CN109590316A - 一种铝灰脱氨的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝灰脱氨的装置及方法，该装置，包括：铝灰输入单元，用于将铝灰输送到连接管道中；水蒸汽输入单元，用于将水蒸汽输入到连接管道中，将连接管道中的铝灰带入到反应单元中；水蒸汽与铝灰在反应单元中进行反应，反应得到的氨气从反应单元进入沉降单元，在沉降单元中上升到沉降单元的顶部，进入尾气处理单元，反应后的固体从反应单元进入沉降单元，在沉降单元中沉降到沉降单元的底部；尾气处理单元，用于对反应得到的氨气进行除尘处理；排料器，用于将反应后的固体排出。本发明提供了一种铝灰脱氨的装置及方法，能够降低脱氨的成本。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种铝灰脱氨的装置及方法。
背景技术
铝的应用非常广泛，在航空、建筑、汽车、电力等重要工业领域也有应用。铝是用电解的方法生产，生产电解铝再精炼除杂熔铸为铝锭，铝锭直接或熔化加工成各种型材等。在精炼或铝加工过程(包括再生铝的回收)中，加入打渣剂或捞渣剂并通入氮气进行精炼，精炼除了产出合格的金属铝外，还产出浮渣即铝灰。
为了将铝灰进行回收利用，需要对铝灰进行脱氨。现有技术中，铝灰脱氨主要通过与水反应来实现。具体地，将铝灰与液态的水进行反应，实现脱氨。但是，这种方式需要生成的氨被液态的水吸收，需要通过蒸发、氧化脱除溶液中氨，能耗高，氧化剂用量大，也导致脱氨成本高。
发明内容
本发明实施例提供了一种铝灰脱氨的装置及方法，能够降低脱氨的成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种铝灰脱氨的装置，包括：
铝灰输入单元、水蒸汽输入单元、连接管道、反应单元、沉降单元、排料器和尾气处理单元；
所述连接管道分别与所述铝灰输入单元和所述水蒸汽输入单元相连；
所述反应单元的入口与所述连接管道相连；
所述反应单元的出口与所述沉降单元相连；
所述沉降单元的顶部与所述尾气处理单元的入口相连，所述沉降单元的底部与所述排料器相连；
所述铝灰输入单元，用于将铝灰输送到所述连接管道中；
所述水蒸汽输入单元，用于将水蒸汽输入到所述连接管道中，将所述连接管道中的铝灰带入到所述反应单元中；
水蒸汽与铝灰在所述反应单元中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中上升到所述沉降单元的顶部，进入所述尾气处理单元，反应后的固体从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中沉降到所述沉降单元的底部；
所述尾气处理单元，用于对反应得到的氨气进行除尘处理；
所述排料器，用于将反应后的固体排出。
优选地，
所述铝灰输入单元，包括：螺旋加料器和料斗；
所述螺旋加料器的入口与所述料斗的出口相连，所述螺旋加料器的出口与所述连接管道相连；
铝灰进入所述料斗后，由所述料斗的出口进入所述螺旋加料器的入口，由所述螺旋加料器的出口输送到所述连接管道中。
优选地，
所述反应单元，包括：旋转圆筒和至少一个带链钢球；
所述至少一个带链钢球设置在所述旋转圆筒的内壁上；
所述旋转圆筒旋转，带动所述至少一个带链钢球转动，使得所述至少一个带链钢球撞击所述旋转圆筒的内壁。
优选地，
所述水蒸汽输入单元，包括：喷枪；
所述喷枪，用于将水蒸汽喷入到所述连接管道中。
优选地，
所述沉降单元，包括：圆形沉降桶。
优选地，
所述尾气处理单元，包括：布袋收尘器。
优选地，
所述反应单元设置有保温层。
优选地，
所述沉降单元设置有保温层。
优选地，
所述尾气处理单元设置有保温层。
优选地，
该装置进一步包括：
第一控制单元，用于控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第二控制单元，用于控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第三控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第四控制单元，用于控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第五控制单元，用于控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第六控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第七控制单元，用于控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第八控制单元，用于控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第九控制单元，用于控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
优选地，
该装置进一步包括：
第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔；
所述第一冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第一冷却单元的出口与所述第一洗涤单元的入口相连，所述第一洗涤单元的出口与所述第一吸收塔相连；
所述第一冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第一洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔，用于利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水。
优选地，
该装置进一步包括：
第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔；
所述第二冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第二冷却单元的出口与所述第二洗涤单元的入口相连，所述第二洗涤单元的出口与所述第二吸收塔相连；
所述第二冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第二洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔，用于利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面中任一所述的铝灰脱氨的装置的铝灰脱氨的方法，包括：
铝灰输入单元将铝灰输送到连接管道中；
水蒸汽输入单元将水蒸汽输入到所述连接管道中，将所述连接管道中的铝灰带入到反应单元中；
水蒸汽与铝灰在所述反应单元中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中上升到所述沉降单元的顶部，进入所述尾气处理单元，反应后的固体从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中沉降到所述沉降单元的底部；
所述尾气处理单元对反应得到的氨气进行除尘处理；
排料器将反应后的固体排出。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔时，
该方法进一步包括：
所述第一冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元利用饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔时；
该方法进一步包括：
所述第二冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第一控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第一控制单元控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第二控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第二控制单元控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第三控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第三控制单元控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第四控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第四控制单元控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第五控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第五控制单元控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第六控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第六控制单元控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第七控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第七控制单元控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第八控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第八控制单元控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内。
优选地，
当铝灰脱氨的装置中包括第九控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第九控制单元控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
在本发明实施例中，利用水蒸汽与铝灰进行反应，反应得到的氨气上升到沉降单元的顶部，进入尾气处理单元，反应后的固体沉降到沉降单元的底部，由于与铝灰反应的是水蒸汽，反应后生成的氨气不会被水吸收，无需经过蒸发、氧化等处理，经过尾气处理单元除尘处理后直接得到氨气，降低了脱氨的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种铝灰脱氨的装置的示意图；
图2是本发明一实施例提供的另一种铝灰脱氨的装置的示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种铝灰脱氨的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种铝灰脱氨的装置，该装置包括：
铝灰输入单元101、水蒸汽输入单元102、连接管道103、反应单元104、沉降单元105、排料器106和尾气处理单元107；
所述连接管道103分别与所述铝灰输入单元101和所述水蒸汽输入单元102相连；
所述反应单元104的入口与所述连接管道103相连；
所述反应单元104的出口与所述沉降单元105相连；
所述沉降单元105的顶部与所述尾气处理单元107的入口相连，所述沉降单元105的底部与所述排料器106相连；
所述铝灰输入单元101，用于将铝灰输送到所述连接管道103中；
所述水蒸汽输入单元102，用于将水蒸汽输入到所述连接管道103中，将所述连接管道103中的铝灰带入到所述反应单元104中；
水蒸汽与铝灰在所述反应单元104中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元104进入所述沉降单元105，在所述沉降单元105中上升到所述沉降单元105的顶部，进入所述尾气处理单元107，反应后的固体从所述反应单元104进入所述沉降单元105，在所述沉降单元105中沉降到所述沉降单元105的底部；
所述尾气处理单元107，用于对反应得到的氨气进行除尘处理；
所述排料器106，用于将反应后的固体排出。
在本发明实施例中，利用水蒸汽与铝灰进行反应，反应得到的氨气上升到沉降单元的顶部，进入尾气处理单元，反应后的固体沉降到沉降单元的底部，由于与铝灰反应的是水蒸汽，反应后生成的氨气不会被水吸收，无需经过蒸发、氧化等处理，经过尾气处理单元除尘处理后直接得到氨气，降低了脱氨的成本。
在本发明实施例中，水蒸汽与铝灰的反应的化学方程式如下：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3↑；
在本发明实施例中，水蒸汽与铝灰在反应单元中进行反应，反应得到的气体中主要包括氨气，可能还包括部分水蒸汽，另外，可能还有部分粉尘随着氨气进入尾气处理单元中，经过除尘处理后即可得到干净的氨气；反应后的固体主要是Al(OH)3，沉降到沉降单元的底部，通过排料器排出。
在本发明一实施例中，所述铝灰输入单元，包括：螺旋加料器和料斗；
所述螺旋加料器的入口与所述料斗的出口相连，所述螺旋加料器的出口与所述连接管道相连；
铝灰进入所述料斗后，由所述料斗的出口进入所述螺旋加料器的入口，由所述螺旋加料器的出口输送到所述连接管道中。
在本发明一实施例中，所述反应单元，包括：旋转圆筒和至少一个带链钢球；
所述至少一个带链钢球设置在所述旋转圆筒的内壁上；
所述旋转圆筒旋转，带动所述至少一个带链钢球转动，使得所述至少一个带链钢球撞击所述旋转圆筒的内壁。
在本发明实施例中，带链钢球由链子和钢球组成，链子的一端固定在旋转圆筒的内壁上，另一端固定在钢球上。旋转圆筒在反应过程中旋转，使得带链钢球撞击旋转圆筒的内壁，防止铝灰粘附在旋转圆筒的内壁上，使得铝灰能够充分的参与反应。
具体地，该旋转圆筒的入口与连接管道相连，旋转圆筒的出口与沉降单元相连。水蒸汽和铝灰在旋转圆筒中混合并反应。
在本发明一实施例中，所述水蒸汽输入单元，包括：喷枪；
所述喷枪，用于将水蒸汽喷入到所述连接管道中。
在本发明一实施例中，所述沉降单元，包括：圆形沉降桶。
在本发明实施例中，圆形沉降桶的侧壁上可以设置入口，反应单元的出口与圆形沉降桶的侧壁上的入口相连。圆形沉降桶的顶部设置有第一出口，该第一出口与尾气处理单元的入口相连，圆形沉降桶的底部设置有第二出口，该第二出口与排料器相连。从反应单元输出的气体上升到第一出口，由第一出口进入尾气处理单元，从反应单元输出的固体下沉到第二出口，由第二出口进入排料器。
在本发明一实施例中，所述尾气处理单元，包括：布袋收尘器。
在本发明实施例中，布袋收尘器所收集的粉尘在布袋除尘器中堆积到一定的高度后可以采用螺旋排料器排出。
在本发明一实施例中，所述反应单元设置有保温层。
在本发明实施例中，反应释放出热量使旋转圆筒中温度约150～250℃，同时高温也促进铝灰中AlN与H2O的反应速度。反应单元具有保温层，降低了反应单元中的反应释放的热量的损失，保证了反应单元内的温度高，从而铝灰脱氨的反应速度较高。
具体地，在反应单元中包括旋转圆筒时，在旋转圆筒的外壁设置保温层。
在本发明一实施例中，所述沉降单元设置有保温层。
在本发明实施例中，沉降单元设置有保温层，能够降低沉降单元的热量损失，保证了沉降单元具有较高的温度，使得反应后的固体表面的水或水蒸汽能够挥发，与反应后的固体分离。
具体地，在沉降单元为圆形沉降桶时，在圆形沉降桶的外壁设置保温层。
在本发明一实施例中，所述尾气处理单元设置有保温层。
在本发明实施例中，尾气处理单元设置有保温层，使得尾气处理单元内部具有较高的温度，进而使得尾气处理单元中的粉尘与水蒸汽分离。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第一控制单元，用于控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内。
在本发明实施例中，第一控制单元可以与水蒸汽输入单元相连，可以通过控制水蒸汽输入单元来控制水蒸汽的气压。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第二控制单元，用于控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内。
在本发明实施例中，第二控制单元通过控制水蒸汽的流速使得水蒸汽能够将连接管道中的铝灰吹进反应单元中。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第三控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内。
在本发明实施例中，第三控制单元控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内，使得有足够的水蒸汽与铝灰反应，进而使得铝灰能够充分反应。
具体地，第三控制单元可以分别与铝灰输入单元、水蒸汽输入单元相连，进而分别控制水蒸汽和铝灰进入到连接管道的重量。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第四控制单元，用于控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内。
在本发明实施例中，第四控制单元控制水蒸汽在反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内，使得水蒸汽和铝灰在反应单元有充足的时间进行反应。
当反应单元包括旋转圆筒时，第四控制单元，用于控制水蒸汽在旋转圆筒中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第五控制单元，用于控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内。
在本发明实施例中，第五控制单元控制反应单元中的温度在150～250℃的范围内，使得铝灰与水蒸汽保持较高的反应速度，进而保证较高的脱氨速度。
具体地，第五控制单元可以与反应单元相连。第五控制单元可以通过第一加热模块和第一温度传感器构成，第一温度传感器实时检测反应单元中的温度，如果反应单元中的温度不在150～250℃的范围内，通过第一加热模块使得反应单元中的温度在150～250℃的范围内。
当反应单元包括旋转圆筒时，第五控制单元，用于控制旋转圆筒中的温度在150～250℃的范围内。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第六控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内。
在本发明实施例中，第六控制单元控制水蒸汽和铝灰在反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内，保证AlN与水的反应时间充足，完全实现AlN的脱氨反应。
具体地，第六控制单元可以与反应单元相连。
当反应单元包括旋转圆筒时，第六控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰在旋转圆筒中的停留时间在10min～15min的范围内。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第七控制单元，用于控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内。
在本发明实施例中，第七控制单元控制反应后的固体在沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内，保证反应后的固体有足够的时间实现有效沉降，并保证反应后的固体在沉降后有足够的时间使表面吸附的水或水蒸汽挥发。
具体地，第七控制单元可以与排料器相连，通过控制排料器开闭来控制反应后的固体在沉降单元中的停留时间。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第八控制单元，用于控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内。
在本发明实施例中，第八控制单元控制沉降单元中温度在150～280℃的范围内，使得反应后的固体表面吸附的水或水蒸汽有足够高的温度挥发。
具体地，第八控制单元可以与沉降单元相连，第八控制单元可以通过第二加热模块和第二温度传感器构成，第二温度传感器实时检测沉降单元中的温度，如果沉降单元中的温度不在150～280℃的范围内，通过加热模块使得沉降单元中的温度在150～280℃的范围内。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第九控制单元，用于控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
在本发明实施例中，第九控制单元控制尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内，保证粉尘表面的水或水蒸汽有足够的温度进行挥发。
具体地，第九控制单元可以与尾气处理单元相连，第九控制单元可以通过第三加热模块和第三温度传感器构成，第三温度传感器实时检测尾气处理单元中的温度，如果尾气处理单元中的温度不在150～200℃的范围内，通过第三加热模块使得尾气处理单元中的温度在150～200℃的范围内。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔；
所述第一冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第一冷却单元的出口与所述第一洗涤单元的入口相连，所述第一洗涤单元的出口与所述第一吸收塔相连；
所述第一冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第一洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔，用于利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水。
在本发明实施例中，尾气处理单元输出的气体主要是氨气，通过第一冷却单元冷却该气体，具体地，可以冷却到30～40℃。然后通过第一洗涤单元中饱和氨水溶液进行洗涤，降低氨气中的粉尘，之后经过第一吸收塔中的水的吸收生成氨水，可以将生成的氨水送入储槽中。
在本发明一实施例中，该装置进一步包括：
第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔；
所述第二冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第二冷却单元的出口与所述第二洗涤单元的入口相连，所述第二洗涤单元的出口与所述第二吸收塔相连；
所述第二冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第二洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔，用于利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
在本发明实施例中，尾气处理单元输出的气体主要是氨气，通过第一冷却单元冷却该气体，通过第二洗涤单元中饱和氨水溶液进行洗涤，降低氨气中的粉尘，通过第二吸收塔中的稀硫酸溶液吸收氨气，形成高浓度的硫酸铵。之后，硫酸铵溶液从第二吸收塔内循环至外储槽进行冷却，冷却结晶过滤获得硫酸铵产品。结晶后的硫酸铵溶液补加适量的硫酸后，可以送入氨吸收塔吸收氨气。
如图2所示，本发明实施例提供了一种铝灰脱氨的装置，包括：
螺旋加料器201、料斗202、喷枪203、连接管道204、旋转圆筒205、至少一个带链钢球206、圆形沉降桶207、布袋收尘器208和排料器209；
螺旋加料器201的入口与料斗202的出口相连，螺旋加料器201的出口与连接管道204相连；
喷枪203与连接管道204相连；
其中，连接管道204有两个入口和一个出口，连接管道204的两个入口分别连接螺旋加料器201的入口和喷枪203，连接管道204的出口与旋转圆筒205的入口相连；
旋转圆筒205的出口与圆形沉降桶207侧面的入口相连；
圆形沉降桶207顶部的出口与布袋收尘器208的入口相连，圆形沉降桶207底部的出口与排料器相连。
铝灰进入料斗后，由料斗的出口进入螺旋加料器的入口，由螺旋加料器的出口输送到连接管道的入口中；
水蒸汽由喷枪喷入到连接管道的入口中；
水蒸汽将连接管道中的铝灰带入到旋转圆筒中；
水蒸汽和铝灰在旋转圆筒中充分反应，反应后得到的氨气通过圆形沉降桶侧面的入口进入圆形沉降桶，上升到圆形沉降桶顶部的出口，然后，进入到布袋收尘器中；反应后的固体(主要是Al(OH)3，可能还有部分没有反应的铝灰)通过圆形沉降桶侧面的入口进入圆形沉降桶，沉降到圆形沉降桶底部的出口，通过排料器排出。
其中，旋转圆筒、圆形沉降桶和布袋收尘器均具有保温层，能够保温，减少热量损耗。
布袋收尘器还具有较好的密封性，能够确保较低的漏风。
该排料器可以是螺旋排料器。
铝灰的成分主要是AlN。反应后的固体的即为脱氨铝灰。
如图3所示，本发明实施例提供了一种基于本发明实施例中任一所述的铝灰脱氨的装置的铝灰脱氨的方法，包括：
步骤301：铝灰输入单元将铝灰输送到连接管道中；
步骤302：水蒸汽输入单元将水蒸汽输入到所述连接管道中，将所述连接管道中的铝灰带入到反应单元中；
步骤303：水蒸汽与铝灰在所述反应单元中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中上升到所述沉降单元的顶部，进入所述尾气处理单元，反应后的固体从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中沉降到所述沉降单元的底部；
步骤304：所述尾气处理单元对反应得到的氨气进行除尘处理；
步骤305：排料器将反应后的固体排出。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔时，
该方法进一步包括：
所述第一冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元利用饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔时；
该方法进一步包括：
所述第二冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第一控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第一控制单元控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第二控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第二控制单元控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第三控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第三控制单元控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第四控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第四控制单元控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第五控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第五控制单元控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第六控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第六控制单元控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第七控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第七控制单元控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第八控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第八控制单元控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内。
在本发明一实施例中，当铝灰脱氨的装置中包括第九控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第九控制单元控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
在本发明实施例中，铝灰中N和水蒸汽的质量比可以控制为1:(3.8～6.0)。
在本发明实施例中，水蒸汽温度可以控制为100～200℃。
通过本发明实施例实现铝灰脱氨，具有环境污染小、操作较为简单、能耗较低、高效和较低脱氨成本等有益效果，通过本发明实施例能够充分利用铝灰脱氨过程的反应热，减少脱氨能耗及获得高浓度的氨气，便于氨的综合回收。
在本发明实施例中，在铝灰与水蒸汽反应并沉降到圆形沉降桶中，沉降到圆形沉降桶中的固体被加热到约200～250℃，吸附在固体表面过量的水蒸汽也被加热到200～280℃而脱离固体，结果使反应后的固体就不含水，也就不含氨包括水溶性氨，从而得以有效实现铝灰的氨的脱除；反应形成的氨离开铝灰进入烟气，经布袋收尘器除尘后进入尾气。
在本发明实施例中，高温水蒸汽与铝灰中AlN反应，速度快，在10min内即实现AlN的完全反应。
在本发明实施例中，利用铝灰中AlN与水的反应放热，使铝灰温度升高到150℃以上，实现反应后的铝灰不含游离水，从而实现铝灰中N含量保持在比较低的水平。
在本发明实施例中，铝灰脱氨过程中，仅有少量的蒸汽消耗，与火法和水浸相比，能耗明显降低。
在本发明实施例中，该铝灰脱氨为全密闭的装置中完成，环境污染小，无废水等产出。
具体地，可以通过以下实施例来实现铝灰脱氨：
实施例1
所用铝灰中N含量2.37％。
用温度120℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:4，连续进料1h后，旋转圆筒内温度218℃，圆形沉降桶内温度为207℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
实施例2
所用铝灰中N含量2.37％。
用温度140℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:4，连续进料1h后，旋转圆筒内温度235℃，圆形沉降桶内温度为212℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
实施例3
所用铝灰中N含量4.34％。
用温度120℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:6，连续进料1h后，旋转圆筒内温度247℃，圆形沉降桶内温度为219℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
实施例4
所用铝灰中N含量4.34％。
用温度140℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:6，连续进料1h后，旋转圆筒内温度256℃，圆形沉降桶内温度为243℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
实施例5
所用铝灰中N含量4.34％。
用温度140℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:7，连续进料1h后，旋转圆筒内温度261℃，圆形沉降桶内温度为249℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
实施例5
所用铝灰中N含量4.34％。
用温度140℃水蒸汽，铝灰和水蒸汽的比(重量比)为100:8，连续进料1h后，旋转圆筒内温度259℃，圆形沉降桶内温度为144℃。圆形沉降桶所排出的铝灰含N<0.01％，布袋收尘器排出铝灰含N<0.01％。
本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，利用水蒸汽与铝灰进行反应，反应得到的氨气上升到沉降单元的顶部，进入尾气处理单元，反应后的固体沉降到沉降单元的底部，由于与铝灰反应的是水蒸汽，反应后生成的氨气不会被水吸收，无需经过蒸发、氧化等处理，经过尾气处理单元除尘处理后直接得到氨气，降低了脱氨的成本。
2、通过本发明实施例实现铝灰脱氨，具有环境污染小、操作较为简单、能耗较低、高效和较低脱氨成本等有益效果，通过本发明实施例能够充分利用铝灰脱氨过程的反应热，减少脱氨能耗及获得高浓度的氨气，便于氨的综合回收。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝灰脱氨的装置，其特征在于，包括：
铝灰输入单元、水蒸汽输入单元、连接管道、反应单元、沉降单元、排料器和尾气处理单元；
所述连接管道分别与所述铝灰输入单元和所述水蒸汽输入单元相连；
所述反应单元的入口与所述连接管道相连；
所述反应单元的出口与所述沉降单元相连；
所述沉降单元的顶部与所述尾气处理单元的入口相连，所述沉降单元的底部与所述排料器相连；
所述铝灰输入单元，用于将铝灰输送到所述连接管道中；
所述水蒸汽输入单元，用于将水蒸汽输入到所述连接管道中，将所述连接管道中的铝灰带入到所述反应单元中；
水蒸汽与铝灰在所述反应单元中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中上升到所述沉降单元的顶部，进入所述尾气处理单元，反应后的固体从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中沉降到所述沉降单元的底部；
所述尾气处理单元，用于对反应得到的氨气进行除尘处理；
所述排料器，用于将反应后的固体排出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述铝灰输入单元，包括：螺旋加料器和料斗；
所述螺旋加料器的入口与所述料斗的出口相连，所述螺旋加料器的出口与所述连接管道相连；
铝灰进入所述料斗后，由所述料斗的出口进入所述螺旋加料器的入口，由所述螺旋加料器的出口输送到所述连接管道中。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述反应单元，包括：旋转圆筒和至少一个带链钢球；
所述至少一个带链钢球设置在所述旋转圆筒的内壁上；
所述旋转圆筒旋转，带动所述至少一个带链钢球转动，使得所述至少一个带链钢球撞击所述旋转圆筒的内壁。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述水蒸汽输入单元，包括：喷枪；
所述喷枪，用于将水蒸汽喷入到所述连接管道中；
和/或，
所述沉降单元，包括：圆形沉降桶；
和/或，
所述尾气处理单元，包括：布袋收尘器；
和/或，
所述反应单元设置有保温层；
和/或，
所述沉降单元设置有保温层；
和/或，
所述尾气处理单元设置有保温层。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
进一步包括：
第一控制单元，用于控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内；
和/或，
进一步包括：
第二控制单元，用于控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内；
和/或，
进一步包括：
第三控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内；
和/或，
进一步包括：
第四控制单元，用于控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内；
和/或，
进一步包括：
第五控制单元，用于控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内；
和/或，
进一步包括：
第六控制单元，用于控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内；
和/或，
进一步包括：
第七控制单元，用于控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内；
和/或，
进一步包括：
第八控制单元，用于控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内；
和/或，
进一步包括：
第九控制单元，用于控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
进一步包括：
第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔；
所述第一冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第一冷却单元的出口与所述第一洗涤单元的入口相连，所述第一洗涤单元的出口与所述第一吸收塔相连；
所述第一冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第一洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔，用于利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水；
和/或，
进一步包括：
第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔；
所述第二冷却单元的入口与所述尾气处理单元的出口相连，所述第二冷却单元的出口与所述第二洗涤单元的入口相连，所述第二洗涤单元的出口与所述第二吸收塔相连；
所述第二冷却单元，用于对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元中设置有饱和氨水溶液；
所述第二洗涤单元，用于利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔，用于利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
7.一种基于权利要求1-6任一所述的铝灰脱氨的装置的铝灰脱氨的方法，其特征在于，包括：
铝灰输入单元将铝灰输送到连接管道中；
水蒸汽输入单元将水蒸汽输入到所述连接管道中，将所述连接管道中的铝灰带入到反应单元中；
水蒸汽与铝灰在所述反应单元中进行反应，反应得到的氨气从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中上升到所述沉降单元的顶部，进入所述尾气处理单元，反应后的固体从所述反应单元进入所述沉降单元，在所述沉降单元中沉降到所述沉降单元的底部；
所述尾气处理单元对反应得到的氨气进行除尘处理；
排料器将反应后的固体排出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
当铝灰脱氨的装置中包括第一冷却单元、第一洗涤单元和第一吸收塔时，
该方法进一步包括：
所述第一冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第一洗涤单元中；
所述第一洗涤单元利用饱和氨水溶液对所述第一冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第一吸收塔中；
所述第一吸收塔利用水对所述第一洗涤单元输出的气体进行吸收，生成氨水。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
当铝灰脱氨的装置中包括第二冷却单元、第二洗涤单元和第二吸收塔时；
该方法进一步包括：
所述第二冷却单元对所述尾气处理单元输出的气体进行冷却，将冷却后的气体输出到所述第二洗涤单元中；
所述第二洗涤单元利用所述饱和氨水溶液对所述第二冷却单元输出的气体进行洗涤，将洗涤后的气体输出到所述第二吸收塔中；
所述第二吸收塔利用稀硫酸溶液对所述第二洗涤单元输出的气体进行吸收，生成硫酸铵。
10.根据权利要求7-9中任一所述的方法，其特征在于，
当铝灰脱氨的装置中包括第一控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第一控制单元控制所述水蒸汽输入单元输出的水蒸汽的气压在0.3～1.0MPa的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第二控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第二控制单元控制水蒸汽在所述连接管道中的流速在3～10m/s的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第三控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第三控制单元控制水蒸汽和铝灰的重量比在(3～15):100的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第四控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第四控制单元控制水蒸汽在所述反应单元中的流速在0.005m/s～0.006m/s的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第五控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第五控制单元控制所述反应单元中的温度在150～250℃的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第六控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第六控制单元控制水蒸汽和铝灰在所述反应单元中的停留时间在10min～15min的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第七控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第七控制单元控制反应后的固体在所述沉降单元中的停留时间在50min～60min的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第八控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第八控制单元控制所述沉降单元中温度在150～280℃的范围内；
和/或，
当铝灰脱氨的装置中包括第九控制单元时，
该方法进一步包括：
所述第九控制单元控制所述尾气处理单元中的气体的温度在150～200℃的范围内。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112076618A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-15 | 刘保成 | 一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法 |
| CN112570418A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-30 | 四川科龙达环保股份有限公司 | 一种铝灰脱氨装置及铝灰脱氨工艺 |
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2019
- 2019-01-25 CN CN201910072185.XA patent/CN109590316A/zh active Pending
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