CN104909408B - 生产apt过程中余热的利用方法与系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用生产APT过程中余热的方法，其特征在于，在焙烧回转窑尾气出口设置至少一级第一热交换器，在碱压煮反应釜设置第二热交换器，在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器和碱压煮反应釜处的第二热交换器之间，设置一热交换介质中转箱，作为热交换介质在两个热交换器之间循环流动的一个缓冲装置，热交换介质在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器内加热后，进入到碱压煮反应釜处的第二热交换器，为碱压煮工序供热。本发明可充分利用各工序尾气中的热量，为后续生产过程中提供热量，提高能源利用效率，降低能耗。
Description
本申请为一分案申请，母案的申请日是2012年12月25日；母案的申请号是201210570462.8；母案的发明名称是《生产APT过程中余热的利用方法与系统》。
技术领域
本发明涉及一种APT生产过程中余热的利用方法与系统，特别是一种萃取法生产APT过程中余热的利用方法与系统。
术语“萃取法生产APT”是指酸性体系萃取工艺，采用离子交换法、碱法萃取工艺生产APT产品时，若生产工艺中有钨矿物焙烧工序，均可采用本发明中所述的余热利用系统，以提高能源利用效率。
背景技术
萃取法APT生产工艺以各类钨矿物为原料，经焙烧、磨矿、碱煮制取Na2WO4溶液、净化除杂、过滤固液分离、硫化、调酸除钼、过滤、萃取、洗涤、反萃取、蒸发结晶、过滤洗涤、烘干筛分而获得仲钨酸铵(APT)产品。
焙烧过程为钨砂在矿仓中通过给料机均匀地加入到转炉中进行焙烧，焙烧温度约为500～650℃，脱去选矿药剂和易挥发物等。焙烧产生的尾气、粉尘采用一级收尘器收集粉尘，二级冷却沉降，三级布袋收尘，四级喷淋吸收，余气通过烟囱达标排放。
焙烧炉尾气温度高达300～400℃，含有大量的余热，目前工业上都没有将此部分余热充分利用，都是经冷却除尘进化后排空，造成极大的能源浪费。
关于生产APT过程中余热的利用技术，现有技术中没有相关文献。
企业内部资料《稀有金属与硬质合金》1985年第4期第1-16页(手写封面、传统打字机打字、非正式印刷，没有具体的出版日期、没有国际标准刊号ISSN刊号、没有正规出版单位、也没有馆藏印章)，有一篇非正规的打字资料，题目为《现代钨湿法冶炼厂工艺设备评述》，作者是李天恩。其介绍了多种设备，但都与余热利用主题没有任何关系，仅仅公开了一种制备APT的优化方法：焙烧-研磨-碱压煮，其中不涉及降低能耗的问题，也没有讨论预热利用的技术。
《中国钨业》2008年第23卷第6期第43-36页公开了杜雯的论文《钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究》，其仅涉及含氨废气的治理和利用。其热源主要来自APT煅烧生成氧化钨这一工序，并非钨精矿焙烧工序。APT煅烧工序可利用热量价值不大，因为生产蓝色氧化钨的过程是在密闭条件下进行，意味着尾气量主要是APT分解过程产生的气体量(氨气、氢气和水蒸气)，尾气量小意味着热量少；黄色氧化钨生产也是在微负压条件下进行，尾气量也很小，余热量也小，现有技术从来没有对APT煅烧尾气余热进行利用。蒸发结晶工序倒是有大量余热可利用，因其采用逆流强制冷却，无法利用余热。
现有技术中没有关于生产APT过程中余热的利用技术的相关文献。
发明内容
本发明的目的是提供一种APT生产过程余热的利用方法与系统，其可充分利用各工序尾气中的热量，为后续生产过程中提供热量，提高能源利用效率，降低能耗。
为此，根据本发明的一个方面，提供了一种生产APT过程中余热的利用方法，其特征在于，在焙烧回转窑尾气出口设置至少一级第一热交换器，在碱压煮反应釜设置第二热交换器，热交换介质在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器内加热后，进入到碱压煮反应釜处的第二热交换器，为碱压煮工序供热。
优选地，碱压煮反应釜处的第二热交换器设置在碱压煮反应釜内，或者设置在碱压煮反应釜的夹套中，或第二热交换器是夹套或者盘管。
优选地，热交换介质为液体，优选为水或导热油。
优选地，在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器和碱压煮反应釜处的第二热交换器之间，设置一热交换介质中转箱，作为热交换介质在两个热交换器之间循环流动的一个缓冲装置，优选地，所述中转箱为中转水箱或油箱。
优选地，加热介质的传输动力为工业泵。
优选地，中转箱及各热交换介质的输送管道外均有保温装置或保温材料。
根据本发明的另外一个方面，提供了一种生产APT过程中余热的利用系统，其特征在于，其热交换器分为热交换介质的A通道和反应物料的B通道，所述利用系统包括至少一级第一热交换器、第二热交换器、和热交换介质中转箱，第一热交换器的A通道入口与中转箱的出口相连通，第一热交换器的A通道出口与第二热交换器的A通道入口连通，第一热交换器的B通道入口与回转窑尾气出口相连通，第一热交换器的B通道出口与尾气处理装置相连通；第二热交换器的A通道出口与热交换介质中转箱的入口连通；该热交换介质中转箱的入口与第二热交换器的A通道出口连通。
优选地，第一热交换器A通道的入口与中转箱出口相连接；第二热交换器的入口与第一热交换器A通道的出口相连接，第二热交换器的出口与中转箱的入口相连，和/或，所述第二热交换器是夹套或者盘管。
优选地，中转箱及各热交换介质的输送管道外均有保温装置或保温材料。
优选地，在焙烧回转窑、第一热交换器、第二热交换器、热交换介质中转箱构成的循环回路中，设有至少一个作为加热介质传输动力的泵，所述第二热交换器是夹套或者盘管。
萃取法生产APT过程中，钨砂焙烧时，尾气温度很高(300～400℃)，带走大量的热量，碱压煮工序需将溶液介质加热到高温(190℃左右)，如将两个工序有机结合起来，利用焙烧回转窑的尾气加热碱压煮过程的溶液体系，将大大提高能源的利用效率，减少能源消耗。
《现代钨湿法冶炼厂工艺设备评述》本身不涉及“降低工艺能耗”的需要，也完全没有公开本发明的技术方案。从此出发，本领域的技术人员并没有动机去探索、补充余热利用的技术方案。在此基础上主动考虑节能问题，不是“本领域的技术人员”的认知能力和技术水平。
《钨冶金过程氨尾气的治理与循环利用工艺研究》仅涉及含氨废气的治理和利用，但没有余热利用的启示。其热源主要来自APT煅烧生成氧化钨这一工序，并非钨精矿焙烧工序。APT煅烧工序尾气量小、余热很少，并没有利用的价值；其采用逆流强制冷却，也无法利用蒸发结晶工序的余热。
本发明对APT煅烧尾气的余热进行利用的技术，属于首创！
附图说明
图1是热交换器的A通道和B通道的示意图。
图2是根据本发明的APT生产过程余热的利用方法示意图。
具体实施方式
如图1所示，热交换器通常有通道A和通道B。通道A过导热油/水等，在萃取法APT生产过程中是热交换介质的通道；而通道B过风/高温尾气，在萃取法APT生产过程中是焙烧回转窑高温尾气或碱压煮反应物料的通道。
在图2所示的本发明的一个实施例中，附图标记1表示在工业循环泵出口，S表示第一热交换器，附图标记3表示焙烧回转窑出口处第一热交换器A通道入口，附图标记4表示焙烧回转窑出口处第一热交换器A通道出口。导热油从第一热交换器A通道入口3到A通道出口4流动的过程当中，被回转窑高温尾气加热。进入到第二热交换器入口I，从第二热交换器出口5出。附图标记7碱压煮反应物料的入口。附图标记8碱压煮反应物料的出口。S所在的部位为回转窑尾气出口的位置，导热油在这里被高温尾气加热，反应釜本身是第二热交换器，反应釜就跟保温杯样的，中间有一个夹层，热导热油从底部I入，从上部5处出，完成热交换过程，为碱压煮工序提供热量。
附图标记I表示碱压煮反应釜夹套的热交换介质入口，附图标记5表示碱压煮反应釜夹套的热交换介质出口，附图标记6表示中转箱的热交换介质入口。
在各个实施例中，热交换介质循环流转。在第一热交换器F中，冷水/导热油进，热水/导热油出；热风进，冷风出，完成传热过程。而所述的第二热交换器就是反应釜本身，其中一个通道A(夹套/盘管)是热水/导热油进，冷水/导热油出，通过反应釜壁传热给反应釜内物料，为化学反应提供热量。其通道B就是反应釜内反应物料的进出通道。
在本发明的一个实施例中，启动输送泵，热交换介质从中转箱出口1泵入回转窑热交换器入口3，在第一热交换器S中被高温尾气加热后从出口4至反应釜夹套入口5，为碱压煮反应工序供热，在夹套内进行传热后，从碱压煮反应釜夹套的热交换介质的出口5出来，从中转箱的热交换介质入口6返回到中转箱中，完成一个循环。
根据本发明的一个实施例，在回转窑尾气管出口处设置热交换器，可设一级或二级热交换器，设二级的好处是可以将传热介质的温度提高的比一级更高，具有更好的换热效果，也就是说两个热交换器串联，热交换器可采用列管式、螺旋板式、或其他类型，只要能达到效果即可；
在反应釜的外部焊接一夹套，与反应釜形成一整体，夹套设一入口和一出口，高温热交换介质从入口入，从出口出，将热量通过反应釜壁传递给反应釜内反应介质，为反应釜内发生的化学反应提供热量。
反应釜夹套也可以设置成盘管式，即将一钢管(金属管)剖开，盘成螺旋状焊接在反应釜壁上，盘管式的好处是可以提高反应釜的强度，因为焊接在反应釜壁上的盘管可以起到加强的作用，传热介质在盘管中流动，通过反应釜壁将热量传递给反应釜内的反应介质。当然，根据需要盘管也可以焊接在反应釜内。夹套或者盘管外均有保温。
Claims (11)
1.一种利用生产APT过程中余热的方法，其特征在于，在焙烧回转窑尾气出口设置至少一级第一热交换器，在碱压煮反应釜设置第二热交换器，在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器和碱压煮反应釜处的第二热交换器之间，设置一热交换介质中转箱，作为热交换介质在两个热交换器之间循环流动的一个缓冲装置，热交换介质在焙烧回转窑尾气出口的第一热交换器内加热后，进入到碱压煮反应釜处的第二热交换器，为碱压煮工序供热。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二热交换器是夹套或者盘管。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，热交换介质为液体。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，热交换介质为水或导热油。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中转箱为中转水箱或油箱。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加热介质的传输动力为工业泵。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中转箱及各热交换介质的输送管道外均有保温装置或保温材料。
8.一种利用生产APT过程中余热的系统，其特征在于，其热交换器分为热交换介质的A通道和反应物料的B通道，所述利用系统包括至少一级第一热交换器、第二热交换器和热交换介质中转箱，第一热交换器的A通道入口与中转箱的出口相连通，第一热交换器的A通道出口与第二热交换器的A通道入口连通，第一热交换器的B通道入口与回转窑尾气出口相连通，第一热交换器的B通道出口与尾气处理装置相连通；第二热交换器的A通道出口与热交换介质中转箱的入口连通；该热交换介质中转箱的入口与第二热交换器的A通道出口连通；第一热交换器A通道的入口与中转箱出口相连接；第二热交换器的入口与第一热交换器A通道的出口相连接，第二热交换器的出口与中转箱的入口相连。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二热交换器是夹套或者盘管。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，中转箱及各热交换介质的输送管道外均有保温装置或保温材料。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，焙烧回转窑、第一热交换器、第二热交换器、热交换介质中转箱构成循环回路；和/或，设有至少一个作为加热介质传输动力的泵。
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