CN101310831B - 碳素焙烧烟尘干法净化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含氟、焦油、粉尘等有害物质的烟尘排放干法净化，一种碳素焙烧烟尘干法净化方法及装置，用引风机的吸力使烟尘进入干底式冷却器进行冷却降温的过程，在反应器内利用氧化铝作为吸附剂与烟尘中的氟、焦油等有害物质进行吸附的过程，在布袋除尘器内进行气体、混合固体分离过滤的过程，分离过滤后的气体经过引风机从烟囱排放，分离过滤后的氧化铝循环再次利用，其余含吸附物的氧化铝收集进入收集仓作为电解铝原料备用。本发明工艺流程简单，对烟气一次净化彻底，不产生污染，同时能可循环利用氧化铝，技术先进，自动化程度高，有效降低生产运行成本，经济合理，去除烟尘效率达到99％以上，排放烟气中粉尘含量10mg/Nm3，焦油含量10mg/Nm3，氟化物含量1mg/Nm3均优于国家排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及对含氟、焦油及有害物质的烟尘排放干法净化，特别是一种碳素焙烧烟尘干法净化方法及装置。
背景技术
碳素厂焙烧炉内产生的烟尘中含有大量的粉尘、焦油、氟等有害物质，这些物质度对动植物、人体都会产生严重的危害，特别是氟具有高度的腐蚀性，单质氟与氟离子均有剧毒性。目前对碳素焙烧烟尘的处理大多是采用电捕焦油器，它只能收集焦油和粉尘，对氟无法处理，烟尘排放后含有超标的氟会对环境造成极大危害，电捕焦油器捕捉过滤的焦油、粉尘成粘稠液体，对设备腐蚀严重，降低了设备的使用寿命，还会对环境造成二次污染。另外，传统净化方式还有采用湿法净化，用碳酸钠水的溶液洗涤烟尘，使烟尘中氟化氢气体变成能溶于水的氟化钠进入液体，同时喷淋使烟尘降温，烟尘中的焦油凝聚后与烟尘中的粉尘进入液体漂浮于表面，沥青烟等其他不与碱液体反应的气体直接排放，这种湿法净化仅仅将烟气中的部分有害气体变成能溶于水的盐，还要采用石灰水与洗液中，使洗液中有害的氟离子变成不容于水的氟化钙固体再过滤进行排放，但洗液不能完全治理，还会产生有害固体废渣，形成二次污染，另外碱液对设备腐蚀严重，整体运行成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种设计合理、工艺流程简单，使用成本低，采用氧化铝吸附烟尘中的氟、焦油等有害物质，净化除尘效率高的碳素焙烧烟尘干法净化方法与装置，其运行平稳可靠，吸附后的氧化铝能再次利用，综合性能好，不会对周围的环境造成二次污染，对烟尘的一次性净化后排放指标高于国家排放标准。
本发明解决其技术问题所采取的方案是：碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在于用引风机的吸力使焙烧炉内产生的烟尘进入干底式冷却塔内进行降温冷却的过程，然后再进入反应器内用氧化铝粉末作为吸附剂与烟尘中的焦油、氟等物质进行充分混合吸附烟尘中有害物质的过程，混合吸附后的氧化铝、烟尘等进入布袋除尘器进行气体、混合物固体分离过滤的过程，分离过滤后的气体经过引风机从烟囱排放，分离后的含氟氧化铝可循环利用，其余含吸附物的氧化铝收集进入收集仓作为电解铝原料备用。
碳素焙烧烟尘干法净化装置，包括连接焙烧炉的烟尘管道、阀门、干底式冷却塔、反应器、布袋除尘器、引风机、新鲜氧化铝输送系统、含氟氧化铝输送装置、循环氧化铝输送装置、自动控制系统、鼓风机等，其特征在于焙烧炉出口通过烟尘管道与干底式冷却塔顶部相连，在引风机吸力作用下，来自焙烧炉的含尘、含氟、含焦油的烟尘进入干底式冷却塔，烟气管道上设有温度传感器，干底式冷却塔上设有喷淋阀架，喷淋阀架由PLC控制，干底式冷却塔底部通过管道与反应器相连，经过喷淋冷却降温后的烟尘进入反应器壳体内，同时反应器的锥形喷射器中的氧化铝粉末喷洒，吸附冷却后烟气中的氟、焦油等有害物质，反应器上设有新鲜氧化铝、循环氧化铝进料箱，新鲜氧化铝料仓通过振动过滤筛、圆盘给料器、固体冲板流量计、溜槽与反应器的新鲜氧化铝接口相连，反应器的出口与布袋除尘器进口相连，然后进入布袋收尘器中，通过布袋的过滤，含氟氧化铝和烟气粉尘附着在滤袋的表面上，布袋除尘器上设有反吹风机、自动控制阀、差压清灰系统，随时间的积累，滤袋表面的含氟氧化铝和烟气粉尘越来越多，使除尘器的设备阻力增大形成差压，通过压差信号反馈到PLC，当压差实际数值大于设定值时，PLC发出指令，依次关闭每个过滤室的出气口阀门进行清灰，在反吹风机的作用下使滤袋瞬间迅速膨胀，以清除滤袋表面上的含氟氧化铝和烟气粉尘，使含氟氧化铝和烟气粉尘落入灰斗内，同时净化后的烟气通过引风机由烟囱排出，布袋除尘器出口由烟尘管道与引风机进口相连，引风机进口由烟气管道与烟囱相连，布袋除尘器灰斗连接循环氧化铝输送装置与反应器相连，布袋除尘器灰斗经过风动溜槽与物料提升机相连，物料提升机与含氟氧化铝料收集仓连通。
当来自焙烧炉管道烟尘温度超过设定温度时，传感器将信号反馈到PLC，PLC根据烟气温度信号自动控制喷嘴的水量和数量，在干底式冷却塔顶部设置的喷嘴喷出雾状水珠，由于烟气温度控制在80-110℃左右，烟尘在冷却塔内的流速很小为3m/s，在干底式冷却塔内从顶部到底部的时间为8S，水珠被高温完全汽化后，进入反应器壳体内与氧化铝粉末混合。当干底式冷却塔出口的温度高于设定的温度值时，为了防止焙烧炉烟尘温度过高进入布袋除尘器烧毁滤袋，PLC将启动设置在干底式冷却塔进、出口的灭火装置，以降低烟尘的温度，或者打开旁通管路的阀门，烟尘进入旁通管路经过风机，由烟囱排出。当干底式冷却塔进口温度大于温度设定值、管道内发生着火时，传感器通过PLC自动给出信号启动冷却塔进口的灭火装置，关闭阀门，同时打开地下烟道的阀门，使烟尘直接从地下烟道经烟囱排出，以确保整体系统安全。本系统全采用PLC自动控制，通过中心操作室的电脑进行全面控制。本系统采用在反应器内把氧化铝同时喷洒烟气中，降低了设备阻力，使氧化铝与烟尘混合更充分，氧化铝可以多次循环利用，降低运行成本。
本发明工艺流程简单，对烟尘一次净化彻底，不产生二次污染，同时能回收再次利用氧化铝，技术先进，自动化控制程度高，有效降低生产运行成本，经济合理，除尘效率高达99％以上，排放烟气中的粉尘含量为10mg/Nm3，焦油含量为10mg/Nm3，氟化物含量为1mg/Nm3均优于国家排放标准。
下面结合附图通过实施例对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1是本发明的装置和工艺流程示意图。
图2是干底式冷却器的示意图。
图3是反应器的示意图。
图4是新鲜氧化铝输送系统的示意图。
图5是循环氧化铝输送装置的示意图。
图6是含氟氧化铝输送装置示意图。
图1中标记：1、烟尘管道，2、阀门，3、干底式冷却塔，4、新鲜氧化铝料仓，5、新鲜氧化铝输送系统，6、布袋除尘器，7、含氟氧化铝料收集仓，8、旁通烟道，9、反应器，10、鼓风机，11、压缩空气系统，12、循环氧化铝输送装置，13含氟氧化铝输送装置，14、引风机，15、地下烟道，16、烟囱。
图2中标记：3.1、温度传感器，3.2、水泵，3.3、压缩空气管，3.4、喷淋水管，3.5、高压喷嘴，3.6、脉冲电磁阀，3.7、截止阀，3.8、灭火装置。
图3中标记：9.1、反应壳体，9.2、流化元件，9.3、进料箱，9.4、锥形喷射器。
图4中标记：5.1、气动阀，5.2、手动阀，5.3、振动过滤筛，5.4、圆盘给料器，5.5、固体冲板流量计，5.6、风动溜槽，5.7、截流控制阀。
图5中标记：12.1、下料器，12.2、风动溜槽。
图6中标记：13.1、鼓风机，13.2、阀门，13.3、物料提升机，13.4、风动溜槽。
具体实施方式
如图1所示，一种碳素焙烧烟尘干法净化方法，在引风机14吸力的作用下，使焙烧炉出来的烟尘从烟尘管道1通过阀门2进入干底式冷却塔3内冷却，烟尘从干底式冷却塔的顶部进入塔内，进行喷淋冷却，降温后的烟尘从塔底部烟尘管道1通过阀门2进入反应器9，新鲜氧化铝料仓4内的氧化铝经过新鲜氧化铝输送系统5进入反应器9，在反应器9内氧化铝与烟尘混合，氧化铝吸附烟尘中的焦油、氟，达到净化氟的作用；布袋除尘器6内的可循环氧化铝通过循环氧化铝输送系统12进入反应器9循环利用，反应后的烟尘、含吸附物的氧化铝进入布袋除尘器6内进行气体、混合物固体分离过滤，净化后的气体通过引风机14由烟囱16排放，分离过滤净化后的氧化铝部分可以循环利用，其余由含氟氧化铝输送装置13输送到含氟氧化铝料仓7储存，作为电解铝的原料。输送均采用流槽输送和气力提升机输送，动力来自鼓风机10，当需要维修或出现其他特殊情况时，使用旁通烟道8和地下烟道15。整套系统装置在负压的状态下进行工作。
图2所示，焙烧炉出口的烟尘经过温度传感器3.1由干底式冷却塔的顶部进入，从塔的底部排出，安装在干底式冷却塔的进出口烟道上的温度传感器3.1测量温度并发送到PLC，由PLC发出控制信号，控制水泵3.2、电磁阀和喷淋水管3.4的流量，喷淋阀架包含有高压喷嘴3.5、脉冲电磁阀3.6、截止阀2.7。水泵提供的喷淋水和压缩空气3.3在高压喷嘴3.5内混合喷出，喷出的水珠成雾状(水珠细小可达到15um)，在冷却塔底部全部汽化，降温冷却后烟尘干燥，由于干底式冷却塔内烟尘的温度高，塔内有高度差，到塔出口时已蒸发，达到干底、降温的效果，进入反应器内不影响氧化铝粉末的干燥度，因此不容易糊死布袋除尘器的滤袋。如果出现烟尘温度高于设定的温度而喷淋无法冷却降温或烟道发生着火等其他紧急情况时，PLC发出指令或手动启动灭火装置3.8，保护反应器和布袋除尘器，降低设备损害。
图3所示，降温后的烟尘进入反应器的壳体9.1内，新鲜氧化铝粉末、循环氧化铝粉末进入进料箱9.3，流化元件9.2与压缩空气管道连接，压缩空气进入产生压力冲击，将粉尘输送到锥形喷射器9.4内，使氧化铝粉末快速均匀喷洒与烟尘充分混合，锥形喷射器是上下圆锥体组成的，中部呈圆盘型，上圆锥体的周围均匀分布多个给料孔，氧化铝粉末从圆盘型给料喷嘴均匀快速喷出与烟尘中的焦油、氟混合吸附，反应壳体呈圆台型，利用空气动力学中的拉伐尔喉管作用，锥形喷射器3.4采用圆锥形，减少设备阻力，使烟尘和氧化铝粉末混合更充分。
图4所示，新鲜氧化铝从料仓内输出后经气动阀门5.1和手动阀门5.2调节输出量，然后经过振动过滤筛5.3过滤，合格的氧化铝由圆盘给料器5.4均匀给料，经过固体冲板流量计5.5计量，由风动溜槽5.6输送到反应器中，在流槽与反应器接口处有截流控制阀5.7控制反应器氧化铝的流量。氧化铝从料仓内放出后经过振动过滤筛，氧化铝粉末由圆盘给料器均匀的给料，固体冲板流量计进行计量，经过风动溜槽输送到反应器的进料口，即降温冷却处理的烟尘通过反应器，其内有氧化铝粉末从圆盘型给料喷嘴均匀喷出，烟尘上升和氧化铝粉末充分混合，吸附氟、焦油、尘有害物质。
图5所示，气体、混合物固体分离过滤后的含氟氧化铝经过安装在除尘器灰斗上的过滤筛过滤，过滤后的氧化铝循环利用，经过下料器12.1进行调节下料量，通过风动溜槽12.2输送到反应器进料箱内。
图6所示，烟尘经过氧化铝吸附后，含吸附物的氧化铝、烟尘颗粒物进入布袋除尘器进行分离过滤，净化后的烟气直接排放，布袋除尘器灰斗内过滤后剩余的含氟氧化铝经过风动溜槽13.4输送到物料提升机13.3，由鼓风机13.1提供动力，经过阀门13.2输送到含氟氧化铝料收集仓内用于做电解铝的原料。
由上述示意图所示，碳素焙烧烟尘干法净化装置，包括连接焙烧炉的烟尘管道1、阀门2、干底式冷却塔3、反应器9、布袋除尘器6、引风机14、新鲜氧化铝输送系统5、含氟氧化铝输送装置13、循环氧化铝输送装置12、自动控制系统、鼓风机10、压缩空气系统11等，焙烧炉烟尘的出口通过烟尘管道1与干底式冷却塔3顶部相连，在引风机14吸力的作用下，来自焙烧炉的含尘、含氟、含焦油的烟尘进入干底式冷却塔3顶部，烟气管道1上设有温度传感器，干底式冷却塔上设有喷淋阀架，由PLC控制架上有多个喷嘴自动喷淋，喷淋阀架连接水管通过自动控制阀与水泵连接，由PLC控制喷嘴的开关，自动调节控制水量大小，干底式冷却塔底部通过管道与反应器9的反应器壳体相连；在干底式冷却塔进出口烟道上设有灭火装置，如果干底式冷却塔出口的温度高于设定值时，为了防止焙烧炉烟气温度过高进入布袋除尘器烧毁滤袋，PLC将启动设置在冷却塔进、出口的灭火装置，以降低烟气的温度，或者打开旁通管路的阀门2，烟尘进入旁通烟道8经过引风机由烟囱排出；当干底式冷却塔进口温度大于冷却塔进口温度设定值、管道内发生着火时，传感器通过PLC自动给出信号启动冷却塔进口的灭火装置，关闭干底式冷却塔进口的阀门，同时打开地下烟道的阀门，使烟气直接从地下烟道经烟囱排出，以确保整体系统安全；经过喷淋冷却降温后的烟尘进入反应器的壳体内通道，反应器的外壳体呈圆台型与烟道连接，上部直径大，烟尘上升和氧化铝粉末能充分混合，吸附氟、焦油、尘有害物质，反应器内的锥形喷射器是上下圆锥体组成的，中部呈圆盘型，上圆锥体的周围均匀分布多个给料孔，下部圆锥体是氧化铝仓连接氧化铝进料箱，其上设有氧化铝加料口和循环氧化铝加料口，下部圆锥体的进料箱下部设有流化元件，在流化的作用下，使氧化铝均匀快速喷出；布袋除尘器上设有反吹风机、自动控制阀、差压清灰系统，随时间的积累，滤袋表面的含氟氧化铝和烟气粉尘越来越多，增加了设备阻力产生大的差压，通过压差信号反馈到PLC，当压差数值大于设定值时，PLC发出指令，依次关闭每个过滤室的出气口阀门进行清灰，在反吹风机的作用下使滤袋瞬间迅速膨胀，以清除滤袋表面上的含氟氧化铝和烟气粉尘，使含氟氧化铝和烟气粉尘落入灰斗内，净化后的烟气通过引风机由烟囱排放，布袋除尘器出口由烟尘管道与引风机进口相连，引风机进口由烟气管道与烟囱相连，布袋除尘器灰斗连接循环氧化铝输送系统与反应器相连，布袋除尘器灰斗经过风动溜槽与物料提升机相连，物料提升机与含氟氧化铝料收集仓连通。本系统采用PLC自动控制，通过中心操作室的电脑进行全面控制，由于反应器的外壳体呈拉伐尔喉管状与烟道连接，降低了设备阻力，反应器内的氧化铝喷洒在烟气中，使氧化铝与烟尘混合更充分，氧化铝可以多次循环利用，降低运行成本，处理烟尘的技术先进，烟气排放优于国家标准，已达到国际先进水平。
Claims (8)
1.一种碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在于用引风机的吸力使烟尘进入干底式冷却塔内降温冷却的过程，降温后进入反应器内用氧化铝粉末作为吸附剂与烟尘充分混合吸附烟尘中有害物质的过程，再进入布袋除尘器内进行气体、混合物固体分离过滤的过程，分离过滤后的气体经过引风机从烟囱排放，分离过滤后的氧化铝循环再次利用，其余含吸附物的氧化铝收集进入收集仓作为电解铝原料备用。
2.如权利要求1所述的碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在于降温冷却过程，即烟尘从干底式冷却塔的顶部进入，干底式冷却塔进、出口的温度传感器测量温度，通过PLC控制喷淋阀上高压喷嘴水的流量，在冷却塔底部水全部汽化，降温冷却后烟尘干燥。
3.如权利要求1所述的碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在于吸附烟尘中有害物质的过程，新鲜的氧化铝从料仓内输出后，振动过滤筛分离，氧化铝粉末由圆盘给料器、固体冲板流量计进行计量，经过风动溜槽输送到反应器的进料箱口，降温冷却处理的烟尘进入反应器内，氧化铝粉末从圆盘型给料喷嘴均匀快速喷出，烟尘上升和氧化铝粉末充分混合，氧化铝粉末吸附氟、焦油、粉尘有害物质。
4.如权利要求1所述的碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在于气体、混合物固体分离过滤过程，烟尘经过氧化铝吸附后，含吸附物的氧化铝、烟尘颗粒物进入布袋除尘器进行分离过滤，净化后的烟气直接排放，布袋除尘器灰斗内过滤后的氧化铝循环利用，经过下料器调整下料量，通过风动溜槽输送到反应器，其余含氟的氧化铝经过风动溜槽输送到物料提升机，由鼓风机提供动力输送到含氟氧化铝料收集仓内用于电解铝。
5.如权利要求1所述的碳素焙烧烟尘干法净化方法，其特征在干底式冷却塔进出口烟道上设有灭火装置，当干底式冷却塔进口温度大于设定温度值或管道内发生着火时，传感器通过PLC自动给出信号启动冷却塔进出口的灭火装置，或者关闭冷却塔进口的阀门，打开除尘器旁通管路的阀门，烟尘从旁通管路进入风机，由烟囱排出。
6.碳素焙烧烟尘干法净化装置，包括连接焙烧炉的烟尘管道、阀门、干底式冷却塔、反应器、布袋除尘器、引风机、新鲜氧化铝输送系统、含氟氧化铝输送系统、循环氧化铝输送系统、自动控制系统、鼓风机，其特征在于焙烧炉出口通过烟尘管道与干底式冷却塔顶部相连，烟尘管道上设有温度传感器，干底式冷却塔上设有喷淋阀架，喷淋阀架由PLC控制，干底式冷却塔底部通过管道与反应器相连，反应器上设有氧化铝进料箱，氧化铝料仓通过振动过滤筛、圆盘给料器、固体冲板流量计、溜槽与氧化铝进料箱接口相连，反应器的出口与布袋除尘器进口相连，布袋除尘器上设有反吹风机、自动控制阀、差压清灰系统，布袋除尘器出口由烟尘管道与引风机进口相连，引风机出口由烟气管道与烟囱相连，布袋除尘器灰斗连接循环氧化铝输送系统，循环氧化铝输送系统与反应器上氧化铝进料箱接口相连，布袋除尘器灰斗经过风动溜槽与物料提升机相连，物料提升机与含氟氧化铝料收集仓连通。
7.如权利要求6所述的碳素焙烧烟尘干法净化装置，其特征在于干底式冷却塔上部的喷淋阀架上的水管设有自动控制阀与水泵相连，阀架设有多个喷嘴，由PLC控制喷嘴的开关和水的流量。
8.如权利要求6所述的碳素焙烧烟尘干法净化装置，其特征在于反应器的外壳体呈圆台型与烟道连接，反应器上部的直径比中部的直径大，反应器上设有氧化铝加料口和循环氧化铝加料口，反应器内的锥形喷射器是由上下圆锥体组成的，中部呈圆盘型，上圆锥体的周围均匀分布多个给料孔，下部圆锥体是氧化铝仓连接氧化铝进料箱，下部圆锥体的进料箱下部设有流化元件。
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