CN116099334A - 一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次铝灰湿法处理中氨气吸收系统及方法，系统中的反应池、除尘机、尾气降温系统、逆流吸收系统依次相连。本发明采用逆流吸收系统，通过对净水和含氨尾气精准控温调节，快速寻找最优工艺路线参数，完成对氨气的高效吸收，能够防止氨气污染环境，实现高效回收氨气的资源化利用。

Description

一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统及方法

技术领域

本发明涉及铝灰渣处理技术领域，尤其涉及一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统及方法。

背景技术

大量铝灰渣处理成为困扰相关铝生产和消费行业的一个难题，因此对铝灰进行再生利用不仅能为铝工业发展解除后顾之忧，同时也能为社会提供一定的再生资源。

目前铝灰的无害化湿法处理中，二次铝灰与水反应后，释放的氨气量较大，空气中浓度较高时会对人体造成损害，甚至导致死亡；且针对于氨气吸收处理，目前采用的技术方案多为酸性吸收溶液进行氨气吸收处理和净水吸收处理，例如用硫酸吸收废气中的氨形成硫酸氨，但是硫酸铵需再次处理，且处理成本非常高；此外，采用纯水吸收氨气时常根据理论分析方法给定氨气和纯水吸收溶液的温度进行除氨，然而实际工业生产中含氨尾气成分复杂，理论分析法目前还不能解决比较复杂的实际问题，导致不能及时获得最佳的含氨尾气和纯水吸收溶液的温度，造成氨气吸收效果差，处理不稳定以及大量水资源浪费等缺陷。因此需要一种快速安全有效的铝灰中氨气吸收系统及方法。

发明内容

本发明的目的一在于，提供一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，在实际工业氨气吸收过程中，能够快速精准完成最优含氨尾气温度和喷淋水的温度技术参数调整，采用高压逆流吸收，实现氨气的高效回收利用，防止氨气污染环境，实现回收氨气的资源化利用。

一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，包括：

反应池，用于进行二次铝灰湿法处理；

除尘系统，用于对二次铝灰湿法处理后的尾气进行除尘处理，包括通过管道导通连接的除尘机和对经过去除含氨尾气的铝灰粉尘进行储存的浆化槽，除尘机通过管道与反应池导通连接；

尾气降温系统，用于对除尘后的尾气进行降温处理，包括换热器，所述换热器包括换热箱体、位于换热器内且呈垂直于地平线的若干均匀分布的换热管，换热箱体设有尾气进口和尾气出口，尾气进口与除尘机导通连接；

空气压缩机，包括空压进气口和空压出气口，空压进气口与换热器导通连接；

涡流管制冷器，包括涡流管制冷器进气口和涡流管制冷器出气口，涡流管制冷器进气口与空压出气口导通连接，涡流管制冷器出气口与换热器导通连接；

逆流吸收系统，包括逆流吸收塔、净水控温装置、净水箱、预存储罐、存储罐和氨水浓度检测装置，逆流吸收塔设有吸收塔进水口和吸收塔尾气出口，逆流吸收塔进水口依次导通连接净水控温装置与净水箱，吸收塔尾气出口与氨水浓度检测装置相导通连接，氨水浓度检测装置设有检测出口，检测出口依次导通连接有预存储罐和存储罐。

优选的，所述换热器的尾气进口、涡流管制冷器出气口均安装有温度传感器。

通过采用上述技术方案，通过除尘、尾气降温、空气压缩、尾气再降温、氨气吸收与氨气检测，可以根据调试得到尾气降温系统中氨水浓度最大时对应的尾气温度，也可以得到逆流吸收塔中氨水浓度最大时对应的喷淋水温度，能够快速精准完成最优含氨尾气温度和喷淋水的温度技术参数调整，再持续用相关得到的最佳温度进行氨气吸收工作，采用高压逆流吸收，实现氨气的高效回收利用，防止氨气污染环境，实现回收氨气的资源化利用。

本发明的目的二在于，提供一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收方法。

一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收方法，采用上述方案中任意一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，根据以下步骤进行氨气吸收：

S1. 将所述反应池中二次铝灰水浸后产生的含氨尾气通过管道流通至除尘机中进行除尘净化，去除含氨尾气中的铝灰粉尘，对经过去除含氨尾气的铝灰粉尘进行储存的浆化槽；

S2.将经过除尘净化后的含氨尾气导入尾气降温系统中进行降温冷却，先将尾气调控温度跨度设为，将尾气降温至，其中，直至，找到吸收后氨水浓度最大值时所对应的温度，随后在此温度下将调控温度跨度设为，分别检测尾气温度在范围内下吸收后的氨水浓度，以最大氨水浓度对应的温度作为含氨尾气最佳温度，并将含氨尾气的温度降至最佳温度={|相同喷淋水温度下获得氨水浓度最大时对应尾气的温度}；

S3.将逆流吸收塔中喷淋水的温度设定为初始25℃，将冷却至温度后的含氨尾气导入逆流吸收塔中，将喷淋水的温度调至最佳氨气吸收温度为={|尾气温度为下获得氨水浓度最大时对应喷淋水的温度}，在调温过程中，其中，直至，对含氨尾气中的氨气进行喷淋吸收，最后获得浓度的氨水，并导入存储罐中作为脱硝剂。

优选的，步骤S2中，尾气降温的处理方式为：在逆流吸收塔中喷淋水的温度为25℃时，通过改变所述涡流管制冷器内压缩空气的涡流速度，实现对低温出口冷气温度调节，进一步达到对含氨尾气冷却温度控制，通过对逆流吸收塔后获得的氨水应用氨水浓度检测装置实时进行氨水浓度检测，以获得最佳含氨尾气温度；

步骤S3中，喷淋水温度调节处理方式为：将温度为的含氨尾气导入到逆流吸收塔中，通过净水控温装置，对通入到逆流吸收塔的喷淋水进行控温，获得最佳喷淋水温度，且在进行最佳含氨尾气和喷淋水温度调控过程中，打开预存储罐开关，关闭存储罐开关，获得最佳温度和后，关闭预存储罐开关，打开存储罐开关，在获得的最佳温度下进行氨气回收利用，并且在调温以及氨气回收过程中尾气出口氨气检测装置实时监测氨气浓度，若尾气中氨气浓度未达到排放标准，将尾气重新导入至尾气降温系统的进气口进行二次吸收，若达到尾气排放保准则直接排放。

通过采用上述技术方案，先将二次铝灰水浸后产生的气体经过除尘机净化，然后将经过精准判据调控，将净化后的气体和喷淋水冷却至最佳温度，将冷却的气体进行氨气的逆流吸收，最终可获得浓度为的氨水，作为可回用的脱硝剂使用，本发明提供的氨气吸收方法，通过严格控制含氨尾气和吸收溶液的温度，并在高压条件下进行逆流吸收，最大限度提高氨气在吸收溶液中的溶解度，实现对氨气的安全高效吸收，摒弃采用酸性溶液进行氨气吸收处理的传统工艺，极大降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统结构示意图；

图2为换热器的结构示意图；

图3为换热管的剖视图（延长度方向断裂剖视）；

图4为本发明的二次铝灰湿法处理中的氨气吸收方法的工艺流程图。

1.反应池；21.除尘机；22.化浆槽；3.尾气降温系统；31.换热箱体；32.换热管；33.内换热通道；34.外换热通道；35.尾气进口；36.尾气出口；37.内换热通道冷气进口；38.外换热通道冷气进口；39.尾气通道；4.空气压缩机；5.涡流管制冷器；61.逆流吸收塔；62.净水控温装置；63.净水箱；64.预存储罐；65.存储罐；69.氨水浓度检测装置。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1-3所示，一种二次铝灰湿法处理中氨气吸收系统，其包括用于进行二次铝灰湿法处理的反应池1、用于对二次铝灰湿法处理后的尾气进行除尘处理的除尘系统、用于对除尘后的尾气进行降温处理的尾气降温系统3、用于压缩尾气的空气压缩机4、用于对尾气进行制冷的涡流管制冷器5和用于吸收和检测氨气的逆流吸收系统。

该系统具体如下：

由附图1所示，除尘系统，包括除尘机21和化浆槽22，除尘机21通过管道与反应池1导通连接，在除尘机21的下端通过管道与化浆槽22连接，在除尘机21上端的出气口通过管路与尾气降温系统2的尾气进口35连接；

由附图1-3所示，尾气降温系统3为换热器，换热器包括换热箱体31和位于换热箱体31内的换热管32，换热管32内部管路构成内换热通道33，换热箱体31内的在换热管32外部空间，构成外换热通道34；换热箱体31上设有尾气进口35、尾气出口36、内换热通道冷气进口37、外换热通道冷气进口38和尾气通道39，尾气进口35位于换热箱体31下端且通过换热管32内的尾气通道39与换热箱体31上端的尾气出口36连通，内换热通道冷气进口37与内换热通道33连通作为一级降温，外换热通道34连通外换热通道冷气进口38作为二级降温；

空气压缩机4，包括空压进气口和空压出气口，空压进气口与换热器导通连接；

涡流管制冷器5，包括涡流管制冷器进气口和涡流管制冷器出气口，涡流管制冷器进气口与空压出气口导通连接，涡流管制冷器出气口与换热器导通连接；空压出气口与涡流管制冷器进气口连接，涡流管制冷器出气口与内换热通道冷气进口37和外换热通道冷气进口38连接，尾气出口36与逆流吸收系统的进气口连接；所述换热器的尾气进口、涡流管制冷器出气口均安装有温度传感器。

逆流吸收系统，包括逆流吸收塔61、净水控温装置62、净水箱63、预存储罐64、存储罐65、吸收塔尾气出口、预存储罐开关和存储罐开关，净水箱63与净水控温装置62连接，净水控温装置62与逆流吸收塔61顶端的喷淋进水口相连，逆流吸收塔61底端的出水口与氨水浓度检测装置69连接，随后分别与预存储罐64和存储罐65相连（预存储罐64和存储罐65用于存储脱硝剂），且预存储罐64和存储罐65进水口前分别安装有预存储罐开关和存储罐开关，此外逆流吸收塔61上端布置有吸收塔尾气出口，吸收塔尾气出口分别与尾气进口35和外界大气连接，且吸收塔尾气出口安装有氨水浓度检测装置69；逆流吸收塔61设有吸收塔进水口和吸收塔尾气出口，逆流吸收塔进水口依次导通连接净水控温装置62与净水箱63，吸收塔尾气出口与氨水浓度检测装置相导通连接，氨水浓度检测装置设有检测出口，检测出口依次导通连接有预存储罐64和存储罐65。

除尘机21为水喷淋湿式除尘机，并且该水喷淋湿式除尘机的喷嘴采用雾化喷嘴，此外逆流吸收塔61中设置有两层填料，并且填料均为聚丙烯塑料阶梯环，且逆流吸收塔61内部压强大于标准大气压，以提高氨气在水中的溶解度，实现高效吸收，尾气通道39为双螺旋结构，当含氨尾气在螺旋管结构的尾气通道39内流动时，在离心力的作用下，可形成二次环流，强化换热过程。

实施例二

如图4所示，基于上述一种二次铝灰湿法处理中氨气吸收系统，本发明还提出了一种氨气吸收的方法，具体包括如下步骤：

S1. 将反应池1二次铝灰水浸后产生的含氨尾气通过含氨尾气进气管导入除尘机2中进行除尘净化，去除含氨尾气中的铝灰粉尘；

S2. 将逆流吸收塔61中喷淋水的温度设定为初始25℃，对经过除尘净化后的含氨尾气导入尾气降温系统3中进行降温冷却，先将尾气调控温度跨度设置为，将尾气降温至，其中，直至，找到吸收后氨水浓度最大值时所对应的温度，随后在此温度下将调控温度跨度设为，分别检测尾气温度在范围内下吸收后的氨水浓度，以最大氨水浓度对应的温度作为含氨尾气最佳温度，并将含氨尾气的温度降至最佳温度={|相同喷淋水温度下获得氨水浓度最大时对应尾气的温度}；

S3. 将冷却至温度后的含氨尾气导入逆流吸收塔61中，以上述含氨尾气调温方式将喷淋水的温度调至最佳氨气吸收温度为={|尾气温度为下获得氨水浓度最大时对应喷淋水的温度}，

在调温过程中，其中，直至，对含氨尾气中的氨气进行喷淋吸收，最后获得浓度为的氨水，并导入存储罐65中作为脱硝剂。

步骤S2中，尾气降温的处理方式为：在逆流吸收塔61中喷淋水的温度为25℃下，通过改变涡流管制冷器5内压缩空气的涡流速度，实现对低温出口冷气温度调节，进一步达到对含氨尾气冷却温度控制，通过对逆流吸收后获得的氨水应用氨水浓度检测装置实时进行氨水浓度检测，以获得最佳含氨尾气温度，

步骤S3中，喷淋水温度调节处理方式为：将温度为的含氨尾气导入到逆流吸收塔61中，通过净水控温装置62，对通入到逆流吸收塔61的喷淋水进行控温，获得最佳喷淋水温度，且在上述进行最佳含氨尾气和喷淋水温度调控过程中，打开预存储罐开关，关闭存储罐开关，获得最佳温度和后，关闭预存储罐开关，打开存储罐开关，在获得的最佳温度下进行氨气回收利用，并且在调温以及氨气回收过程中尾气出口安装的氨气检测装置实时监测氨气浓度，若尾气中氨气浓度未达到排放标准，将尾气重新导入至尾气降温系统的进气口35进行二次吸收，若达到尾气排放保准则直接排放；

此外，在整个氨气吸收过程中逆流吸收塔61内部压强大于标准大气压，并且在尾气进口35、尾气出口36、涡流管制冷器低温出气口以及逆流吸收塔61顶端的喷淋水进水口安装温度传感器，并进行PID调节，根据检测温度值，调节尾气降温系统中低温冷气的温度和流速以及喷淋水溶液冷水的进水量，实现精准控温。

在本具体实施例中取，获得冷去降温后的尾气最佳温度为35℃，喷淋水的最佳温度为5℃左右，在此情况下氨气的溶解度约80g/100g水，所获得的氨水浓度为6%-8%，本发明提高了氨气的吸收量，使得尾气达到排放标准。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，其特征在于，包括：

反应池，用于进行二次铝灰湿法处理；

除尘系统，用于对二次铝灰湿法处理后的尾气进行除尘处理，包括通过管道导通连接的除尘机和对经过去除含氨尾气的铝灰粉尘进行储存的浆化槽，除尘机通过管道与反应池导通连接；

尾气降温系统，用于对除尘后的尾气进行降温处理，包括换热器，所述换热器包括换热箱体、位于换热器内且呈垂直于地平线的若干均匀分布的换热管，换热箱体设有尾气进口和尾气出口，尾气进口与除尘机导通连接；

空气压缩机，包括空压进气口和空压出气口，空压进气口与换热器导通连接；

涡流管制冷器，包括涡流管制冷器进气口和涡流管制冷器出气口，涡流管制冷器进气口与空压出气口导通连接，涡流管制冷器出气口与换热器导通连接；

逆流吸收系统，包括逆流吸收塔、净水控温装置、净水箱、预存储罐、存储罐和氨水浓度检测装置，逆流吸收塔设有吸收塔进水口和吸收塔尾气出口，逆流吸收塔进水口依次导通连接净水控温装置与净水箱，吸收塔尾气出口与氨水浓度检测装置相导通连接，氨水浓度检测装置设有检测出口，检测出口依次导通连接有预存储罐和存储罐。

2.根据权利要求1所述的一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，其特征在于：所述换热器的尾气进口、涡流管制冷器出气口均安装有温度传感器。

3.一种二次铝灰湿法处理中的氨气吸收方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的二次铝灰湿法处理中的氨气吸收系统，根据以下步骤进行氨气吸收：

S1. 将所述反应池中二次铝灰水浸后产生的含氨尾气通过管道流通至除尘机中进行除尘净化，去除含氨尾气中的铝灰粉尘，将经过去除含氨尾气的铝灰粉尘，储存到浆化槽；

S2.将经过除尘净化后的含氨尾气，导入尾气降温系统中进行降温冷却，先将尾气调控温度跨度设为，将尾气降温至，其中，直至，找到吸收后氨水浓度最大值时所对应的温度，随后在此温度下将调控温度跨度设为，分别检测尾气温度在范围内下吸收后的氨水浓度，以最大氨水浓度对应的温度作为含氨尾气最佳温度，并将含氨尾气的温度降至最佳温度={|相同喷淋水温度下获得氨水浓度最大时对应尾气的温度}；

S3.将逆流吸收塔中喷淋水的温度设定为初始25℃，将冷却至温度后的含氨尾气导入逆流吸收塔中，将喷淋水的温度调至最佳氨气吸收温度为={|尾气温度为下获得氨水浓度最大时对应喷淋水的温度}，在调温过程中，其中，直至，对含氨尾气中的氨气进行喷淋吸收，最后获得浓度的氨水，并导入存储罐中作为脱硝剂。

4.根据权利要求3所述的二次铝灰湿法处理中的氨气吸收方法，其特征在于，

步骤S2中，尾气降温的处理方式为：在逆流吸收塔中喷淋水的温度为25℃时，通过改变所述涡流管制冷器内压缩空气的涡流速度，实现对低温出口冷气温度调节，进一步达到对含氨尾气冷却温度控制，通过对逆流吸收塔后获得的氨水应用氨水浓度检测装置实时进行氨水浓度检测，以获得最佳含氨尾气温度；

步骤S3中，喷淋水温度调节处理方式为：将温度为的含氨尾气导入到逆流吸收塔中，通过净水控温装置，对通入到逆流吸收塔的喷淋水进行控温，获得最佳喷淋水温度，且在进行最佳含氨尾气和喷淋水温度调控过程中，打开预存储罐开关，关闭存储罐开关，获得最佳温度和后，关闭预存储罐开关，打开存储罐开关，在获得的最佳温度下进行氨气回收利用，并且在调温以及氨气回收过程中尾气出口氨气检测装置实时监测氨气浓度，若尾气中氨气浓度未达到排放标准，将尾气重新导入至尾气降温系统的进气口进行二次吸收，若达到尾气排放保准则直接排放。

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