯度消石灰粉工艺系统相比，基建投资相近，运行费如下表：
表2 山东邹县电厂的两种工艺系统比较表 项目 使用高纯度消石灰粉工艺 本工艺 80％消石灰粉用量 707吨／月 0 每年排渣量 11400吨 800吨 年运行费用 246万元 120万无 废水排放量 11760吨／月 823吨／月 多剩石灰量 0 171吨／月
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