CN110559776A - 一种电解质高温烟气的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解质高温烟气的处理装置，所述装置包括集液罐、高温表冷器、高温脱硝管道、二次燃烧室、旋风收尘器、中温脱硝塔、二级表冷器、高温布袋收尘器、引风机和填料塔，待处理的电解质高温烟气经过集液罐‑高温表冷器‑高温脱硝管道‑二次燃烧室‑旋风收尘器‑中温脱硝塔‑二级表冷器‑高温布袋除尘器‑填料塔洗涤处理后达标排放。上述装置能够在对烟气进行有效降温、回收电解质的同时脱除烟气中的氮氧化物，避免了湿法处理过程中溶液对设备、管道的腐蚀及堵塞的问题。

Description

一种电解质高温烟气的处理装置
技术领域
本发明涉及火法冶炼技术领域，尤其涉及一种电解质高温烟气的处理装置。
背景技术
我国每年排放的废电解铝阴极约40万吨。废铝阴极含有NaF、AlF3、Al2O3、Na2CO3、NaCN等，其中，含氟化物20％～40％，含氰化物～100ppm，按《国家危险废物名录》，属于危险废物。目前在国内没有切实可行的废阴极无害化处置技术。绝大部分企业采用填埋或储存的方式处置，但是由于氟化物的溶解性及高腐蚀性，为了防止二次污染，其处置成本非常高；也有企业采取燃烧的方法，但是氟化物易造成二次污染，难以满足环保的要求。在新的环保形势下，电解铝企业急需适用于废阴极无害化处置及资源化利用技术。
针对此，近年发展了超高温煅烧废阴极的方法，例如现有技术中提到了烟气采用湿法降温收尘的方式，即高效雾化喷淋装置，两级填料塔收集。此烟气收集的主要缺点：电解质进入溶液，含有氟化物，对设备的腐蚀严重，循环液易堵塞管道及设备，电解质过滤困难，而且还需干燥处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解质高温烟气的处理装置，该装置能够在对烟气进行有效降温、回收电解质的同时脱除烟气中的氮氧化物，避免了湿法处理过程中溶液对设备、管道的腐蚀及堵塞的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电解质高温烟气的处理装置，所述装置包括集液罐、高温表冷器、高温脱硝管道、二次燃烧室、旋风收尘器、中温脱硝塔、二级表冷器、高温布袋收尘器、引风机和填料塔，其中：
待处理的电解质高温烟气经管道进入所述集液罐，烟气中的氧化铝、硅铝酸盐物质在冷却过程中从气态变为液态，沉降在所述集液罐的底部，定期外排；
经所述集液罐处理后的烟气通过内衬的管道进入所述高温表冷器，所述高温表冷器的表面温度为250～350℃，通过辐射及空气对流换热，散失部分热量，控制出高温表冷器的烟气温度在950～1100℃；
所述高温表冷器的出口用所述高温脱硝管道连接所述二次燃烧室，所述高温脱硝部件是圆筒形或方形设备，外表为碳钢或不锈钢，里面衬耐火砖或浇注料，并预留尿素喷淋器接口、温度检测口和压力检测口，所述高温脱硝管道的长度不小于3m，在管道内利用SNCR脱硝技术完成高温脱硝；
经高温脱硝处理后的烟气进入所述二次燃烧室，在所述二次燃烧室内与引进空气中的氧发生反应，烟气中残留的碳、一氧化碳在此燃烧完全，再往所述二次燃烧室内通入过量的空气，使燃烧后的烟气进一步降温，所述二次燃烧室出口的烟气温度为350℃～500℃；
经所述二次燃烧室处理后的烟气通过钢管进入所述旋风收尘器，所述旋风收尘器用于将烟气中粗粉尘尽量收集下来，避免影响后续的中温脱硝；
经所述旋风收尘器收尘后的烟气进入所述中温脱硝塔，在所述中温脱硝塔内装有催化剂，往内喷入尿素溶液，在催化剂的作用下，烟气中的氮氧化物被还原为氮气，该中温脱硝塔内的烟气温度为300℃～400℃；
经所述中温脱硝塔处理后的烟气温度为250℃～350℃，烟气经管道后进入所述二级表冷器，经所述二级表冷器处理降温至100℃～150℃；
经所述二级表冷器降温处理后的烟气通过钢管进入所述高温布袋收尘器，所述高温布袋收尘器用于收集烟尘中细小的电解质，根据烟气电解质含量设置一级或多级布袋回收；
经所述高温布袋收尘器处理后的烟气经过所述引风机进入所述填料塔，在所述填料塔内采用碱液或石灰乳进一步喷淋洗涤，脱除烟气中的粉尘、SO2，使烟气达标外排。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置能够在对烟气进行有效降温、回收电解质的同时脱除烟气中的氮氧化物，避免了湿法处理过程中溶液对设备、管道的腐蚀及堵塞的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例提供的电解质高温烟气的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的电解质高温烟气的处理装置的结构示意图，所述装置包括集液罐、高温表冷器、高温脱硝管道、二次燃烧室、旋风收尘器、中温脱硝塔、二级表冷器、高温布袋收尘器、引风机和填料塔，其中：
待处理的电解质高温烟气经管道进入所述集液罐，烟气中的氧化铝、硅铝酸盐物质在冷却过程中从气态变为液态，沉降在所述集液罐的底部，定期外排；
经所述集液罐处理后的烟气通过内衬的管道进入所述高温表冷器，所述高温表冷器的表面温度为250～350℃，通过辐射及空气对流换热，散失部分热量，控制出高温表冷器的烟气温度在950～1100℃；
所述高温表冷器的出口用所述高温脱硝管道连接所述二次燃烧室，所述高温脱硝部件是圆筒形或方形设备，外表为碳钢或不锈钢，里面衬耐火砖或浇注料，并预留尿素喷淋器接口、温度检测口和压力检测口，所述高温脱硝管道的长度不小于3m，在管道内利用SNCR脱硝技术完成高温脱硝；具体来说：在该高温脱硝管道内喷入一定浓度的尿素，在高温下尿素分解产生的氨选择性地将烟气中的氮氧化物还原为氮气，从而实现脱硝；
经高温脱硝处理后的烟气进入所述二次燃烧室，在所述二次燃烧室内与引进空气中的氧发生反应，烟气中残留的碳、一氧化碳在此燃烧完全，再往所述二次燃烧室内通入过量的空气，使燃烧后的烟气进一步降温，所述二次燃烧室出口的烟气温度为350℃～500℃；
经所述二次燃烧室处理后的烟气通过钢管进入所述旋风收尘器，所述旋风收尘器用于将烟气中粗粉尘尽量收集下来，避免影响后续的中温脱硝；
经所述旋风收尘器收尘后的烟气进入所述中温脱硝塔，在所述中温脱硝塔内装有催化剂，往内喷入尿素溶液，在催化剂的作用下，烟气中的氮氧化物被还原为氮气，该中温脱硝塔内的烟气温度为300℃～400℃；
经所述中温脱硝塔处理后的烟气温度为250℃～350℃，烟气经管道后进入所述二级表冷器，经所述二级表冷器处理降温至100℃～150℃；
经所述二级表冷器降温处理后的烟气通过钢管进入所述高温布袋收尘器，所述高温布袋收尘器用于收集烟尘中细小的电解质，根据烟气电解质含量设置一级或多级布袋回收；
经所述高温布袋收尘器处理后的烟气经过所述引风机进入所述填料塔，在所述填料塔内采用碱液或石灰乳进一步喷淋洗涤，脱除烟气中的粉尘、SO2，使烟气达标外排。
具体实现中，所述集液罐为钢衬保温砖、耐火砖或防腐砖，具体包括烟气进口、烟气出口、排液口、人孔、烟气温度及压力测量口、补空气口。
所述高温表冷器的底部设烟尘排出口及清理口，烟气出口处设空气补充口，若出口烟气温度过高，能在此补充空气降温。
所述二次燃烧室是圆筒形或方形设备，外表为碳钢或不锈钢，里面衬耐火砖或浇注料，在所述二次燃烧室的底部设烟尘排出口及清理口。
所述二级表冷器由钢管/钢材制作，底部设粉尘仓及粉尘排放口，热烟气通过所述二级表冷器表面辐射、空气对流散热降温；
在所述二级表冷器的烟气出口管道上设有空气接口，若所述二级表冷器出口烟气温度过高，则空气接口自动开启，补充空气降温，避免热烟气烧坏布袋。
上述待处理的电解质高温烟气为电解铝废阴极经过超高温煅烧所产生的烟气，烟气温度为1400～1600℃，烟气成分含NOx、C、CO、NaF、硅铝酸盐、Fe2O3、Al2O3。
另外，所述高温表冷器、二次燃烧室、中温脱硝塔、旋风收尘器、二级表冷器、高温布袋收尘器收集的电解质通过刮板输送机或螺旋输送机收集，在冷却后装袋。
举例来说，某废阴极高温煅烧项目，处理规模为10t/d，电解质高温烟气量为350Nm3/h，烟气温度为1500℃。
利用本发明实施例所述处理装置，将待处理的电解质高温烟气依次通过集液罐—高温表冷器-高温脱硝-二次燃烧室-旋风收尘器—中温脱硝塔—二级表冷器-高温布袋收尘器-风机-填料塔的流程。经处理后，电解质及烟尘的铺集率达到99.9％以上，烟气达标排放，该装置的收尘效率可达99.9﹪以上。
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
综上所述，本发明实施例所述装置具有如下优点：
(1)该装置以干法收尘为主，避免了湿法收尘中溶液对管道及设备的腐蚀，同时避免了湿法收尘液堵塞设备及管道，提高了设备运行率；
(2)该装置采用两段脱硝技术，大大提高了烟气中氮氧化物的脱除率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，所述装置包括集液罐、高温表冷器、高温脱硝管道、二次燃烧室、旋风收尘器、中温脱硝塔、二级表冷器、高温布袋收尘器、引风机和填料塔，其中：
待处理的电解质高温烟气经管道进入所述集液罐，烟气中的氧化铝、硅铝酸盐物质在冷却过程中从气态变为液态，沉降在所述集液罐的底部，定期外排；
经所述集液罐处理后的烟气通过内衬的管道进入所述高温表冷器，所述高温表冷器的表面温度为250～350℃，通过辐射及空气对流换热，散失部分热量，控制出高温表冷器的烟气温度在950～1100℃；
所述高温表冷器的出口用所述高温脱硝管道连接所述二次燃烧室，所述高温脱硝部件是圆筒形或方形设备，外表为碳钢或不锈钢，里面衬耐火砖或浇注料，并预留尿素喷淋器接口、温度检测口和压力检测口，所述高温脱硝管道的长度不小于3m，在管道内利用SNCR脱硝技术完成高温脱硝；
经高温脱硝处理后的烟气进入所述二次燃烧室，在所述二次燃烧室内与引进空气中的氧发生反应，烟气中残留的碳、一氧化碳在此燃烧完全，再往所述二次燃烧室内通入过量的空气，使燃烧后的烟气进一步降温，所述二次燃烧室出口的烟气温度为350℃～500℃；
经所述二次燃烧室处理后的烟气通过钢管进入所述旋风收尘器，所述旋风收尘器用于将烟气中粗粉尘尽量收集下来，避免影响后续的中温脱硝；
经所述旋风收尘器收尘后的烟气进入所述中温脱硝塔，在所述中温脱硝塔内装有催化剂，往内喷入尿素溶液，在催化剂的作用下，烟气中的氮氧化物被还原为氮气，该中温脱硝塔内的烟气温度为300℃～400℃；
经所述中温脱硝塔处理后的烟气温度为250℃～350℃，烟气经管道后进入所述二级表冷器，经所述二级表冷器处理降温至100℃～150℃；
经所述二级表冷器降温处理后的烟气通过钢管进入所述高温布袋收尘器，所述高温布袋收尘器用于收集烟尘中细小的电解质，根据烟气电解质含量设置一级或多级布袋回收；
经所述高温布袋收尘器处理后的烟气经过所述引风机进入所述填料塔，在所述填料塔内采用碱液或石灰乳进一步喷淋洗涤，脱除烟气中的粉尘、SO2，使烟气达标外排。
2.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述集液罐为钢衬保温砖、耐火砖或防腐砖，具体包括烟气进口、烟气出口、排液口、人孔、烟气温度及压力测量口、补空气口。
3.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述高温表冷器的底部设烟尘排出口及清理口，烟气出口处设空气补充口，若出口烟气温度过高，能在此补充空气降温。
4.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述二次燃烧室是圆筒形或方形设备，外表为碳钢或不锈钢，里面衬耐火砖或浇注料，在所述二次燃烧室的底部设烟尘排出口及清理口。
5.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述二级表冷器由钢管/钢材制作，底部设粉尘仓及粉尘排放口，热烟气通过所述二级表冷器表面辐射、空气对流散热降温；
在所述二级表冷器的烟气出口管道上设有空气接口，若所述二级表冷器出口烟气温度过高，则空气接口自动开启，补充空气降温，避免热烟气烧坏布袋。
6.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述待处理的电解质高温烟气为电解铝废阴极经过超高温煅烧所产生的烟气，烟气温度为1400～1600℃，烟气成分含NOx、C、CO、NaF、硅铝酸盐、Fe2O3、Al2O3。
7.根据权利要求1所述的电解质高温烟气的处理装置，其特征在于，
所述高温表冷器、二次燃烧室、中温脱硝塔、旋风收尘器、二级表冷器、高温布袋收尘器收集的电解质通过刮板输送机或螺旋输送机收集，在冷却后装袋。
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