CN105671321B - 用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔 - Google Patents

用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，包括塔体、塔体的顶部与底部分别设有烟气进入部和烟气排出部，烟气进入部和烟气排出部的顶部和底部分别设有烟气进入口和烟气出口，烟气进入部连接有伸入其内腔的冰浆喷枪组件，塔体靠上部连接有伸入其内腔的水喷枪组件，冰浆喷枪组件和水喷枪组件连接有空气压缩组件。该骤冷塔具有结构简单、使用方便、运行成本低，可提高烟气露点温度、避免结露的优点。

Description

用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔
技术领域
本发明主要涉及冶炼烟气收砷技术，尤其涉及一种用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔。
背景技术
在铜冶炼过程中，矿石中含有的有害元素砷经焙烧后转化为三氧化二砷进入烟气中，为防止三氧化二砷进入大气污染环境，且三氧化二砷作为一种高经济价值的工业副产品，必须对三氧化二砷做回收处理。由于铜冶炼烟气中还含有高浓度硫氧化物气体，故收砷还伴随着制酸净化过程。从烟气中收砷制酸的工艺主要有干法和湿法两种。湿法的工艺流程大致为：高砷矿石经焙烧产生的烟气先经除尘，除去绝大部分尘后进入制酸净化工段，再用3-20%的稀酸三级洗涤，之后制取浓硫酸；湿法洗涤收集下来的含As2O3溶液经脱硫、进一步冷却结晶、离心洗涤脱水及干燥，制得As2O3成品。湿法收砷投资大，回收成本高且在净化烟气的同时，产生了更为严重的水污染和土壤污染。干法收砷工艺是将高砷矿石在流化态的焙烧炉中经两段焙烧使砷挥发进入烟气，然后350℃左右的高温烟气经骤冷塔急冷处理，使烟气温度迅速降低到一百多度（As2O3的凝华温度为193℃），使三氧化二砷气体冷凝结晶，然后通过布袋除尘器进行捕集，之后再送入制酸工段。其中骤冷塔的设计至关重要，是烟气降温与收砷的关键设备。
传统骤冷塔采用雾化水喷淋进行骤冷，在处理高硫烟气的同时，水蒸汽含量的大量增加会降低烟气露点温度，而布袋除尘器为防止结露腐蚀，必须保持气体在除尘器及其系统内各处的温度均高于其露点25-35℃，造成布袋防结露温度与As2O3凝结温度相距过近，使得喷水量不好把控：如果喷淋水不足，则温度达不到As2O3回收温度要求，造成烟气出口温度过高且砷含量高，降低了As2O3的回收率，且烟气温度过高对布袋的耐温性能也提出了较高要求；如果喷淋水过量，将导致烟气含水量过高，从而烟气露点过低，烟气中的SO3与水分结合冷凝成稀硫酸腐蚀设备，粘结布袋，使系统阻力上升；如果喷淋水不均匀，造成烟气降温分布不均，气态的As2O3会转化为非晶态的玻璃砷堵塞管道。很多企业采用人工控制变频器调节水泵的转速，从而调节喷水量，但是需要工作人员24小时值班，同时控制喷水量的时候其依据只是从经验得到的，并没有一套理论上的精确计算方法和体系，所以往往会产生浪费冷却水的现象，而且湿壁现象也经常出现，这会大大影响喷雾的效率和效果，从另一方面也增加了企业的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、运行成本低，可提高烟气露点温度、避免结露的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，包括塔体、所述塔体的顶部与底部分别设有烟气进入部和烟气排出部，所述烟气进入部和烟气排出部的顶部和底部分别设有烟气进入口和烟气出口，所述烟气进入部连接有伸入其内腔的冰浆喷枪组件，所述塔体靠上部连接有伸入其内腔的水喷枪组件，所述冰浆喷枪组件和水喷枪组件连接有空气压缩组件。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述冰浆喷枪组件包括冰浆机、储冰浆罐、冰浆进料管和冰浆喷枪，所述冰浆喷枪的喷头伸入烟气进入部内腔，冰浆喷枪的尾部通过所述冰浆进料管与储冰浆罐连接，所述储冰浆罐与冰浆机连接。
所述冰浆进料管上设置有冰浆泵和冰浆阀。
所述水喷枪组件包括储水罐、进水管和水喷枪，所述水喷枪的喷头伸入塔体内腔，水喷枪的尾部通过所述进水管与储水罐连接，所述进水管与冰浆喷枪连接，所述冰浆进料管与水喷枪连接。
所述进水管上设置有水泵和水阀。
所述空气压缩组件包括压缩机、进气主管和两根进气分管，所述压缩机通过进气主管与两根进气分管连接，两根进气分管分别与冰浆喷枪和水喷枪连接，两根进气分管均设置有进气阀。
所述烟气排出部上装设有用于加热塔体的热电偶，所述热电偶与冰浆泵以及水泵之间连接有信号线。
所述塔体、烟气进入部和烟气排出部的外壁为钛复合材料制成的保温壁。
所述塔体和烟气排出部内设有与其外壁贴合的蓄热防腐内衬。
所述烟气进入部上部设有用于将烟气导入烟气进入口的烟气导入段，烟气进入部下部设有与塔体顶部连接的烟气导流段。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，烟气进入部连接有伸入其内腔的冰浆喷枪组件，塔体靠上部连接有伸入其内腔的水喷枪组件，冰浆喷枪组件和水喷枪组件连接有空气压缩组件。该结构中，烟气从烟气进入口进入烟气进入部，此时，冰浆喷枪组件喷淋冰浆进行骤冷，通过使用冰浆取代水作为骤冷换热的载体，使同等条件下骤冷过程增加的水蒸汽含量降低了20%左右，大大提高了烟气的露点温度，而后，烟气进入塔体内，此时，水喷枪组件以喷淋水对烟气进行补充调控作用，以避免骤冷塔结露以及靠近骤冷塔塔体部分局部温度过低形成玻璃砷，最后经冷凝处理后的烟气从烟气排出部的烟气出口排出通过布袋除尘器进行捕集，其结构简单、使用方便，不但能满足干法收砷工艺的骤冷降温需求，还可以控制烟气露点保持较低水平，避免酸性烟气结露腐蚀设备粘结布袋从而降低系统运行维修成本。
附图说明
图1是本发明用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔的结构示意图。
图中各标号表示：
1、塔体；2、烟气进入部；21、烟气进入口；22、烟气导入段；23、烟气导流段；3、烟气排出部；31、烟气出口；4、冰浆喷枪组件；41、冰浆机；42、储冰浆罐；43、冰浆进料管；44、冰浆喷枪；45、冰浆泵；46、冰浆阀；5、水喷枪组件；51、储水罐；52、进水管；53、水喷枪；54、水泵；55、水阀；6、空气压缩组件；61、压缩机；62、进气主管；63、两根进气分管；64、进气阀；7、热电偶；71、信号线；8、蓄热防腐内衬。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔的一种实施例，包括塔体1、塔体1的顶部与底部分别设有烟气进入部2和烟气排出部3，烟气进入部2和烟气排出部3的顶部和底部分别设有烟气进入口21和烟气出口31，烟气进入部2连接有伸入其内腔的冰浆喷枪组件4，塔体1靠上部连接有伸入其内腔的水喷枪组件5，冰浆喷枪组件4和水喷枪组件5连接有空气压缩组件6。该结构中，烟气从烟气进入口21进入烟气进入部2，此时，冰浆喷枪组件4喷淋冰浆进行骤冷，通过使用冰浆取代水作为骤冷换热的载体，使同等条件下骤冷过程增加的水蒸汽含量降低了20%左右，大大提高了烟气的露点温度，而后，烟气进入塔体1内，此时，水喷枪组件5以喷淋水对烟气进行补充调控作用，以避免骤冷塔结露以及靠近骤冷塔塔体1部分局部温度过低形成玻璃砷，最后经冷凝处理后的烟气从烟气排出部3的烟气出口31排出通过布袋除尘器进行捕集，其结构简单、使用方便，不但能满足干法收砷工艺的骤冷降温需求，还可以控制烟气露点保持较低水平，避免酸性烟气结露腐蚀设备粘结布袋从而降低系统运行维修成本。
本实施例中，冰浆喷枪组件4包括冰浆机41、储冰浆罐42、冰浆进料管43和冰浆喷枪44，冰浆喷枪44的喷头伸入烟气进入部2内腔，冰浆喷枪44的尾部通过冰浆进料管43与储冰浆罐42连接，储冰浆罐42与冰浆机41连接。该结构中，冰浆机41采用壁面刮削式制取，制取的冰浆中冰晶平均粒径在200mm左右，冰浆会储存在储冰浆罐42内，以保证冰浆喷枪44喷淋的持续性。
本实施例中，冰浆进料管43上设置有冰浆泵45和冰浆阀46。该结构中，通过冰浆泵45和冰浆阀46控制冰浆输送的启停，保证了冰浆喷淋的可控性。
本实施例中，水喷枪组件5包括储水罐51、进水管52和水喷枪53，水喷枪53的喷头伸入塔体1内腔，水喷枪53的尾部通过进水管52与储水罐51连接，进水管52与冰浆喷枪44连接，冰浆进料管43与水喷枪53连接。该结构中，储水罐51的水通过进水管52输送至水喷枪53喷淋出雾化水对烟气进行补充调控作用，雾化水喷头产生的水雾平均直径在70mm左右；该结构中，冰浆也可送至水喷枪53，水也可送至冰浆喷枪44，通过流量调节产生适合的冰浆水混合体达到最佳的骤冷效果。
本实施例中，进水管52上设置有水泵54和水阀55。该结构中，通过水泵54和水阀55控制水输送的启停，保证了水喷淋的可控性。
本实施例中，空气压缩组件6包括压缩机61、进气主管62和两根进气分管63，压缩机61通过进气主管62与两根进气分管63连接，两根进气分管63分别与冰浆喷枪44和水喷枪53连接，两根进气分管63均设置有进气阀64。该结构中，压缩机61输出冷空气经进气主管62和两根进气分管63分别进入冰浆喷枪44和水喷枪53，以保证冰浆和水雾温度，确保骤冷效率，而进气阀64可控制冷空气输出的启停。
本实施例中，烟气排出部3上装设有用于加热塔体1的热电偶7，热电偶7与冰浆泵45以及水泵54之间连接有信号线71。该结构中，通过热电偶7在运行初期给骤冷塔加温，在运行平稳后停止加温，烟气温度和塔体1温度即可保证壁面温度高于露点温度，基本避免了烟气的结露问题，信号线71与外部电路连接，采用智能电控，保证了冰浆泵45和水泵54的启停与热电偶7加热控制的精确性。在其它实施例中，也可采用热油夹套在运行初期给骤冷塔壳体加温。
本实施例中，塔体1、烟气进入部2和烟气排出部3的外壁为钛复合材料制成的保温壁。该结构中，塔体1、烟气进入部2和烟气排出部3的外壁材料使用钛复合板，在热电偶7加热后可实现保温效果。
本实施例中，塔体1和烟气排出部3内设有与其外壁贴合的蓄热防腐内衬8。该结构中，蓄热防腐内衬8采用耐酸胶泥砖，热电偶7主要对耐酸胶泥砖进行加热，保证了蓄热防腐性能。
本实施例中，烟气进入部2上部设有用于将烟气导入烟气进入口21的烟气导入段22，烟气进入部2下部设有与塔体1顶部连接的烟气导流段23。该结构中，烟气导入段22和烟气导流段23均采用斜面，保证了烟气的快速进入，提高了效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，包括塔体（1）、所述塔体（1）的顶部与底部分别设有烟气进入部（2）和烟气排出部（3），所述烟气进入部（2）和烟气排出部（3）的顶部和底部分别设有烟气进入口（21）和烟气出口（31），其特征在于：所述烟气进入部（2）连接有伸入其内腔的冰浆喷枪组件（4），所述塔体（1）靠上部连接有伸入其内腔的水喷枪组件（5），所述冰浆喷枪组件（4）和水喷枪组件（5）连接有空气压缩组件（6）。
2.根据权利要求1所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述冰浆喷枪组件（4）包括冰浆机（41）、储冰浆罐（42）、冰浆进料管（43）和冰浆喷枪（44），所述冰浆喷枪（44）的喷头伸入烟气进入部（2）内腔，冰浆喷枪（44）的尾部通过所述冰浆进料管（43）与储冰浆罐（42）连接，所述储冰浆罐（42）与冰浆机（41）连接。
3.根据权利要求2所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述冰浆进料管（43）上设置有冰浆泵（45）和冰浆阀（46）。
4.根据权利要求3所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述水喷枪组件（5）包括储水罐（51）、进水管（52）和水喷枪（53），所述水喷枪（53）的喷头伸入塔体（1）内腔，水喷枪（53）的尾部通过所述进水管（52）与储水罐（51）连接，所述进水管（52）与冰浆喷枪（44）连接，所述冰浆进料管（43）与水喷枪（53）连接。
5.根据权利要求4所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述进水管（52）上设置有水泵（54）和水阀（55）。
6.根据权利要求5所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述空气压缩组件（6）包括压缩机（61）、进气主管（62）和两根进气分管（63），所述压缩机（61）通过进气主管（62）与两根进气分管（63）连接，两根进气分管（63）分别与冰浆喷枪（44）和水喷枪（53）连接，两根进气分管（63）均设置有进气阀（64）。
7.根据权利要求6所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述烟气排出部（3）上装设有用于加热塔体（1）的热电偶（7），所述热电偶（7）与冰浆泵（45）以及水泵（54）之间连接有信号线（71）。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述塔体（1）、烟气进入部（2）和烟气排出部（3）的外壁为钛复合材料制成的保温壁。
9.根据权利要求8所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述塔体（1）和烟气排出部（3）内设有与其外壁贴合的蓄热防腐内衬（8）。
10.根据权利要求9所述的用于干法收砷的冶炼烟气骤冷塔，其特征在于：所述烟气进入部（2）上部设有用于将烟气导入烟气进入口（21）的烟气导入段（22），烟气进入部（2）下部设有与塔体（1）顶部连接的烟气导流段（23）。
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