CN112774361A - 换热除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了换热除尘装置。换热除尘装置包括至少两个换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘结构之间的第一通道串联。在本发明中，换热除尘结构可以在对高温含尘气体进行降温的同时进行除尘，由此，可以显著减少设备数量，减少成本。

Description

换热除尘装置

技术领域

本发明涉及对高温含尘气体进行处理的技术领域，尤其涉及对过滤前的高温含尘气体进行预处理的技术领域，具体而言，涉及换热除尘装置。

背景技术

现有技术中常用的对过滤前的高温含尘气体进行预处理的方法为：在布袋除尘器进行处理之前，一方面采用表冷器、余热锅炉、省煤器等换热设备降低气体温度至布袋可承受范围，另一方面设置旋风除尘器、电除尘器等粗滤设备对气体进行预除尘。存在以下缺点：

(1)设备数量多，运行成本高、占地面积大，投资成本高，系统稳定性差；

(2)布袋除尘器的耐高温性能差，因此换热设备的能耗以及换热介质用量极大；

(3)采用常规换热设备对含尘烟气的换热，其效率较低，因为固定换热面积的换热器很难对含尘烟气进行准确控温，换热器出口烟气温度波动幅度大，这样会导致较高温度的气体进入布袋除尘器容易导致布袋出现高温烧袋或者出现低温烟气结露糊袋的问题。

(4)旋风除尘器、电除尘器等粗滤设备对气体中颗粒物的拦截率较低，并且通常设置与换热设备之前，因此气体中的粉尘容易堆积在换热设备及管路中，显著提升管道压力，降低换热设备的换热效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供换热除尘装置，主要解决现有技术中对过滤前的高温含尘气体进行预处理存在的设备数量多、成本高、系统稳定性差、设备之间难以高效配合的技术问题。

为了实现上述目的，本发明首先提供了用于在对高温含尘气体进行降温的同时进行除尘的换热除尘结构、换热除尘装置以及高温含尘气体的处理方法，技术方案如下：

换热除尘结构包括：

第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；

第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；

分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；

其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出。

换热除尘装置，具有上述的换热除尘结构。

高温含尘气体的处理方法，采用上述的换热除尘结构或换热除尘装置处理高温含尘气体

为了实现上述目的，本发明其次提供了七种用于在对高温含尘气体进行降温的同时进行除尘的换热除尘装置。

第一种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括至少两个换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘结构之间的第一通道串联。

第二种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括：换热除尘结构，用于在对高温含尘气体进行降温的同时进行预除尘；过滤结构，采用过滤介质拦截高温含尘气体中的粉尘；其中，换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出。

第三种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置换热除尘装置包括至少两个换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于所述第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘结构在水平方向间隔排列；换热除尘结构之间的第一通道串联；换热除尘结构之间的第二通道首尾连通；换热除尘装置还包括向所述第二通道内输送换热介质的换热介质输送结构。

第四种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括至少两个换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘结构在水平方向间隔排列；换热除尘结构之间的第一通道串联；换热除尘结构之间的第二通道并行排列；换热除尘装置还包括向所述第二通道内输送换热介质的换热介质输送结构。

第五种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘装置还包括：换热介质输送结构，用于向所述第二通道内输送换热介质；温度控制结构，用于控制第二通道内的换热介质流量。

第六种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；支撑机构，用于对第二通道进行支撑；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出。

第七种换热除尘装置的技术方案如下：

换热除尘装置包括换热除尘结构；换热除尘结构包括：第一通道，高温含尘气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内高温含尘气体和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，高温含尘气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道的下方排出；换热除尘装置还包括对分隔机构上的积灰进行清理的清灰结构。

首先，在本发明的换热除尘结构以及换热除尘装置中，换热除尘结构可以在对高温含尘气体进行降温的同时进行除尘，由此，可以显著减少设备数量，减少成本。尤其是在与具有耐高温的过滤介质(尤其是申请人自主研发的烧结金属多孔薄膜)的过滤结构组合时，换热除尘结构采用极少的换热介质即可输出温度及含尘量符合过滤结构要求的气体，从而一次性地对高温含尘气体进行高效地处理，最大限度地降低能耗和换热介质的使用量，对申请人而言具有非常高的经济效益。

其次，大多数工业生产窑炉含尘烟气满足传统布袋除尘的低位余热价值不高，传统的换热方式通常采用气液换热，即采用冷却液与高温含尘气体进行换热，但是冷却液与含尘气体温差较大，而大多数工业生产含尘气体含有二氧化硫、水等易结露物质，容易出现换热器壁冷凝析出液，换热器材质难选择的问题；还有采取传统的列管表冷却器的方式，粉尘易粘附管壁；由于传统布袋除尘器的耐受温度范围窄，若烟气温度出现低于露点的低温态易结露糊袋，若烟气温度出现高温态易烧袋，导致系统难稳定运行。而在本发明的换热除尘结构以及换热除尘装置中，换热介质可以直接采用空气，成本更低，烟气换热温度可控，并且在换热之后的空气可以直接排放，因此无后续的冷却液附加操作，换热成本进一步得到明显地降低。

为了实现上述目的，本发明进一步提供了烟化炉炉气的处理系统以及方法。技术方案如下：

烟化炉炉气的处理系统，包括：换热除尘单元，用于对炉气进行降温的同时进行除尘；熔炼单元，用于对换热除尘单元收集的粉尘进行熔炼；脱硫单元，用于对换热除尘单元除尘后的气体进行脱硫；其中，换热除尘单元包括换热除尘装置；换热除尘装置包括：换热除尘结构，用于在对炉气进行降温的同时进行预除尘；过滤结构，采用过滤介质拦截炉气中的粉尘；其中，换热除尘结构包括：第一通道，炉气在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内炉气和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，炉气在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；炉气中的部分粉尘从第一通道的下方排出。

烟化炉炉气的处理方法，采用上述的烟化炉炉气的处理系统。

为了实现上述目的，本发明进一步提供了火法炼铜制冰铜烟气的处理系统以及方法。技术方案如下：

火法炼铜制冰铜烟气的处理系统，包括：换热除尘单元，用于对烟气进行降温的同时进行除尘；冷凝回收单元，用于对换热除尘单元除尘后的气体进行冷凝；过滤单元，用于对冷凝后的气体进行过滤；其中，换热除尘单元包括换热除尘装置；换热除尘装置包括：换热除尘结构，用于在对烟气进行降温的同时进行预除尘；过滤结构，采用过滤介质拦截烟气中的粉尘；其中，换热除尘结构包括：第一通道，烟气在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内烟气和第二通道内换热介质之间进行换热；其中，烟气在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内的流动方向不相同；烟气中的部分粉尘从第一通道的下方排出。

火法炼铜制冰铜烟气的处理方法，采用上述的火法炼铜制冰铜烟气的处理系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的换热除尘结构实施例的立体示意图。

图2为本发明的换热除尘结构实施例的一个方向的侧视图。

图3为本发明的换热除尘结构实施例的另一个方向的侧视图。

图4为本发明的换热除尘结构中支撑体的一种安装方式的结构示意图。

图5为本发明的换热除尘结构中支撑体的另一种安装方式的结构示意图。

图6为本发明的换热除尘装置第一实施例的侧视图。

图7为本发明的换热除尘装置第一实施例的剖视图。

图8为本发明的换热除尘装置第二实施例的侧视图(换热除尘结构为偶数个)。

图9为本发明的换热除尘装置第二实施例的剖视图，也即图8的A-A向剖视图。

图10为本发明的换热除尘装置第二实施例的侧视图(换热除尘结构为奇数个)。

图11为本发明的换热除尘装置第三实施例的侧视图。

图12为本发明的换热除尘装置第三实施例的剖视图，也即图11的B-B向剖视图。

图13为本发明的换热除尘装置第四实施例的侧视图。

图14为本发明的换热除尘装置第五实施例的俯视图。

图15为本发明的换热除尘装置第六实施例的侧视图。

图16为本发明的烟化炉炉气的处理系统实施例的结构示意图。

图17为本发明的火法炼铜制冰铜烟气的处理系统实施例的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

100-换热除尘结构，110-第一通道，120-第二通道，130-支撑体，140-螺母，150-集气罩，210-换热板，220-第一挡板，230-第二挡板，310-集风罩，321-送风主管，322-送风支管，330-风机，410-灰斗，420-粉尘输送机，511-第一温度检测器，512-第二温度检测器，520-变频器，530-控制器，611-振打器，612-电机，621-输气主管，622-输气支管，630-压缩机，700-过滤结构，710-过滤介质，810-换热除尘装置，820-余热锅炉，830-球团机，840-熔炼炉，850-脱硫单元，860-引风单元，870-冷凝回收单元，880-过滤单元，890-制酸单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1为本发明的换热除尘结构实施例的立体示意图。图2为本发明的换热除尘结构实施例的一个方向的侧视图。图3为本发明换热除尘结构实施例的另一个方向的侧视图。

如图1-3所示，换热除尘结构100包括第一通道110、第二通道120和分割机构，高温含尘气体在第一通道110内流动并穿过第一通道110，换热介质在第二通道120内流动并穿过第二通道120，分隔机构的作用在于分隔第一通道110和第二通道120并且供第一通道110内高温含尘气体和第二通道120内换热介质之间进行换热；由此，高温含尘气体在第一通道110内流动过程中，一边与第二通道120内的换热介质进行换热，一边使粉尘发生自由沉降，最终输出低温低尘气体，实现除尘换热一体化，有效缩短工艺以及缩小设备体积。

高温含尘气体在第一通道110内的流动方向与换热介质在第二通道120内的流动方向不相同，因此，高温含尘气体与换热介质进行错流换热，可以显著提升换热效率。当高温含尘气体在第一通道110内的流动方向与换热介质在第二通道120内的流动方向垂直时，换热效率最高。

高温含尘气体中的部分粉尘通过自由沉降实现预除尘，因此使粉尘从第一通道110的下方排出可以与粉尘流动方向相匹配，从而进一步缩小设备体积。

因此，为了通过错流换热提升换热效率以及便于粉尘的排灰，使第一通道110的出入口上下设置，第二通道120的出入口左右设置。

分割机构的一种具体实施方式为：包括换热板210、第一挡板220和第二挡板230，第一挡板220与换热板210围成所述第一通道110，第二挡板230与换热板210围成所述第二通道120。为了使第一通道110的出入口上下设置以及第二通道120的出入口左右设置，第一挡板220与换热板210的左右两个侧边连接，第二挡板230与换热板210的上下两个侧边连接。

第一挡板220与换热板210以及第二挡板230与换热板210可以采用焊接或粘接，优选采用连接强度更高的焊接。

为了防止粉尘沉积在换热板210上，使换热板210为平板。进一步当换热板210与水平面的夹角为60～90°时，粉尘更加难以沉积在换热板210上。换热板210与水平面的夹角优选为75～90°，更为优选为90°。具体实施时，换热板210与水平面的夹角为60°、70°、75°、80°、85°、90°或其它数值。

为了提升高温含尘气体与换热介质的换热效率，使换热板210的材质为金属。进一步当换热板210的厚度为0.1～3cm时，不仅可以确保较高的换热效率，而且具有较高的强度。特别是当换热板210的厚度为0.15～1.5cm时，使用效果最佳。具体实施时，换热板210的厚度为0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.5cm、0.8cm、1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm或其它数值。

由于第二挡板230水平放置而高温含尘气体在竖直方向流动，因此高温含尘气体中的粉尘容易沉积到第二挡板230上。为了减少第二挡板230的积灰，第二通道120的宽度应当足够小，而第二通道120的宽度缩小势必导致换热介质的流量降低，从而换热效率降低。因此，综合考虑换热效率和积灰，第一通道110的宽度为50～500mm，优选为60～200mm；第二通道120的宽度为10～100mm，优选为30～80mm。具体实施时，第一通道110/第二通道120的宽度为50mm/10mm、60mm/30mm、100mm/50mm、200mm/80mm、300mm/85mm、400mm/90mm、500mm/100mm或其它数值。

由于分隔机构在使用时会受到较强的气流挤压和冲刷，因此为了进一步提升分隔机构的强度，在第二通道120内设有对第二通道120进行支撑的支撑机构，每个第二通道120内的支撑机构包括多个间隔排列的支撑体130。

支撑体130的一种具体实施方式为：支撑体130呈梅花型布置，支撑体130的中心之间的间距5～15cm，此时支撑效果最好。具体实施时，支撑体130的中心之间的间距5cm、8cm、10cm、12cm、15cm或其它数值。

支撑体130的另一种具体实施方式为：支撑体130采用直径为1～3cm的圆管，由此，支撑体130的重量轻且支撑效果好。具体实施时，圆管的直径为1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm或其它数值。

支撑体130的又一种具体实施方式为：支撑体130采用边长为1～3cm的矩管，由此，支撑体130的重量轻且支撑效果好。具体实施时，矩管的边长为1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm或其它数值。

图4为本发明的换热除尘结构中支撑体的一种安装方式的结构示意图。

如图4所示，换热板210上设有与支撑体130匹配的通孔，支撑体130穿过通孔后与换热板210焊接。此时，支撑体130采用圆管或矩管均可。

图5为本发明的换热除尘结构中支撑体的另一种安装方式的结构示意图。

如图5所示，换热板210上设有与支撑体130匹配的通孔，支撑体130的一端穿过通孔后与换热板210焊接，另一端设有螺纹，设有螺纹的一端穿过通孔后采用螺母140紧固。此时，支撑体130优选采用圆管。

图6为本发明的换热除尘装置第一实施例的侧视图。图7为本发明的换热除尘装置第一实施例的剖视图。

如图6-7所示，换热除尘装置具有一个上述的除尘换热结构，除此之外，换热除尘装置还包括换热介质输送结构、排灰结构、温度控制结构以及清灰结构。其中：

换热介质输送结构采用第一具体实施方式：换热介质输送结构包括与第二通道120连接的集风罩310、送风主管321以及风机330。

排灰结构采用第一具体实施方式：排灰结构包括设于除尘换热结构下方的灰斗410。

温度控制结构采用第一具体实施方式或第二具体实施方式。

第一具体实施方式为：温度控制结构包括温度检测组件、变频器520和控制器530，其中，温度检测组件包括检测进入换热除尘装置前的高温含尘气体温度的第一温度检测器511；变频器520用于控制风机330的频率；控制器530根据温度检测组件的检测结果控制变频器520的输出频率；所述控制器530为PLC控制器。

第二具体实施方式为：在第一具体实施方式的基础上，温度检测组件还包括检测换热除尘装置处理后的高温含尘气体温度的第二温度检测器512。

由此，可以根据高温含尘气体的进口温度传感器自动控制风机330频率，从而自动控制换热介质流量，实现降温幅度的精准控制。

清灰结构采用第一具体实施方式、第二具体实施方式或第三种具体实施方式。

第一具体实施方式为：清灰结构包括对换热板210上的积灰进行清理的第一清灰机构，第一清灰机构包括对换热板210进行振打的振打器611以及电机612。

第二具体实施方式为：除第一清灰机构之外，清灰结构还包括对第二通道120上方的第二挡板230上的积灰进行清理的第二清灰机构，第二清灰机构包括出气口朝向第二挡板230的吹扫气输入管以及吹扫气压缩机630。换热除尘结构100的上方设有集气罩150，集气罩150上设有通孔，吹扫气输入管穿过所述通孔后朝向第二挡板230输出吹扫气。

第三具体实施方式为：在第二具体实施方式上，使第二清灰机构包括至少两个出气方向不同的吹扫气输入管，以获得更好的吹灰效果。为了简化安装，吹扫气输入管包括输气主管621以及至少两个出气方向不同的输气支管622，输气主管621一端与吹扫气压缩机630连接，另一端穿过集气罩150上的通孔后与输气支管622连接。

高温含尘气体的流动方式为：灰斗410上设置进气口，集气罩150上设置出气口，或灰斗410上设置出气口，集气罩150上设置进气口，高温含尘气体从进气口进入，经换热除尘后从出气口排出。其中，优选的是在灰斗410上设置出气口，集气罩150上设置进气口。

当换热除尘装置具有至少两个上述的除尘换热结构并且使换热除尘结构100之间的第一通道110串联时，可以显著延长除尘和换热时间，提升预处理效果；在此基础上，当换热除尘结构100在水平方向间隔排列时，可以最大化缩小设备占地面积以及在较大程度下降低设备的制造成本。进一步使相邻两个换热除尘结构100中高温含尘气体的流动方向相反，可以使高温含尘气体在移动过程中发生多次折流，显著提升预除尘效果。

为了实现上述目的，当换热除尘结构100之间的第二通道120首尾连通或并行排列时，均能实现使相邻两个换热除尘结构100中高温含尘气体的流动方向相反，具体如下第二实施例和第三实施例所示。

图8为本发明的换热除尘装置第二实施例的侧视图。图9为本发明的换热除尘装置第二实施例的剖视图，也即图8的A-A向剖视图。

如图8-9所示，在第一实施例的基础上，本实施例的换热除尘装置具有第二通道120首尾连通的多个除尘换热结构。其中：

换热介质输送结构采用第一具体实施方式或第二具体实施方式；第二具体实施方式为：换热介质输送结构包括与第二通道120连接的集风罩310、送风主管321以及风机330，送风主管321与至少两台并联的风机330连接。由此，通过开启的风机330的台数即可改变换热介质的流量；

排灰结构采用第二具体实施方式：相邻两个换热除尘结构100中，若前一个换热除尘结构100中高温含尘气体由上至下运动，则使该两个换热除尘结构100共用一个灰斗410；例如，当换热除尘结构100的个数为偶数个时，灰斗410的设置如图8-9所示；当换热除尘结构100的个数为奇数个时，灰斗410的设置如图10所示。

无论换热除尘结构100的个数为奇数个还是偶数个，为了便于气体的排出，优选使最后一个换热除尘结构100中高温含尘气体由下至上运动，即最后两个换热除尘结构100共用一个灰斗410；

温度控制结构采用上述两种具体实施方式中的任一种均可；

清灰结构采用上述三种具体实施方式中的任一种均可。

图11为本发明的换热除尘装置第三实施例的侧视图。图12为本发明的换热除尘装置第三实施例的剖视图，也即图11的B-B向剖视图。

如图11-12所示，在第一实施例的基础上，本实施例的换热除尘装置具有第二通道120并行排列的多个除尘换热结构。其中：

换热介质输送结构采用第三具体实施方式：换热介质输送结构包括与每个换热除尘结构100的第二通道120连接的集风罩310、送风支管322和风机330，其中，最靠近换热除尘装置的高温含尘气体输入端的送风支管322与两台并联的风机330连接。

排灰结构采用上述的第二具体实施方式；

温度控制结构可以采用上述两种具体实施方式中的任一种，也可以采用第三具体实施方式；第三具体实施方式具体为：在第一具体实施方式的基础上，温度检测组件还包括检测每个换热除尘结构100处理后的高温含尘气体温度的第三温度检测器；

清灰结构采用上述三种具体实施方式中的任一种均可。

上述的换热除尘结构100能够在对高温含尘气体进行降温的同时进行预除尘，当将该换热除尘结构100设于过滤结构700之前时，能够显著降低过滤结构700的负荷，降低反吹清灰的频率；尤其是当采用本申请的申请人自主研发的烧结金属多孔薄膜时，经换热除尘结构100换热后的气体能够达到金属膜的温度承受范围，由此，由换热除尘结构100和过滤结构700一体化得到的换热除尘装置，能够显著减小高温含尘气体处理系统的占地面积和建设成本。

图13为本发明的换热除尘装置第四实施例的侧视图。

如图13所示，在第一实施例的基础上，本实施例的换热除尘装置还具有与换热除尘结构100连接的过滤结构700。

为了防止换热后的高温换热介质冲击过滤结构700造成系统波动，使过滤结构700与最外侧的换热板210相连。

图14为本发明的换热除尘装置第五实施例的俯视图。

如图14所示，在第二实施例的基础上，本实施例的换热除尘装置还具有与换热除尘结构100连接的过滤结构700。

在图8和图14所示的具有至少两个第二通道120首尾连接的换热除尘结构100的换热除尘装置中，为了提升换热效率，使换热介质从末尾的换热除尘结构100输入，然后从首位的换热除尘结构100输出。特别图14所示的当末尾的换热除尘结构100与过滤结构700相连时，采用上述的设置可以防止换热后的高温空气冲击过滤结构700从而造成系统波动，即换热介质输送结构设于靠近过滤结构700的换热除尘结构100上。

图15为本发明的换热除尘装置第六实施例的侧视图。

如图15所示，在第三实施例的基础上，本实施例的换热除尘装置还具有与换热除尘结构100连接的过滤结构700。

在图13-15中，为了便于排灰，优选使高温含尘气体从过滤结构700的下方进入，穿过过滤介质710后再从过滤结构700的上方排出。因此，为了更为合理地牵引高温含尘气体流动，在邻近过滤结构700的换热除尘结构100中，高温含尘气体由上至下运动，然后从过滤结构700的下方进入过滤结构700。

更为优化地，使换热除尘结构100的个数为奇数个，最后一个换热除尘结构100与过滤结构700共用一个灰斗410，其余换热结构每两个共用一个灰斗410，这样高温含尘气体可以从第一个换热除尘结构100的上方的集气罩150进入，避免在灰斗410上开设进气口。

上述的过滤结构700采用的过滤介质710优选为本申请的申请人已提交的专利公开号为CN104759630A、CN104759629A、CN104874798A、CN104959611A、CN104959612A和CN104874801A等中国发明专利申请公开的无支撑或有支撑(指将原料粉末附着于支撑体上并一起烧结成型)的烧结金属多孔薄膜。当然，也可以采用其它的烧结金属多孔薄膜，或金属纤维毡、金属网、陶瓷膜或陶瓷纤维。这些过滤介质710不仅过滤精度和耐腐蚀性能明显高于滤袋，而且能够对温度≥280℃的高温含尘气体进行过滤，无需再增设能耗较高的换热单元。

金属多孔薄膜的孔径在1～100μm内，尤其是5～50μm内，以保证较好的过滤精度。当孔径为10～30μm时，除了保证较好的过滤精度之外，还能具有较好的透气性。具体实施时，金属多孔薄膜的孔径可以为1μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、50μm、80μm、100μm或其它数值。

在上述的换热除尘结构100以及换热除尘装置中，换热介质尤其适合于采用空气，气气换热的方式将存在以下优点：

(1)直接采用常温的空气作为冷却介质，显著降低成本。

(2)换热后的空气可以直接排放到大气中，无需增设后处理设备或工艺，换热成本低。

(3)无需复杂的换热介质的输送系统，直接在第二通道120的进气端抽入空气即可，显著降低布管复杂度以及运输成本。

(4)空气重量轻，因此为对分隔机构的强度要求相对更低，设备的使用寿命更长。

(5)换热介质温差相对较小，容易选择换热器材质。

以下通过应用实例对上述的换热除尘结构以及换热除尘装置的有益效果进行进一步说明。

应用一

烟化炉冶炼技术主要应用于低品位金属提取和各种冶炼废渣的利用，如处理奥斯曼特炉渣、富中矿、烟道灰及其它低品位含锡物料。传统的工艺为以下两种：

1.喷淋+电除尘：首先采用喷淋塔喷水方式增加烟气中粉尘的比电阻率，然后采用电除尘器除尘。存在的缺点是：采取喷淋塔喷水方式不仅会产生大量的高砷污水，而且会形成含酸的水汽，造成设备腐蚀，系统使用寿命缩短；系统漏风率增加导致脱硫负荷加大；电除尘的收尘效率有限，会导致后续排放粉尘增加，锡金属损耗加大，后续系统粉尘堵塞严重，排放超标。

2.冷却+布袋除尘：首先采用换热器对烟气进行降温，然后采用布袋除尘器进行过滤除尘。存在的缺点是：因为布袋使用的温度一般在200℃左右，前端设计的换热器如表冷器或余热锅炉的换热面积都是固定的，随着系统运行时间的延长，换热器将会粘附大量粉尘，影响换热效率，导致烟气温度无法精确控制，常常出现高温烟气烧袋的情况；有时随冶炼负荷降低又会出现低温烟气，同样通过换热后烟气温度就易低于结露点，出现布袋糊袋失效的情况。整个系统难以长周期稳定运行。

为了解决上述的问题，本发明提供了新的烟化炉炉气的处理系统以及方法。

图16为本发明的烟化炉炉气的处理系统实施例的结构示意图。

如图16所示，烟化炉炉气的处理系统包括：

换热除尘单元，用于对炉气进行降温的同时进行除尘；换热除尘单元包括依次设置的换热器以及图13-15所示的任一种换热除尘装置810；所述换热器为余热锅炉820；

熔炼单元，用于对换热除尘单元收集的粉尘进行熔炼；熔炼单元包括依次连接的球团机830和熔炼炉840；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道110和过滤介质710的下方排入排灰结构，排灰结构包括灰斗410和粉尘输送机420，所述粉尘输送机420与球团机830相连。

脱硫单元850，用于对换热除尘单元除尘后的气体进行脱硫；

引风单元860，用于牵引炉气移动。

以锡矿为例，锡矿通过反射炉熔炼产生富锡渣(含锡8％～20％)，通过行车吊斗转运富锡渣到烟化炉中与煤粉、空气、黄铁矿进行硫化挥发反应(1150℃～1250℃)。烟化炉产生的炉渣(含锡小于0.2％)转运渣池存储。余热锅炉820回收的烟尘回到烟化炉再冶炼。通过换热除尘装置810调温除尘后的含有二氧化硫的低尘烟气进入脱硫单元850。换热除尘装置810回收的粉尘进入熔炼单元加工成锡产品。

应用二

火法炼铜是在高温下应用冶金炉(电炉、各种熔池熔炼炉840、闪速炉、反射炉等)把铜精矿中大量的脉石分离开，脱除各种杂质元素提取纯铜金属元素的方法。铜主要和多种重金属和稀有金属伴生为铜矿，铜矿经过采选后为铜精矿，一般含铜在13～30％，而炼铜第一段就是将铜精矿中的部分铁和其它金属氧化，并与脉石和溶剂等造渣除去，从而将铜精矿炼成含铜40～75％的铜锍或称为冰铜。这个过程将产生大量的粉尘和含二氧化硫、三氧化二砷的高温烟气。

粉尘的收集及脱出烟气中的三氧化二砷是行业的难题，传统的工艺为闪速熔炼工艺流程、诺兰达反应炉工艺流程、奥斯麦特工艺流程和双闪工艺流程，主要采用换热器和电除尘，存在的问题是：电除尘效率低，导致大量有价金属粉尘进入制酸系统，系统工艺三氧化二砷未进行有效分离，同样会进入制酸系统同前续电除尘器逃逸的粉尘形成含砷废渣；三氧化二砷同样污染硫酸成品；电除尘后的烟气由于含尘量大，导致冶炼系统收率低，系统堵塞厉害，能耗高，污染重。

为了解决上述的问题，本发明提供了新的火法炼铜制冰铜烟气的处理系统以及方法。

图17为本发明的火法炼铜制冰铜烟气的处理系统实施例的结构示意图。

如图17所示，火法炼铜制冰铜烟气的处理系统包括：

换热除尘单元，用于对烟气进行降温的同时进行除尘；换热除尘单元包括依次设置的换热器以及图13-15所示的任一种换热除尘装置810；所述换热器为余热锅炉820；

冷凝回收单元870，用于对换热除尘单元除尘后的气体进行冷凝；冷凝回收单元870单元采用折流表冷器；

过滤单元880，用于对冷凝后的气体进行过滤；过滤单元880采用袋式除尘器；

制酸单元890，用于对过滤单元880过滤后的气体进行吸收；

引风单元860，用于牵引炉气移动。

以阳极铜为例，冶金炉出来的高温烟气先经过余热锅炉820回收热量后采用换热除尘装置810进行降温除尘。换热除尘装置810除尘后的烟气进入冷凝回收单元870，烟气中的三氧化二砷自然冷却形成三氧化二砷结晶，结晶后形成的较大颗粒物后被冷凝回收单元870回收，而较小的颗粒物再通过过滤单元880进行过滤回收。由于在冷凝之前已经有效去除了粉尘等杂质，因此三氧化二砷晶体具有较高的纯度。过滤后的含二氧化硫烟气进入制酸单元890，由于三氧化二砷已被有效回收，因此制酸单元890可以获得高纯的硫酸。

在换热除尘装置810中位于系统前端的换热除尘结构100回收的烟尘以及余热锅炉820回收的烟尘回到冶金炉进行再次冶炼，而位于系统后端的换热除尘结构100和过滤结构700回收的烟尘为低价值烟尘，无需再重新输送至冶金炉。

综上可知，采用本发明的换热除尘装置810的系统，换热除尘装置810被设置于系统靠前位置，可以直接对较高温度的高温含尘气体进行换热和除尘，后续的冷凝、脱硫、脱硝等工艺可以根据气体温度的自然变化合理布置，非常适合于处理含有多组分气体与粉尘的混合气体的降温、过滤与分离，具有低成本、低能耗和高产值等优点。

同时，除了换热和除尘之外，换热除尘装置810还能起到使资源被充分利用的作用。例如，在应用二中，换热除尘装置810中位置较前的换热除尘结构100回收的颗粒物尺寸较大，这些尺寸较大的颗粒物中仍具有较高的资源，具有较高的价值，因此，将这些仍具有较高价值的大尺寸颗粒物重新回收至冶金炉进行充分地冶炼，可以防止资源浪费。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.换热除尘装置，用于在对高温含尘气体进行降温的同时进行除尘，其特征在于：包括至少两个换热除尘结构(100)；

换热除尘结构(100)包括：

第一通道(110)，高温含尘气体在第一通道(110)内流动并穿过第一通道(110)；

第二通道(120)，换热介质在第二通道(120)内流动并穿过第二通道(120)；

分隔机构，用于分隔第一通道(110)和第二通道(120)及供第一通道(110)内高温含尘气体和第二通道(120)内换热介质之间进行换热；

其中，高温含尘气体在第一通道(110)内的流动方向与换热介质在第二通道(120)内的流动方向不相同；高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道(110)的下方排出；

换热除尘结构(100)之间的第一通道(110)串联。

2.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘结构(100)在水平方向间隔排列。

3.如权利要求2所述的换热除尘装置，其特征在于：相邻两个换热除尘结构(100)中高温含尘气体的流动方向相反。

4.如权利要求2所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘结构(100)之间的第二通道(120)并行排列或首尾连通。

5.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘装置还包括排灰结构，高温含尘气体中的部分粉尘从第一通道(110)的下方排入排灰结构；排灰结构包括灰斗(410)。

6.如权利要求5所述的换热除尘装置，其特征在于：相邻两个换热除尘结构(100)共用一个灰斗(410)，高温含尘气体由上之下流入灰斗(410)，然后由下至上流出灰斗(410)。

7.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘装置的高温含尘气体输入端设有集气罩(150)；换热介质输入端设有集风罩(310)。

8.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘装置还包括向所述第二通道(120)内输送换热介质的换热介质输送结构。

9.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：换热除尘装置还包括对分隔机构上的积灰进行清理的清灰结构。

10.如权利要求1所述的换热除尘装置，其特征在于：第一通道(110)的出入口上下设置，第二通道(120)的出入口左右设置。

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