CN105561768B - 从有色冶炼烟气中回收砷的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于从有色冶炼烟气中回收砷的装置，按序包括初级降温系统、高效除尘器、脱硫反应器、烟气快速降温系统、砷尘回收系统。含砷的有色冶炼烟气依次采取高温有色冶炼烟气降温回收热量副产蒸汽、高效电除尘器去除粉尘、脱硫反应器去除SO3等装置及方法，为高效率回收烟气中的砷创造有利条件，最后采取烟气快速降温系统，将烟气中气态砷转变为固态砷，采用砷回收系统予以回收。

Description

从有色冶炼烟气中回收砷的装置
技术领域
本发明属于环保领域，具体来说涉及一种从有色冶炼烟气中回收砷的装置与方法。
背景技术
在有色金属矿物冶炼过程中，有些矿石含有较高的砷，使得冶炼烟气中砷含量高，对后续制酸工序以及金属冶炼造成不利影响，需要采用适宜的方法从烟气中除去砷。另一方面，冶炼烟气中除了砷之外，还有其它各种成分，如SO3，在回收砷的过程中，随着烟气的降温会产生结露现象，影响收砷效果，且会对设备及管道造成腐蚀。另外，当含砷烟气进入骤冷塔时，烟气脉冲易在骤冷塔中分布不均，造成烟气降温不均，影响后续收砷效果。
发明内容
本发明从现有技术中存在的问题出发，提出一种用于从有色冶炼烟气中回收砷的装置及方法，以提供一种具有高收砷率、低排放率并且节能环保的收砷系统，解决上述问题。
具体来说，本发明采用了以下技术方案：
一种从有色冶炼烟气中回收砷的装置，按序包括初级降温系统、高效除尘器、脱硫反应器、烟气快速降温系统、砷尘回收系统。其中初级降温系统用于将含砷的有色冶炼烟气降温至330-400℃，此过程中回收烟气的热量可以副产蒸汽能源；经过降温的冶炼烟气再进入高效除尘器，高效除尘器将冶炼烟气含尘量降低90-99%。经过降温除尘的烟气进入脱硫反应器，采用雾化碱性溶液与烟气中的SO3反应，生成硫酸盐排出，实现烟气脱除SO3。经过脱除SO3的烟气再进入烟气快速降温系统，在该快速降温系统中，烟气从330-400℃骤降至120-160℃，以使其所含的气态砷凝固为固态砷，固态砷在砷尘回收系统中予以回收。其特征在于，在烟气快速降温系统的前端，设置有烟气涡旋负压系统，所述烟气涡旋负压系统包括烟气整流部及喷水部，喷水部上承烟气整流部，下接烟气快速降温系统的骤冷塔，喷水部的直径要比骤冷塔小，由此在与骤冷塔的衔接部位形成肩部，喷水部的管壁上分布有多个喷水孔，喷水孔在管壁上倾斜设置由此使得高速喷射出的水成角度，使得进入骤冷塔的烟气形成涡旋并形成一定负压，烟气水分混合物向下进入骤冷塔，在肩部的位置直径骤然扩大，从而促进水分与烟气的充分混合并促进水分的蒸发，从而产生骤冷效果。
优选地，烟气整流部具有直径比烟气进入的管道的管径大的内腔，在内腔的底壁上具有多个导流片，将进入的烟气导引向喷水部，导流片以一定的角度螺旋，以使得进入喷水部的烟气产生一定的涡旋。
进一步，在烟气整流部内腔的烟气进入口的位置，还设置有一个阻挡片，提高进入到内腔中的烟气的分散度。
作为另一个优选方案，在喷水部的外围还设置有加热保温装置。
另外，脱硫反应器包括反应器本体，反应器本体的肩部具有药剂喷口，在药剂喷口在上方安装有烟气整流装置，烟气整流装置的入口通过管道上接高效除尘器的烟气出口，烟气整流装置的内腔中分布有数个导流片，导流片以一定角度螺旋，将烟气引向反应器本体并使烟气产生涡旋，涡旋的烟气在反应器本体肩部与药剂喷口喷入的药剂发生混合。
也进一步，在烟气整流装置内腔的烟气进入口的位置，还设置有一个阻挡片，提高进入到内腔中的烟气的分散度。
另外，脱硫反应采用雾化碱性溶液为介质，与烟气中的SO3反应，最终生成固态硫酸盐形式排出，脱除烟气中SO3。优选地，所述雾化碱性溶液可采取压缩空气雾化方式或高压溶液直接雾化方式。亦优选，所述碱性溶液为Ca(OH)2、NaOH中的一种或几种的复配溶液。
有益效果：本发明用于有色冶炼烟气的收砷处理，易于实现，适用面广，收砷效率高，利于推广使用，具有良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的收砷系统的结构示意图。
图2是本发明收砷系统的脱硫反应器、烟气快速降温系统中所涉及的烟气整流装置的结构示意图。
图3是烟气快速降温系统的喷水部喷水孔的结构示意图。
其中：1、初级降温系统；2、高效除尘器；3、脱硫反应器；4、烟气快速降温系统；5、砷尘回收系统；6、喷水部；7、加热保温装置；8、烟气整流部；9、药剂喷口；10、烟气整流装置；11、阀门；12、导流片；13、阻挡片；14、喷水孔。
具体实施方式
下面将进一步结合附图来详细说明本发明。
首先参见图1，本发明的用于从烟气中回收砷的系统按序包括初级降温系统1、高效除尘器2、脱硫反应器3、烟气快速降温系统4、砷尘回收系统5。初级降温系统的作用在于使进入所述用于从烟气中回收砷的系统的烟气降温至330-400℃，在现有技术中，一般采用余热锅炉，通过换热通路，使进入的温度高达上千度的高温烟气降温，回收热量用于产生蒸汽，达到回收热量的作用。但是，本发明也不排除其它可以达到同样降温效果的方式。经过降温的烟气进入高效除尘器，高效除尘器一般采用高效电除尘器。电除尘器具有很高的除尘效率，可以使得进入系统的烟气的含尘量降低90-99%，从而避免后续管路堵塞，减少烟气杂质同时可以保证回收砷的纯度，减少后续制酸工艺的成本。经过降温除尘的烟气进入脱硫反应器以脱除其中所含的SO3。在该系统中，烟气与反应器药剂喷口雾化喷入的药剂反应，脱除其中的SO3，反应产生的固态产物从反应器底部阀门11排出，烟气从反应器下部出口排出。脱除SO3的烟气进入烟气快速降温系统骤冷塔，在骤冷塔中，烟气从330-400℃骤降至120-160℃以使其中所含的气态砷凝固为固态砷，反应生成的固态砷少部分从快速降温塔底部阀门11排出，绝大部分进入砷尘回收系统回收，回收砷之后的烟气进一步进入后续制酸工序。
烟气快速降温系统的作用在于使烟气快速通过砷蒸气玻璃砷生成的温度条件，避免玻璃砷生成，从而避免在骤冷塔、收砷系统及管道的粘结和堵塞，提高砷回收效率，避免设备及管道的腐蚀和损坏。但在现有的系统中，很难完全避免玻璃态砷的生成，其主要原因还是在于，在快速降温过程中，烟气降温的不均匀性导致部分烟气获得了足够的降温，但是部分烟气没能达到足够的降温速率和降温程度，导致在降温过程中，在烟气的部分区域形成了玻璃砷。这部分高粘性砷尘一部分粘附在骤冷塔内壁，一部分随着其它砷尘一起降落下来并随着烟气排放通过进入砷回收系统，造成设备的腐蚀，并且堵塞砷回收系统的滤袋表面，造成阻力增大，严重时无法运行。
本发明的方案在烟气快速降温系统骤冷塔的前端安装了烟气涡旋负压系统，所述烟气涡旋负压系统包括烟气整流部8及喷水部6，喷水部上承烟气整流部，下接烟气快速降温系统的骤冷塔，喷水部的直径要比骤冷塔小，由此在与骤冷塔的衔接部位形成肩部。喷水部的管壁上分布有多个喷水孔14，喷水孔在管壁上倾斜设置由此使得高速喷射出的水成角度，使得进入骤冷塔的烟气形成涡旋并形成一定负压，烟气水分混合物向下进入骤冷塔，在肩部的位置直径骤然扩大，从而促进水分与烟气的充分混合并促进水分的蒸发，从而产生骤冷效果。烟气整流部具有直径比烟气进入的管道的管径大的内腔，进入的烟气在该内腔中减速，并产生涡流，使得含尘烟气不易聚集，并且使烟气内的成分相互混匀。进一步在烟气整流部内腔的烟气入口的位置，还设置有一个阻挡片13，提高进入到内腔中的烟气的分散度，进一步分散的烟气随着内腔内导流片的引导进入喷水管路。在内腔的底壁上具有多个导流片12，将进入的烟气导引向喷水部，导流片以一定的角度螺旋，以使得进入喷水部的烟气产生一定的涡旋。涡旋向下的烟气与以一定角度喷入的水流可以充分混合，从而提高水汽蒸发时对烟气整体的降温效果，提高降温均匀度。在骤冷塔的进气口处，实际上由于管路整体的抽吸作用，进气口处始终是保持负压的，烟气可以顺利地进入骤冷塔。但是高速喷入的水流或水雾可以进一步增加该种负压作用，加大烟气在进入整流部时的涡流产生，特别是在阻挡片的存在下，翻过阻挡片的气流和绕过阻挡片的气流相互混合，进一步加大烟气混匀度。喷入的水量可以根据烟气量进行调整，另外由于烟气降温最主要是由于水汽蒸发而不是水温本身造成，因此促进水汽的蒸发对烟气的降温是有利的。根据对比实验，发现当喷入的水温较低时，反而促进了玻璃态砷的形成，原因可能是喷入的低温水与含砷烟气的不均匀接触导致局部降温至玻璃化温度区间，从而导致玻璃态砷形成。因此为了促进喷入的水汽的蒸发，优选喷入的是高速水雾，从而可以与烟气充分混合，并且在肩部可以迅速蒸发从而迅速降温。甚至更优选，还可以在喷水路径上，例如在喷水部外围加装加热保温装置7，对喷入的水雾进行加热，一方面减少水雾接触烟气时对烟气砷玻璃化的影响，另一方面更有利于蒸发。喷口可以设置成具有微小直径，但是有多排，提高雾化效果，并且提高射入水的速度。具有高初速的水流一方面适合以雾化形式射入，并且提高在喷水部内腔中的涡旋形成效果，使得水汽更易与烟气充分混合。烟气水汽混合物在到达骤冷塔肩部时，随着内腔直径的陡然扩大，混合物陡然扩容降压，从而提高降温速率和效果。
优选地，在脱硫反应器上也安装该种烟气整流装置。脱硫反应器包括反应器本体，反应器本体的肩部具有药剂喷口9，当烟气通过时，从药剂喷口喷入的药剂与烟气混合反应，产生的硫酸盐从反应器底部排出。但是为提高烟气与药剂的混合程度，优选在药剂喷口的上方也安装有烟气整流装置10，烟气整流装置的入口通过管道上接高效除尘器的烟气出口，如同骤冷塔上的烟气整流装置，在烟气整流装置的内腔中分布有数个导流片，导流片以一定角度螺旋，将烟气引向反应器本体并使烟气产生涡旋，涡旋的烟气在反应器本体肩部与药剂喷口喷入的药剂发生混合。烟气整流装置内腔具有较大的直径，烟气进入口的位置设置有一个阻挡片，提高进入到内腔中的烟气的分散度。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种从有色冶炼烟气中回收砷的装置，按序包括初级降温系统、高效除尘器、脱硫反应器、烟气快速降温系统、砷尘回收系统，其中初级降温系统用于使进入所述用于从烟气中回收砷的系统的烟气降温至330-400℃，经过降温的烟气进入高效除尘器，高效除尘器使得进入系统的烟气的含尘量降低90-99%，经过降温除尘的烟气进入脱硫反应器脱除烟气所含的SO3，经过脱除SO3的烟气进入烟气快速降温系统，在快速降温系统中，烟气从330-400℃骤降至120-160℃以使其中所含的气态砷成为固态砷，固态砷在砷尘回收系统回收，其特征在于，在烟气快速降温系统的前端，还设置有烟气涡旋负压系统，所述烟气涡旋负压系统包括烟气整流部及喷水部，烟气整流部具有直径比烟气进入的管道的管径大的内腔，在内腔的底壁上具有多个导流片，将进入的烟气导引向喷水部，导流片以一定的角度螺旋，以使得进入喷水部的烟气产生一定的涡旋，在烟气整流部内腔的烟气进入口的位置，还设置有一个阻挡片，提高进入到内腔中的烟气的分散度，喷水部上承烟气整流部，下接烟气快速冷却降温系统的骤冷塔，喷水部的直径要比骤冷塔小，由此在与骤冷塔的衔接部位形成肩部，喷水部的管壁上分布有多个喷水孔，喷水孔在管壁上倾斜设置由此使得高速喷射出的水成角度，使得进入骤冷塔的烟气形成涡旋并形成一定负压，烟气水分混合物向下进入骤冷塔，在肩部的位置直径骤然扩大，从而促进水分与烟气的充分混合并促进水分的蒸发，从而产生骤冷效果。
2.如权利要求1所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，在喷水部的外围还设置有加热保温装置。
3.如权利要求1所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，脱硫反应器包括反应器本体，反应器本体的肩部具有药剂喷口，在药剂喷口在上方安装有烟气整流装置，烟气整流装置的入口通过管道上接高效除尘器的烟气出口，烟气整流装置的内腔中分布有数个导流片，导流片以一定角度螺旋，将烟气引向反应器本体并使烟气产生涡旋，涡旋的烟气在反应器本体肩部与药剂喷口喷入的药剂发生混合。
4.如权利要求3所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，在烟气整流装置内腔的烟气进入口的位置，还设置有一个阻挡片，提高进入到烟气的分散度。
5.如权利要求1所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，脱硫反应采用雾化碱性溶液为介质，与烟气中的SO3反应，最终生成固态硫酸盐形式排出，脱除烟气中SO3。
6.如权利要求5所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，所述雾化碱性溶液可采取压缩空气雾化方式或高压溶液直接雾化方式。
7.如权利要求5所述的从有色冶炼烟气中回收砷的装置，其特征在于，所述碱性溶液为Ca(OH)2、NaOH中的一种或几种的复配溶液。
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