CN108854478A - 一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统及零排放工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，该系统将冶炼炉排出的尾气依次经过重力除尘器、袋式除尘器进入水洗涤除尘塔多道除尘后，引入脱硫塔进行石灰水弱碱脱硫处理，然后利用空气压缩分离技术从剩余尾气中分离出液态CO2，最后将除尘脱硫脱碳后的余气补充O2通过循环管返回到冶炼炉循环利用。本发明使所有冶炼尾气只在封闭的系统内处理和循环，不再向空中排放，实现了污染物对大气的零排放，降低了烟气处理难度，是史无前例的最经济最清洁环保工艺。

Description

一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统及零排放工艺
技术领域
本发明属于再生铅冶炼技术领域，具体涉及一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统及零排放工艺。
背景技术
铅酸蓄电池的发明至今已有一百多年的历史，它是当今世界上使用最广泛、最古老的蓄电池系统。近年来虽然锂电池深受人们青睐，但锂电池成本高，易着火爆炸，而铅酸蓄电池具有价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围、回收利用技术成熟等优点，目前80％以上的蓄电池仍然是铅酸蓄电池，所以铅酸蓄电池在生产生活中广泛应用的霸主地位短时期内难以撼动。随着铅酸蓄电池应用领域拓展，铅酸蓄电池需求量还会不断加大，而制造铅酸蓄电池的铅资源是有限性的，国家鼓励对废旧铅酸蓄电池进行回收和循环利用。在铅酸蓄电池的回收冶炼过程中，产生的铅尘和SO2、SO3以及氮氧化合物无序排放污染严重，特别又涉及到重金属铅，所以国家对冶炼的污染治理环保要求非常高：向大气排放的尾气中SO2含量不能超过150mg/m3、氮氧化合物含量不能超过200mg/m3、铅及其化合物不能超过2mg/m3，这些标准极高，都是极限要求，目前国内个别企业采取烧碱脱硫，结果也同时脱除了尾气中巨量的CO2，使烧碱消耗量成倍增加，导致治污投入高于经济效益，生产难以运行，而绝大多数冶炼企业采取石灰水脱硫工艺，脱硫效果不太理想，只能接近国家标准，难于达到和超过国家标准，很多企业就是为了实现最后的微量处理，治污成本增加很多，影响企业经济效益，所以环保难以达标一直是制约行业发展的最大瓶颈。
目前有一种以清洁天然气为清洁能源侧吹底吹的熔池熔炼技术，该工艺以纯氧取代空气助燃，炉焰温度高，易于密闭控制，大大缩减了尾气排放，节能效果突出，在再生铅冶炼行业广泛推行应用。由于该技术配套建设了制氧站，推广纯氧助燃，使冶炼尾气只有铅尘、CO2、SO2、SO3和添加过量未反应的氧气，没有了复杂的氮氧化合物成分，成分大大简单化，这为冶炼尾气的环保治理带来了机遇。
发明内容
本发明的目的正是为了解决上述问题，而提出一种再生铅冶炼尾气对空中无外排的脱硫除尘循环系统，该技术改变了传统的将尾气排向大气的做法，所有尾气只在封闭的系统内处理和循环，在除尘后先进行化学脱硫，再进行物理脱碳，解决了石灰脱硫不净而烧碱脱硫会同步脱碳导致的成本剧增难题，所剩尾气返回冶炼炉循环利用，不再向空中排放，不仅可以有效地降低治污成本，而且大大降低了污染治理难度，从而实现了污染物对大气的零排放，突破了环保瓶颈。
本发明提供了一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，主要包括冶炼炉、余热交换器、重力除尘器、袋式除尘器、水洗涤除尘塔、脱硫塔、集气室、空气压缩机、循环管，所述冶炼炉、重力除尘器、袋式除尘器、水洗涤除尘塔、脱硫塔根据尾气流动方向依次设置，所述脱硫塔顶端排气口处设有集气室，所述集气室排气端接入到空气压缩机内，所述空气压缩机排气口通过循环管接入到冶炼炉内，所述循环管上靠近冶炼炉端设有O2加入口，所述套管余热交换器套在重力除尘器上。
重力除尘器回收大粒径铅尘、袋式除尘器回收中粒径铅尘，水洗涤除尘塔回收小粒径微尘。
作为优选手段，所述重力除尘器为波浪式管道结构，在每个波浪的底部设置出灰斗以及设置在出灰斗上的阀门。
作为进一步地优选手段，所述水洗涤除尘塔包括颗粒吸附仓、尾气通入层、粉尘沉淀池、除尘循环水泵，所述水洗涤除尘塔塔内顶部设有除尘喷淋装置，除尘喷淋装置上接有第一管道并将第一管道通入到粉尘沉淀池，第一管道上设有除尘循环水泵。
作为进一步地优选手段，所述脱硫塔下方设有脱硫沉淀池和石灰水池，所述脱硫沉淀池与脱硫塔底端相通，所述脱硫沉淀池上端部与石灰水池上端部之间通过管道相通，所述脱硫塔塔内顶部设有脱硫喷淋装置，所述脱硫喷淋装置上接有第二管道并将第二管道通入到石灰水池内，所述第二管道上设有脱硫循环水泵。
作为进一步地优选手段，所述沉淀池一旁设有脱硫膏烘干床，沉淀池内的沉淀泥输送到脱硫膏烘干床，余热交换器回收的热量通入到脱硫膏烘干床内进行热量利用。
作为进一步地优选手段，所述集气室内设置干燥脱水床，干燥脱水床上平铺一层生石灰用以脱除尾气中的水分。
作为进一步地优选手段，所述空气压缩机通过压缩尾气将CO2优先液化，液化的CO2通过液体分离机进行分离。
一种金属冶炼尾气封闭脱硫除尘零排放工艺，具体方法如下：
1)再生铅冶炼：将铅酸蓄电池内再生铅加入到冶炼炉内，通入纯氧富集助燃，天然气冶炼，产生尾气排出；
2)回收颗粒铅尘：步骤1)中尾气依次通过重力除尘器、袋式除尘器、水洗涤除尘塔对尾气中的铅尘进行回收；
3)脱硫处理：经过步骤2)中水洗涤除尘塔除尘后尾气通入到脱硫塔进行脱硫；
4)气体压缩：经过步骤3)脱硫处理后的尾气经过集气室内干燥脱水床干燥后通入到空气压缩机内进行气体压缩，空气压缩机利用气体压缩分离技术分离出液态CO2，空气压缩机压缩后排出余气；
5)余气回收：步骤4)中空气压缩机排出的余气通过循环管返回到冶炼炉循环利用，在循环管上的O2加入口通入纯氧助燃以及天然气冶炼；
6)热量回收利用：将余热交换器套在重力除尘器上，尾气经过重力除尘器后释放大量热量，热量被余热交换器吸收后，备用；
7)形成脱硫膏：脱硫塔将塔内底部的脱硫液通入到脱硫沉淀池内，使得脱硫液形成沉淀泥，脱硫沉淀池内上清液通入到石灰水池内，石灰水池内液体通入到脱硫塔内的脱硫喷淋装置进行喷淋除硫，沉淀泥排入到脱硫膏烘干床形成脱硫膏，步骤6)中余热交换器回收的热量通入到脱硫膏烘干床内进行热量回收利用。
采用本发明有益效果：针对现行再生铅冶炼采取纯氧富集助燃，氮氧化合物少，尾气中主要富含高温CO2、O2、SO2、SO3、H2O成分，在余热回收利用后，先通过三道除尘设备回收铅尘，然后用弱酸性水喷淋洗涤，除去SO2和SO3，再用生石灰干燥脱水，得到以CO2和O2为主的混和物，利用高压低温液化分馏法使CO2优先液化实现与O2的分离，液化慢的是O2和其他微量气体，最后将剩余的O2和未脱硫除尘彻底的微量污染气体补充O2返回到冶炼炉循环利用。本技术实现了所有冶炼尾气只在封闭的系统内处理和循环，不再向空中排放，实现了污染物对大气的零排放，降低了烟气处理难度，是史无前例的最经济最清洁环保工艺。
附图说明
图1是本发明一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统的结构示意图。
图中：1、冶炼炉；2、余热交换器；21、冷水泵；22、出水口；3、重力除尘器；31、出灰斗；4、袋式除尘器；5、水洗涤除尘塔；51、颗粒吸附仓；52、尾气通入层；53、粉尘沉淀池；6、抽风机；7、除尘循环水泵；8、脱硫塔；9、脱硫循环水泵；10、集气室；101、干燥脱水床；11、空气压缩机；12、余气；13、石灰水池；14、烘干床；15、脱硫沉淀池；16、循环管；17、O2加入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明的一种再生铅冶炼尾气脱硫除尘循环系统，主要包括冶炼炉1、冶炼烟道、余热交换器2、重力除尘器3、袋式除尘器4、水洗涤除尘塔5、脱硫塔8、集气室10、空气压缩机11、烘干床14、循环管16，所述冶炼炉1内尾气依次经过重力除尘器3、袋式除尘器4进入水洗涤除尘塔5，水洗涤除尘塔5通过抽风机6将尾气引入脱硫塔8，经过脱硫塔8脱硫的尾气流进集气室10干燥，集气室10内的气体通过空气压缩机11的空气压缩分离技术压滤出液态CO2，从空气压缩机11出来的余气通过循环管16通入到冶炼炉1，循环管16上设有补充O2加入口17，所述余热交换器2套在重力除尘器3上对重力除尘器3上散发出的热量进行回收利用。
余热交换器2套装在重力除尘器3管道外对烟气中富含的热量进行回收利用。
除尘分为重力除尘、袋式除尘和水洗涤除尘，所述重力除尘器3为波浪式管道结构，用于回收较大颗粒烟尘，在每个波浪的底部设置出灰斗31以及出灰阀，所述袋式除尘器4用于收集粒径细小的粉尘，所述水洗涤除尘塔5利用尾气在颗粒吸附仓内颗粒间隙中快速穿梭，其中微尘易被表面湿润的颗粒物吸附来进一步除尘。
分离出CO2后所剩的余气(主要是未反应的氧气和脱硫脱碳除尘后残余的少量CO2、SO2以及微量的铅尘)补充用O2后用循环管16输送返回冶炼炉1循环参与冶炼。
所述重力除尘器3为波浪式管道结构，在每个波浪的底部设置出灰斗31以及设置在出灰斗31上的阀门。
所述水洗涤除尘塔5包括颗粒吸附仓51、尾气通入层52、粉尘沉淀池53、除尘循环水泵7，所述水洗涤除尘塔5塔内顶部设有除尘喷淋装置，除尘喷淋装置上接有第一管道并将第一管道通入到粉尘沉淀池53，第一管道上设有除尘循环水泵7。
所述脱硫塔8下方设有脱硫沉淀池15和石灰水池13，所述脱硫沉淀池15与脱硫塔8底端相通，所述脱硫沉淀池15上端部与石灰水池13上端部之间通过管道相通，所述脱硫塔8塔内顶部设有脱硫喷淋装置，所述脱硫喷淋装置上接有第二管道并将第二管道通入到石灰水池13内，所述第二管道上设有脱硫循环水泵9。所述第二管道下端通到石灰水池13浅水位，中部接脱硫循环水泵9，上端接脱硫喷淋装置。所述石灰水池13配备补水、添加石灰和清除石灰以及搅拌混合装置。
所述脱硫塔8下方设有脱硫沉淀池15和石灰水池13，所述脱硫沉淀池15与脱硫塔8底端相通，所述脱硫沉淀池15上端部与石灰水池13上端部之间通过第二管道相通，所述脱硫塔8塔内顶部设有喷淋头，喷淋头上接有第二管道并将第二管道通入到石灰水池13内，所述第二管道上设有第二循环泵9。脱硫塔8脱硫后的液体从塔底流进沉淀池15，在沉淀池15内进行沉淀，沉淀的泥饼加入到脱硫膏烘干床14内进行脱硫形成脱硫膏，沉淀池15内的上清液流进石灰水池13内进行回收利用，第二循环泵将石灰水池内水泵入到脱硫塔8顶部并向塔内喷洒。
所述脱硫沉淀池15一旁设有脱硫膏烘干床14，脱硫沉淀池15内的沉泥通入到脱硫膏烘干床14内进行脱硫形成脱硫膏，余热交换器2回收的热量通入到脱硫膏烘干床14内进行热量利用。余热交换器2将热水或蒸汽通入到脱硫膏烘干床14内对重力除尘器散发出的热量进行回收利用。
所述循环管16上靠近冶炼炉1端设有O2加入口17。在O2加入口17加入纯氧助燃以及天然气冶炼，纯氧以及天然气随着回流的余气通入到冶炼炉1。
集气室10内设置干燥脱水床101，干燥脱水床101上平铺一层生石灰用以脱除尾气中的水分，有利于后面的空气压缩机11工作压缩出液态的CO2。
所述空气压缩机11上设有液体分离机，液体分离机对集气室10流出的尾气进行压缩形成的液态的CO2进行分离。
所述脱硫沉淀池15一旁设有脱硫膏烘干床14，脱硫沉淀池15内的沉淀泥输送到脱硫膏烘干床14，余热交换器2回收的热量通入到脱硫膏烘干床14内进行热量利用。
在冶炼炉1中对铅酸蓄电池回收冶炼时，通入纯氧富集助燃，所以无氮化合物，尾气中主要富含CO2、O2、SO2、SO3，冶炼后的尾气通入到重力除尘器3内，对较大颗粒物质进行沉降，而尾气中含有大量热量，通过余热交换器2将热量回收利用(余热交换器2上设有冷水加入口21和热水或蒸汽出口22，冷水加入口21设有冷水泵，冷水泵将冷水泵入到余热交换器2内，热水或蒸汽通入到脱硫膏烘干床14内进行热量利用)，经过重力除尘器3除完较大颗粒后的尾气进入袋式除尘器4对相对较小的颗粒进行除尘，经过袋式除尘器4后尾气进入水洗涤除尘塔5，经过尾气通入层通入颗粒吸附仓51，除尘循环水泵7将水池内的水泵入到塔顶喷淋头并喷向颗粒吸附仓51，未除完的微尘在颗粒吸附仓51的颗粒间隙中快速穿梭时被表面湿润的颗粒吸附，之后又被喷淋下来的水冲洗到水池内，并沉淀到池底，除完颗粒后的尾气通过抽风机6将尾气抽入到脱硫塔8内，进行脱硫处理，脱硫后的尾气(O2、CO2、和少量SO2,水蒸气、CO)流进集气室10，集气室10内的干燥脱水床101上的生石灰对尾气进行干燥除水，然后集气室10内气体通入到空气压缩机11对气体进行压缩，利用高压低温液化分馏法使CO2与O2分离，CO2首先液化形成液态CO2，液化慢的是O2和其他微量气体，剩余的O2和其它铅尘、杂质气体混和物循环回冶炼炉二次利用，在循环管的氧气加入口通入氧气。所有尾气都不向空中排放，不会污染大气和环境，减少铅尘二次污染。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：主要包括冶炼炉(1)、余热交换器(2)、重力除尘器(3)、袋式除尘器(4)、水洗涤除尘塔(5)、脱硫塔(8)、集气室(10)、空气压缩机(11)、循环管(16)，所述冶炼炉(1)、重力除尘器(3)、袋式除尘器(4)、水洗涤除尘塔(5)、脱硫塔(8)根据尾气流动方向依次设置，所述脱硫塔(8)顶端排气口处设有集气室(10)，所述集气室(10)排气端接入到空气压缩机(11)内，所述空气压缩机(11)排气口通过循环管(16)接入到冶炼炉(1)内，所述循环管(16)上靠近冶炼炉(1)端设有O2加入口(17)，所述套管余热交换器(2)套在重力除尘器(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：所述重力除尘器(3)为波浪式管道结构，在每个波浪的底部设置出灰斗(31)以及设置在出灰斗(31)上的阀门。
3.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：所述水洗涤除尘塔(5)包括颗粒吸附仓(51)、尾气通入层(52)、粉尘沉淀池(53)、除尘循环水泵(7)，所述水洗涤除尘塔(5)塔内顶部设有除尘喷淋装置，除尘喷淋装置上接有第一管道并将第一管道通入到粉尘沉淀池(53)，第一管道上设有除尘循环水泵(7)。
4.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：所述脱硫塔(1)下方设有脱硫沉淀池(15)和石灰水池(13)，所述脱硫沉淀池(15)与脱硫塔(8)底端相通，所述脱硫沉淀池(15)上端部与石灰水池(13)上端部之间通过管道相通，所述脱硫塔(8)塔内顶部设有脱硫喷淋装置，所述脱硫喷淋装置上接有第二管道并将第二管道通入到石灰水池()内，所述第二管道上设有脱硫循环水泵(9)。
5.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：所述集气室(10)内设置干燥脱水床(101)，干燥脱水床(101)上平铺一层生石灰用以脱除尾气中的水分。
6.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭脱硫除尘循环系统，其特征在于：所述空气压缩机(11)通过压缩尾气将CO2优先液化，液化的CO2通过液体分离机进行分离。
7.一种金属冶炼尾气封闭脱硫除尘零排放工艺，其特征在于：具体工艺方法如下：
1)再生铅冶炼：将铅酸蓄电池内再生铅加入到冶炼炉(1)内，通入纯氧富集助燃，天然气冶炼，产生尾气排出；
2)回收颗粒铅尘：步骤1)中尾气依次通过重力除尘器(3)、袋式除尘器(4)、水洗涤除尘塔(5)对尾气中的铅尘进行回收；
3)脱硫处理：经过步骤2)中水洗涤除尘塔(5)除尘后尾气通入到脱硫塔(8)进行脱硫；
4)气体压缩：经过步骤3)脱硫处理后的尾气经过集气室(10)内干燥脱水床(101)干燥后通入到空气压缩机(10)内进行气体压缩，空气压缩机(10)利用气体压缩分离技术分离出液态CO2，空气压缩机(10)压缩后排出余气；
5)余气回收：步骤4)中空气压缩机(11)排出的余气通过循环管(16)返回到冶炼炉(1)循环利用，在循环管(16)上的O2加入口(17)通入纯氧助燃以及天然气冶炼；
6)热量回收利用：将余热交换器(2)套在重力除尘器(3)上，尾气经过重力除尘器(3)后释放大量热量，热量被余热交换器(2)吸收后，备用；
7)形成脱硫膏：脱硫塔(8)将塔内底部的脱硫液通入到脱硫沉淀池(15)内，使得脱硫液形成沉淀泥，脱硫沉淀池(15)内上清液通入到石灰水池(13)内，石灰水池(13)内液体通入到脱硫塔(8)内的脱硫喷淋装置进行喷淋除硫，沉淀泥排入到脱硫膏烘干床(14)形成脱硫膏，步骤6)中余热交换器(2)回收的热量通入到脱硫膏烘干床(14)内进行热量回收利用。
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