CN101062458A - 一种沥青烟气净化工艺 - Google Patents

Abstract

一种沥青烟气净化工艺，将沥青烟气经管道输送到净化系统入口，通过气固反应、焚烧、除尘各工序进行净化，其特征在于：(1)采用氧化铝粉作固体吸附剂将沥青烟气充分吸附；(2)进行气固分离，使含沥青的吸附剂与净化后的烟气分离；(3)将分离后的吸附剂焚烧；(4)将气固分离后的烟气与焚烧后的烟气进行喷淋冷却降温和除尘；(5)通过控制阀门检测降温除尘后的烟气，达标则由烟囱排放；未达标则送入系统入口循环净化。本发明还提供了一种实施上述工艺的装置系统，其特征在于气固反应器由充填氧化铝粉的文丘里管或吸附床构成。本发明的净化效率比现有工艺要高，其固体吸附剂可循环使用并最终作电解铝的原料处理，无二次污染。除了有达标的废气排出外，无废渣、废水排出，可取得很好的效益。

Description

一种沥青烟气净化工艺

技术领域

本发明属于用固定的吸附剂回收、净化烟和废气的方法，即涉及到一种制造铝电解预焙槽用碳素制品过程中散发的沥青烟气的治理方法。

背景技术

沥青烟气是现代铝用碳素厂中的一个最大的环境污染源。在铝电解预焙槽的阳极生产过程里，特别是在阳极糊料的准备工序中，许多设备都会发出大量的沥青烟气。沥青烟气中含有焦油和多环芳香碳氢化合物(PAH)，是极为有害的物质，它会严重地危害到作业区(车间)、厂区和厂区周边环境的质量。烟气需要经过净化达到废气排放标准后，才允许排放到大气中。目前，国内一般大型碳素厂多引进干法和湿法净化技术和设备，湿法沥青净化技术其污水的处理较为复杂；干法净化技术多用碳粉吸附沥青烟气，其缺点是：(1)焦油和粉尘在制品过程中形成恶性循环；(2)由于碳粉的再利用，又会影响到产品的质量。

中国专利02155281.9公开了《一种滤清沥青烟气的方法及设备》，它采用大颗粒煅后焦作吸附剂，将沥青烟气通过由大颗粒的煅后焦组成的固定吸附床进行滤清。中国专利03153135.0公开了《一种滤清沥青烟气介质的再生方法》，其处理过程是将温度为300-600℃、压力为0.5-3MPa的热气流与沥青烟气流逆向鼓入到进行沥青烟的吸附滤清设备中，热气流穿过大颗粒煅后焦的过滤介质层，使吸附在过滤介质层的沥青烟气挥发的冷凝物的流动性提高，并在气流冲击下与吸附介质分离，而使吸附介质再生。

发明内容

本发明不同于上述已有的沥青烟气净化技术，提出了一种采用固体吸附剂通过气固反应吸附、再进行气固分离、固体焚烧来处理沥青烟气的干法净化工艺，将来自生阳极车间和沥青熔化工段所排放的沥青烟气合并到一个净化系统中进行综合处理。

本发明的沥青烟气净化工艺，将沥青烟气经管道输送到净化系统入口，通过气固反应、焚烧、除尘各工序进行净化，其特征在于：

(1)先进行气固反应，以固体吸附剂将沥青烟气充分吸附；

(2)再进行气固分离，使气固反应后含沥青的吸附剂同净化后的烟气分离；

(3)将气固分离后的烟气进行沉降除尘处理；

(4)将气固反应后含沥青的吸附剂焚烧；

(5)将焚烧后的烟气进行喷淋冷却以进行降温、除尘；

(6)通过控制阀门检测降温、除尘后的烟气，达标则直接由烟囱排出；未达标则再送入气固反应工序循环进行多次净化。

本发明的沥青烟气净化工艺中所采用的固体吸附剂为氧化铝粉。加入气固反应器中的主要是新鲜氧化铝粉，也可以加入一部分的吸附沥青烟气经焚烧后用旋风冷却过的循环氧化铝粉。

本发明还提出了一种实施上述沥青烟气净化工艺的沥青烟气净化系统，包括气固反应器、气固分离器、焚烧炉，其特征在于：

(1)气固反应器采用文丘里(Venturi)反应器或者吸附床构成；

(2)气固分离器为多层结构的布袋除尘器；

(3)焚烧炉采用天然气或者重油作燃料，用鼓风机控制燃烧过程；

(4)另设置有旋风冷却器和喷淋冷却器。

本发明的沥青烟气净化系统采用可编程控制器(PLC)自动控制，采用PLC控制的主要是下述两个系统：

(1)焚烧炉的自动燃烧系统。它主要根据沥青烟气温度的随机变化自动调节天然气和重油的喷入量；

(2)喷淋冷却器的阀架系统。它主要根据处理后的烟气的温度和流量跟踪自动调节供水系统的水压和雾化水用的气压力。

本发明的沥青烟气净化工艺的实施过程如下：先将来自生阳极车间和沥青熔化工段所产生的沥青烟气经过管道输送到净化系统的入口，通常其温度为90±5℃。首先进入气固反应器，反应器内加入有新鲜氧化铝粉和循环过的氧化铝粉，在反应器中沥青烟气与氧化铝粉充分接触、反应，使沥青微滴被氧化铝粉充分吸附，然后将通过氧化铝粉的烟气导入气固分离器进一步将热烟气和其所携带的氧化铝微粉分离；分离后的氧化铝微粉连同吸附沥青的反应器中的氧化铝粉被送入焚烧炉进行焚烧，而洁净的分离后的烟气经过沉降除尘装置，将直接输送到控制阀门，而沉降后的微尘也被送入焚烧炉。焚烧后的烟气进入喷淋冷却器，降温和进一步除尘，然后又被送入气固反应器中。烟气通常完全可以达到国家环保标准，通过控制阀门经过烟囱排放到大气中；如果仍未达到国家环保标准则控制阀门自动使其进入气固反应器，与新进入气固反应器的未曾处理的沥青烟气一起进行净化处理。

焚烧后的氧化铝粉则经过旋风冷却器降温后送入循环氧化铝贮罐，其中一部分将同新鲜氧化铝粉按比例加入气固反应器中作吸附剂使用，大部分送到铝电解车间作电解铝的原料用。

本发明的气固反应器可以是文丘里管，也可以是吸附床。在文丘里管中充填的是氧化铝粉；而吸附床则宜采用活性氧化铝。气固分离器可采多层结构的布袋除尘器。

本发明所采用喷淋冷却器为立式结构，其喷嘴具有良好的雾化性，且采用压缩空气并用PLC调节雾化时的压力，故可使冷却水完全蒸发，保证系统无污水排去。

本发明的核心技术特征是采用氧化铝粉作吸附剂，利用各种部件巧妙组合，从而组成一个具有显著技术进步的新的沥青烟气净化工艺和净化系统。

本发明所提出来的沥青烟气净化工艺和净化系统其净化效率较其它的净化工艺和系统均要高，沥青被焚烧后，固体吸附剂可循环使用，且最终可作为电解铝的原料处理，故无二次污染。本系统除排出经过净化处理最终达到国家环保标准的废气外，无废渣和废水排出。故推广应用后，可望取得显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的沥青烟气净化工艺的原理，即工艺流程框图。

图2为实施本发明的沥青烟气净化工艺所设计的沥青烟气净化系统的装置示意图；其中：1为气固反应器，2为气固分离器，3为焚烧炉，4为旋风冷却器，5为喷淋冷却器，6为除尘器，7为离心风机，8为冷却器，9为罗茨风机，10为大型离心风机，11为阀门，12为PLC控制系统，13为新鲜吸附剂贮罐，14为循环吸附剂贮罐，15为副烟道，16为烟囱。

具体实施方式

下面结合说明书附图通过具体的实施例对本发明的沥青烟气净化工艺和净化系统加以进一步的说明与补充。

本发明的沥青烟气净化工艺流程如图1所示。本发明的工艺具体实施过程是将来自生阳极烟气和来自沥青熔化烟气送入气固反应器中，通过固体吸附剂将沥青烟气充分吸附。气固反应器可以是文丘里反应器，也可以是吸附床，固体吸附剂为氧化铝粉。沥青烟气经过气固反应后，便进入气固分离器进行气固分离，分离后的净化烟气再经沉降除尘，便不含沥青和吸附剂微粉，即可排向控制阀门。另一方面，分离后的固体吸附剂和沉降下来的微粉一起被送入焚烧炉进行焚烧，焚烧后的烟气进入喷淋冷却后，被引向气固反应器循环净化。而焚烧后的固体吸附剂，因为它已经净化可通过旋风冷却被送入循环吸附剂贮罐，并将按比例和新鲜吸附剂一起加入气固反应器中再次被利用，多余的循环吸附剂可作为铝电解槽的原料使用。净化后的烟气经过沉降除尘后，在通向控制阀门时，阀门会对烟气的成分进行自动检测，符合国家环保排放标准则由烟囱直接排放，未能达到国家环保标准，则将重新送入气固反应器同沥青烟气一起再进行净化处理。

实施例1

按照图2的布置将文丘里管1通过阀门同生阳极车间排烟总管和来自沥青熔化二段的排烟总管相接。文丘里管的末端连接到气固分离器2入口，气固分离器上部连接到除尘器6，气固分离器为多层结构的布袋除尘器，其下端连接到焚烧炉3，焚烧炉由离心风机7鼓风控制其燃烧过程。焚烧炉的烟气和粉尘先经旋风冷却器5冷却，其粉尘主要是固体吸附剂，通过管道和罗茨风机9将被送入循环吸附剂贮罐14中。而烟气从冷却器上部进入喷淋冷却器5再次冷却，并重新送入文丘里管前端。文丘里管里所填充的固体吸附剂是由新鲜固体吸附剂贮罐13和循环固体吸附剂贮罐供应，该两个贮罐下面均有放料阀，并用管道同文丘里管相连接。该系统设有PLC控制系统12，它主要控制焚烧炉的燃烧系统、喷淋冷却器的水压系统以及大离心风机10和控制阀门17的启闭。

除尘器出口端用管道连接到大型离心风机10、阀门和烟囱16，本系统还设置有副烟道15。一旦整个系统出现严重故障需要紧急检修时，烟气也可以经由副烟道通过阀门从烟囱中排出。

本实施例中采用氧化铝粉作吸附剂，氧化铝粉的比表面积≥35m²/kg。在文丘里管填充的氧化铝粉中，循环氧化铝粉与新鲜氧化铝的配比为1∶1。沥青烟气通常温度为90±5℃，净化烟气时，首先让其通过阀门进入填充氧化铝微粉的文丘里管，在文丘里管中沥青烟气与氧化铝粉表面充分接触、反应，使沥青微滴被氧化铝粉表面充分吸附；然后将通过氧化铝粉的烟气导入气固分离器，再经除尘器除去氧化铝微粉，此时烟气中已经净化可达到国家环保排放标准。而饱和沥青微滴的氧化铝粉和微粉被送入焚烧炉充分燃烧，焚烧后的氧化物铝粉经旋风冷却器冷却后即送入循环氧化铝粉贮罐，而焚烧后的烟气再经喷淋冷却器冷却，将再导入文丘里管和未净化的沥青烟气重新净化。净化后的烟气达标后由阀门和大型鼓风机通过烟囱排出。用本系统净化沥青烟气，其净化效率可达98％以上。

本发明的喷淋冷却器为立式结构，其喷嘴具有良好的雾化性，由于采用PLC调节雾化时的压力，可使冷却水完全蒸发；而沥青微滴燃烧后的氧化铝粉除部分循环使用外，大部分用作电解铝的原料，故本系统除排出经过净化处理后最终达到国家环保标准的废气外，无废渣和废水排出。

实施例2

本实施例的工艺和装置与实施例1相同。

在文丘里反应器用的吸附剂也是氧化铝粉，其比表面≥35m²/kg，其中循环氧化铝粉与新鲜氧化铝粉的比例为2∶1。采用本工艺和装置净化沥青烟气其净化效率可达98％以上。

实施例3

本实施例的工艺同实施例1、2相同。但气固反应器则采用吸附床。吸附床可以是立式的圆柱形带有四个开口的容器，也可以是卧式的圆柱形带有四个开口的容器。一个开口为沥青烟气入口，一个是净化烟气的出口，一个是氧化铝颗粒进口，另一个是吸附沥青烟气的氧化铝颗粒的出口。净化烟气出口连接到气固分离器，而氧化铝颗粒出口连接到焚烧炉。氧化铝颗粒进口连接到新鲜氧化铝颗粒贮罐和循环氧化铝颗粒贮罐。净化烟气经过气固分离后再经沉降除尘，可不含沥青微滴和微尘，即可排向控制阀门。氧化铝颗粒即活性氧化铝，它具有多孔结构，其吸附性能比普通的氧化铝粉要更好。活性氧化铝在吸附床中只要达0.2-0.5m厚即可，其中循环活性氧化铝与新鲜活性氧化铝的比例可为2∶1，该装置的净化效率达98％以上。

本发明的核心技术特征是采用氧化铝粉或活性氧化铝作吸附剂。用本发明的工艺和装置净化沥青烟气除了用氧化铝吸附烟气外，通过气固分离和焚烧后，并通过反复循环，可使烟气净化效率大大提高，总效率可达98％以上，其社会效益和经济效益都十分可观。

Claims (8)

1.一种沥青烟气净化工艺，将沥青烟气经管道输送到净化系统入口，通过气固反应、焚烧、除尘各工序进行净化，其特征在于：

(1)先进行气固反应，以固体吸附剂将沥青烟气充分吸附；

(2)再进行气固分离，使气固反应后含沥青的吸附剂同净化后的烟气分离；

(3)将气固分离后的烟气进行沉降除尘处理；

(4)将气固反应后的含沥青的固体吸附剂焚烧；

(5)将焚烧后的烟气进行喷淋冷却以进行降温、除尘；

(6)通过控制阀门检测降温、除尘后的烟气，达标则直接由烟囱排出；未达标则再送入气固反应工序循环进行多次净化。

2.按权利要求1所述的沥青烟气净化工艺，其特征在于所说的固体吸附剂是氧化铝粉。

3.按权利要求2所述的沥青烟气净化工艺，其特征在于所说的氧化铝粉为新鲜氧化铝粉和一部分吸附沥青烟气经焚烧后用旋风冷却过的循环氧化铝粉。

4.一种实施权利要求1所述的沥青烟气净化工艺的装置系统，包括气固反应器、气固分离器、焚烧炉，其特征在于：

(1)气固反应器采用文丘里反应器或吸附床构成；

(2)气固分离器为多层结构的布袋除尘器；

(3)焚烧炉采用天然气或者重油作燃料，用鼓风机控制燃烧过程；

(4)另设置有旋风冷却器和喷淋冷却器。

5.按权利要求4所述的装置系统，其特征在于所说的文丘里反应器充填的是氧化铝微粉。

6.按权利要求4所述的装置系统，其特征在于所说的吸附床采用的是活化性氧化铝。

7.按权利要求4所述的装置系统，其特征在于所说的焚烧炉和喷淋冷却器的阀架系统采用可编程控制器自动控制。

8.按权利要求4所述的装置系统，其特征在于所说的焚烧炉下部另安置有旋风冷却器。

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