CN106422680A - 一种副产40%以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，所述装置包括动力波洗涤塔、连续过滤装置、三氧化硫吸收塔和冷却塔，所述动力波洗涤塔分别与连续过滤装置、三氧化硫吸收塔、冷却塔相连通，所述三氧化硫吸收塔与冷却塔相连通。本发明在保证净化吸收效果的同时，可连续产生质量浓度大于等于40％的硫酸，并稳定，可靠运行，在满足现有环保要求下，极大的降低了后续处理装置的投资费用和能源消耗费用，为企业带来可观的经济效益。

Description

一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种烟气净化装置，尤其涉及一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置及方法。
背景技术
冶金过程中，为脱除金属里面微量的硫、磷、碳、硅、砷、锡等杂质，在采用氧化处理后产生的烟气成分较为复杂，气相组成一般以非金属、金属的氧化物存在，大颗粒粉尘或干燥状态(露点以上)的粘结性粉尘，在前道的旋风处理、布袋除尘、电除尘后，经余热锅炉回收热能后，温度降至露点以上20～30℃，但气相中含有微小粉尘或干燥状态(露点以上)非粘结性粉尘，没有被前脱尘处理装置拦截下来，且气相要进一步满足后续二转二吸制酸装置要求，为进一步脱除气相中的氟，氯，磷等杂质，通过水洗吸收过程，将气相中的微小粉尘或溶水化合物进行溶解或拦截，并满足后续装置要求。
冶金装置产生烟气符合二转二吸制酸要求，一般矿种的内的含硫量较高，为保证金属中的硫含硫指标符合品质要求，一般在脱硫过程中氧含量控制的摩尔浓度一般超过硫氧化成二氧化硫所需的浓度，在氧化过程后烟气中不可避免含有微量的三氧化硫。所以在水洗净化装置产生的洗涤液一般成酸性，国内水洗净化装置为保证水洗净化装置净化效果，并且稳定，可靠运行，一般控制装置内的酸浓度在2～5％之间，个别单位控制在10％左右，主要原因为保证烟气中的硫、磷、砷、锡、钙、硅等氧化物可有效溶解在水洗溶液，并保证溶液中的SS含量控制在一定范围内，防止SS的沉积破坏水洗装置中设备的稳定运行。
在此基础上，水洗净化装置控制酸浓度要求来控制水洗装置一次水的加入量，在SO3含量在一定值基础上，酸浓度越低，加入的一次水越多，净化装置产生的含酸废水越多，在国内日趋严格的环保形式下，水洗净化废水的处理要求日趋严格，在原有进行中和的基础上，需进一步脱除水洗废液中的重金属离子，重金属离子脱除方法一般采用硫化沉淀法，电解法等工艺，但硫化沉淀，电解等工艺在受限于水洗废液中的重金属浓度，为保证重金属离子的脱除效果，一般要求将水洗废液提浓至硫酸浓度35～55％之间。但净化装置产生的废酸一般浓度都不超过10％，不符合重金属脱除的工艺要求，所以国内现有净化装置产生废酸需进一步蒸发废酸液中的水分提浓，并进入下一步处理。所以原有处理装置需增加一套三效蒸发装置，通过蒸汽蒸发方式方式来处理此净化废液，大大增加了设备投资费用和能源消耗，且由于废酸的SS含量较高，对蒸发装置的稳定运行提出了更高的要求。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置及方法，实现了净化装置脱除烟气中的杂质，满足后续二转二吸要求，并可连续出产质量浓度40％以上的硫酸。
本发明采用的技术方案如下：
一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，所述装置包括动力波洗涤塔、连续过滤装置、三氧化硫吸收塔和冷却塔，所述动力波洗涤塔分别与过滤装置、三氧化硫吸收塔、冷却塔相连通，所述三氧化硫吸收塔与冷却塔相连通；所述过滤装置包括过滤器、污泥槽和污泥压滤机，所述动力波洗涤塔通过过滤输送泵与过滤器相连通，所述过滤器底部与污泥槽相连通，过滤器顶部与动力波洗涤塔相连通，所述污泥槽通过污泥压滤泵与污泥压滤机相连通，所述污泥压滤机底部与储泥装置相连通，污泥压滤机顶部与动力波洗涤塔相连通。
本发明在保证净化吸收效果的同时，可连续产生质量浓度大于等于40％的硫酸，并稳定，可靠运行，在满足现有环保要求下，极大的降低了后续处理装置的投资费用和能源消耗费用，为企业带来可观的经济效益。
作为优选，所述动力波洗涤塔与冶炼烟气进气管道相连通，动力波洗涤塔还分别与动力波循环泵、硫酸溢流槽相连通，所述动力波洗涤塔通过气相管道与三氧化硫吸收塔相连通，所述硫酸溢流槽通过硫酸输送泵、硫酸冷却器与外管相连通。
作为优选，所述三氧化硫吸收塔与吸收塔循环泵相连通，三氧化硫吸收塔通过溢流管道与动力波洗涤塔相连通，三氧化硫吸收塔顶部与冷却塔相连通，所述冷却塔分别与冷却塔循环泵、冷却器相连通。
作为优选，所述动力波洗涤塔与应急高位槽相连通，事故状态下，应急高位槽自控阀开启，保证气相进入后续塔器的温度控制在设备允许范围内，防止设备损坏。
作为优选，所述冷却塔循环泵通过旁路管道与烟气洗涤水出水管相连通，所述冷却塔循环泵的旁路管道与三氧化硫吸收塔相连通。一次吸收液由来自冷却塔循环泵旁路管道控制输送至三氧化硫吸收塔。
作为优选，所述冷却塔顶部与工业一次水进水管相连通，所述冷却器分别与循环水进水管、循环水回水管相连通。直接采用的水冷，能源消耗费用以循环水的输送费用为主要能源消耗。
作为优选，所述冷却塔顶部与电除雾装置相连通，经处理的含雾气体进入后续电除雾装置。
一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理方法，包括下述步骤：
(1)来自除尘工序的215℃～350℃的含尘烟气进入动力波洗涤塔，洗涤液通过由动力波循环泵提升后喷入塔中，气液紧密接触而产生稳定的泡沫区；被吸收提浓的40％以上硫酸溢流至硫酸溢流槽，并通过硫酸输送泵，经硫酸冷却器冷却后输送至外管；
(2)动力波洗涤塔增加一个旁路过滤装置，洗涤液由过滤输送泵输送至过滤器，使洗涤液通过旁路过滤，经处理洗涤液水质SS含量小于10mg/L，经过滤的清液溢流至动力波洗涤塔，稠液在底部富集后，通过间歇开启底部阀门，排放至污泥槽，污泥槽内稠液经污泥压滤泵输送至污泥压滤机，污泥底部出料后处理，清液压滤至动力波洗涤塔；
(3)经动力波洗涤塔处理后的气相与由吸收塔循环泵提升的液相在三氧化硫吸收塔填料层内传质，气相中三氧化硫被充分吸收，产生热量由气相带走，一次吸收液由来自冷却塔循环泵旁路管道控制输送至三氧化硫吸收塔，吸收液在填料层内吸收三氧化硫后被提浓，并通过溢流管道溢流至动力波洗涤塔做进一步提浓处理；
(4)经三氧化硫吸收塔处理后的气相与由冷却塔循环泵提升的液体在冷却塔冷却区填料层内传热，气相温度被降低，液相温度升高，气相中的水分被冷凝，气相冷凝所需冷量由冷却塔冷却器提供；烟气洗涤水由冷却塔循环泵旁路管道输送至外管，经处理的含雾气体进入后续电除雾装置。
作为优选，步骤(1)中，洗涤液通过由动力波循环泵提升后分别进入一个大孔径非节流型的喷嘴逆着气流喷入塔中，塔内温度通过控制动力波气相管的液膜加入量控制。
作为优选，步骤(1)中，事故状态下，应急高位槽自控阀开启。保证气相进入后续塔器的温度控制在设备允许范围内，防止设备损坏。
本发明的有益效果在于：
1、原有净化装置洗涤废液一般浓度在4～10％，本净化装置可将硫酸浓度提浓至40％以上，按含酸废液排放量减少九成，极大的降低了企业排放酸性废液的总量，降低了企业的污染物处理成本；
2、由于净化装置产生的酸性废液中含有大量的重金属离子，而现有脱除重金属离子的方式一般采用电解法，硫化物沉淀法，一般要求洗涤废液达到一定浓度后，才能产生脱除效果，原有冶炼烟气净化装置的废液都需进行提浓后再进行脱除重金属工艺，本装置经处理产生的40％以上硫酸可直接用于脱除重金属离子，减少了冶炼公司需增加一套提浓装置的投资费用；
3、本净化装置处理过程中控制气相中的加水量，以三氧化硫和水通过分级吸收，冷却，大量水通过循环水冷却方式冷凝，而原有装置是将三氧化硫和水在一起冷凝吸收，含酸浓度低，在提浓过程中，本装置直接采用的水冷，能源消耗费用以循环水的输送费用为主要能源消耗，而原有处理工艺需将冷凝水通过蒸汽加热蒸发方式进行脱除冷凝分离，能源消耗的主要是蒸汽，本处理装置的能源消耗费用极大的降低了能源消耗费用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
参照图1，一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，所述装置包括动力波洗涤塔1、连续过滤装置、三氧化硫吸收塔2和冷却塔3，所述动力波洗涤塔1分别与连续过滤装置、三氧化硫吸收塔2、冷却塔3相连通，所述三氧化硫吸收塔2与冷却塔3相连通；所述连续过滤装置包括过滤器4、污泥槽5和污泥压滤机6，所述动力波洗涤塔1通过过滤输送泵7与过滤器4相连通，所述过滤器4底部与污泥槽5相连通，过滤器4顶部与动力波洗涤塔1相连通，所述污泥槽5通过污泥压滤泵8与污泥压滤机6相连通，所述污泥压滤机6底部与储泥装置9相连通，污泥压滤机6顶部与动力波洗涤塔1相连通。所述动力波洗涤塔1与冶炼烟气进气管道10相连通，动力波洗涤塔1还分别与动力波循环泵11、硫酸溢流槽12相连通，所述动力波洗涤塔通过气相管道与三氧化硫吸收塔相连通，所述硫酸溢流槽12通过硫酸输送泵13、硫酸冷却器14与外管相连通。所述三氧化硫吸收塔2与吸收塔循环泵15相连通，三氧化硫吸收塔2通过溢流管道与动力波洗涤塔1相连通，吸收液在填料层内吸收SO3后被提浓，并通过溢流管道溢流至动力波洗涤塔做进一步提浓处理。三氧化硫吸收塔2顶部与冷却塔3相连通，所述冷却塔3分别与冷却塔循环泵16、冷却器17相连通。所述动力波洗涤塔1与应急高位槽18相连通，事故状态下，应急高位槽自控阀开启，保证气相进入后续塔器的温度控制在设备允许范围内，防止设备损坏。所述冷却塔循环泵16通过旁路管道19与烟气洗涤水出水管20相连通，所述冷却塔3顶部与工业一次水进水管21相连通，所述冷却器17分别与循环水进水管22、循环水回水管23相连通，所述冷却塔循环泵16的旁路管道19与三氧化硫吸收塔2相连通，所述冷却塔3顶部与电除雾装置24相连通，经处理的含雾气体进入后续电除雾装置。
一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理方法，具体操作为：
(1)动力波洗涤
来自除尘工序的215℃～350℃的含尘烟气进入动力波洗涤塔1，洗涤液通过由动力波循环泵11提升后分别进入一个大孔径非节流型的喷嘴逆着气流喷入塔中，气流和液体相撞，从而迫使液体呈辐射状自里向外射向筒壁，在气-液界面区域形成强烈湍动区，流体动量达到平衡，气液紧密接触而产生稳定的“驻波”(即泡沫区)，“驻波”浮在气流中，随气、液相对动量的大小而升降；在泡沫区内，由于气体与极大的且迅速更新的液体表面接触，便产生颗粒捕集、气体吸收和气体急冷等作用；塔内温度通过控制动力波气相管的液膜加入量控制，事故状态下，应急高位槽18自控阀开启，保证气相进入后续塔器的温度控制在设备允许范围内，防止设备损坏；被吸收提浓的40％以上硫酸溢流至硫酸溢流槽12，并通过硫酸输送泵13，经硫酸冷却器14冷却后输送至外管；
(2)连续过滤装置
为提高排出硫酸浓度，加入吸收SO3的水量势必减少，导致外排的酸量减少，为保证动力波洗涤塔液相中的SS含量，动力波洗涤塔增加一个旁路过滤装置，洗涤液由过滤输送泵7输送至过滤器4，使洗涤液通过旁路过滤，经处理洗涤液水质SS含量小于10mg/L，经过滤的清液溢流至动力波洗涤塔1，稠液在底部富集后，通过间歇开启底部阀门，排放至污泥槽5，污泥槽5内稠液经污泥压滤泵8输送至污泥压滤机6，污泥底部出料后处理，清液压滤至动力波洗涤塔1；
(3)三氧化硫吸收塔
粉尘和部分SO3经动力波洗涤塔在洗涤过程中被洗涤收入液相，由于吸收的理论塔板数不能做到完全吸收的效果，需增加一级三氧化硫吸收塔进一步吸收气相中的SO3；气相与由吸收塔循环泵15提升的液相在三氧化硫吸收塔2填料层内传质，气相中SO3被充分吸收，产生热量由气相带走，一次吸收液由来自冷却塔循环泵16旁路管道19控制输送至三氧化硫吸收塔，吸收液在填料层内吸收SO3后被提浓，并通过溢流管道溢流至动力波洗涤塔做进一步提浓处理；
(4)冷却塔
三氧化硫吸收后，气相温度较高，不符合后续二转二吸水分操作要求，需对气相进行降温处理；气相与由冷却塔循环泵16提升的液体在冷却塔3冷却区填料层内传热，气相温度被降低，液相温度升高，气相中的水分被冷凝，气相冷凝所需冷量由冷却塔冷却器17提供；烟气洗涤水由冷却塔循环泵旁路管道19输送至外管，由于烟气中的烟尘，三氧化硫等成分已由动力波洗涤塔，三氧化硫吸收塔吸收，后续冷却塔内冷却液体含杂质较少，可简单处理后即符合直接使用要求；经处理的含雾气体进入后续电除雾装置。
本发明在保证净化吸收效果的同时，可连续产生质量浓度大于等于40％的硫酸，并稳定，可靠运行，在满足现有环保要求下，极大的降低了后续处理装置的投资费用和能源消耗费用，为企业带来可观的经济效益。
本发明处理前气相组成、处理后气相组成，及与原有净化处理工艺能源消耗对比分别如表1、表2、表3所示：
表1处理前气相组成(烟气温度215℃)
表2处理后气相组成(烟气温度40℃)
表3能源消耗对比
本处理工艺装置每年节省费用为：1072.72-344.72＝728万/年，设备投资由三氧化硫吸收塔代替了原有的三效蒸发装置，降低了企业的设备投资和运营成本。综合上述：本处理工艺极大的降低了企业的能源消耗成本，给企业带来可观的经济效益，是一条节能、减排，经济效益明显的处理工艺。

Claims (10)

1.一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述装置包括动力波洗涤塔、连续过滤装置、三氧化硫吸收塔和冷却塔，所述动力波洗涤塔分别与过滤装置、三氧化硫吸收塔、冷却塔相连通，所述三氧化硫吸收塔与冷却塔相连通；所述过滤装置包括过滤器、污泥槽和污泥压滤机，所述动力波洗涤塔通过过滤输送泵与过滤器相连通，所述过滤器底部与污泥槽相连通，过滤器顶部与动力波洗涤塔相连通，所述污泥槽通过污泥压滤泵与污泥压滤机相连通，所述污泥压滤机底部与储泥装置相连通，污泥压滤机顶部与动力波洗涤塔相连通。
2.根据权利要求1所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述动力波洗涤塔与冶炼烟气进气管道相连通，动力波洗涤塔还分别与动力波循环泵、硫酸溢流槽相连通，所述动力波洗涤塔通过气相管道与三氧化硫吸收塔相连通，所述硫酸溢流槽通过硫酸输送泵、硫酸冷却器与外管相连通。
3.根据权利要求1所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述三氧化硫吸收塔与吸收塔循环泵相连通，三氧化硫吸收塔通过溢流管道与动力波洗涤塔相连通，三氧化硫吸收塔顶部与冷却塔相连通，所述冷却塔分别与冷却塔循环泵、冷却器相连通。
4.根据权利要求1所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述动力波洗涤塔与应急高位槽相连通。
5.根据权利要求3所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述冷却塔循环泵通过旁路管道与烟气洗涤水出水管相连通，所述冷却塔循环泵的旁路管道与三氧化硫吸收塔相连通。
6.根据权利要求3所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述冷却塔顶部与工业一次水进水管相连通，所述冷却器分别与循环水进水管、循环水回水管相连通。
7.根据权利要求3所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理装置，其特征在于：所述冷却塔顶部与电除雾装置相连通。
8.一种副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理方法，其特征在于：采用权利要求1所述烟气净化处理装置，包括下述步骤：
(1)来自除尘工序的215℃～350℃的含尘烟气进入动力波洗涤塔，洗涤液通过由动力波循环泵提升后喷入塔中，气液紧密接触而产生稳定的泡沫区；被吸收提浓的40％以上硫酸溢流至硫酸溢流槽，并通过硫酸输送泵，经硫酸冷却器冷却后输送至外管；
(2)动力波洗涤塔增加一个旁路过滤装置，洗涤液由过滤输送泵输送至过滤器，使洗涤液通过旁路过滤，经处理洗涤液水质SS含量小于10mg/L，经过滤的清液溢流至动力波洗涤塔，稠液在底部富集后，通过间歇开启底部阀门，排放至污泥槽，污泥槽内稠液经污泥压滤泵输送至污泥压滤机，污泥底部出料后处理，清液压滤至动力波洗涤塔；
(3)经动力波洗涤塔处理后的气相与由吸收塔循环泵提升的液相在三氧化硫吸收塔填料层内传质，气相中三氧化硫被充分吸收，产生热量由气相带走，一次吸收液由来自冷却塔循环泵旁路管道控制输送至三氧化硫吸收塔，吸收液在填料层内吸收三氧化硫后被提浓，并通过溢流管道溢流至动力波洗涤塔做进一步提浓处理；
(4)经三氧化硫吸收塔处理后的气相与由冷却塔循环泵提升的液体在冷却塔冷却区填料层内传热，气相温度被降低，液相温度升高，气相中的水分被冷凝，气相冷凝所需冷量由冷却塔冷却器提供；烟气洗涤水由冷却塔循环泵旁路管道输送至外管，经处理的含雾气体进入后续电除雾装置。
9.根据权利要求8所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理方法，其特征在于：步骤(1)中，洗涤液通过由动力波循环泵提升后分别进入一个大孔径非节流型的喷嘴逆着气流喷入塔中，塔内温度通过控制动力波气相管的液膜加入量控制。
10.根据权利要求8所述的副产40％以上硫酸的冶炼烟气净化处理方法，其特征在于：步骤(1)中，事故状态下，应急高位槽自控阀开启。
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