CN113234933A - 一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，包括旋流还原器、分离器、锁气器、碾磨机、冷凝器、储气罐、锌贮存罐、铁贮存罐、废渣收集罐、电炉粉尘贮存罐、冷水箱、热水箱、抽气风机、甲烷风机、水泵。该系统以太阳能为热源，将太阳能利用和电炉粉尘废弃物处理相结合，实现了废弃物资源化利用。本发明的工艺方法处理电炉粉尘，利用旋流还原器、分离器可分别获得铁和锌，以及CO和H2等可燃气体，且工艺过程利用太阳能作为能源，环境污染低。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金有害固废处理领域，特别涉及一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统。
背景技术
在电炉炼钢过程中，会产生大量的电炉粉尘，电炉粉尘中的铁、锌元素含量较高，具有较高的回收利用价值，随着资源的日益紧张以及人类对环保意识的逐步提高，有必要对电炉粉尘中的有价金属元素回收再资源化利用。
目前电炉粉尘处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。整体而言，湿法工艺能耗小，但工艺流程长投资大，运行成本高，对锌含量较低的粉尘的再利用的经济效益不明显。火法处理工艺具有生产效率高、操作简单、脱锌率高和原料适应性强的优点，目前比较成熟的火法处理工艺就是通过转底炉、回转窑等专门的设备提供高温，一般以化石燃料为热源，环境污染问题较为严重，能源利用率不高。
公开号为CN101386913B的专利，公开了一种转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法。该方法以焦炭为还原剂，以用化学燃料如天然气或煤气来加热的转底炉为热源，并在造球过程中添加大量的熔剂及单一的有机粘结剂，因此会提高锌的回收成本，且产品中将引入大量的非铁物质，降低了球团中铁的品位。
公开号为CN111647753A的专利，公开了一种利用熔融气化炉直接还原回收锌的方法，该方法也添加了粘结剂用以造球，采用电加热的方式，以高温熔融炉作为热源，以焦炭为还原剂，然而煤球的炭化时间和焙烧时间都比较长，能耗大。
李圣辉等的文献“微波碳热还原含锌铅电炉粉尘”公开了利用含锌铅电炉粉尘、焦炭、无烟煤和烟煤吸收微波能力强的特点，以电磁能为热源，以焦炭为还原剂，采用微波加热方法对配碳电炉粉尘进行碳热还原。但是该专利条件下所得的还原产物中铁的金属化率仍然较低，且无法获得结晶性好的纳米锌。
综上所述，现有的技术大多数是以焦炭或一氧化碳作为热源与还原剂。
而本发明创新性地以太阳能为热源、甲烷作为还原剂，并设计了对应的旋流还原反应器，让CH4与电炉粉尘在1200K的高温环境下充分混合反应，并同时设计了相应的冷却分离器，得到了更高价值的锌单质、铁单质以及氢气、一氧化碳等燃料，利用可再生能源，提升了电炉粉尘的回收价值。故有资源利用率高、环境清洁、污染低等特点。
发明内容
本发明要解决在电炉粉尘中的有价金属元素资源化回收利用中问题，提供一个集处理电炉粉尘以及生产燃料和工业原料为一体的、清洁无污染、安全可行的电炉粉尘回收系统。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案为一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，包括电炉粉尘处理子系统、气体产物收集子系统和铁收集子系统，
电炉粉尘处理子系统包括甲烷风机、换热器和旋流还原器，甲烷风机用于将电炉粉尘及还原剂甲烷混合并输送至换热器，旋流还原器包括固体沉降管道、气体排出管道和与换热器物料输出口相通的混合烟气入口喷管，且旋流还原器用于吸收太阳能作为热源进行还原反应；
气体产物收集子系统包括分离器、储气罐和锌储存罐，分离器上设置有高温气体进口管道、固体锌沉降管道、高温气体出口管道和冷却水进口管道，高温气体进口管道和旋流还原器的气体排出管道相通，锌储存罐的输入口与固体锌沉降管道相通，高温气体出口管道经换热器与储气罐的输入口相通；
铁收集子系统包括磁选机、铁贮存罐和废渣贮存罐，磁选机的输入口与旋流还原器的固体沉降管道相通，铁贮存罐和废渣贮存罐的输入口均与磁选机的输出口相通。
优选的，气体产物收集子系统还包括抽气风机，所述抽气风机设置在高温气体进口管道和换热器之间。
优选的，气体产物收集子系统还包括第一锁气器、碾磨机和第一冷凝器，第一锁气器的输入口与固体锌沉降管道相通，输出口与碾磨机的输入口相通，碾磨机的输出口与第一冷凝器的输入口相通，第一冷凝器的输出口与储气罐的输入口相通。
优选的，铁收集子系统还包括与旋流还原器的固体沉降管道依次连通的第二冷凝器、第二锁气器和第三冷凝器，第三冷凝器的固体输出口与磁选机的输入口连通。
优选的，回收系统还包括冷水箱和热水箱，冷水箱的输出口与分离器中的冷却水进口管道、第一冷凝器的液体输入口、第二冷凝器的液体输入口以及第三冷凝器的液体输入口均相通；
分离器还包括冷却水出口管道，热水箱的输入口与冷却水出口管道、第一冷凝器的液体输出口、第二冷凝器的液体输出口以及第三冷凝器的液体输出口均相通。
优选的，旋流还原器还包括围成有腔体的集热壁和用于封闭腔体的顶盖，气体排出管道的一端穿过顶盖伸入腔体内，固体沉降管道的顶端与集热壁的底端固定连接且与腔体相通。
优选的，旋流还原器还包括截面面积逐渐减小的过渡壁，集热壁围成的腔体的截面大小从顶盖到固体沉降管道方向逐渐减小，过渡壁的两端分别连接集热壁和固体沉降管道。
优选的，还包括喷管，喷管切向固定在顶盖上且喷管与混合烟气入口相通。
优选的，集热壁从外到内包括石英器壁层、低折射层、吸收层和低发射层。
优选的，分离器包括外壳以及设置在外壳内的多个气体管道，高温气体进口管道固定在外壳上，且多个气体管道的入口均与高温气体进口管道相通，其中，每个气体管道均包括位于上部的螺旋管段、位于下部的截面逐渐增大的渐扩管道段以及位于螺旋管段和渐扩管道段之间的过渡段。
其中，所述电炉粉尘处理子系统中电炉粉尘从贮存罐中引出，在甲烷风机的作用下与甲烷气体混合后经过换热器，与分离器抽出的高温气体换热，被加热后进入旋流还原器喷管入口，达到对电炉粉尘的预热以及系统的余热利用的目的。
中，所述气体产物收集子系统中还原反应生成气体Zn(g)、CO、H2、CH4、CO2、H20(g)从旋流还原器气体排出管道引出，进入分离器热气体进口管道后被冷水箱及水泵引出的水冷凝，其中冷凝气体CO、H2、CH4、CO2、H20(g)由抽气风机引出后被换热器再次冷凝，排出冷凝水后储存到储气罐，固体锌从固体锌沉降管道沉降后依次经过锁气器、碾磨机、第一冷凝器、锌贮存罐，获得常温粉状锌固体。
其中，所述铁收集子系统中还原反应生成的Fe和废渣等固体从旋流还原器固体沉降管道排出后在第二冷凝器初步冷却，进入锁气器后进入第三冷凝器充分冷却，再经过磁选机磁选后的Fe进入铁贮存罐，废渣进入废渣收集罐，从而分离获得常温粉状铁固体。
其中，所述冷凝水子系统中冷水箱输出冷水，冷水由水泵分别送往分离器第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，分别冷却还原反应生成气体、锌粉、还原反应生成固体，经过换热后冷水被加热，再由各冷凝器引出热水管道，将热水送往热水箱，收集得到热水，达到余热利用目的。
其中，所述旋流还原器整体为倒锥形，分为上下两部分，上部为顶盖，下部为倒锥形太阳能集热壁。器体轴向插入气体排出管道从顶部引出，管道插入深度到内腔的二分之一处，尾部设有固体沉降管道，其与太阳能集热壁之间有锥角更大的连接壁，起到器壁间的过渡作用，也易于固体沉降。
其中，所述旋流还原器顶盖设有从外部切向流入的喷管，下部设有倒锥形太阳能集热壁，其由外到内设置有石英器壁、低折射层、吸收层、低发射层，分别起透光、减少内部太阳辐射透射、吸收太阳辐射、减少太阳辐射反射的作用，达到较好的集热效果，通过塔式集热可使壁面温度达到1200K以上。
其中，所述太阳能集热壁最外层为透明的石英器壁，能够透射太阳光，第二层为SiO2低折射层，SiO2有低折射率，能减少内层太阳辐射的反射损失，第三层为吸收层，由Si3N4、AlCrN的混合物组成，能较好的吸收太阳辐射并有较好的热稳定性，第四层为低发射层，由有较低发射率的Ag组成，能够减少太阳辐射反射，减少热损失。
其中，所述分离器里面分为上下两层结构，上端为4个关于中心对称分布的圆形环状的螺旋管结构，管道一边由外向内盘旋的同时也由上向下盘旋，盘旋半径逐渐减小；最外层的管道通过顶端入口与高温气体进口管道连通。
优选的，所述分离器4个螺旋管往下盘旋，管道到达中心后往下延伸一小段，通过这一小段过渡结构各与一个渐扩型管道相连接，渐扩型管道的水平截面半径向下逐渐扩大；沿着管道往下会到达两个出口；一个为固体锌沉降管道，另一个为穿透容器壁出去的高温气体出口管道。
其中，所述换热器在系统中的作用是对电炉粉尘混合气和分离器除锌抽气进行热量交换，既预热了电炉粉尘混合气，利用了余热，还对分离器除锌抽气进行冷凝，便于气体回收。
其中，所述甲烷风机在系统中的作用是鼓入甲烷气体并将从电炉粉尘贮存罐中下落的电炉粉尘吹入换热器中，将形成电炉粉尘混合气。
其中，所述抽气风机在系统中的作用是将从分离器除锌的其他气体抽离出来，进入高温气体出口管道。
其中，所述锁气器在系统中的作用是防止外界空气进入旋流还原器中与高温、高浓度的可燃气体混合，发生爆炸等危险，可采用翻板式锁气器。
其中，所述碾磨机在系统中的作用是将锌单质充分碾磨，增大物质的表面积，减小颗粒尺寸，使固体Zn充分换热，便于储存。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：利用太阳能集热加热，使得温度达到需要的高温条件并且做到清洁无污染；以甲烷为还原剂具有较高还原性能，且反应产物易处理可回收；对处理的电炉粉尘的产物进行再处理得到有更高价值的锌单质、铁单质以及一氧化碳、氢气等气体燃料，提升了回收价值；通过设置多个冷凝器对管道余热进行回收利用，提高了对能源利用的效率。
附图说明
图1是本发明一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统流程示意图。
图2是本发明旋流还原器结构示意图。
图3是本发明旋流还原器半剖图。
图4是本发明分离器结构的主视图。
图5是本发明分离器结构的俯视图。
图6是图5的A-A剖面图。
如图所示：1、旋流还原器；2、分离器；3、电炉粉尘贮存罐件；4、甲烷风机；5、抽气风机；6、换热器；7、储气罐；8、第一锁气器；9、碾磨机；10、第一冷凝器；11、锌贮存罐；12、水泵；13、冷水箱；14、热水箱；15、第二冷凝器；16、第二锁气器；17、第三冷凝器；18、磁选机；19、铁贮存罐；20、废渣贮存罐；1.1、气体排出管道；1.2、顶盖；1.3、混合烟气入口喷管；1.4、集热壁；1.5、过渡壁；1.6、固体沉降管道；2.1、圆柱体容器；2.2冷却水出口管道；2.3高温气体进口管道；2.4、高温气体出口管道；2.5、冷却水进口管道；2.6、固体锌沉降管道；2.7、螺旋管段；2.8、渐扩管道段；2.9、过渡段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明提供的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，整个系统以旋流还原器1为关键部件，包括电炉粉尘处理子系统、气体产物收集子系统和铁收集子系统。
在本发明其中一个实施例中，电炉粉尘处理子系统包括电炉粉尘贮存罐3、甲烷风机4、换热器6和旋流还原器1，电炉粉尘贮存罐3用于提供电炉粉尘，甲烷风机4用于将电炉粉尘及还原剂混合并输送至换热器6；旋流还原器1包括固体沉降管道1.6、气体排出管道1.1和与换热器6物料输出口相通的混合烟气入口喷管1.3，且旋流还原器1可吸收太阳能，旋流还原器1内为还原反应发生场所。工作时，电炉粉尘从电炉粉尘贮存罐3引出，在甲烷风机4作用下与甲烷气体混合后引入换热器6，在换热器6中与从分离器2抽出的高温气体换热，达到对电炉粉尘的预热以及系统的余热利用的目的，被加热后的电炉粉尘及还原剂混合烟气进入旋流还原器1。
在本发明其中一个实施例中，旋流还原器1整体为倒锥形，下部为呈倒锥形且用于吸收太阳能的集热壁1.4，且集热壁1.4围拢并在其内部形成腔体，混合烟气入口喷管1.3与腔体相通；上部为顶盖1.2，与集热壁1.4固定连接，用于封闭腔体的上方；从顶盖1.2向腔体内轴向插入气体排出管道1.1，气体排出管道1.1插入深度到腔体的二分之一处，集热壁1.4下方设有与腔体相通的固体沉降管道1.6，其与集热壁1.4之间固定连接有过渡壁1.5，起到器壁间的过渡作用，也易于固体沉降。其中，过渡壁1.5的锥角大于集热壁1.4的锥角，使得固体沉降效果更佳。具体的，集热壁1.4围成的腔体的截面大小从顶盖1.2到固体沉降管道1.6方向逐渐减小，过渡壁1.5顶端的截面与集热壁1.4底端的截面大小相等，且过渡壁1.5从与集热壁1.4的连接处到与固体沉降管道1.6连接处的截面大小逐渐减小。
在本发明其中一个实施例中，集热壁1.4包括由外到内设置的石英器壁层、低折射层、吸收层和低发射层，分别起透光、减少内部太阳辐射透射、吸收太阳辐射、减少太阳辐射反射的作用，可以通过塔式集热使集热壁达到1200K以上的高温反应温度。最外层为透明的石英器壁层，能够透射太阳光，第二层为SiO2低折射层，SiO2有低折射率，能减少内层太阳辐射的反射损失，第三层为吸收层，由Si3N4、AlCrN的混合物组成，能较好地吸收太阳辐射并有较好的热稳定性，第四层为低发射层，由有较低发射率的银(Ag)组成，能够减少太阳辐射反射，减少热损失。
在本发明其中一个实施例中，旋流还原器1的混合烟气入口喷管1.3的一端固定在顶盖1.2上，且混合烟气入口喷管1.3与顶盖1.2相切。将混合烟气入口喷管1.3切向设置在顶盖1.2上，可以使反应物产生旋流效果，有利于增长停留时间，使得反应物在高温的内壁流动时反应完全充分。旋流区中心低压区使得反应生成的气体集中到轴心后进入气体排出管道1.1，受压差作用从管道向上经气体排出管道1.1的管口排出；集热壁1.4采用太阳能集热，能达到反应需要的温度(>＝1200K)且清洁高效
旋流还原器1的尺寸根据还原反应的速率设计，具体反应过程如下：在旋流还原器1中，集热壁1.4通过塔式集热吸收太阳辐射，使得器壁预先达到1200K以上的高温条件。被加热后的电炉粉尘与甲烷混合烟气从位于上部的混合烟气入口喷管1.3旋流进入旋流还原器1的腔体内，因混合烟气入口喷管1.3的切向流入以及混合烟气自身的重力作用，使得电炉粉尘与甲烷混合烟气以旋流的方式沿太阳能集热壁1.4向下旋转沉降，混合烟气被集热壁1.4加热到反应温度(在本发明其中一个实施例中，反应温度为1200K以上)，电炉粉尘中的ZnFe2O4、Fe2O3、ZnO与还原剂CH4在高温条件下发生还原反应，即发生Fe2O3+3CH4＝2Fe+3CO+6H2、ZnFe2O4+4CH4＝Zn+2Fe+4CO+8H2、ZnO+CH4＝Zn+CO+2H2多种反应，生成的高温气体Zn(g)、CO、H2、CO2以及少量CH4从气体排出管道1.1排出后进入气体产物收集子系统；生成的固体Fe与其它废渣从位于尾部的固体沉降管道1.6排出后进入铁收集子系统。
在本发明其中一个实施例中，气体产物收集子系统包括分离器2、储气罐7和锌储存罐11，分离器2包括呈圆柱体的外壳2.1和设置在外壳2.1内的多个气体管道，外壳2.1上设置有高温气体进口管道2.3、固体锌沉降管道2.6、高温气体出口管道2.4、冷却水进口管道2.5和冷却水出口管道2.2，其中，冷却水出口管道2.2与冷却水进口管道2.5相连通。高温气体产物中的气态锌在分离器2内与气体管外的冷水换热后冷凝为固体锌，锌储存罐11的输入口与固体锌沉降管道2.6相通，高温气体出口管道2.4经换热器6与储气罐7的输入口相通，在高温气体出口管道2.4和换热器6之间还设置有抽气风机5。
在本发明其中一个实施例中，气体产物收集子系统还包括第一锁气器8、研磨机9和第一冷凝器10，固体锌沉降管道2.6与第一锁气器8、研磨机9、第一冷凝器10和锌储存罐11依次连通。
在本发明其中一个实施例中，回收系统还包括冷水箱13和热水箱14，冷水箱13的输出口通过水泵12与分离器2中的冷却水进口管道2.5、第一冷凝器10的液体输入口、第二冷凝器15的液体输入口以及第三冷凝器17的液体输入口均相通；热水箱14的输入口与冷却水出口管道2.2、第一冷凝器10的液体输出口、第二冷凝器15的液体输出口以及第三冷凝器17的液体输出口均相通。
在本发明其中一个实施例中，每个气体管均包括位于上部的螺旋管段2.7、位于下部的截面逐渐增大的渐扩管道段2.8以及位于两者之间的过渡段2.9，其中，螺旋管段2.7的顶部高温气体进口管道2.3连通，螺旋管段2.7可以增强Zn蒸汽的冷却效果。螺旋管段2.7往下依次与渐扩管道段2.8、底部高温固体锌沉降管道2.6相连通。
在本发明其中一个实施例中，分离器2内设置的气体管有4个，当然，在其他实施例中，也可以设置成其他数量。四个气体管螺旋管段2.7均与高温气体进口管道2.3相连通。
请参阅图4、图5和图6，在本发明其中一个实施例中，分离器2也是一个冷却器，最外层是一个呈圆柱体的外壳2.1，高温气体进口管道2.3开设在顶端，冷却水出口管道2.2开设在顶端侧边；冷却水进口管道2.5和高温气体出口管道2.4分别开设在下端的两边。分离器的外壳2.1内设置的4个气体管的4段螺旋管段2.7呈中心对称分布，每段螺旋管段2.7的一边由外向内盘旋的同时也由上向下盘旋，盘旋半径逐渐减小；在分离器的外壳2.1内，由上往下，顶部的高温气体进口管道2.3与4段螺旋管段2.7的入口相连通。四个螺旋管段往下盘旋，管道到达中心后往下延伸一小段，通过这一小段过渡段各与一个渐扩型管道相连接，内部结构尽量防止Zn蒸汽产生结焦，渐扩管道段2.8的水平截面半径向下逐渐扩大；且渐扩管道段2.8的下端与两个管道均相通：一个为固体锌沉降管道2.6，另一个为穿透容器壁出去的高温气体出口管道2.4。分离器2内部通过设置螺旋管段2.7，由外向内、从上往下进行盘旋，可以增加换热面积，延长流体的停留时间，使得分离器可以在冷却上节省换热空间体积，同时还获得良好的换热效果。分离器2可以通过改变螺旋管段的螺旋圈数来控制换热温度，使Zn蒸气温度冷却至熔点以上，保持流体状态，不发生固体的堵塞现象；分离器2内螺旋管段与渐扩管道连接的过渡段和渐扩管道的设计可以让Zn蒸汽冷却为固体后直接掉落并从固体锌沉降管道2.6排出，不易粘结在内壁上，影响系统运行。
分离器2的尺寸根据两相换热的速率设计，旋流还原器1中还原反应产生气体Zn(g)、CO、H2、CH4、CO2从旋流还原器1的气体排出管道1.1引出，从高温气体进口管道2.3进入分离器2内后被冷水箱13及水泵12引出的水冷凝，温度降至650K以下，气体中的Zn(g)被冷凝为锌固体，从固体锌沉降管道2.6沉降后依次经过第一锁气器8、碾磨机9、第一冷凝器10和锌贮存罐11，获得常温粉状锌固体。而冷凝气体CO、H2、CH4、CO2被抽气风机5从高温气体出口管道2.4引出后被换热器6再次冷凝，排出冷凝水后储存到储气罐7。
具体分离过程为：从旋流还原器出来的1200K的Zn(g)、CO、H2、CO2、H2O(g)等气体，从高温气体进口管道2.3进入到中心，向周围四个螺旋管段2.7扩散流动，由外向内、从上往下旋转到中心后，温度下降且在螺旋管段出口处高于锌熔点(693K)，此时Zn冷凝成了液体；然后液态Zn再从中心向下经过长长的渐扩管道段2.8，温度降至锌熔点以下(如650K),在此期间Zn冷却凝结为固体并从固体锌沉降管道2.6掉出去进入下一级的第一锁气器8；其余气体从旁边的高温气体出口管道2.4排出去；冷却水从位于外壳2.1下端的冷却水进口管道2.5流进来充满外壳2.1内部，并依次与四个渐扩管道段2.8、四个过渡段、四个螺旋管段2.7进行间壁换热，冷却Zn等气体，换热后的水从从上端的冷却水出口管道2.2流出并通入热水箱14中，以对热量进行收集。
在本发明其中一个实施例中，铁收集子系统包括磁选机18、铁贮存罐19和废渣贮存罐20，磁选机18的输入口与旋流还原器1的固体沉降管道1.6相通，铁贮存罐19和废渣贮存罐20的输入口均与磁选机18的输出口相通。本实施例的铁收集子系统还包括与旋流还原器1的固体沉降管道1.6依次连通的第二冷凝器15、第二锁气器16和第三冷凝器17，第三冷凝器17的固体输出口与磁选机18的输入口连通。
还原反应生成的Fe和废渣等固体从旋流还原器1的固体沉降管道1.6排出后在第二冷凝器15中初步冷却以保护第二锁气器16，经第二锁气器16进入第三冷凝器17充分冷却至常温，再经过磁选机18磁选后的Fe进入铁贮存罐19，废渣进入废渣收集罐罐20，从而分离获得常温粉状铁固体。
本实施例中，冷水箱13输出冷却水，冷却水由水泵12分别送往分离器2、第一冷凝器10、第二冷凝器15和第三冷凝器17，冷却锌粉以及还原反应生成的固体，经过换热后的热水由各冷凝器送往热水箱14，收集得到热水，实现余热利用。
本实施例中，储气罐7、锌储存罐11、铁贮存罐19和废渣贮存罐20均为罐体结构。
本发明提供的回收系统在使用过程中，操作人员根据电炉粉尘：甲烷＝7:1的质量比控制电炉粉尘与甲烷的输入量，电炉粉尘在甲烷风机4作用下与甲烷混合形成电炉粉尘混合气经混合烟气入口喷管1.3通入旋流还原器1的腔体内，在1200K以上的反应温度内进行还原反应。生成的气体进入分离器2中，经过分离器2的换热冷却后可以使高温气体从1200K降低到650K以下，使其中的锌蒸汽冷凝为锌固体沉降到下级的第一锁气器8中隔气收集起来，其余气体则在抽气风机5的作用下从气体出口管道抽出，接着进入后面的换热器6中。利用这些气体的余热对电炉粉尘混合气进行预热，同时这些剩余气体也可以得到冷却，再储存起来。
其中，旋流还原器1和分离器2中都存在高温状态下的可燃气体，因此在可能与外界环境发生气体交换的沉降管道中布置锁气器，锁气器的结构可以让物料通过，而不让气体流过，以免气体返流到旋流还原器，确保固体排出的同时防止外界助燃气体泄漏引起爆炸，提升了系统的安全性。在本发明其中一个实施例中，锁气器采用翻板式锁气器，翻板式锁气器是靠重力作用的杠杆机构实现密封和排灰，有二层斜板，当第一层斜板上积存一定量的粉尘时，斜板被压下，粉尘被排出时，第二层斜板仍然紧贴排灰口，防止漏风。当第一层斜板依靠重锤作用复位后，第二层斜板上积存一定量的粉尘后，斜板被压下，粉尘被排出，然后依靠重锤作用复位。这也是一种周期性地间歇排尘。
在本发明其中一个实施例中，系统的水系统对能源有较高的利用效率。水泵导出四股常温水流，分别到分离器2、旋流还原器1下级的第二冷凝器15、锌贮存罐11前级的第一冷凝器10、磁选机18前级的第三冷凝器17，对换热管道中的工质进行冷却，升温后的冷却水汇集到热水箱14，实现余热回收，达到能源充分利用的目的。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实施的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：包括电炉粉尘处理子系统、气体产物收集子系统和铁收集子系统，
电炉粉尘处理子系统包括甲烷风机(4)、换热器(6)和旋流还原器(1)，甲烷风机(4)用于将电炉粉尘及还原剂甲烷混合并输送至换热器(6)，旋流还原器(1)包括固体沉降管道(1.6)、气体排出管道(1.1)和与换热器(6)物料输出口相通的混合烟气入口喷管(1.3)，且旋流还原器(1)用于吸收太阳能作为热源进行还原反应；
气体产物收集子系统包括分离器(2)、储气罐(7)和锌储存罐(11)，分离器(2)上设置有高温气体进口管道(2.3)、固体锌沉降管道(2.6)、高温气体出口管道(2.4)和冷却水进口管道(2.5)，高温气体进口管道(2.3)和旋流还原器(1)的气体排出管道(1.1)相通，锌储存罐(11)的输入口与固体锌沉降管道(2.6)相通，高温气体出口管道(2.4)经换热器(6)与储气罐(7)的输入口相通；
铁收集子系统包括磁选机(18)、铁贮存罐(19)和废渣贮存罐(20)，磁选机(18)的输入口与旋流还原器(1)的固体沉降管道(1.6)相通，铁贮存罐(19)和废渣贮存罐(20)的输入口均与磁选机(18)的输出口相通。
2.根据权利要求1所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：气体产物收集子系统还包括抽气风机(5)，所述抽气风机(5)设置在高温气体进口管道(2.3)和换热器(6)之间。
3.根据权利要求1所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：气体产物收集子系统还包括第一锁气器(8)、碾磨机(9)和第一冷凝器(10)，第一锁气器(8)的输入口与固体锌沉降管道(2.6)相通，输出口与碾磨机(9)的输入口相通，碾磨机(9)的输出口与第一冷凝器(10)的输入口相通，第一冷凝器(10)的输出口与储气罐(7)的输入口相通。
4.根据权利要求3所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：铁收集子系统还包括与旋流还原器(1)的固体沉降管道(1.6)依次连通的第二冷凝器(15)、第二锁气器(16)和第三冷凝器(17)，第三冷凝器(17)的固体输出口与磁选机(18)的输入口连通。
5.根据权利要求4所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：回收系统还包括冷水箱(13)和热水箱(14)，冷水箱(13)的输出口与分离器(2)中的冷却水进口管道(2.5)、第一冷凝器(10)的液体输入口、第二冷凝器(15)的液体输入口以及第三冷凝器(17)的液体输入口均相通；
分离器(2)还包括冷却水出口管道(2.2)，热水箱(14)的输入口与冷却水出口管道(2.2)、第一冷凝器(10)的液体输出口、第二冷凝器(15)的液体输出口以及第三冷凝器(17)的液体输出口均相通。
6.根据权利要求1所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：旋流还原器(1)还包括围成有腔体的集热壁(1.4)和用于封闭腔体的顶盖(1.2)，气体排出管道(1.1)的一端穿过顶盖(1.2)伸入腔体内，固体沉降管道(1.6)的顶端与集热壁(1.4)的底端固定连接且与腔体相通。
7.根据权利要求6所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：旋流还原器(1)还包括截面面积逐渐减小的过渡壁(1.5)，集热壁(1.4)围成的腔体的截面大小从顶盖(1.2)到固体沉降管道(1.6)方向逐渐减小，过渡壁(1.5)的两端分别连接集热壁(1.4)和固体沉降管道(1.6)。
8.根据权利要求6所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：还包括喷管(1.3)，喷管(1.3)切向固定在顶盖(1.2)上且喷管(1.3)与混合烟气入口相通。
9.根据权利要求6所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：集热壁(1.4)从外到内包括石英器壁层、低折射层、吸收层和低发射层。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种利用甲烷处理电炉粉尘的回收系统，其特征在于：分离器(2)包括外壳(2.1)以及设置在外壳(2.1)内的多个气体管道，高温气体进口管道(2.3)固定在外壳(2.1)上，且多个气体管道的入口均与高温气体进口管道(2.3)相通，其中，每个气体管道均包括位于上部的螺旋管段(2.7)、位于下部的截面逐渐增大的渐扩管道段(2.8)以及位于螺旋管段(2.7)和渐扩管道段(2.8)之间的过渡段(2.9)。
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