CN112007488A - 铜冶炼烟气的脱硫设备及脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提供一种铜冶炼烟气的脱硫设备及脱硫方法，铜冶炼烟气的脱硫设备，包括脱硫装置、喷雾装置、除雾装置、沉积装置和循环装置；脱硫装置包括设置有碱液补充口的脱硫塔；喷雾装置包括气体压缩机和若干喷枪，喷枪与气体压缩机连接；喷枪均匀设置在脱硫塔的内壁上；除雾装置包括除雾器；沉积装置包括浆液输出管和脱硫循环池；循环装置包括第一泵体、第二泵体和吸收液储罐。本发明提供的铜冶炼烟气的脱硫设备以及配套的脱硫方法，通过增设脱硫循环池，将脱硫循环池当作碱液的临时储存容器，又将脱硫循环池当作反应溶液的储存容器，使得脱硫设备中的未完全反应的碱液能够循环使用，大幅度降低处理成本，提高脱硫效率。

Description

铜冶炼烟气的脱硫设备及脱硫方法

技术领域

本发明涉及环保化工技术领域，特别是涉及一种铜冶炼烟气的脱硫设备及脱硫方法。

背景技术

铜是一种非常重要的战略金属，在铜的冶炼过程中会产生大量的含硫烟气，为了使得排放符合环保要求，在将含硫烟气向大气排放之前，必须进行脱硫作业。

现有的针对铜冶炼过程中产生的含硫烟气的脱硫处理方法，通常是通过将碱液与烟气充分反应来处理烟气中的二氧化硫。含硫烟气入塔后向上流动，与向下喷淋的碱液反应。碱液喷淋主要是通过涡流喷头喷出，呈现小水滴状，这种形态的碱液与烟气反应慢，碱液循环次数多，处理效率较低。

另外，在塔内喷淋出的碱液与烟气中的二氧化硫通常不会一次完全消耗完成，未完全反应就直接被排出，送入污水处理厂进行下一步处理，无法做到综合利用，使得处理成本较高。并且，经过这样的烟气处理后的铜冶炼烟气中SO₂含量只达到小于100mg/m³的标准，烟尘含量在4mg/m³左右，仍然容易发生污染物超标的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种铜冶炼烟气的脱硫设备及脱硫方法。

第一个方面，本申请提供了一种铜冶炼烟气的脱硫设备，包括脱硫装置、喷雾装置、除雾装置、沉积装置和循环装置；

所述脱硫装置包括设置有碱液补充口的脱硫塔；

所述喷雾装置包括气体压缩机和若干喷枪，所述喷枪与所述气体压缩机连接；所述喷枪均匀设置在所述脱硫塔的内壁上，所述喷枪在所述脱硫塔内的位置高于所述脱硫塔的进气口；

所述除雾装置包括除雾器；所述除雾器设置在所述脱硫塔的顶部，所述除雾器位于所述脱硫塔的塔腔与出气口之间；

所述沉积装置包括浆液输出管和脱硫循环池，所述浆液输出管的一端与所述脱硫塔的底端面连通，所述浆液输出管的另一端与所述脱硫循环池连通；

所述循环装置包括第一泵体、第二泵体和吸收液储罐；所述第一泵体一端与所述喷枪连接，另一端与所述脱硫循环池连接；所述第二泵体的一端与所述脱硫循环池连接，另一端与所述吸收液储罐连接。

在第一个方面的某些实现方式中，所述喷枪分为两组设置在所述脱硫塔的内壁上；一组喷枪设置在所述进气口同侧的所述脱硫塔的内壁上，另一组所述喷枪设置在与所述进气口对侧的所述脱硫塔的内壁上；每组所述喷枪包括三层喷枪。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，一组所述喷枪在所述脱硫塔的内壁上的投影位于另一组喷枪的两层所述喷枪之间。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述除雾器包括均匀分布在所述脱硫塔的内腔顶端面上的若干叶片，所述叶片的边沿朝向所述脱硫塔的底端面。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述循环装置还包括第三泵体和可控阀门；所述第三泵体的一端与所述碱液补充口连接，另一端与所述喷枪连接；所述可控阀门设置在所述浆叶输出管上。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述循环装置还包括pH值检测装置；所述pH值检测装置设置在所述脱硫循环池内。

第二个方面，本申请提供了一种铜冶炼烟气的脱硫方法，采用如本申请第一个方面描述的任意一种铜冶炼烟气的脱硫设备，所述脱硫方法包括如下步骤：

将预定容量的碱液通过所述喷枪雾化喷入所述脱硫塔，将铜冶炼烟气经所述进气口通入所述脱硫塔进行脱硫反应，得到脱硫后的铜冶炼烟气和反应后浆液；

通过所述浆液输出管收集所述脱硫塔内的所述反应后浆液，输送至所述脱硫循环池内；

通过所述第一泵体将所述脱硫循环池内的液体输送至喷枪；

通过所述出气口排出脱硫后的铜冶炼烟气。

在第二个方面的某些实现方式中，所述通过所述第一泵体将所述脱硫循环池内的液体输送至喷枪的步骤，还包括：

若所述脱硫循环池内的液体的pH值达到6.5～7，将所述液体通过所述第二泵体输送到所述吸收液储罐。

本发明的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：

本发明提供的铜冶炼烟气的脱硫设备以及配套的脱硫方法，通过增设脱硫循环池，将脱硫循环池当作碱液的临时储存容器，又将脱硫循环池当作反应溶液的储存容器，使得脱硫设备中的未完全反应的碱液能够循环使用，大幅度降低处理成本，并且通过将碱液以喷枪充分雾化，能够提高每次脱硫反应的反应程度，提高脱硫效率，大幅度降低处理后气体中的二氧化硫和烟尘含量。

本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本发明的具体实施了解到。

附图说明

图1为本发明一实施例中铜冶炼烟气的脱硫设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例中脱硫塔内壁上喷枪的分布结构示意图；

图3为本发明一实施例中铜冶炼烟气的脱硫方法的方法流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可能的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。

相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

在针对含有二氧化硫的工业废气的处理过程中，现有方案通常采用向含硫烟气喷淋碱液的方案。含硫烟气的入口一般在塔的中下部，含硫烟气入塔后向上流动，与碱液反应。碱液喷淋主要是通过涡流喷头喷出，呈现小水滴状，这种状态的碱液与烟气反应慢，碱液循环次数多，处理效率低。烟气处理后仍然存在较大含量的二氧化硫以及粉尘颗粒物。另外，在反应塔的底部还容易产生大量淤泥和结晶沉积，需要定期进行人工清理。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。

第一个方面，本申请提供了一种铜冶炼烟气的脱硫设备，如图1所示，包括脱硫装置100、喷雾装置200、除雾装置、沉积装置400和循环装置500。

其中，脱硫装置100包括设置有碱液补充口111的脱硫塔110。喷雾装置200包括气体压缩机210和若干喷枪220，喷枪220与气体压缩机210连接；喷枪220均匀设置在脱硫塔110的内壁上，喷枪220在脱硫塔110内的位置高于脱硫塔110的进气口112。通过与气体压缩机210相配合的喷枪220，可以将碱液处理成雾状，使得碱液更加分散，能够与铜冶炼烟气更充分地接触，提高单位时间内的处理效率。

除雾装置包括除雾器300；除雾器300设置在脱硫塔110的顶部，除雾器300位于脱硫塔110的塔腔与出气口113之间。沉积装置400包括浆液输出管410和脱硫循环池420，浆液输出管410的一端与脱硫塔110的底端面连通，浆液输出管410的另一端与脱硫循环池420连通。

循环装置500包括第一泵体510、第二泵体520和吸收液储罐530；第一泵体510一端与喷枪220连接，另一端与脱硫循环池420连接；第二泵体520的一端与脱硫循环池420连接，另一端与吸收液储罐530连接。

本发明提供的铜冶炼烟气的脱硫设备以及配套的脱硫方法，通过增设脱硫循环池420，将脱硫循环池420当作碱液的临时储存容器，又将脱硫循环池420当作反应溶液的储存容器，使得脱硫设备中的未完全反应的碱液能够循环使用，大幅度降低处理成本，并且通过将碱液以喷枪220充分雾化，能够提高每次脱硫反应的反应程度，提高脱硫效率，大幅度降低处理后气体中的二氧化硫和烟尘含量。

可选的，在本申请第一个方面实施例的某些实现方式中，喷枪220分为两组设置在脱硫塔110的内壁上；一组喷枪220设置在进气口112同侧的脱硫塔110的内壁上，另一组喷枪220设置在与进气口112对侧的脱硫塔110的内壁上；每组喷枪220包括三层喷枪220。喷枪220均匀设置在脱硫塔110内，一方面需要使得喷枪220能够将碱液充分雾化，另一方面要使得雾化后的碱液充分弥漫在脱硫塔110内。这些喷枪220设置在脱硫塔110的中上部，也即设置在靠近脱硫塔110的除雾器300的位置处。当然，为避免脱硫塔110内壁上相对的两侧的喷枪220喷射干扰，可采取将两侧喷枪220交错对应分布，一侧的每个喷枪220在另一侧的投影位于另一侧的相邻两个喷枪220之间。

可选的，在本申请第一个方面实施例的某些具体实施方式中，如图2所示，一组喷枪220在脱硫塔110的内壁上的投影位于另一组喷枪220的两层喷枪220之间。举例而言，每组喷枪220包括三层喷枪220，在脱硫塔110的内壁的左侧的三层喷枪220如果投影到内壁右侧(图2中虚线表示的喷枪220即为喷枪220在内壁上的投影)，则该三层喷枪220位于右侧的三层喷枪220的两两之间。在一种实例中，脱硫塔110的内腔整体高度可设置为9m，脱硫塔110内的喷枪220所喷射出的雾化碱液能够充分覆盖脱硫塔110中0～9m的范围。当然，脱硫塔110的具体高度，需要根据工厂所需要处理的废气量具体设定，确保一次通气就能够实现二氧化硫和粉尘的达标吸收。

可选的，在第一个方面实施例的某些实现方式中，除雾器300包括均匀分布在脱硫塔110的内腔顶端面上的若干叶片，叶片的边沿朝向脱硫塔110的底端面。脱硫后的铜冶炼烟气以一定的速度流经除雾器300，这些湿润的烟气被快速且连续地改变运动方向，因离心力和惯性的作用，烟气内的雾滴撞击到除雾器300上的叶片上被捕集下来，雾滴汇集形成水滴并进而形成水流，在自身重力的作用，会下落至浆液输出管410。本申请提供的除雾器300具有特殊分布的叶片，该叶片布局能够提高除雾效率，减少雾沫夹带，并且能够延缓管道腐蚀及结垢，降低维护保养成本。

可选的，如图1所示，浆液输出管410的接收口处呈现为漏斗状，经浆液输出管410的漏斗接收下落后的浆液后经管道流入脱硫循环池420，从而实现气液分离，使得流经除雾器300的烟气达到除雾要求后排出。

可选的，在本申请第一个方面实施例的某些实现方式中，循环装置500还包括第三泵体540和可控阀门550；第三泵体540的一端与碱液补充口111连接，另一端与喷枪220连接；可控阀门550设置在浆叶输出管410上。通过设置可控阀门550，能够在需要对脱硫循环池420进行检修清理时，关闭反应后形成的浆液进入脱硫循环池420的通道，在完成对脱硫循环池420的维护后，可再重新打开可控阀门550，进入正常的碱液循环。而在进行脱硫循环池420的维护时，可直接通过第三泵体540，将由碱液补充口111进入的碱液直接输送至喷枪220，也即仍然使得脱硫塔110进行正常的脱硫操作。

可选的，在第一个方面实施例的某些实现方式中，循环装置500还包括pH值检测装置；pH值检测装置设置在脱硫循环池420内。通过循环装置500中预先设置的pH值检测装置，能够时刻监控装置内的碱液或反应后浆液的酸碱程度，判断反应物的可利用程度。

本申请第二个方面的实施例提供了一种铜冶炼烟气的脱硫方法，如图3所示，采用如本申请第一个方面描述的任意一种铜冶炼烟气的脱硫设备，脱硫方法包括如下步骤：

S100：将预定容量的碱液通过喷枪220雾化喷入脱硫塔110，将铜冶炼烟气经进气口112通入脱硫塔110进行脱硫反应，得到脱硫后的铜冶炼烟气和反应后浆液。

S200：通过浆液输出管410收集脱硫塔110内的反应后浆液，输送至脱硫循环池420内。

S300：通过第一泵体510将脱硫循环池420内的液体输送至喷枪220。

S400：通过出气口113排出脱硫后的铜冶炼烟气。

尽管上述步骤都进行了编号，但相关技术人员应该能够理解，上述编号并不意味着对本申请脱硫方法的严格限定，上述步骤并没有区分先后顺序，或者说前述的编号只是表现了本申请中一种实施例中的顺序，脱硫方法包括有上述的四个步骤，步骤之间具有相互联系。实际工作中，铜冶炼烟气经脱硫塔110的进气口112进入到脱硫塔110内，通常进气口112设置在脱硫塔110的底部位置，使得铜冶炼烟气自下而上流动，与雾化后的碱液充分接触完成反应。反应后经过脱硫的铜冶炼烟气进入出气口113被排出，而吸收二氧化硫和固体颗粒物的反应后浆液汇聚流入脱硫循环池420。这些反应后浆液仍然包括大量未反应的碱液，因此在脱硫循环池420内，经过固体沉淀，将脱硫循环池420内的液体重新通过第一泵体510抽出并再输送至喷枪220。

经第一泵体510输送过来的液体输送至喷枪220后，在气体压缩机210提供的高压气体，例如高压空气的辅助下，形成喷雾，再与新鲜的铜冶炼烟气反应，继续形成脱硫后铜冶炼烟气和反应后浆液。碱液可选用质量分数为20％的碳酸钠溶液，每经过一次循环，浆液中碳酸钠的含量都会下降，pH值会下降。

可选的，在第二个方面实施例的某些实现方式中，通过第一泵体510将脱硫循环池420内的液体输送至喷枪220的步骤，还包括：若脱硫循环池420内的液体的pH值达到6.5～7，将液体通过第二泵体520输送到吸收液储罐530。当pH值下降到6.5～7，表明脱硫塔110内的循环液体中所含有的碳酸钠已经几乎被消耗完，此时需要将脱硫塔110内的循环液体，也即留存在脱硫循环池420内的液体通过第二泵体520抽取并输送至吸收液储罐530，等待其他回收处理，制成无水亚硫酸钠。

本申请提供的脱硫塔110中的碱液通过碱液补充口111补充，每次补充的碱液量是确定的，在进行脱硫循环池420内的液体清理时，需要关闭有关阀门，例如前述的可控阀门550，防止补充到脱硫塔110内的碱液流入。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，包括脱硫装置、喷雾装置、除雾装置、沉积装置和循环装置；

所述脱硫装置包括设置有碱液补充口的脱硫塔；

所述喷雾装置包括气体压缩机和若干喷枪，所述喷枪与所述气体压缩机连接；所述喷枪均匀设置在所述脱硫塔的内壁上，所述喷枪在所述脱硫塔内的位置高于所述脱硫塔的进气口；

所述除雾装置包括除雾器；所述除雾器设置在所述脱硫塔的顶部，所述除雾器位于所述脱硫塔的塔腔与出气口之间；

所述沉积装置包括浆液输出管和脱硫循环池，所述浆液输出管的一端与所述脱硫塔的底端面连通，所述浆液输出管的另一端与所述脱硫循环池连通；

所述循环装置包括第一泵体、第二泵体和吸收液储罐；所述第一泵体一端与所述喷枪连接，另一端与所述脱硫循环池连接；所述第二泵体的一端与所述脱硫循环池连接，另一端与所述吸收液储罐连接。

2.根据权利要求1所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，所述喷枪分为两组设置在所述脱硫塔的内壁上；一组喷枪设置在所述进气口同侧的所述脱硫塔的内壁上，另一组所述喷枪设置在与所述进气口对侧的所述脱硫塔的内壁上；每组所述喷枪包括三层喷枪。

3.根据权利要求2所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，一组所述喷枪在所述脱硫塔的内壁上的投影位于另一组喷枪的两层所述喷枪之间。

4.根据权利要求1所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，所述除雾器包括均匀分布在所述脱硫塔的内腔顶端面上的若干叶片，所述叶片的边沿朝向所述脱硫塔的底端面。

5.根据权利要求1所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，所述循环装置还包括第三泵体和可控阀门；所述第三泵体的一端与所述碱液补充口连接，另一端与所述喷枪连接；所述可控阀门设置在所述浆叶输出管上。

6.根据权利要求1所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，其特征在于，所述循环装置还包括pH值检测装置；所述pH值检测装置设置在所述脱硫循环池内。

7.一种铜冶炼烟气的脱硫方法，其特征在于，采用如权利要求1～6中任一项所述的铜冶炼烟气的脱硫设备，所述脱硫方法包括如下步骤：

将预定容量的碱液通过所述喷枪雾化喷入所述脱硫塔，将铜冶炼烟气经所述进气口通入所述脱硫塔进行脱硫反应，得到脱硫后的铜冶炼烟气和反应后浆液；

通过所述浆液输出管收集所述脱硫塔内的所述反应后浆液，输送至所述脱硫循环池内；

通过所述第一泵体将所述脱硫循环池内的液体输送至喷枪；

通过所述出气口排出脱硫后的铜冶炼烟气。

8.根据权利要求7所述的铜冶炼烟气的脱硫方法，其特征在于，所述通过所述第一泵体将所述脱硫循环池内的液体输送至喷枪的步骤，还包括：

若所述脱硫循环池内的液体的pH值达到6.5～7，将所述液体通过所述第二泵体输送到所述吸收液储罐。

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