碳素焙燒煙塵幹法淨化方法及裝置的製作方法

2023-09-16 13:26:00

專利名稱：碳素焙燒煙塵幹法淨化方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對含氟、焦油及有害物質的煙塵排放幹法淨化，特別是一種碳 素焙燒煙塵幹法淨化方法及裝置。
背景技術：
碳素廠焙燒爐內產生的煙塵中含有大量的粉塵、焦油、氟等有害物質，這 些物質度對動植物、人體都會產生嚴重的危害，特別是氟具有高度的腐蝕性， 單質氟與氟離子均有劇毒性。目前對碳素焙燒煙塵的處理大多是採用電捕焦油 器，它只能收集焦油和粉塵，對氟無法處理，煙塵排放後含有超標的氟會對環 境造成極大危害，電捕焦油器捕捉過濾的焦油、粉塵成粘稠液體，對設備腐蝕 嚴重，降低了設備的使用壽命，還會對環境造成二次汙染。另外，傳統淨化方 式還有採用溼法淨化，用碳酸鈉水的溶液洗滌煙塵，使煙塵中氟化氫氣體變成 能溶於水的氟化鈉進入液體，同時噴淋使煙塵降溫，煙塵中的焦油凝聚後與煙 塵中的粉塵進入液體漂浮於表面，瀝青煙等其他不與鹼液體反應的氣體直接排 放，這種溼法淨化僅僅將煙氣中的部分有害氣體變成能溶於水的鹽，還要採用 石灰水與洗液中，使洗液中有害的氟離子變成不容於水的氟化鈣固體再過濾進 行排放，但洗液不能完全治理，還會產生有害固體廢渣，形成二次汙染，另外 鹼液對設備腐蝕嚴重，整體運行成本高。

發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術的不足，提供一種設計合理、工藝流程 簡單，使用成本低，採用氧化鋁吸附煙塵中的氟、焦油等有害物質，淨化除塵 效率高的碳素焙燒煙塵幹法淨化方法與裝置，其運行平穩可靠，吸附後的氧化 鋁能再次利用，綜合性能好，不會對周圍的環境造成二次汙染，對煙塵的一次 性淨化後排放指標高於國家排放標準。
本發明解決其技術問題所採取的方案是碳素焙燒煙塵幹法淨化方法，其 特徵在於用引風機的吸力使焙燒爐內產生的煙塵進入幹底式冷卻塔內進行降溫 冷卻的過程，然後再進入反應器內用氧化鋁粉末作為吸附劑與煙塵中的焦油、氟等物質進行充分混合吸附煙塵中有害物質的過程，混合吸附後的氧化鋁、煙 塵等進入布袋除塵器進行氣體、混合物固體分離過濾的過程，分離過濾後的氣 體經過引風機從煙囪排放，分離後的含氟氧化鋁可循環利用，其餘含吸附物的 氧化鋁收集進入收集倉作為電解鋁原料備用。
碳素焙燒煙塵幹法淨化裝置，包括連接焙燒爐的煙塵管道、閥門、幹底式 冷卻塔、反應器、布袋除塵器、引風機、新鮮氧化鋁輸送系統、含氟氧化鋁輸 送裝置、循環氧化鋁輸送裝置、自動控制系統、鼓風機等，其特徵在於焙燒爐 出口通過煙塵管道與幹底式冷卻塔頂部相連，在引風機吸力作用下，來自焙燒 爐的含塵、含氟、含焦油的煙塵進入幹底式冷卻塔，煙氣管道上設有溫度傳感 器，幹底式冷卻塔上設有噴淋閥架，噴淋閥架由PLC控制，幹底式冷卻塔底部 通過管道與反應器相連，經過噴淋冷卻降溫後的煙塵進入反應器殼體內，同時 反應器的錐形噴射器中的氧化鋁粉末噴灑，吸附冷卻後煙氣中的氟、焦油等有 害物質，反應器上設有新鮮氧化鋁、循環氧化鋁進料箱，新鮮氧化鋁料倉通過 振動過濾篩、圓盤給料器、固體衝板流量計、溜槽與反應器的新鮮氧化鋁接口 相連，反應器的出口與布袋除塵器進口相連，然後進入布袋收塵器中，通過布 袋的過濾，含氟氧化鋁和煙氣粉塵附著在濾袋的表面上，布袋除塵器上設有反 吹風機、自動控制閥、差壓清灰系統，隨時間的積累，濾袋錶面的含氟氧化鋁 和煙氣粉塵越來越多，使除塵器的設備阻力增大形成差壓，通過壓差信號反饋
到PLC，當壓差實際數值大於設定值時，PLC發出指令，依次關閉每個過濾室的
出氣口閥門進行清灰，在反吹風機的作用下使濾袋瞬間迅速膨脹，以清除濾袋 表面上的含氟氧化鋁和煙氣粉塵，使含氟氧化鋁和煙氣粉塵落入灰鬥內，同時 淨化後的煙氣通過引風機由煙囪排出，布袋除塵器出口由煙塵管道與引風機進 口相連，引風機進口由煙氣管道與煙囪相連，布袋除塵器灰鬥連接循環氧化鋁 輸送裝置與反應器相連，布袋除塵器灰鬥經過風動溜槽與物料提升機相連，物 料提升機與含氟氧化鋁料收集倉連通。
當來自焙燒爐管道煙塵溫度超過設定溫度時，傳感器將信號反饋到PLC, PLC 根據煙氣溫度信號自動控制噴嘴的水量和數量，在幹底式冷卻塔頂部設置的噴 嘴噴出霧狀水珠，由於煙氣溫度控制在80-110。C左右，煙塵在冷卻塔內的流速很小為3m/s，在幹底式冷卻塔內從頂部到底部的時間為8S，水珠被高溫完全汽 化後，進入反應器殼體內與氧化鋁粉末混合。當幹底式冷卻塔出口的溫度高於 設定的溫度值時，為了防止焙燒爐煙塵溫度過高進入布袋除塵器燒毀濾袋，PLC 將啟動設置在幹底式冷卻塔進、出口的滅火裝置，以降低煙塵的溫度，或者打 開旁通管路的閥門，煙塵進入旁通管路經過風機，由煙囪排出。當幹底式冷卻 塔進口溫度大於溫度設定值、管道內發生著火時，傳感器通過PLC自動給出信 號啟動冷卻塔進口的滅火裝置，關閉閥門，同時打開地下煙道的閥門，使煙塵 直接從地下煙道經煙囪排出，以確保整體系統安全。本系統全採用PLC自動控 制，通過中心操作室的電腦進行全面控制。本系統採用在反應器內把氧化鋁同 時噴灑煙氣中，降低了設備阻力，使氧化鋁與煙塵混合更充分，氧化鋁可以多 次循環利用，降低運行成本。
本發明工藝流程簡單，對煙塵一次淨化徹底，不產生二次汙染，同時能回 收再次利用氧化鋁，技術先進，自動化控制程度高，有效降低生產運行成本， 經濟合理，除塵效率高達99°/。以上，排放煙氣中的粉塵含量為10mg/Nm3，焦油含 量為10mg/Nm3，氟化物含量為lmg/Nm3均優於國家排放標準。
下面結合附圖通過實施例對本發明進行詳細的描述。


圖1是本發明的裝置和工藝流程示意圖。
圖2是幹底式冷卻器的示意圖。
圖3是反應器的示意圖。
圖4是新鮮氧化鋁輸送系統的示意圖。
圖5是循環氧化鋁輸送裝置的示意圖。
圖6是含氟氧化鋁輸送裝置示意圖。
圖1中標記1、煙塵管道，2、閥門，3、幹底式冷卻塔，4、新鮮氧化鋁 料倉，5、新鮮氧化鋁輸送系統，6、布袋除塵器，7、含氟氧化鋁料收集倉，8、 旁通煙道，9、反應器，10、鼓風機，11、壓縮空氣系統，12、循環氧化鋁輸送 裝置，13含氟氧化鋁輸送裝置，14、引風機，15、地下煙道，16、煙囪。圖2中標記3.1、溫度傳感器，3.2、水泵，3.3、壓縮空氣管，3.4、噴 淋水管，3.5、高壓噴嘴，3.6、脈衝電磁閥，3.7、截止閥，3.8、滅火裝置。
圖3中標記9.1、反應殼體，9.2、流化元件，9.3、進料箱，9.4、錐形 噴射器。
圖4中標記5.1、氣動閥，5.2、手動閥，5.3、振動過濾篩，5.4、圓盤 給料器，5.5、固體衝板流量計，5.6、風動溜槽，5.7、截流控制閥。 圖5中標記12.1、下料器，12.2、風動溜槽。
圖6中標記13.1、鼓風機，13.2、閥門，13.3、物料提升機，13.4、風動 溜槽。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種碳素焙燒煙塵幹法淨化方法，在引風機14吸力的作用下， 使焙燒爐出來的煙塵從煙塵管道1通過閥門2進入幹底式冷卻塔3內冷卻，煙 塵從幹底式冷卻塔的頂部進入塔內，進行噴淋冷卻，降溫後的煙塵從塔底部煙 塵管道1通過閥門2進入反應器9，新鮮氧化鋁料倉4內的氧化鋁經過新鮮氧化 鋁輸送系統5進入反應器9，在反應器9內氧化鋁與煙塵混合，氧化鋁吸附煙塵 中的焦油、氟，達到淨化氟的作用；布袋除塵器6內的可循環氧化鋁通過循環 氧化鋁輸送系統12進入反應器9循環利用，反應後的煙塵、含吸附物的氧化鋁 進入布袋除塵器6內進行氣體、混合物固體分離過濾，淨化後的氣體通過引風 機14由煙囪16排放，分離過濾淨化後的氧化鋁部分可以循環利用，其餘由含 氟氧化鋁輸送裝置13輸送到含氟氧化鋁料倉7儲存，作為電解鋁的原料。輸送 均採用流槽輸送和氣力提升機輸送，動力來自鼓風機10，當需要維修或出現其 他特殊情況時，使用旁通煙道8和地下煙道15。整套系統裝置在負壓的狀態下 進行工作。
圖2所示，焙燒爐出口的煙塵經過溫度傳感器3. 1由幹底式冷卻塔的頂部 進入，從塔的底部排出，安裝在幹底式冷卻塔的進出口煙道上的溫度傳感器3. 1 測量溫度並發送到PLC，由PLC發出控制信號，控制水泵3.2、電磁閥和噴淋水 管3.4的流量，噴淋閥架包含有高壓噴嘴3.5、脈衝電磁閥3.6、截止閥2.7。 水泵提供的噴淋水和壓縮空氣3. 3在高壓噴嘴3. 5內混合噴出，噴出的水珠成霧狀(水珠細小可達到15uni)，在冷卻塔底部全部汽化，降溫冷卻後煙塵乾燥， 由於幹底式冷卻塔內煙塵的溫度高，塔內有高度差，到塔出口時已蒸發，達到 幹底、降溫的效果，進入反應器內不影響氧化鋁粉末的乾燥度，因此不容易糊 死布袋除塵器的濾袋。如果出現煙塵溫度高於設定的溫度而噴淋無法冷卻降溫 或煙道發生著火等其他緊急情況時，PLC發出指令或手動啟動滅火裝置3.8，保 護反應器和布袋除塵器，降低設備損害。
圖3所示，降溫後的煙塵進入反應器的殼體9.1內，新鮮氧化鋁粉末、循 環氧化鋁粉末進入進料箱9.3，流化元件9.2與壓縮空氣管道連接，壓縮空氣進 入產生壓力衝擊，將粉塵輸送到錐形噴射器9.4內，使氧化鋁粉末快速均勻噴 灑與煙塵充分混合，錐形噴射器是上下圓錐體組成的，中部呈圓盤型，上圓錐 體的周圍均勻分布多個給料孔，氧化鋁粉末從圓盤型給料噴嘴均勻快速噴出與 煙塵中的焦油、氟混合吸附，反應殼體呈圓臺型，利用空氣動力學中的拉伐爾 喉管作用，錐形噴射器3.4採用圓錐形，減少設備阻力，使煙塵和氧化鋁粉末 混合更充分。
圖4所示，新鮮氧化鋁從料倉內輸出後經氣動閥門5. 1和手動閥門5. 2調 節輸出量，然後經過振動過濾篩5.3過濾，合格的氧化鋁由圓盤給料器5.4均 勻給料，經過固體衝板流量計5.5計量，由風動溜槽5.6輸送到反應器中，在 流槽與反應器接口處有截流控制閥5.7控制反應器氧化鋁的流量。氧化鋁從料 倉內放出後經過振動過濾篩，氧化鋁粉末由圓盤給料器均勻的給料，固體衝板 流量計進行計量，經過風動溜槽輸送到反應器的進料口，即降溫冷卻處理的煙 塵通過反應器，其內有氧化鋁粉末從圓盤型給料噴嘴均勻噴出，煙塵上升和氧 化鋁粉末充分混合，吸附氟、焦油、塵有害物質。
圖5所示，氣體、混合物固體分離過濾後的含氟氧化鋁經過安裝在除塵器 灰鬥上的過濾篩過濾，過濾後的氧化鋁循環利用，經過下料器12. 1進行調節下 料量，通過風動溜槽12. 2輸送到反應器進料箱內。
圖6所示，煙塵經過氧化鋁吸附後，含吸附物的氧化鋁、煙塵顆粒物進入布 袋除塵器進行分離過濾，淨化後的煙氣直接排放，布袋除塵器灰鬥內過濾後剩 餘的含氟氧化鋁經過風動溜槽13. 4輸送到物料提升機13. 3，由鼓風機13. 1提供動力，經過閥門13.2輸送到含氟氧化鋁料收集倉內用於做電解鋁的原料。
由上述示意圖所示，碳素焙燒煙塵千法淨化裝置，包括連接焙燒爐的煙塵
管道l、閥門2、幹底式冷卻塔3、反應器9、布袋除塵器6、引風機14、新鮮 氧化鋁輸送系統5、含氟氧化鋁輸送裝置13、循環氧化鋁輸送裝置12、自動控 制系統、鼓風機IO、壓縮空氣系統ll等，焙燒爐煙塵的出口通過煙塵管道l與 幹底式冷卻塔3頂部相連，在引風機14吸力的作用下，來自焙燒爐的含塵、含 氟、含焦油的煙塵進入幹底式冷卻塔3頂部，煙氣管道1上設有溫度傳感器， 幹底式冷卻塔上設有噴淋閥架，由PLC控制架上有多個噴嘴自動噴淋，噴淋閥 架連接水管通過自動控制閥與水泵連接，由PLC控制噴嘴的開關，自動調節控 制水量大小，幹底式冷卻塔底部通過管道與反應器9的反應器殼體相連；在幹 底式冷卻塔進出口煙道上設有滅火裝置，如果幹底式冷卻塔出口的溫度高於設 定值時，為了防止焙燒爐煙氣溫度過高進入布袋除塵器燒毀濾袋，PLC將啟動 設置在冷卻塔進、出口的滅火裝置，以降低煙氣的溫度，或者打開旁通管路的 閥門2，煙塵進入旁通煙道8經過引風機由煙囪排出；當幹底式冷卻塔進口溫度 大於冷卻塔進口溫度設定值、管道內發生著火時，傳感器通過PLC自動給出信 號啟動冷卻塔進口的滅火裝置，關閉幹底式冷卻塔進口的閥門，同時打開地下 煙道的閥門，使煙氣直接從地下煙道經煙囪排出，以確保整體系統安全；經過 噴淋冷卻降溫後的煙塵進入反應器的殼體內通道，反應器的外殼體呈圓臺型與 煙道連接，上部直徑大，煙塵上升和氧化鋁粉末能充分混合，吸附氟、焦油、 塵有害物質，反應器內的錐形噴射器是上下圓錐體組成的，中部呈圓盤型，上 圓錐體的周圍均勻分布多個給料孔，下部圓錐體是氧化鋁倉連接氧化鋁進料箱， 其上設有氧化鋁加料口和循環氧化鋁加料口，下部圓錐體的進料箱下部設有流 化元件，在流化的作用下，使氧化鋁均勻快速噴出；布袋除塵器上設有反吹風 機、自動控制閥、差壓清灰系統，隨時間的積累，濾袋錶面的含氟氧化鋁和煙 氣粉塵越來越多，增加了設備阻力產生大的差壓，通過壓差信號反饋到PLC， 當壓差數值大於設定值時，PLC發出指令，依次關閉每個過濾室的出氣口閥門 進行清灰，在反吹風機的作用下使濾袋瞬間迅速膨脹，以清除濾袋錶面上的含 氟氧化鋁和煙氣粉塵，使含氟氧化鋁和煙氣粉塵落入灰鬥內，淨化後的煙氣通過引風機由煙囪排放，布袋除塵器出口由煙塵管道與引風機進口相連，弓諷機 進口由煙氣管道與煙囪相連，布袋除塵器灰鬥連接循環氧化鋁輸送系統與反應 器相連，布袋除塵器灰鬥經過風動溜槽與物料提升機相連，物料提升機與含氟 氧化鋁料收集倉連通。本系統採用PLC自動控制，通過中心操作室的電腦進行 全面控制，由於反應器的外殼體呈拉伐爾喉管狀與煙道連接，降低了設備阻力， 反應器內的氧化鋁噴灑在煙氣中，使氧化鋁與煙塵混合更充分，氧化鋁可以多 次循環利用，降低運行成本，處理煙塵的技術先進，煙氣排放優於國家標準， 已達到國際先進水平。
權利要求
1、 一種碳素焙燒煙塵幹法淨化方法，其特徵在於用引風機的吸力使煙塵進 入幹底式冷卻塔內降溫冷卻的過程，降溫後進入反應器內用氧化鋁粉末作為吸 附劑與煙塵充分混合吸附煙塵中有害物質的過程，再進入布袋除塵器內進行氣 體、混合物固體分離過濾的過程，分離過濾後的氣體經過引風機從煙囪排放， 分離過濾後的氧化鋁循環再次利用，其餘含吸附物的氧化鋁收集進入收集倉作 為電解鋁原料備用。
2、 如權利要求1所述的碳素焙燒煙氣幹法淨化方法，其特徵在於降溫冷卻過程，即煙塵從幹底式冷卻塔的頂部進入，幹底式冷卻塔進、出口的溫度傳感器測量溫度，通過PLC控制噴淋閥上高壓噴嘴水的流量，在冷卻塔底部全部汽 化，降溫冷卻後煙塵乾燥。
3、 如權利要求1所述的碳素焙燒煙氣幹法淨化方法，其特徵在於吸附有害 氣體過程，新鮮的氧化鋁從料倉內輸出後，振動過濾篩分離，氧化鋁粉末由圓 盤給料器、固體衝板流量計進行計量，經過風動溜槽輸送到反應器的進料箱口， 降溫冷卻處理的煙塵進入反應器內，氧化鋁粉末從圓盤型給料噴嘴均勻快速噴 出，煙塵上升和氧化鋁粉末充分混合吸附氟、焦油、塵有害物質。
4、 如權利要求1所述的碳素焙燒煙氣幹法淨化方法，其特徵在於氣體、混 合物固體分離過濾過程，煙塵經過氧化鋁吸附後，含吸附物的氧化鋁、煙塵顆 粒物進入布袋除塵器進行分離過濾，淨化後的煙氣直接排放，布袋除塵器灰鬥 內過濾後的氧化鋁循環利用，經過下料器調整下料量，通過風動溜槽輸送到反 應器，其餘含氟的氧化鋁經過風動溜槽輸送到物料提升機，由鼓風機提供動力輸送到含氟氧化鋁料收集倉內用於電解鋁。
5、 如權利要求1所述的碳素焙燒煙塵幹法淨化方法，其特徵在幹底式冷卻 塔進出口煙道上設有滅火裝置，當幹底式冷卻塔進口溫度大於設定溫度值、管 道內發生著火時，傳感器通過PLC自動給出信號啟動冷卻塔進出口的滅火裝置， 或者關閉冷卻塔進口的閥門，打開除塵器旁通管路的閥門，煙塵從旁通管路進 入風機，由煙囪排出。
6、 為實現權利要求1所述的方法，碳素焙燒煙塵幹法淨化裝置，包括連接 焙燒爐的煙塵管道、閥門、幹底式冷卻塔、反應器、布袋除塵器、引風機、新鮮氧化鋁輸送、含氟氧化鋁輸送、循環氧化鋁輸送、自動控制系統、鼓風機等， 其特徵在於焙燒爐出口通過煙塵管道與幹底式冷卻塔頂部相連，煙塵管道上設 有溫度傳感器，幹底式冷卻塔上設有噴淋閥架，噴淋閥架由PLC控制，幹底式 冷卻塔底部通過管道與反應器相連，反應器上設有氧化鋁進料箱，氧化鋁料倉 通過振動過濾篩、圓盤給料器、固體衝板流量計、溜槽與氧化鋁進料箱接口相 連，反應器的出口與布袋除塵器進口相連，布袋除塵器上設有反吹風機、自動 控制閥、差壓清灰系統，布袋除塵器出口由煙塵管道與引風機進口相連，引風 機進口由煙氣管道與煙囪相連，布袋除塵器灰鬥連接循環氧化鋁輸送系統與反 應器上氧化鋁進料箱接口相連，布袋除塵器灰鬥經過風動溜槽與物料提升機相 連，物料提升機與含氟氧化鋁料收集倉連通。
7、 如權利要求5所述的碳素焙燒煙塵幹法淨化裝置，其特徵在於幹底式冷 卻塔上部的噴淋閥架上的水管設有自動控制閥與水泵相連，閥架設有多個噴嘴， 由PLC控制噴嘴的開關和水的流量。
8、 如權利要求5所述的碳素焙燒煙塵幹法淨化裝置，其特徵在於反應器的 外殼體呈圓臺型與煙道連接，其上部直徑大，反應器內的錐形噴射器是由上下 圓錐體組成的，中部呈圓盤型，上圓錐體的周圍均勻分布多個給料孔，下部圓 錐體是氧化鋁倉連接氧化鋁進料箱，其上設有氧化鋁加料口和循環氧化鋁加料 口，下部圓錐體的進料箱下部設有流化元件。
全文摘要
本發明涉及含氟、焦油、粉塵等有害物質的煙塵排放幹法淨化，一種碳素焙燒煙塵幹法淨化方法及裝置，用引風機的吸力使煙塵進入幹底式冷卻器進行冷卻降溫的過程，在反應器內利用氧化鋁作為吸附劑與煙塵中的氟、焦油等有害物質進行吸附的過程，在布袋除塵器內進行氣體、混合固體分離過濾的過程，分離過濾後的氣體經過引風機從煙囪排放，分離過濾後的氧化鋁循環再次利用，其餘含吸附物的氧化鋁收集進入收集倉作為電解鋁原料備用。本發明工藝流程簡單，對煙氣一次淨化徹底，不產生汙染，同時能可循環利用氧化鋁，技術先進，自動化程度高，有效降低生產運行成本，經濟合理，去除煙塵效率達到99％以上，排放煙氣中粉塵含量10mg/Nm3，焦油含量10mg/Nm3，氟化物含量1mg/Nm3均優於國家排放標準。
文檔編號B01D53/44GK101310831SQ20071001466
公開日2008年11月26日 申請日期2007年5月21日 優先權日2007年5月21日
發明者蘇樹桂 申請人:威海市正大環保設備有限公司