CN102049163A - 金属回收除尘脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于有色金属行业生产设备和环保除尘设备，尤其涉及一种用于有色金属炉窑的金属回收除尘脱硫系统。本发明包括自炉窑的窑尾处沿烟气的排放方向依次相连的冷却器、除尘器、脱硫塔和烟囱，所述的除尘器和脱硫塔之间设置有风速风量可调的引风机。本发明不但使生料转化率提高并稳定达到92％以上，同时产品质量等级从现有的一级提高到优级，而且使稀贵金属的回收率大大提高；采用本发明中的金属回收除尘脱硫系统和现有的旧生产设备相比，产品的产量提高约10％以上，烟气出口浓度降低到5mg/Nm³以下，还克服了烟气温度波动带来的结露和稀贵金属升华等问题，实现了节能减排和清洁生产。

Description

金属回收除尘脱硫系统

技术领域

本发明属于有色金属行业生产设备和环保除尘设备，尤其涉及一种用于有色金属炉窑的金属回收除尘脱硫系统。

背景技术

我国冶金行业如镍钼硫化矿、锑硫化矿等稀有有色金属矿多采用火法进行冶金生产，以提炼出有用的金属元素及其相关产品。热法生产中必然会产生大量的含烟尘以及含有害气体的高温烟气。这些烟尘中含有大量的贵重金属颗粒物及化合物，如不回收则既污染环境，又浪费资源。

有色金属回转窑炉产生高温、含大量稀贵金属微细颗粒且含硫的烟气。在这样烟气条件下回收高价值的金属元素及其氧化物微尘，并使烟尘和SO₂排放达到国家环保要求，其技术要求非常高，难度很大。

首先，烟气中原生矿石的粉尘含量高。由于矿石氧化、脱硫的需要，必须把矿石磨成细粉入窑，由此使得回转窑烟气带出的原生矿石粉尘量很高。而氧化、脱硫的热化学反应产生大量的再生金属氧化物冷凝结晶超细粉(如MoO₃、MoO₂等，是其焙烧工艺的主要产品的精华，其粒径大部分在PM2.5以下)则更容易被烟气带出。因此该类回转窑的烟气含尘量一般能达到2～25g/m³甚至更高，为了提高产品回收率，更应加强对这些超细微尘的捕集。PM2.5以下(即粒径≤2.5um的超细粉尘总和，约占烟气含尘量的20％)等高温下形成的再生金属氧物超细粉，还对布袋除尘器安全运行有重大危害，必须引起高度重视。超细粉尘危害有：超细粉尘会渗透到滤袋纤维组织内部，使滤袋透气性能下降，通风阻力升高，轻则使回收系统内部造成堵塞，清理极为麻烦，还影响滤袋寿命，重则使整个窑系统生产无法进行。

其次，废气属于高温烟气，平均温度高达400℃，断料时瞬时高温可达450℃以上，必须进行可靠的冷却降温。

第三，脱硫也是其中一个重要的问题。由于矿石中含有大量的硫，燃料煤中也有一定的含硫量，造成回转窑氧化脱硫焙烧的烟气中必然含有大量的SO₂、SO₃等硫化物有毒、有害气体。

第四，炉窑通风是保障窑内热量进行有效的传递和合理的分布的重要技术手段，不少炉窑因通风不能满足要求，造成生料的转化率不稳定，从而影响产量和产品质量。

一般高温烟气多采用固定冷却器降温、布袋回收、脱硫几个部分来实现除尘治理。这样的除尘方式会造成：(一)由于除尘器在设计中炉窑内固定通风量，导致有色金属炉窑内生料的转化率经常波动，实际上造成生料转化率低，影响产品质量；(二)采用固定冷却器降温对有色金属炉窑造成降温后烟气在80-250℃之间大范围波动，以对于镍钼硫化矿产生的钼元素氧化物微尘MoO₃为例，在烟气快速流动的情况下(正常工况恰好是这样)，超过200℃就会出现升华、挥发，若低于160℃时，则会产生硫化物酸结露给整个回收系统造成严重酸腐蚀；(三)采用一般滤料会造成超细粉尘会渗透到滤袋纤维组织内部，使滤袋透气性能下降，通风阻力升高，轻则使回收系统内部造成堵塞，清理极为麻烦，还影响滤袋寿命，重则使整个窑系统生产无法进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属回收除尘脱硫系统，本系统能够提高生料转化率，并能够回收微细金属颗粒，以节省资源并保护环境。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种金属回收除尘脱硫系统，本发明包括自炉窑的窑尾处沿烟气的排放方向依次相连的冷却器、除尘器、脱硫塔和烟囱，所述的除尘器和脱硫塔之间设置有风速风量可调的引风机。

有色金属炉窑内热量的分布是炉窑通风状况决定的，故引风机的风速风量决定了炉窑内生料的转化率和产品的质量。含稀贵金属氧化物的微细高温烟尘在引风机的负压作用下从炉窑出来后，进入本金属回收除尘脱硫系统的入口，此含稀贵金属氧化物的微细高温烟尘在经过降温、回收、脱硫三个部分的处理后烟气达标并排放。

同时本金属回收除尘脱硫系统还可以采用下述措施得以实现：

所述的炉窑上设置有便于人观察炉窑内生料转化状态的观察窗。

所述的炉窑上设置有生料转化状态传感器。

所述的生料转化状态传感器为火焰颜色传感器和/或比色测温传感器和/或还原性气体浓度传感器。

所述的生料转化状态传感器与风速风量控制器电连接，风速风量控制器与引风机电连接以调节风速风量。

所述的除尘器为袋式除尘器，且此袋式除尘器使用的滤袋为刮膜滤袋。

所述的冷却器为换热面积可调的水冷却器。

所述的冷却器包括入口管道和出口管道，入口管道和出口管道之间设置有若干个互相并联的冷却支道，每一个冷却支道上均设置有互相串接的烟气控制阀和管壳式水冷却器。

所述的冷却器还包括设置在出口管道上的温度传感器，温度传感器与阀门控制器电连接，阀门控制器与各个冷却支道上的烟气控制阀电连接以控制各个烟气控制阀的启闭状态。

所述的冷却器上的冷却支道的开启数量使得通过冷却器后的烟气温度处于160～200℃之间的任意设定值±10℃。

本发明的有益效果在于：和有色金属行业现有的生产设备相比较，本发明不但使生料转化率提高并稳定达到92％以上，同时产品质量等级从现有的一级提高到优级，而且使稀贵金属的回收率大大提高；采用本发明中的金属回收除尘脱硫系统和现有的旧生产设备相比，产品的产量提高约10％以上，烟气出口浓度降低到5mg/Nm3以下，还克服了烟气温度波动带来的结露和稀贵金属升华等问题，实现了节能减排和清洁生产。本发明可广泛应用于有色稀贵金属火法生产，不仅作为除尘设备使用，而且更作为清洁生产设备使用。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为自适应风速风量控制系统示意图；

图3为冷却器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1，本发明包括依次连通的有色金属炉窑1、高温烟气管道2、冷却器3、低温烟气管道4、除尘器5、含硫烟气管道6、引风机13、脱硫塔7、达标烟气管道8和烟囱9，还包括设置在炉窑1处的观察窗10和生料转化状态传感器11；生料转化状态传感器11的输出端连接到风速风量控制器12的输入端，风速风量控制器12经过其内置的综合算法计算出炉窑内生料转化状态，风速风量控制器12输出信号控制和调节引风机13的风速风量。

参见图2，风速风量控制系统包括安装于炉窑1的观察窗10处的生料转化状态传感器11、风速风量控制器12、引风机13，优选的，本发明的风速风量控制器12为自适应风速风量控制器，引风机13为宽调速引风机，从而由生料转化状态传感器11、自适应风速风量控制器和宽调速引风机三者构成了自适应风速风量控制系统。

参加图3，冷却器3为换热面积可调的水冷却器，其包括烟气入口管道31、烟气控制阀32、管壳式水冷却器33、温度传感器34、阀门控制器36和烟气出口管道35，烟气入口管道31和烟气出口管道35之间设置有若干个彼此并联的冷却支道，每一个冷却支道上均设置有依次串接的烟气控制阀32和管壳式水冷却器33，温度传感器34设置在烟气出口管道35处以监测冷却后的烟气温度。

有色稀贵金属的氧化焙烧处理是一个非常复杂的理化反应过程，以钼镍硫化矿为例，既有吸热反应(主动加热)，又有放热反应(原料中可燃成分自行燃烧)。炉窑生产的核心效益来自产能，亦即来自吸热反应过程，也就是说取决于外加热能力，外加热能力配备必须充分。外加热能力配大不一定导致能耗高和成本大，而不稳定生产才是能耗高、效益低的主要原因。对炉窑系统而言，仅有外加热能力是不够的，还必须使热量进行有效的传递和合理的分布。而炉窑通风就是在外加热能力已配备合适的基础上，保障热量传递和分布的技术手段。

有色稀贵金属炉窑1内的通风和热量分布，决定炉窑1内的生料氧化状态，而本发明可以通过以下四种方式实现炉窑1内的最佳通风条件：

(一)、人工调节方式

以人眼作为传感器通过观察窗10观察炉窑1内的生料转化状态，生料转化状态可以通过火焰温度和火焰颜色等观察得知，然后手动调节引风机13的风速和风量以使炉窑1内实现最佳转化状态；

(二)、半自动调节方式

由生料转化状态传感器11获取生料转化状态，然后采用人工调节引风机13的风速风量使炉窑内生料的达到最佳氧化状态；

(三)自动调节方式

由生料转化状态传感器11获取生料转化状态，通过风速风量控制器12得到实现炉窑1内的最佳氧化条件的通风状况，然后使风速风量控制器12将发送控制信号给引风机13，以调整引风机13的电流，从而通过引风机13的风速风量调整炉窑1内的通风和热量分布，以达到炉窑内生料最佳氧化状态；

(四)、综合调节方式

在第(三)种调节方式的基础上，再以人眼作为传感器通过观察窗10观察，对引风机13的风速风量进行微调，让通风和热量分布更优化。

本发明提出自适应风速风量控制系统来改变炉窑内通风量，以提高生料转化率和产品质量等级。上述第(四)方式能使炉窑1内的通风和热量分布达到最优状态，生料转化率稳定并达到92％以上，产品质量可提高一个等级。

从炉窑1出来的高温烟气进入高温烟尘管道2，在引风机13的作用下，进入冷却器3的烟气入口管道31，经过分路机构后通过烟气控制阀32进入各个冷却支道，烟气控制阀32控制进入各个冷却支道的烟气量，由设置在烟气出口管道35中的温度传感器34获取冷却后的烟气温度信号，并根据设定的冷却温度通过阀门控制器36分配进入每一冷却支道的烟气流量，每一冷却支道的烟气经过管壳式水冷却器33后，由烟气管道合路机构将烟气汇合至烟气出口管道35，并通过烟气出口管道35将烟气排放至下一工序。

由于冷却器3为换热面积可调的水冷却器，其可以根据所需冷却的烟气量的多少来决定各个烟气控制阀32的启闭状态，因此能够使烟气的温度值冷却到设定的温度值，比如对于镍钼硫化矿的烟气，将烟气的温度值冷却到160～200℃之间的任意值，能够减少乃至避免温度波动带来的不利影响。因此换热面积可调的冷却器3有利于在烟气量波动的状况下工作，并保证了整个金属回收除尘脱硫系统的稳定可靠的工作。

经过冷却器3降温处理后的烟气经过烟气出口管道35连接到低温烟气管道4，然后连接到除尘器5，除尘器5采用刮膜滤袋以进行稀贵金属颗粒物的回收，回收的稀贵金属颗粒物再利用，使得与未回收稀贵金属颗粒相比，本发明的稀贵金属氧化产量提高达10％以上，烟气出口浓度小于5mg/Nm³(采用统计方法测量)。

所述的刮膜滤袋也即通过刮膜工艺对纤维滤袋表面进行处理，使滤袋的表面更光滑，滤孔变得更小，并在纤维滤袋表面形成一层滤膜。这种刮膜滤袋表面和覆膜滤袋表面的膜层较类似，主要区别是：覆膜滤袋表面的膜层材料和基质材料不同，而刮膜滤袋膜层材料和基质材料相同，因此形成机理不同。刮膜滤袋表面膜层比较坚固，不易脱落，而覆膜滤袋制造工艺复杂，一般易脱落。刮膜滤袋采用表面过滤的方式，实现稀贵金属元素及氧化物的回收和过滤，对PM2.5的微细金属颗粒回收率可达到99.99％。

稀贵金属回收后的烟气连接宽调速引风机13和含硫烟气管道6，含硫烟气用石灰石-石膏湿法在脱硫塔7内脱硫后，达标烟气经过达标烟气管道8并由烟囱9排放到大气中。

有色稀贵金属的氧化焙烧处理是一个非常复杂的理化反应过程，以钼镍硫化矿为例，既有吸热反应(主动加热)，又有放热反应(原料中可燃成分自行燃烧)。炉窑生产的核心效益来自产能，亦即来自吸热反应过程，也就是说取决于外加热能力，外加热能力配备必须充分。外加热能力配大不一定导致能耗高和成本大，而不稳定生产才是能耗高、效益低的主要原因。对炉窑系统而言，仅有外加热能力是不够的，还必须使热量进行有效的传递和合理的分布。而炉窑通风就是在外加热能力已配备合适的基础上，保障热量传递和分布的技术手段。

本发明提出自适应风速风量控制系统来改变炉窑内的通风量，提高了生料转化率和产品质量等级。这种自适应风量控制系统包括生料转化状态传感器(包括火焰温度传感器、火焰颜色传感器、还原性气体浓度传感器)、自适应风速风量控制器、宽调速引风机组成。通过生料转化状态传感器获取炉窑内生料转化状态，通过自适应控制器综合算法计算出宽调速引风机的风速和风量，根据计算结果自适应控制器调整宽调速引风机，从而改变炉窑通风，保障热量合理分布，提高生料转化率，提高产品质量等级。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，不经过创造性劳动进行的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：本发明包括自炉窑(1)的窑尾处沿烟气的排放方向依次相连的冷却器(3)、除尘器(5)、脱硫塔(7)和烟囱(9)，所述的除尘器(5)和脱硫塔(7)之间设置有风速风量可调的引风机(13)。

2.根据权利要求1所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的炉窑(1)上设置有便于人观察炉窑内生料转化状态的观察窗。

3.根据权利要求1所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的炉窑(1)上设置有生料转化状态传感器(11)。

4.根据权利要求1所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的除尘器(5)为袋式除尘器，且此袋式除尘器使用的滤袋为刮膜滤袋。

5.根据权利要求3所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的生料转化状态传感器(11)为火焰颜色传感器和/或比色测温传感器和/或还原性气体浓度传感器。

6.根据权利要求3所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的生料转化状态传感器11的输出端与风速风量控制器(12)的输入端电连接，风速风量控制器(12)与引风机(13)电连接以调节风速风量。

7.根据权利要求1～6任一项所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的冷却器(3)为换热面积可调的水冷却器。

8.根据权利要求7所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的冷却器(3)包括入口管道(31)和出口管道(35)，入口管道(31)和出口管道(35)之间设置有若干个互相并联的冷却支道，每一个冷却支道上均设置有互相串接的烟气控制阀(32)和管壳式水冷却器(33)。

9.根据权利要求8所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的冷却器(3)还包括设置在出口管道(35)上的温度传感器(34)，温度传感器(34)与阀门控制器(36)电连接，阀门控制器(36)与各个冷却支道上的烟气控制阀(32)电连接以控制各个烟气控制阀(32)的启闭状态。

10.根据权利要求8或9所述的金属回收除尘脱硫系统，其特征在于：所述的冷却器(3)上的冷却支道的开启数量使得通过冷却器(3)后的烟气温度处于160～200℃之间的任意设定值±10℃。

Images