低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置及其控制方法
2023-07-02 11:40:11
專利名稱：低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及煙氣淨化設備技術領域，特別是一種低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收方法及裝置。
背景技術：
隨著對銅礦資源的持續開採使得銅礦面臨枯竭的邊緣，按美國礦物局1993年發表的礦產品概覽報導，世界有色金屬的儲量按需用量計，銅可使用的年限僅為45年，尤其是在銅資源缺乏的國家，更加需要加大廢雜銅的回收利用力度。目前，低品位雜銅回收利用多採用鼓風爐，反射爐技術、工藝技術水平低下，金屬回收率低，產品質量不穩定，特別是環保問題嚴重。冶煉廢雜銅設備頂吹轉爐，能適應各種複雜原料，回收率高，可根據需要生產粗銅或銅合金，工作時煙氣溫度高達1100°C，餘熱有很高的回收價值，但廢雜銅來源繁雜， 原料中常含有機物，頂吹轉爐在運行的過程中產生大量的高溫含塵煙氣，煙氣中含有少量Cl、Br等滷素，在高溫高壓下滷素容易腐蝕鍋爐內壁，且原料加料升溫過程中，部分有機物燃燒不完全生成中間產物進入煙氣，同時煙氣由高溫向低溫降低的過程中，這些有機中間產物在250°C 600°C停留足夠時間，也會產生二惡英，對環境汙染極大，目前還沒有上述特定條件下的煙氣餘熱回收技術和設備，國內外同行業不斷探索、研究、試驗，但效果一直不太理想。
發明內容
本發明的目的在於提供一種低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收系統裝置，該裝置能夠將冶煉低品位廢雜銅煙氣溫度從1100°c降到170°c以下，回收煙氣中大量的餘熱，產生飽和蒸汽用於電解生產加熱所需，達到節能目的；阻止煙氣滷素對鍋爐內壁的腐蝕，延長餘熱鍋爐運行壽命；遏制煙氣中二惡英氣體的生成，回收煙氣中的有價金屬，使外排煙氣含塵小於25mg/Nm3。本發明通過以下技術方案實現上述目的一種低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，包括頂吹轉爐、煙道式餘熱鍋爐、富氧噴嘴、振打彈簧、氧氣在線檢測儀、噴霧冷卻塔、板式冷卻器、活性炭噴射裝置、急冷空氣吸入閥、布袋收塵器、排煙風機和煙 ，所述頂吹轉爐呈中間大兩頭小圓形狀，煙道式餘熱鍋爐安置於頂吹轉爐頂端煙氣出口處，餘熱鍋爐水冷壁裝有富氧噴嘴和振打彈簧，出口處裝有氧氣在線檢測儀，煙道式餘熱鍋爐與噴霧冷卻塔相連，噴霧冷卻塔通過煙管與板式冷卻器相連，板式冷卻器通過出口煙管與布袋收塵器連接，板式冷卻器與布袋收塵器中間煙道設有活性炭噴射裝置和急冷空氣吸入閥，布袋收塵器出口與排煙風機連接，排煙風機出口連入煙 下端。所述煙道式餘熱鍋爐分上升與下降二段式煙道，煙道入口段採用直通上升煙道式結構，煙道內壁均設有膜式水冷壁；餘熱鍋爐入口內壁堆焊有耐高溫腐蝕合金。所述頂吹轉爐出口與煙道式餘熱鍋爐的進口連接採用以填料密封的柔性連接方式，餘熱鍋爐出口與後部煙道直接焊接。
所述餘熱鍋爐的鍋爐汽包工作壓力為I. 25Mpa，爐水飽和溫度為194°C。爐水的飽和溫度高於煙氣中硫酸、HCl蒸汽的露點溫度，避免鍋爐換熱面上硫酸和HCl的蒸汽結露。所述低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置的煙氣淨化、餘熱回收方法，包括如下步驟頂吹轉爐產出的高溫煙氣進入餘熱鍋爐的上升煙道，高溫煙氣流經鍋爐煙道內側膜式水冷壁時，熱量從煙氣傳向水冷壁，水冷壁管內的冷水吸熱蒸發。吸附在水冷壁的菸灰被振打彈簧作用掉落回頂吹轉爐，鍋爐出口煙道的氧氣在線檢測儀在線監測煙氣中含氧量，一旦有異常燃燒，啟動水冷壁上的富氧噴嘴鼓入富氧空氣助燃，煙氣由鍋爐下降煙道進入噴霧冷卻塔，噴霧冷卻器高速射入水霧使煙氣溫度降至250°C以內，隨後流經板式冷卻器，進一步將煙溫降至170°C以下，煙氣經冷卻後析出的灰塵落至下方灰袋，剩餘的煙氣含塵仍達50mg/Nm3，布袋收塵器之前管道上的活性炭噴射裝置按時、按量噴入活性炭，吸附煙氣中的二惡英顆粒，煙氣溫度過高情況下布袋收塵器入口的急冷空氣吸入閥視入口煙溫自動打開，吸入冷空氣，降低煙氣溫度，布袋收塵器出來的尾氣含塵<25mg/Nm3，經排煙風機排至60m高煙囪進入大氣。 所述低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置的工作原理及過程頂吹轉爐產生的高溫煙氣，被吸入到餘熱鍋爐二段式煙道，鍋爐膜式水冷內壁的循環水回收了煙氣中大量的餘熱，產生蒸汽供電解生產加熱使用，而煙氣溫度在此過程中從餘熱鍋爐入口溫度的1100°C左右降到出口溫度的600°C，為防止高溫煙氣烘烤下鍋爐管內形成的壁氣泡長大上浮，汽泡所附著的管壁出現幹燒，採用循環泵強制冷卻。餘熱鍋爐入口段採用直通上升煙道式結構，煙氣中高熔點物質析出附在水冷壁上，設置在水冷壁外側的振打彈簧對水冷壁形成有規律的共振，使析出菸灰回落到頂吹轉爐，減少後部煙氣的灰塵含量，提高產銅量。由於煙氣廢雜銅中有機物的燃燒會產生的滷素會化合成高溫腐蝕氣體腐蝕爐體內壁，餘熱鍋爐入口內壁堆焊有耐高溫耐腐蝕合金。鍋爐出口煙道的氧氣在線檢測儀在線監測煙氣中含氧量以判斷燃燒完全效果，一旦有異常燃燒，啟動水冷壁上的富氧噴嘴鼓入富氧空氣助燃。從餘熱鍋爐出來的煙氣進入噴霧冷卻器經過水霧的噴淋，使煙氣在250°C 600°C區間驟冷，遏制了有機中間產物形成二惡英。煙氣溫度通過計算機系統控制，保證即使煙氣流量或溫度波動，塔內總保持乾燥，隨著熱量被蒸發水分的帶走，可以使煙氣冷卻到適宜溫度。煙氣經過噴霧冷卻器的噴淋進入板式煙氣冷卻器進一步降溫後進入布袋收塵器，板式冷卻器是以強制對流、間接冷卻的方式帶走高溫煙氣管壁熱量的冷卻設備，通過冷卻軸流風機，將入口煙氣溫度從約350°C降至出口 170°C以下。冷卻軸流風機的速度可以手動調節控制，根據布袋收塵器入口控制的溫度不同，其運行速度也不同，當布袋收塵器入口溫度連續升高，冷卻軸流風機的速度和冷卻器的冷卻效率也相應提高。此外，為了吸附煙氣中可能形成的二惡英，在布袋收塵器前設置活性炭噴射系統，往煙氣中噴射活性炭粉，以便吸附煙氣中的二惡英。冷卻後的含塵氣體從進風口進入收塵器後，氣流便轉向流入灰鬥，同時氣流速度變慢，由於慣性作用，使氣體中的粗顆粒粉塵直接落入灰鬥，起到預收塵的作用。細小的粉塵被捕集在濾袋的外表面，淨化後的氣體進入濾袋室上部的清潔室，匯集到出風口排出。濾袋的清灰採用壓縮空氣，由PLC給定的時間間隔對每個濾袋進行自動清灰。壓縮空氣由噴吹管各孔眼噴射出，把濾袋上粘結的粉塵清下來，使布袋保持通風順暢，連續運行，布袋收塵器是一種高效收塵設備，只要濾袋不破損，其收塵率可大於95%，且煙塵性質對收塵效率影響不大。噴霧冷卻塔、板式冷卻器、布袋收塵器收集的菸灰裝入灰袋，送相應工藝處理，有價金屬得到最大限度的回收，布袋收塵器處理後的煙氣經排煙風機、煙 排入大氣，最終尾氣含塵小於25mg/Nm3。本發明的有益效果是I、回收了再生銅冶煉設備頂吹轉爐冶煉過程中高溫煙氣的餘熱，該淨化、回收系統工藝技術先進、原料適應性強、回收率高、能耗低。2、採用噴霧冷卻塔與活性炭噴射裝置，遏制了煙氣中二惡英氣體的生成。3、利用噴霧冷卻塔、板式冷卻器與布袋收塵器的煙塵淨化作用，使外排煙氣含塵小於 25mg/Nm3。4、採用鍋爐低壓運行，並在易受腐蝕的餘熱鍋爐入口段內壁堆焊有耐高溫腐蝕合金，阻止了煙氣對爐內壁的腐蝕，延長餘熱鍋爐運行壽命。
四
圖I是本發明所述的低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置的結構示意圖。圖中標記為頂吹轉爐I、煙道式餘熱鍋爐2、振打彈簧3、氧氣在線檢測儀4、富含噴嘴5、噴霧冷卻塔6、板式冷卻器7、布袋收塵器8、活性炭噴射裝置9、急冷空氣吸入閥10、排煙風機11以及煙囪12。
五具體實施例方式以下通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明。頂吹轉爐I呈中間大兩頭小圓形狀，煙道式餘熱鍋爐2安裝在頂吹轉爐I頂端煙氣出口處，煙道式餘熱鍋爐2水冷壁裝有富氧噴嘴5和振打彈簧3，出口處裝有氧氣在線檢測儀4，煙道式餘熱鍋爐2與噴霧冷卻塔6相連，噴霧冷卻塔6通過煙管與板式冷卻器7相連，板式冷卻器7通過出口煙管與布袋收塵器8連接，板式冷卻器7與布袋收塵器8中間煙道設有活性炭噴射裝置9和急冷空氣吸入閥10，布袋收塵器8出口與排煙風機11連接，排煙風機11出口連接煙囪12下端，尾氣從煙囪12上部排入大氣。該裝置的頂吹轉爐I產出的高溫煙氣進入煙道式餘熱鍋爐2，高溫煙氣流經煙道鍋爐內側膜式水冷壁，熱量從煙氣傳向水冷壁，水冷壁管內的冷水吸熱蒸發，將水中熱量帶走達到煙氣降溫的目的，吸附在水冷壁的菸灰被振打彈簧3作用掉落回頂吹轉爐，鍋爐出口煙道的氧氣在線檢測儀4在線監測煙氣中含氧量以判斷燃燒完全效果，一旦有異常燃燒，啟動水冷壁上的富氧噴嘴5鼓入富氧空氣助燃。煙氣由鍋爐下降煙道進入噴霧冷卻塔6，在高速射入水霧中完成換熱達到迅速降溫的過程，避開二惡英生成溫區(350°C 600°C)，隨後流經板式冷卻器7，進一步將煙溫降至170°C以下，煙氣經冷卻後析出的灰塵在重力作用下落至下方灰袋，剩餘的煙氣含塵仍達50mg/Nm3，為進一步抑制二惡英的形成，進入布袋收塵器8前管道上的活性炭噴射裝置9可按時、按量噴入活性炭，吸附煙氣中的二惡英顆粒，淨化煙氣，布袋收塵器入口的急冷空氣吸入閥10視入口煙溫自動打開，吸入冷空氣，以保護布袋收塵器濾袋不被高溫損壞，布袋收塵器出來的尾氣含塵<25mg/Nm3，經排煙風機11排至60m高煙囪12進入大氣，整個過程，最大限度的控制有害物質的生成，有價金屬回收率高。
權利要求
1.低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，包括頂吹轉爐、煙道式餘熱鍋爐、富氧噴嘴、振打彈簧、氧氣在線檢測儀、噴霧冷卻塔、板式冷卻器、活性炭噴射裝置、急冷空氣吸入閥、布袋收塵器、排煙風機和煙 ，其特徵在於，所述頂吹轉爐呈中間大兩頭小圓形狀，煙道式餘熱鍋爐安置於頂吹轉爐頂端煙氣出口處，餘熱鍋爐水冷壁裝有富氧噴嘴和振打彈簧，出口處裝有氧氣在線檢測儀，煙道式餘熱鍋爐與噴霧冷卻塔相連，噴霧冷卻塔通過煙管與板式冷卻器相連，板式冷卻器通過出口煙管與布袋收塵器連接，板式冷卻器與布袋收塵器中間煙道設有活性炭噴射裝置和急冷空氣吸入閥，布袋收塵器出口與排煙風機連接，排煙風機出口連入煙囪下端。
2.根據權利要求I所述的低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，其特徵在於，所述煙道式餘熱鍋爐分上升與下降二段式煙道，煙道入口段採用直通上升煙道式結構，煙道內壁均設有膜式水冷壁；餘熱鍋爐入口內壁堆焊有耐高溫腐蝕合金。
3.根據權利要求I所述的低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，其特徵在於，所述頂吹轉爐出口與煙道式餘熱鍋爐的進口連接採用以填料密封的柔性連接方式，餘熱鍋爐出口與後部煙道直接焊接。
4.根據權利要求I所述的低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，其特徵在於，所述餘熱鍋爐的鍋爐汽包工作壓力為I. 25Mpa，爐水飽和溫度為194°C。
5.適用於權利要求I所述低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置的煙氣淨化、餘熱回收方法，其特徵在於，包括如下步驟頂吹轉爐產出的高溫煙氣進入餘熱鍋爐的上升煙道，高溫煙氣流經鍋爐煙道內側膜式水冷壁時，熱量從煙氣傳向水冷壁，水冷壁管內的冷水吸熱蒸發，吸附在水冷壁的菸灰被振打彈簧作用掉落回頂吹轉爐，鍋爐出口煙道的氧氣在線檢測儀在線監測煙氣中含氧量，一旦有異常燃燒，啟動水冷壁上的富氧噴嘴鼓入富氧空氣助燃，煙氣由鍋爐下降煙道進入噴霧冷卻塔，噴霧冷卻器高速射入水霧使煙氣溫度降至2500C以內，隨後流經板式冷卻器，進一步將煙溫降至170°C以下，煙氣經冷卻後析出的灰塵落至下方灰袋，剩餘的煙氣含塵仍達50mg/Nm3，布袋收塵器之前管道上的活性炭噴射裝置按時、按量噴入活性炭，吸附煙氣中的二惡英顆粒，煙氣溫度過高情況下布袋收塵器入口的急冷空氣吸入閥視入口煙溫自動打開，吸入冷空氣，降低煙氣溫度，布袋收塵器出來的尾氣含塵<25mg/Nm3，經排煙風機排至60m高煙囪進入大氣。
全文摘要
低品位雜銅冶煉煙氣淨化、餘熱回收裝置，該裝置的頂吹轉爐呈中間大兩頭小圓形狀，煙道式餘熱鍋爐安置於頂吹轉爐頂端煙氣出口處，餘熱鍋爐水冷壁裝有富氧噴嘴和振打彈簧，出口處裝有氧氣在線檢測儀，煙道式餘熱鍋爐與噴霧冷卻塔相連，噴霧冷卻塔通過煙管與板式冷卻器相連，板式冷卻器通過出口煙管與布袋收塵器連接，板式冷卻器與布袋收塵器中間煙道設有活性炭噴射裝置和急冷空氣吸入閥，布袋收塵器出口與排煙風機連接，排煙風機出口連入煙囪下端。採用該裝置能夠將煙氣溫度降到170℃以下，回收煙氣中的餘熱，阻止煙氣滷素對鍋爐內壁的腐蝕，延長鍋爐運行壽命；回收煙氣中的有價金屬，使外排煙氣含塵小於25mg/Nm3。
文檔編號F27D17/00GK102878821SQ20121040929
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者黃斌, 陳波, 周瑞生, 塗建華, 王偉, 肖會勇, 付曉光, 孫寶華, 周榮歡, 楊平 申請人:廣西有色再生金屬有限公司, 中國瑞林工程技術有限公司