CN104874234A - 一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，包括箱体，该箱体设有烟气进口和烟气出口，箱体上沿纵向设有若干个换热组件，每换热组件包括进料箱、出料箱以及连通进料箱和出料箱的若干根换热管，所有换热管均位于箱体内壁，且每个进料箱流进有冷却媒介，再流通到每个换热管，最后从出料箱流出，定期发出空气机械力，振落换热管外壁的结垢粉尘，减小污垢热阻，保证了烟气换热效果。该收热降尘系统通过在箱体上若干个相互独立的换热组件，每个换热组件都带走一部分烟气的热量，实现箱体的逐步降温，烟气温度变化在换热烟道内形成稳定可控的温度梯度场，实现逐步降尘，避免温度的突变造成氧化锌骤冷成粉末状堵塞管道；结构简单、操作可靠。

Description

一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶炼技术领域，特别涉及一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统。

背景技术

现有的技术中，利用挥发法生产氧化锌的装置一般采用转窑，窑尾烟气经过沉降室以后，烟气温度可达到500～700℃，烟气中含有的挥发锌因氧化而产生氧化锌粉末。传统的对含有氧化锌粉末的高温烟气进行降温的换热设备，其不足在于高温烟气中的氧化锌粉末在进行迅速的降温骤冷成粒，从而容易粘结在换热设备内壁表面，降低换热设备的传热系数K值；同时由于烟气温度的变化，通过换热设备的气体工况流量发生变化，从而导致流速发生变化，造成了烟气流过换热设备上换热器的时候，氧化锌粉末沿着换热路径沉降不均匀，容易堵塞换热设备，无法实现均匀沉降。

目前，解决换热设备中换热管堵塞的办法是对高温烟气采用表面冷却器，其表面冷却器直径大，一般超过200mm，结构也比较简单，可以有效避免换热管的堵塞。但是表面冷却器存在的不足是：使用寿命短，一般寿命只有3年左右，而且相对换热管来说，单位散热面积对应的表面冷却器使用的钢材重量大，且无法回收烟气中的热量，烟气中的热量通过表面冷却管直接传递给环境大气，采用表面冷却器进行烟气降温方式，带来的直接后果是既损失了热量，又造成了生产装置周围环境空气温度升高，恶化了操作环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有高温烟气采用表面冷却器降温来避免换热设备中换热管堵塞时，造成的耗材使用量大、无法回收其热量、浪费能源恶化环境的上述不足，提供一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，该系统可以将焙烧烟气余热进行回收利用，循环利用了能源，并且还能够实现氧化锌粉末均匀降尘的作用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，包括箱体，所述箱体设有烟气进口和烟气出口，所述箱体上沿纵向设有若干个换热组件，每个所述换热组件包括进料箱、出料箱以及连通所述进料箱和出料箱的若干根换热管，所有所述换热管均位于所述箱体内壁，且每个所述进料箱通过冷媒入口流进有冷却媒介，再流通到每个所述换热管，最后从冷媒出口所述出料箱流出。

该氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，通过在箱体上设置若干个换热组件，每个换热组件设有进料箱和出料箱，在进料箱、出料箱之间连通有若干根换热管，换热管设于箱体内壁，生产氧化锌装置焙烧的烟气通过箱体的烟气进口进入，并从烟气出口流出。冷却媒介从进料箱注入，流通到每根换热管，换热管内的冷却媒介再留到出料箱并流出，冷却媒介在换热管内流动时，由于换热管内外存在温差，冷却媒介则会带走烟气一部分热量，以达到烟气降温的作用。由于箱体上沿纵向(即烟气从烟气进口到烟气出口流动的方向)设有若干个相互独立的换热组件，每个换热组件都带走一部分烟气的热量，因此当高温烟气从烟气进口流入时，再从烟气出口留出，烟气在箱体内实现了逐步降温。该收热降尘系统结构简单、布设简便，操作可靠，能够带走大部分烟气热量，带走热量的冷却媒介能够回收再利用，充分循环利用了能源；同时，烟气在箱体内流动过程中，逐步实现降温，可以避免温度的突变造成氧化锌骤冷成粉末状堵塞管道，有效逐步实现降尘。

优选地，每个所述换热管呈U型并沿横向设置在所述箱体内壁。

换热管成U形状沿箱体横向分布在内壁，可以充分布设在箱体内壁，增大对烟气热量的吸收面积，提高对烟气吸热降温的效率。

优选地，所述箱体为均匀变径截面，其中位于所述烟气进口的一端截面较大，位于所述烟气出口的一端截面较小。

将箱体设计为变径截面，其中位于烟气进口一端的截面较大，位于烟气出口一端的截面较小，能够保证沿着烟气在箱体内的流动方向上，烟气工况流速(烟气工况流速即烟气在实际温度和压力下的流速，相对于标准气体流速而言的)基本恒定。其原因在于烟气沿着流动方向上，温度逐渐降低，导致其烟气工况流速减少，若保持箱体截面积不变的情况下，烟气流速势必会减小，因此将箱体的截面积设为变径，通过改变截面积来实现烟气工况流速的恒定。同时变径截面的箱体可以沿烟气流动方向的烟气工况流速与颗粒拾取速度(颗粒拾取速度即颗粒在烟气流动过程中将已沉降氧化锌粉末重新扬起的速度)的差值的一致性来实现，能够保证烟气中的烟尘沿着换热器箱体长度方向逐步冷却成粒和均匀沉降，防止了换热管之间空隙瞬间积尘堵塞。

优选地，每个所述换热组件包含数量相等的换热管，数量相同的换热管便于控制、安装、更换。

优选地，每个所述进料箱上设有能够控制该换热组件内冷却媒介流量的流量控制阀。

对每个换热组件上的进料箱均设置流量控制阀，能够对每个换热组件进行能冷却媒介的流量进行控制，不仅控制流量大小，还控制换热组件的启闭，能够实现箱体内对应每个换热组件冷却内媒介能够吸热的能量梯度，进而实现烟气在箱体内的温度梯度，以满足烟气在箱体内不同流速和烟气出口不同温度的实际需要。该流量控制阀可以通过控制器对换热组件进行同时自动控制或单独控制。

优选地，还包括连通所有所述换热组件的至少一个冷媒送给设备，冷媒送给设备能够给换热组件持续提供冷却媒介。

优选地，所述冷媒出口通过管道连通所述冷媒入口，所述管道上设有单向节流阀。

当冷却媒介经过对烟气一次吸热后流出，若冷却媒介温度不是很高，还可以重复进行利用，因此为了能够有效循环利用冷却媒介，在冷媒出口和冷媒入口之间连通有管道，且管道内设有单向节流阀，单向节流阀能够控制冷媒出口的冷却媒介流入到冷媒入口的流量大小。由于烟气在流动方向温度越来越低，冷却媒介沿烟气流动方向吸热量越来越小，因此可以将靠近烟气出口的箱体位置上冷媒出口的管道与靠近烟气进口的箱体位置上冷媒入口的管道连通。

优选地，所述冷却媒介为水或空气。

将空气或水作为冷却媒介，成本较低，较为实现，同时相应的冷媒送给设备选用鼓风机或泵提供动力将冷却媒介输入换热组件。

优选地，所述箱体还设有若干个清灰装置，所述清灰装置为声波清灰器或空气激波吹灰器，所述箱体底部连通有若干个收尘料斗，所述收尘料斗位于所述换热器下方。

清灰装置能够将换热器上沉降的少了氧化锌粉末清除掉，以保证换热器的传热系统，使其能够充分的传热吸热；清除掉的氧化锌粉末能够掉入收尘料斗，收尘料斗可以定期外排，保证箱体内烟气的畅通。

进一步优选地，每个所述收尘料斗上设有振打器。

振打器用于防止和排除氧化锌粉末与收尘料斗的摩擦、潮解、带电、成分偏析等原因引起的堵塞现象，保证收尘料斗的畅通。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明所述一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，通过在箱体上设置若干个相互独立的换热组件，每个换热组件设有进料箱和出料箱，在进料箱、出料箱之间连通有若干根换热管，换热管设于箱体内壁，生产氧化锌装置焙烧的烟气通过箱体的烟气进口进入，并从烟气出口流出。冷却媒介从进料箱注入，流通到每根换热管，换热管内的冷却媒介再留到出料箱并流出，冷却媒介在换热管内流动时，会带走烟气一部分热量，以达到烟气降温的作用；另外，由于设置在箱体上若干个换热组件相互独立，每个换热组件都带走一部分烟气的热量，因此烟气在箱体内实现了逐步降温，烟气从烟气出口流出后被带走大部分烟气热量，烟气温度变化在换热烟道内形成稳定可控的温度梯度场，有效实现了逐步降温，带走热量的冷却媒介能够回收再利用，有效利用了能源；同时避免温度的突变造成氧化锌骤冷成粉末状堵塞管道，实现逐步降尘；该收热降尘系统结构简单、布设简便，操作可靠；

2、本发明所述换热器采用相对箱体横向成U型设置的方式，沿着烟道烟气进口到出口，换热管分成若干组，增大对烟气热量的吸收面积，提高对烟气吸热降温的效率；

3、本发明的箱体设计为变径截面，保证沿着烟气在箱体内的流动方向上，烟气工况流速基本恒定，实现了烟道内烟气中的氧化锌逐步冷却成粒和均匀沉降，防止了换热管之间瞬间积尘堵塞出现冷凝酸，避免了换热管的腐蚀；每组换热组件的换热管内冷却媒介被烟气加热后，可以根据温度的高低，实现分级利用输出，最大程度实现烟气余热的高效利用；

4、本发明的箱体上还设有装有清灰装置和收尘料斗，能够将换热器上沉降的少了氧化锌粉末清除掉，以保证换热器的传热系统，使其能够充分的传热吸热；清除掉的氧化锌粉末能够掉入收尘料斗，收尘料斗可以定期外排，保证箱体内烟气的畅通，减小污垢热阻，保证了烟气换热效果。

附图说明：

图1为本发明所示一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统的平面俯视图；

图2为图1中的左视剖面图；

图3为图1中沿箱体纵向的剖面示意图。

图中标记：

1、箱体，2、流量控制阀，3、控制器，4、进料箱，5、清灰装置，6、出料箱，7、冷媒送给设备，8、冷媒入口，9、冷媒出口，10、烟气进口，11、烟气出口，12、收尘料斗，13、管道，14、换热管。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，包括箱体1，该箱体1设有烟气进口和烟气出口11，箱体1上沿纵向设有若干个换热组件，每换热组件包括进料箱4、出料箱6以及连通进料箱4和出料箱6的若干根换热管14，所有换热管14均位于箱体1内壁，且每个进料箱4流进有冷却媒介，再流通到每个换热管14，最后从出料箱6流出。

如图2所示，上述的每个换热管14呈U型并沿横向设置在箱体1内壁，换热管14两端伸出连接进料箱4和出料箱6，进料箱4和出料箱6均设置在箱体1顶部，这种换热管14垂直悬挂在箱体1内壁的方式能够充分增大对烟气热量的吸收面积，提高对烟气吸热降温的效率，还可以防止氧化锌粉末堆积在换热管14上。每组换热组件的换热管14与箱体1采用法兰连接，这样能够保证换热器检修方便，特别是换热管14由于腐蚀穿孔、堵塞时的更换方便。

上述的箱体1为均匀变径截面，其中位于烟气进口10的一端截面较大，位于烟气出口11的一端截面较小。这样设计的原因在于保持箱体1长度方向的烟气工况流速不变性，以及烟气工况流速和颗粒拾取速度差值一致性。其中烟气工况流速即烟气在实际温度和压力下的流速，相对于标准气体流速而言的；颗粒拾取速度，即颗粒在烟气流动过程中将已沉降氧化锌粉末重新扬起的速度。当烟气沿着流动方向上，温度逐渐降低，导致其烟气工况流速减少，若保持箱体1截面积不变的情况下，烟气流速势必会减小，因此将箱体1的截面积设为变径，通过改变截面积来实现烟气工况流速的恒定。同时变径截面的箱体1可以沿烟气流动方向的烟气工况流速与颗粒拾取速度的差值的一致性，保证烟气中的烟尘沿着换热器箱体1长度方向逐步冷却成粒和均匀沉降，防止了换热管14之间空隙瞬间积尘堵塞。

如图3所示，每个换热组件包含数量相等的换热管14，数量相同的换热管14便于控制、安装、更换。在每个进料箱4上还设有能够控制该换热组件内冷却媒介流量的流量控制阀2。对每个换热组件上的进料箱4均设置流量控制阀2，能够对每个换热组件进行能冷却媒介的流量进行控制，不仅控制流量大小，还控制换热组件的启闭，通过改变进入每组换热管14的冷媒量，能够实现箱体1内对应每个换热组件冷却内媒介能够吸热的能量梯度，由于每组换热组件的换热器换热管14内外的温度差是不一样，进而实现烟气在箱体1内的温度梯度，以满足烟气在箱体1内不同流速和烟气出口11不同温度的实际需要。该流量控制阀2可以通过控制器3对换热组件进行同时自动控制或单独控制。

上述所有换热组件都通过至少一个冷媒送给设备7连通给送冷却媒介，冷媒送给设备7能够给换热组件持续提供冷却媒介。在冷媒出口9通过管道13连通冷媒入口8，管道13上设有单向节流阀。当冷却媒介经过对烟气一次吸热后流出，若冷却媒介温度不是很高，还可以重复进行利用，因此为了能够有效循环利用冷却媒介，在冷媒出口9和冷媒入口8之间连通有管道13，且管道13内设有单向节流阀，单向节流阀能够控制冷媒出口9的冷却媒介流入到冷媒入口8的流量大小。由于烟气在流动方向温度越来越低，冷却媒介沿烟气流动方向吸热量越来越小，因此可以将靠近烟气出口11的箱体1位置上冷媒出口9的管道13与靠近烟气进口10的箱体1位置上冷媒入口8的管道13连通。

上述的冷却媒介为水或空气。将空气或水作为冷却媒介，成本较低，较为实现，同时相应的冷媒送给设备7选用鼓风机或泵提供动力将冷却媒介输入换热组件。

该氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，通过在箱体1上设置若干个换热组件，每个换热组件设有进料箱4和出料箱6，在进料箱4、出料箱6之间连通有若干根换热管14，换热管14设于箱体1内壁，生产氧化锌装置焙烧的烟气通过箱体1的烟气进口10进入，并从烟气出口11流出。冷却媒介从进料箱4注入，流通到每根换热管14，换热管14内的冷却媒介再留到出料箱6并流出，冷却媒介在换热管14内流动时，由于换热管14内外存在温差，冷却媒介则会带走烟气一部分热量，以达到烟气降温的作用。

由于箱体1上沿纵向方向(即烟气从烟气进口10到烟气出口11流动的方向)竖直设有若干个相互独立的换热组件，每个换热组件都带走一部分烟气的热量，因此当高温烟气从烟气进口10流入时，再从烟气出口11留出，烟气在箱体1内实现了逐步降温。该收热降尘系统结构简单、布设简便，操作可靠，能够带走大部分烟气热量，带走热量的冷却媒介能够回收再利用，充分循环利用了能源，由于每组换热组件的换热管14内冷却媒介对烟气中的热量进行分段回收利用，最大程度保证了烟气余热高品质回收的原则，每组换热管14内的冷媒与烟气实现了分段分温差错流；同时，烟气在箱体1内流动过程中，逐步实现降温，可以避免温度的突变造成氧化锌骤冷成粉末状堵塞管道，有效逐步实现降尘。

另外，该箱体1顶部还设有若干个清灰装置5，其清灰装置5选用声波清灰器或空气激波吹灰器，清灰装置5能够将换热器上沉降的少了氧化锌粉末清除掉，以保证换热器的传热系统，使其能够充分的传热吸热；在箱体1底部连通有若干个收尘料斗12，收尘料斗12位于换热器下方，清除掉的氧化锌粉末能够掉入收尘料斗12，收尘料斗12可以定期外排，保证箱体1内烟气的畅通。在每个收尘料斗12上还设有振打器。振打器用于防止和排除氧化锌粉末与收尘料斗12的摩擦、潮解、带电、成分偏析等原因引起的堵塞现象，保证收尘料斗12的畅通。需要说明的是箱体1外壁和收尘料仓外壁均加设保温层进行保温，其目的在于保证靠近箱体1外壁或收尘料仓外壁的烟气不能因冷却而发生结露现象。

实施例2

如图1-3所示，一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，箱体1上设置了十组换热组件，每组换热组件包括五根换热器，箱体1为变径截面的柱状体。

通过挥发法生产氧化锌装置沉降室出来的烟气温度为250～700℃，SO₂含量4000～10000mg/Nm³，烟尘含量13～40g/Nm³，烟气通过烟气进口10进入箱体1内，悬挂在箱体1内的换热管14依次对烟气进行降温，烟气通过每组换热管14降温温差大小由氧化锌粉末的颗粒拾取速度和烟气工况流速共同决定，通过每组换热组件的换热管14对应的箱体1烟气流通面积与拾取颗粒速度计算出烟气工况流量，从而得出每组换热组件上所有换热管14降温温差，降温温差通过控制器3自动控制流量控制阀2进入每组换热组件的冷却媒介流量来实现。烟气中的氧化锌粉末沿着烟气在箱体1内流动方向上均匀分布沉降，能够避免换热器收尘料仓突然积料而堵塞收尘料仓和换热管14的间隙，同时保持了氧化锌粉末的温度分布均匀，保证了氧化锌粉末的流动性，实现了换热器固体物料的排出通畅。

本发明实施例中，通过计算得知烟气通过每组换热管14的温度降控制在50℃左右，共10组换热组件，每组换热组件换热面积300m²，烟气标准处理量为60000Nm³/h，换热冷媒采用鼓风机鼓入环境空气，换热后的空气用作焙烧窑的燃烧空气，出换热气烟气温度大约180～220℃，烟气平均温度降低到了四分之一，从而实现了热量的大量回收利用。

Claims (10)

1.一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)设有烟气进口(10)和烟气出口(11)，所述箱体(1)上沿纵向设有若干个换热组件，每个所述换热组件包括进料箱(4)、出料箱(6)以及连通所述进料箱(4)和出料箱(6)的若干根换热管(14)，所有所述换热管(14)均位于所述箱体(1)内壁，且每个所述进料箱(4)通过冷媒入口(8)流进有冷却媒介，再流通到每个所述换热管(14)，最后从冷媒出口(9)所述出料箱(6)流出。

2.根据权利要求1所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，每个所述换热管(14)呈U型并沿横向设置在所述箱体(1)内壁。

3.根据权利要求1所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，所述箱体(1)为均匀变径截面，其中位于所述烟气进口(10)的一端截面较大，位于所述烟气出口(11)的一端截面较小。

4.根据权利要求1所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，每个所述换热组件包含数量相等的换热管(14)。

5.根据权利要求1所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，每个所述进料箱(4)上设有能够控制该换热组件内冷却媒介流量的流量控制阀(2)。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，还包括连通所有所述换热组件的至少一个冷媒送给设备(7)。

7.根据权利要求6所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，所述冷媒出口(9)通过管道(13)连通所述冷媒入口(8)，所述管道(13)上设有单向节流阀。

8.根据权利要求6所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，所述冷却媒介为水或空气。

9.根据权利要求6所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，所述箱体(1)还设有若干个清灰装置(5)，所述清灰装置(5)为声波清灰器或空气激波吹灰器，所述箱体(1)底部连通有若干个收尘料斗(12)，所述收尘料斗(12)位于所述换热器下方。

10.根据权利要求9所述的一种氧化锌生产装置焙烧烟气收热降尘系统，其特征在于，每个所述收尘料斗(12)上设有振打器。