CN105222600A - 一种独立裂解室环保冶金炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种独立裂解室环保冶金炉，包括主炉、裂解室、烟气降温系统、控制系统。主炉炉门上方设有炉门烟气收集罩，二噁英烟气管道一头连通烟气收集罩、另一头连通裂解室；主炉有主燃烧器，裂解室有裂解燃烧器；所述烟气降温系统包括有第一降温室、第二降温室；第一降温室与第二降温室均与主炉连通，第一降温室与第二降温室交替进风、出风，进风、出风的交替由换向系统实现，进风时由鼓风机送风，出风时由主引风机和环保引风机抽风；所述裂解室有管道分别与第一降温室与第二降温室连通。本发明的独立裂解室及其相关系统，使得冶金炉产生的二噁英废气可以在裂解室完全裂解，达到了环保目标，同时还可以节省能源。

Description

一种独立裂解室环保冶金炉及其使用方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种独立裂解室环保冶金炉。

背景技术

我国的有色金属工业，尤其是再生有色金属工业，长期以来都属于高污染高能耗的行业。行业中使用的冶金炉不仅能耗高，有害物质排放也高。有害物质中硫化物、氮氧化物和粉尘，现在已经有了成熟的技术，可以通过在冶金炉的排烟系统后面安装相应的脱硫脱销和除尘设备来达到国家环保要求的排放标准。但烟气中含有的剧毒含氯有机化合物二噁英，到目前为止，还没有成熟有效的解决技术。

目前，对于二噁英这类有害物质的处理方式主要有两种方式。第一种是烟气排放系统中加装活性炭吸附设备。这种方式只适合小型系统，而且定期更换活性炭成本高，企业无法负担；再者，活性炭吸附的二噁英并没有消除，还需要二次处理，不处理具有更大的危险性，故而这个技术推广价值不大。

第二种方法是高温裂解法，即建一套高温燃烧系统，将冶金炉排放的烟气收集起来送入高温燃烧系统在高温下使其裂解。这一技术有两个致命缺点:一、系统建设和运行成本很高，代价昂贵，二、二噁英裂解后的产物在300-600度的温度环境下又会大量再生成二噁英，无法达到满意的排放。

由于没有恰当的技术，目前，不仅国内，整个全球金属再生行业二噁英排放都没有有效的控制，在我国已经造成了大量的污染。为此环保部2015年4月出台了国家标准，规定金属再生行业二噁英排放限值为0.5ng/Nm3。

在该标准出台后，中国有色金属行业对于如何达到这个标准，一直处于探讨和论证阶段，没有有效可行的技术。相关企业、行业协会、研究院所也组织了多次讨论，至今仍然没有成熟可靠的技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种环保冶金炉，在低成本的基础上达到环保要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种独立裂解室环保冶金炉，包括主炉、裂解室、烟气降温系统、控制系统，主炉炉门上方设有炉门烟气收集罩，二噁英烟气管道一头连通烟气收集罩、另一头连通裂解室；所述主炉有主燃烧器，裂解室有裂解燃烧器；所述烟气降温系统包括有第一降温室、第二降温室，第一降温室与第二降温室均与主炉连通，第一降温室与第二降温室交替进风、出风，进风、出风的交替由换向系统实现，进风时由鼓风机送风，出风时由主引风机和环保引风机抽风；所述裂解室有管道连接管道,管道两端分别与第一降温室与第二降温室连通。

所述换向系统由安装在1#管道上的一号阀门、安装在2#管道上的二号阀门、安装在3#管道右侧的三号阀门、安装在9#管道右侧的四号阀门、安装在4#管道上的五号阀门、安装在8#管道上的六号阀门、安装在9#管道左侧的七号阀门、安装在3#管道左侧的八号阀门、安装在11#管道上的九号阀门、安装在12#管道上的十号阀门组成，所有阀门均与控制系统信号连接。

所述的二噁英废气管道上还设置有催化剂添加输送系统。

使用方法：在处于正常的升温或投入干净料工作状态即无二噁英产生时，一号阀门、三号阀门、八号阀门、十号阀门处于关闭状态，二号阀门、九号阀门处于开启状态且都不参与四号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门的联动，裂解燃烧器、催化剂添加输送系统、环保引风机也处于关闭状态，这时主炉主燃烧器处于燃烧状态产生高温烟气对金属进行正常的加温冶炼工作，这时五号阀门和七号阀门打开、四号阀门和六号阀门关闭，主炉膛的高温烟气通过2#管道进入第一降温室快速降温并储存热量，降温后烟气经过4#管道、7#管道的右半部、5#管道由主引风机吸排到环保烟道，鼓风机吹入的常温空气经过9#管道左面和其上处于开启状态的七号阀门进入第二降温室，吸收上一循环储存的热量并通过11#管道进入主炉参与燃烧；一定时间后，控制系统指令五号阀门和七号阀门关闭、四号阀门和六号阀门开启，这时主炉的高温烟气通过11#管道进入第二降温室降温后通过8#管道、7#管道左半部、5#管道由主引风机吸排到环保烟道，鼓风机吹入的常温空气经过9#管道右面和其上处于开启状态的四号阀门进入第一降温室，吸收上一循环储存的热量并通过2#管道进入主炉参与燃烧；上述过程不断循环，实现第一降温室进风、第二降温室降温排风或第二降温室进风、第一降温室降温排风的转换，进风时空气吸热量并带入主炉参与燃烧，排风时烟气降温并排入环保烟道；当加废料时，一号阀门、二号阀门、三号阀门、八号阀门、九号阀门、十号阀门参与四号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门的联动，控制系统打开环保引风机、裂解燃烧器和催化剂添加输送系统；同时控制系统按照七号阀门开启则一号阀门、三号阀门、五号阀门、九号阀门开启，其余关闭，七号阀门关闭则一号阀门、三号阀门、五号阀门、九号阀门关闭，其余开启的原则运行；这时假如七号阀门是处于开启状态，按前述原则一号阀门、三号阀门、五号阀门、九号阀门开启，二号阀门、四号阀门、六号阀门、八号阀门、十号阀门关闭，这时，废料遇到主炉内的高温在主炉内爆发式产生大量350-600℃含二噁英烟气，开启的环保引风机在二噁英烟气管道、裂解室、10#管道、3#管道右部、第一降温室、4#管道、5#管道、6#管道内产生较大的负压，主炉内的部分烟气通过2#管道的上半部、1#管道、二噁英烟气管道进入裂解室，其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩，在负压作用下通过二噁英烟气管道也进入裂解室，催化剂添加系统输送的雾化催化剂粉末也随烟气流进入裂解室；裂解燃烧器提供足够的热能将裂解室温度维持在900℃以上高温，二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道、3#管道右部、第一降温室快速降温、4#管道、7#管道右部、5#管道进入主引风机、6#管道进入环保引风机被排入环保烟道；鼓风机吹入的常温空气经过9#管道左面和其上处于开启状态的七号阀门进入第二降温室，吸收上一循环储存的热量并通过11#管道进入主炉参与燃烧；降温系统切换进入下一循环后，七号阀门是处于关闭状态，按前述原则一号阀门、三号阀门、五号阀门、九号阀门关闭，二号阀门、四号阀门、六号阀门、八号阀门、十号阀门开启，这时开启的环保引风机在二噁英烟气管道、裂解室、10#管道、3#管道左部、第二降温室、8#管道、7#管道、5#管道、6#管道内产生较大的负压，主炉内的部分烟气通过10#管道的上半部、12#管道、二噁英烟气管道进入裂解室，同样，其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩，在负压作用下通过二噁英烟气管道也进入裂解室，催化剂添加系统输送的雾化催化剂粉末同样也随烟气流进入裂解室；这时二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道、3#管道左部、第二降温室快速降温、8#管道、7#管道左部、5#管道进入主引风机、6#管道进入环保引风机被排入环保烟道；鼓风机吹入的常温空气经过9#管道右面和其上处于开启状态的四号阀门进入第一降温室，吸收上一循环储存的热量并通过2#管道进入主炉参与燃烧；如此不断循环，保证排放到环保烟道的全部气体都是经过裂解、迅速降温的不含二噁英的气体。

相较于现有技术，本发明设计了一个独立燃烧室即裂解室及其相关系统，使得冶金炉产生的二噁英废气可以在裂解室完全裂解，达到了环保目标，同时还可以节省能源。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1所示，一种独立裂解室环保冶金炉，包括主炉1、裂解室8、烟气降温系统、控制系统。主炉1炉门上方设有炉门烟气收集罩3，二噁英烟气管道2一头连通烟气收集罩3、另一头连通裂解室8；所述主炉1有主燃烧器34，裂解室8有裂解燃烧器6；所述烟气降温系统包括有第一降温室12、第二降温室26，第一降温室12与第二降温室26均与主炉1连通，第一降温室12与第二降温室26交替进风、出风，进风、出风的交替由换向系统实现，进风时由鼓风机22送风，出风时由主引风机18和环保引风机19抽风；所述裂解室8有管道28连接管道11,管道11两端分别与第一降温室12与第二降温室26连通。

换向系统由安装在1#管道5上的一号阀门、安装在2#管道9上的二号阀门7、安装在3#管道11右侧的三号阀门10、安装在9#管道24右侧的四号阀门13、安装在4#管道15上的五号阀门14、安装在8#管道21上的六号阀门23、安装在9#管道24左侧的七号阀门25、安装在3#管道11左侧的八号阀门27、安装在11#管道29上的九号阀门30、安装在12#管道32上的十号阀门33组成。

所有阀门均与控制系统信号连接。

为了加快二噁英的裂解，二噁英废气管道2上还设置有催化剂添加输送系统31。

使用方法：在处于正常的升温或投入干净料工作状态即无二噁英产生时，一号阀门4、三号阀门10、八号阀门27、十号阀门33处于关闭状态，二号阀门7、九号阀门30处于开启状态且都不参与四号阀门13、五号阀门14、六号阀门23、七号阀门25的联动，裂解燃烧器8、催化剂添加输送系统31、环保引风机18也处于关闭状态，这时主炉1主燃烧器34处于燃烧状态产生高温烟气对金属进行正常的加温冶炼工作，这时五号阀门14和七号阀门25打开、四号阀门13和六号阀门23关闭，主炉膛1的高温烟气通过2#管道9进入第一降温室12快速降温并储存热量，降温后烟气经过4#管道15、7#管道20的右半部、5#管道16由主引风机17吸排到环保烟道，鼓风机22吹入的常温空气经过9#管道24左面和其上处于开启状态的七号阀门25进入第二降温室26，吸收上一循环储存的热量并通过11#管道29进入主炉1参与燃烧；一定时间后，控制系统指令五号阀门14和七号阀门25关闭、四号阀门13和六号阀门23开启，这时主炉1的高温烟气通过11#管道29进入第二降温室26降温后通过8#管道21、7#管道20左半部、5#管道16由主引风机17吸排到环保烟道，鼓风机22吹入的常温空气经过9#管道24右面和其上处于开启状态的四号阀门13进入第一降温室12，吸收上一循环储存的热量并通过2#管道9进入主炉1参与燃烧；上述过程不断循环，实现第一降温室12进风、第二降温室26降温排风或第二降温室26进风、第一降温室12降温排风的转换，进风时空气吸热量并带入主炉1参与燃烧，排风时烟气降温并排入环保烟道；当加废料时，一号阀门4、二号阀门7、三号阀门10、八号阀门27、九号阀门30、十号阀门33参与四号阀门13、五号阀门14、六号阀门23、七号阀门25的联动，控制系统打开环保引风机18、裂解燃烧器6和催化剂添加输送系统31；同时控制系统按照七号阀门25开启则一号阀门4、三号阀门10、五号阀门14、九号阀门30开启，其余关闭，七号阀门25关闭则一号阀门4、三号阀门10、五号阀门14、九号阀门30关闭，其余开启的原则运行；这时假如七号阀门25是处于开启状态，按前述原则一号阀门4、三号阀门10、五号阀门14、九号阀门30开启，二号阀门7、四号阀门13、六号阀门23、八号阀门27、十号阀门33关闭，这时，废料遇到主炉1内的高温在主炉1内爆发式产生大量350-600℃含二噁英烟气，开启的环保引风机18在二噁英烟气管道2、裂解室8、10#管道28、3#管道11右部、第一降温室12、4#管道15、5#管道16、6#管道19内产生较大的负压，主炉1内的部分烟气通过2#管道9的上半部、1#管道5、二噁英烟气管道2进入裂解室8，其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩3，在负压作用下通过二噁英烟气管道2也进入裂解室8，催化剂添加系统31输送的雾化催化剂粉末也随烟气流进入裂解室8；裂解燃烧器6提供足够的热能将裂解室温度维持在900℃以上高温，二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道28、3#管道11右部、第一降温室12快速降温、4#管道15、7#管道20右部、5#管道16进入主引风机17、6#管道19进入环保引风机18被排入环保烟道；鼓风机22吹入的常温空气经过9#管道24左面和其上处于开启状态的七号阀门25进入第二降温室26，吸收上一循环储存的热量并通过11#管道29进入主炉1参与燃烧；降温系统切换进入下一循环后，七号阀门25是处于关闭状态，按前述原则一号阀门4、三号阀门10、五号阀门14、九号阀门30关闭，二号阀门7、四号阀门13、六号阀门23、八号阀门27、十号阀门33开启，这时开启的环保引风机18在二噁英烟气管道2、裂解室8、10#管道28、3#管道11左部、第二降温室26、8#管道21、7#管道20、5#管道16、6#管道19内产生较大的负压，主炉1内的部分烟气通过10#管道28的上半部、12#管道32、二噁英烟气管道2进入裂解室8，同样，其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩3，在负压作用下通过二噁英烟气管道2也进入裂解室8，催化剂添加系统31输送的雾化催化剂粉末同样也随烟气流进入裂解室8；这时二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道28、3#管道11左部、第二降温室26快速降温、8#管道21、7#管道20左部、5#管道16进入主引风机17、6#管道19进入环保引风机18被排入环保烟道；鼓风机22吹入的常温空气经过9#管道24右面和其上处于开启状态的四号阀门13进入第一降温室12，吸收上一循环储存的热量并通过2#管道9进入主炉1参与燃烧；如此不断循环，保证排放到环保烟道的全部气体都是经过裂解、迅速降温的不含二噁英的气体。

本实施例中，所有阀门、鼓风机、引风机、燃烧器、降温室、催化剂添加输送系统等都置于控制系统的控制下，可实现对各部件的自动调节控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种独立裂解室环保冶金炉，包括主炉（1）、裂解室（8）、烟气降温系统、控制系统，其特征在于：主炉（1）炉门上方设有炉门烟气收集罩（3），二噁英烟气管道（2）一头连通烟气收集罩（3）、另一头连通裂解室（8）；所述主炉（1）有主燃烧器（34），裂解室（8）有裂解燃烧器（6）；所述烟气降温系统包括有第一降温室（12）、第二降温室（26），第一降温室（12）与第二降温室（26）均与主炉（1）连通，第一降温室（12）与第二降温室（26）交替进风、出风，进风、出风的交替由换向系统实现，进风时由鼓风机（22）送风，出风时由主引风机（18）和环保引风机（19）抽风；所述裂解室（8）有管道（28）连接管道（11）,管道（11）两端分别与第一降温室（12）与第二降温室（26）连通。

2.根据权利要求1所述的独立裂解室环保冶金炉，其特征在于：所述换向系统由安装在1#管道（5）上的一号阀门、安装在2#管道（9）上的二号阀门（7）、安装在3#管道（11）右侧的三号阀门（10）、安装在9#管道（24）右侧的四号阀门（13）、安装在4#管道（15）上的五号阀门（14）、安装在8#管道（21）上的六号阀门（23）、安装在9#管道（24）左侧的七号阀门（25）、安装在3#管道（11）左侧的八号阀门（27）、安装在11#管道（29）上的九号阀门（30）、安装在12#管道（32）上的十号阀门（33）组成，所有阀门均与控制系统信号连接。

3.根据权利要求2所述的独立裂解室环保冶金炉，其特征在于：所述的二噁英废气管道（2）上还设置有催化剂添加输送系统（31）。

4.一种权利要求3所述的独立裂解室环保冶金炉的使用方法，其特征是：在处于正常的升温或投入干净料工作状态即无二噁英产生时，一号阀门（4）、三号阀门（10）、八号阀门（27）、十号阀门（33）处于关闭状态，二号阀门（7）、九号阀门（30）处于开启状态且都不参与四号阀门（13）、五号阀门（14）、六号阀门（23）、七号阀门（25）的联动，裂解燃烧器（8）、催化剂添加输送系统（31）、环保引风机（18）也处于关闭状态，这时主炉（1）主燃烧器（34）处于燃烧状态产生高温烟气对金属进行正常的加温冶炼工作，这时五号阀门（14）和七号阀门（25）打开、四号阀门（13）和六号阀门（23）关闭，主炉膛（1）的高温烟气通过2#管道（9）进入第一降温室（12）快速降温并储存热量，降温后烟气经过4#管道（15）、7#管道（20）的右半部、5#管道（16）由主引风机（17）吸排到环保烟道，鼓风机（22）吹入的常温空气经过9#管道（24）左面和其上处于开启状态的七号阀门（25）进入第二降温室（26），吸收上一循环储存的热量并通过11#管道（29）进入主炉（1）参与燃烧；一定时间后，控制系统指令五号阀门（14）和七号阀门（25）关闭、四号阀门（13）和六号阀门（23）开启，这时主炉（1）的高温烟气通过11#管道（29）进入第二降温室（26）降温后通过8#管道（21）、7#管道（20）左半部、5#管道（16）由主引风机（17）吸排到环保烟道，鼓风机（22）吹入的常温空气经过9#管道（24）右面和其上处于开启状态的四号阀门（13）进入第一降温室（12），吸收上一循环储存的热量并通过2#管道（9）进入主炉（1）参与燃烧；上述过程不断循环，实现第一降温室（12）进风、第二降温室（26）降温排风或第二降温室（26）进风、第一降温室（12）降温排风的转换，进风时空气吸热量并带入主炉(1)参与燃烧，排风时烟气降温并排入环保烟道；当加废料时，一号阀门（4）、二号阀门（7）、三号阀门（10）、八号阀门（27）、九号阀门（30）、十号阀门（33）参与四号阀门（13）、五号阀门（14）、六号阀门（23）、七号阀门（25）的联动，控制系统打开环保引风机（18）、裂解燃烧器（6）和催化剂添加输送系统（31）；同时控制系统按照七号阀门（25）开启则一号阀门（4）、三号阀门（10）、五号阀门（14）、九号阀门（30）开启，其余关闭，七号阀门（25）关闭则一号阀门（4）、三号阀门（10）、五号阀门（14）、九号阀门（30）关闭，其余开启的原则运行；这时假如七号阀门（25）是处于开启状态，按前述原则一号阀门（4）、三号阀门（10）、五号阀门（14）、九号阀门（30）开启，二号阀门（7）、四号阀门（13）、六号阀门（23）、八号阀门（27）、十号阀门（33）关闭，这时，废料遇到主炉（1）内的高温在主炉（1）内爆发式产生大量350-600℃含二噁英烟气，开启的环保引风机（18）在二噁英烟气管道（2）、裂解室（8）、10#管道（28）、3#管道（11）右部、第一降温室（12）、4#管道（15）、5#管道（16）、6#管道（19）内产生较大的负压，主炉（1）内的部分烟气通过2#管道（9）的上半部、1#管道（5）、二噁英烟气管道（2）进入裂解室（8），其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩（3），在负压作用下通过二噁英烟气管道（2）也进入裂解室（8），催化剂添加系统（31）输送的雾化催化剂粉末也随烟气流进入裂解室（8）；裂解燃烧器（6）提供足够的热能将裂解室温度维持在900℃以上高温，二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道（28）、3#管道（11）右部、第一降温室（12）快速降温、4#管道（15）、7#管道（20）右部、5#管道（16）进入主引风机（17）、6#管道（19）进入环保引风机（18）被排入环保烟道；鼓风机（22）吹入的常温空气经过9#管道（24）左面和其上处于开启状态的七号阀门（25）进入第二降温室（26），吸收上一循环储存的热量并通过11#管道（29）进入主炉（1）参与燃烧；降温系统切换进入下一循环后，七号阀门（25）是处于关闭状态，按前述原则一号阀门（4）、三号阀门（10）、五号阀门（14）、九号阀门（30）关闭，二号阀门（7）、四号阀门（13）、六号阀门（23）、八号阀门（27）、十号阀门（33）开启，这时开启的环保引风机（18）在二噁英烟气管道（2）、裂解室（8）、10#管道（28）、3#管道（11）左部、第二降温室（26）、8#管道（21）、7#管道（20）、5#管道（16）、6#管道（19）内产生较大的负压，主炉（1）内的部分烟气通过10#管道（28）的上半部、12#管道（32）、二噁英烟气管道（2）进入裂解室（8），同样，其余烟气溢出炉门进入炉门烟气收尘罩（3），在负压作用下通过二噁英烟气管道（2）也进入裂解室（8），催化剂添加系统（31）输送的雾化催化剂粉末同样也随烟气流进入裂解室（8）；这时二噁英在高温环境下被催化裂解为无害物质，经过10#管道（28）、3#管道（11）左部、第二降温室（26）快速降温、8#管道（21）、7#管道（20）左部、5#管道（16）进入主引风机（17）、6#管道（19）进入环保引风机（18）被排入环保烟道；鼓风机（22）吹入的常温空气经过9#管道（24）右面和其上处于开启状态的四号阀门（13）进入第一降温室（12），吸收上一循环储存的热量并通过2#管道（9）进入主炉（1）参与燃烧；如此不断循环，保证排放到环保烟道的全部气体都是经过裂解、迅速降温的不含二噁英的气体。