CN108889069A - 一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，根据冶炼尾气流动方向依次设置有冶炼炉、重力除尘器、袋式除尘器、水洗涤除尘塔、空气压缩机、气液分离器、碱洗脱硫塔、循环管。本发明先采用多道工艺除尘，然后采用物理方法加压液化回收CO2，再用化学方法脱硫脱氮，最后将残余气体补充O2返回到冶炼炉，实现了冶炼尾气在封闭系统中循环，对空中零排放，极大地降低了脱硫成本，增加了碳回收效益，同时还可利用脱硫产物良好可溶性进行固液分离减少铅尘残留，有利于脱硫产物无害化处理，该工艺无需高精度脱硫除尘，大大降低了烟气处理难度，是一种最经济最清洁环保的工艺。

Description

一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统
技术领域
本发明属于再生铅冶炼环保技术领域，具体涉及一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排 放循环系统。
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，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，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，而且石灰脱硫膏中残留的铅尘 易超标难于分离，无害化处理费用高昂，总之脱硫除尘技术难于达标是制约行业发展的 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， 可以在脱硫之前先液化分离出液态CO2，增加了碳回收效益，这样可以极大减少脱硫剂 的用量，残余气体不向空中排放而是返回冶炼炉，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封闭处理零排放 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，不再向空中排放。在除尘后先进行物理脱碳，再进行化学脱硫，不仅减少了 脱硫剂大量消耗，降低了脱硫成本，而且能回收利用CO2，减少温室效应，增加碳交易 收益，同时还可利用NaSO3的良好水溶性进行固液离心分离，减少脱硫产物中铅尘残留， 有利于脱硫产物无害化处理，该工艺无需高精度脱硫除尘，大大降低了烟气处理难度， 突破了环保瓶颈，是一种最经济最清洁环保的工艺。
本发明提供了一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，根据冶炼尾气流动方 向依次设置有冶炼炉、重力除尘器、袋式除尘器、水洗涤除尘塔、空气压缩机、气液分 离器、碱洗脱硫塔、循环管，所述重力除尘器上套有余热交换器，所述气液分离器分离 出的液体通入到干燥罐内，所述袋式除尘器与水洗涤除尘塔之间的管道上设有引风机， 所述气液分离器与碱洗脱硫塔之间的管道上设有抽风机，所述循环管的一端与碱洗脱硫 塔的排气口相接、循环管的另一端与冶炼炉底端相接通，所述循环管上靠近冶炼炉的端 部设有氧气加入口。气液分离器中分离出的液体(含有水分的液态CO2)导入干燥罐用 生石灰干燥，分离出的气体引入碱洗脱硫塔，最后从碱洗脱硫塔出来的残余气体为O2、 水分和极微量超标铅尘的混合物，通过循环管返回到冶炼炉内循环利用。
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。余热交换器套装在重力除尘器管道周围，用于回收冶炼余热，降低尾气温度。
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。利用尾 气在引风机的作用下从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，来提高颗粒极微小的铅尘的回收效果。
作为进一步地优选手段，所述碱洗脱硫塔下方设有碱液池、中和池、固液分离器、浓缩器、离心机、气流干燥器，所述脱硫塔内脱硫洗涤液流进碱液池内，碱洗碱液池内 反复使用后的高浓度脱硫洗涤液流入中和池，用废酸中和后的脱硫洗涤液流出依次经过 固液分离器、浓缩器、悬浮液离心机、气流干燥器处理得到亚硫酸钠成品，所述碱洗脱 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 到碱液池内，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，所述中和池内通入废旧电池拆解阶段回收的废酸溶液作为 酸性中和液。
一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，具体封闭处理零排放循环方法如下：
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)气体压缩：经过步骤2)除尘处理后的尾气通入到空气压缩机内进行气体压缩，空气压缩机利用气液分离器分离技术分离出液体，液体包括液态CO2和水，气液分离器 中分离出的液体倒入干燥罐脱除水分，分离出的气体引入碱洗脱硫塔；
4)脱硫处理：经过步骤3)压缩分离后的尾气通入到碱洗脱硫塔进行脱硫处理；
5)脱硫后尾气回收：步骤4)中脱硫塔排出的尾气通过循环管返回到冶炼炉循环利用，在循环管上的氧气加入口通入纯氧助燃以及天然气冶炼；
5)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，降低了尾气温度；
7)脱硫液处理：将反复使用后碱洗脱硫塔内的高浓度脱硫洗涤液流进碱液池内，碱液池内反复使用后的高浓度脱硫洗涤液流入中和池，用废旧电池拆解阶段回收的废酸溶液通入中和池进行中和后再将中和后脱硫洗涤液通入固液分离器，采用固液离心分离技术将中和液中残存的铅尘和不溶性铅盐进一步分离回收，再将剩余的高浓度亚硫酸钠溶液引入浓缩器，利用回收的高温蒸汽干燥除去亚硫酸钠溶液中水分，得到含亚硫酸钠 结晶的悬浮液，再将含亚硫酸钠结晶的悬浮液放入离心机，实现固液分离，湿品亚硫酸 钠进入气流干燥器，采用热风干燥得到亚硫酸钠成品，分离所得液体循环利用。
本发明有益效果：针对现行再生铅冶炼采用天然气清洁燃料和纯氧富集助燃，尾气 排放量大为减少，富含高温的CO2、O2、S02、SO3、H2O成分，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和降温后，先加压液化回 收其中的CO2，再引入碱洗脱硫塔用强碱溶液喷淋洗涤脱硫、消除氮氧化合物，最后将 除尘脱硫脱碳后的残余气体补充O2返回到冶炼炉循环利用，实现冶炼尾气对空中零排 放。本发明使冶炼尾气封闭在一个系统内进行脱硫除尘循环处理，不对大气排放任何污 染物，尤其通过先脱碳后脱硫工艺改进，不仅减少了脱硫剂大量消耗，降低了脱硫成本， 而且能回收利用CO2，减少温室效应，增加碳交易收益，同时还可利用NaSO3的良好水 溶性进行固液离心分离，减少脱硫产物中铅尘残留，有利于脱硫产物无害化处理，该工 艺无需高精度脱硫除尘，大大降低了烟气处理难度，是一种最经济最清洁环保的工艺。
附图说明
图1为本发明提出的封闭处理零排放循环结构示意图。
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；41、引风机；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、除尘循环水泵；7、空气压缩机；8、气液分离器； 81、抽风机；9、干燥罐；10、碱洗脱硫塔；11、脱硫循环水泵；12、碱液池；13、中 和池；131、中和液加入口；14、固液分离器；15、浓缩器；16、离心机；17、气流干 燥器；18、循环管；19、氧气加入口；。
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封闭处理零排放循环系统，根据冶炼尾气流动方向依 次设置有冶炼炉1、重力除尘器3、袋式除尘器4、水洗涤除尘塔5、空气压缩机7、气 液分离器8、碱洗脱硫塔10、循环管18，所述重力除尘器3上套有余热交换器2，所述 气液分离器7分离出的液体通入到干燥罐9内，所述袋式除尘器4与水洗涤除尘塔5 之间的管道上设有引风机41，所述气液分离器8与碱洗脱硫塔10之间的管道上设有抽 风机81，所述循环管18的一端与碱洗脱硫塔10的排气口相接、循环管18的另一端与 冶炼炉1底端相接通，所述循环管18上靠近冶炼炉1的端部设有氧气加入口19。气液 分离器8中分离出的液体倒入干燥罐9，分离出的气体引入碱洗脱硫塔10，最后碱洗脱 硫塔10出来的残余气体为O2、微量水分和超标铅尘的混合物，通过循环管18接入到冶 炼炉1内。
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6，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6。
所述碱洗脱硫塔10下方设有碱液池12、中和池13、固液分离器14、浓缩器15、 离心机16、气流干燥器17，所述碱洗脱硫塔10内脱硫洗涤液流进碱液池12内，碱液 池12内反复使用后的高浓度脱硫洗涤液流入中和池13，用废酸中和后的脱硫洗涤液流 出依次经过固液分离器14、浓缩器15、悬浮液离心机16、气流干燥器17处理得到亚 硫酸钠成品，所述碱洗脱硫塔10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碱液池12内，所述第二管道上设有脱硫循环水泵11。
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，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51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)。
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、S02、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上设有冷水加入口和热水或蒸汽出口22，冷水加入口设有冷水泵21，冷水泵21将冷 水泵入到余热交换器2内)，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6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(O2、 CO2和少量SO2,水蒸气、CO)通入到空气压缩机7对气体进行压缩，空气压缩机7利用 气液分离器分离技术分离出液体，液体包括液态CO2和水，气液分离器8中分离出的液 体倒入干燥罐9，分离出的气体引入碱洗脱硫塔10，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、杂质气体混和物通过抽风机流进碱洗 脱硫塔10，进行脱硫，所述碱洗脱硫塔10内脱硫洗涤液流进碱液池12内，碱液池12 内反复使用后的高浓度脱硫洗涤液流入中和池13，用废旧电池拆解阶段回收的废酸溶 液通入中和池13进行中和后再通入固液分离器14，采用固液离心分离技术将中和液中 残存的铅尘和不溶性铅盐进一步分离回收，再将剩余的高浓度亚硫酸钠溶液引入浓缩器15，利用回收的高温蒸汽干燥除去亚硫酸钠溶液中水分，得到含亚硫酸钠结晶的悬浮液， 再将含亚硫酸钠结晶的悬浮液放入离心机16，实现固液分离，湿品亚硫酸钠进入气流 干燥器17，采用热风干燥得到亚硫酸钠成品，分离所得液体循环利用，脱硫循环水泵 11将碱液池12内碱液排入到碱洗脱硫塔10内顶部的脱硫喷淋装置内，然后对塔内进 行喷淋，对尾气进行脱硫，脱硫后排出尾气，排出的尾气通过循环管18通入到冶炼炉 1进行循环冶炼，并在氧气加入口19通入纯氧和天然气，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。
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 (6)

1.一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，其特征在于：根据冶炼尾气流动方向依次设置有冶炼炉(1)、重力除尘器(3)、袋式除尘器(4)、水洗涤除尘塔(5)、空气压缩机(7)、气液分离器(8)、碱洗脱硫塔(10)、循环管(18)，所述重力除尘器(3)上套有余热交换器(2)，所述气液分离器(7)分离出的液体通入到干燥罐(9)内，所述袋式除尘器(4)与水洗涤除尘塔(5)之间的管道上设有引风机(41)，所述气液分离器(8)与碱洗脱硫塔(10)之间的管道上设有抽风机(81)，所述循环管(18)的一端与碱洗脱硫塔(10)的排气口相接、循环管(18)的另一端与冶炼炉(1)底端相接通，所述循环管(18)上靠近冶炼炉(1)的端部设有氧气加入口(19)。
2.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，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处理零排放循环系统，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(6)，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(6)。
4.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，其特征在于：经所述空气压缩机(7)压缩形成的水气混合物导入所述气液分离器(8)，将分离得到的含有水分的液态CO2通过管道引入所述干燥罐(9)，利用生石灰吸水性对CO2干燥除湿得到纯净液态CO2。
5.根据权利要求1所述的一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，其特征在于：所述碱洗脱硫塔(10)下方设有碱液池(12)、中和池(13)、固液分离器(14)、浓缩器(15)、离心机(16)、气流干燥器(17)，所述碱洗脱硫塔(10)内脱硫洗涤液流进碱液池(12)内，碱液池(12)内反复使用后的高浓度脱硫洗涤液流入中和池(13)，用废酸中和后的脱硫洗涤液流出依次经过固液分离器(14)、浓缩器(15)、悬浮液离心机(16)、气流干燥器(17)处理得到亚硫酸钠成品，所述碱洗脱硫塔(10)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碱液池(12)内，所述第二管道上设有脱硫循环水泵(11)。
6.根据权利要求5所述的一种再生铅冶炼尾气封闭处理零排放循环系统，其特征在于：所述中和池(13)内通入废旧电池拆解阶段回收的废酸溶液作为酸性中和液。
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