CN117168213A - 一种氧压浸出乏汽余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其包括：乏汽处理组件，乏汽处理组件外接喷淋循环水管线，喷淋循环水管线上连接有酸液加热器及喷淋水储箱，喷淋水储箱连接有冷凝水排出组件；吸收塔包括底侧布置的一级乏汽换热段和顶侧布置的二级乏汽换热段，一级乏汽换热段中的乏汽进入二级乏汽换热段进行梯级换热，一级乏汽换热段上连接有循环水管线，一级乏汽换热段管路连接冷凝水排出组件；溶液储箱与二级乏汽换热段之间管路连接并形成循环回路，溶液储箱内的循环溶液与二级乏汽换热段中的乏汽换热；溶液储箱上连接有蒸发组件，蒸发组件排出的水汽与冷凝水排出组件排出的冷凝水汇合并回收利用，本发明实现乏汽的梯级热量回收，提高能源利用率。

Description

一种氧压浸出乏汽余热回收系统

技术领域

本发明属于氧压浸出工艺乏汽余热回收设备技术领域，具体涉及一种氧压浸出乏汽余热回收系统。

背景技术

氧压浸出工艺是20世纪80年代发展起来的具有划时代意义的炼锌方法，其特点是取消了硫化锌精矿焙烧、制酸和常压浸出，而采用特殊设计的压力反应器高压釜，让浸出在高温高压和富氧的环境中进行。在有三价铁离子存在的条件下，氧压浸出能使在一般浸出条件下不会溶解的硫化锌溶解。产出元素硫而不是硫酸，因此改善了环境条件。浸出得到的富锌溶液可用传统的净化流程来处理。氧压直接浸出法的使用范围较广，包括高铁低品位硫化锌精矿、铅锌混合矿、铁酸锌渣、高硅锌精矿等。由于在高压釜中不会形成铁酸锌，因此，即使处理高铁低品位锌矿，也可以获得很高的回收率。

氧压浸出一般分为一段氧压浸出和两段氧压浸出，其中每段氧压浸出都需要通入高压蒸汽，并从尾部的闪蒸槽、调节槽产生闪蒸乏汽、调节乏汽。这部分乏汽温度往往在90℃以上，携带有大量的水蒸气、液滴(含硫酸盐)并夹带硫磺等杂质，因此虽然乏汽的热量很高，但仍然存在回收难度大，设备易堵塞腐蚀的问题。

因此，如何提供一种能充分利用氧压浸出乏汽余热的系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氧压浸出乏汽余热回收系统，实现氧压乏汽余热的梯级利用，提高能源利用率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其包括：

乏汽处理组件，所述乏汽处理组件上设有乏汽进口和乏汽出口，所述乏汽处理组件外接喷淋循环水管线，所述喷淋循环水管线上连接有酸液加热器及喷淋水储箱，所述喷淋水储箱连接有冷凝水排出组件；所述喷淋循环水管线中的循环水与所述乏汽处理组件中的乏汽进行换热并给所述酸液加热器提供热源；

吸收塔，所述吸收塔包括底侧布置的一级乏汽换热段和顶部布置的二级乏汽换热段，所述乏汽出口与所述一级乏汽换热段连接并连通，所述一级乏汽换热段中的乏汽进入二级乏汽换热段进行梯级换热，所述一级乏汽换热段上连接有循环水管线，所述循环水管线中的介质水与所述一级乏汽换热段中的乏汽换热，所述一级乏汽换热段管路连接所述冷凝水排出组件；

溶液储箱，所述溶液储箱与所述二级乏汽换热段之间管路连接并形成循环回路，溶液储箱内的循环溶液与所述二级乏汽换热段中的乏汽换热；所述溶液储箱上连接有蒸发组件，所述蒸发组件排出的水汽与冷凝水排出组件排出的冷凝水汇合并回收利用。

本发明的有益效果是：乏汽处理组件通入氧压浸出乏汽，在此过程中通过喷淋水与乏汽进行一阶段换热过程，乏汽降温，部分水、杂质析出，喷淋水温度升高，利用高温度的喷淋水给氧压浸出用酸液加热，充分利用乏汽热量，经过乏汽处理组件后的乏汽进入吸收塔进行再次换热利用，一级乏汽换热段中的乏汽热量通过循环水能加热原水，二级乏汽换热段中的乏汽热量通过溶液加热除盐水，实现乏汽梯级热利用的过程，本发明中不局限于氧压浸出用酸液、原水、除盐水的加热；本发明在乏汽热量回收过程中还充分回收乏汽中的水分，完成工厂的补水，优化资源利用。

优选的，所述乏汽处理组件包括依次串联的冷凝罐和文丘里管，所述冷凝罐的进口对应为乏汽进口，所述文丘里管的出口对应为乏汽出口，所述冷凝罐与文丘里管并联在所述喷淋循环水管线上，所述酸液加热器布置在所述冷凝罐对应喷淋循环水的进水侧，所述喷淋水储箱布置在所述冷凝罐对应喷淋循环水的出水侧。

由此产生的技术效果是：在冷凝罐和文丘里管中进行喷淋水喷淋处理，乏汽在冷凝罐初步洗涤，经过文丘里管除尘洗涤后温度和含水率降低，然后乏汽进入吸收塔再次处理，文丘里管可以兼顾水喷淋换热与除尘。

优选的，所述冷凝水排出组件包括旋流器、喷淋水过滤器及反渗透装置，所述旋流器的进口接收喷淋水储箱的喷淋水，所述旋流器的上清液出口依次连接喷淋水过滤器、反渗透装置并与喷淋水储箱构成回路，所述反渗透装置的净水口排出净化的烟气凝水；所述旋流器的底侧浊液口管线连接所述喷淋水储箱。

由此产生的技术效果是：乏汽经过冷凝罐和文丘里管的喷淋后产生较多的烟气凝水，凝水杂质最多，因此从喷淋水储箱中引出一路水去往旋流器，经过旋流初步分离后再经过过滤器、反渗透装置处理，使得水质进一步提高，用于厂内补水。

优选的，所述吸收塔的内部设有升气装置，所述升气装置的下方为一级乏汽换热段，所述升气装置的上方为二级乏汽换热段，所述一级乏汽换热段内的乏汽经过升气装置鼓入二级乏汽换热段，所述一级乏汽换热段与二级乏汽换热段内均布置有喷淋头，所述一级乏汽换热段的底部与所述喷淋水过滤器之间连接有水管。

由此产生的技术效果是：吸收塔包括两级乏汽换热段，乏汽经过一级乏汽换热段后降温、吸收水分，再通过升气装置进入二级乏汽换热段内进一步除水汽和降温，然后排出，在此过程中充分回收乏汽中的热量和水分，一级乏汽换热段内吸收的水分经过喷淋水过滤器后回收再利用。

优选的，所述循环水管线上连接有原水换热器，所述原水换热器连接外部原水管线并给原水管线中的水加热，所述循环水管线上连接有循环水过滤器，所述循环水管线、一级乏汽换热段、循环水过滤器、原水换热器构成循环回路，所述循环水管线中的循环水通过喷淋头进入一级乏汽换热段。

由此产生的技术效果是：一级乏汽换热段内乏汽与循环水换热，循环水将热量传递到原水中，完成原水的加热。

优选的，所述升气装置包括涡扇及涡扇顶部的锥形导流面，所述锥形导流面上设有多个过气孔。

由此产生的技术效果是：升气装置能将一级乏汽换热段的乏汽鼓入二级乏汽换热段中，并能阻止二级乏汽换热段内的水流入一级乏汽换热段。

优选的，所述溶液储箱设有第一出液管路、第二出液管路、第一回液管路和第二回液管路，所述第一出液管路与二级乏汽换热段内的喷淋头连接，所述第一回液管路连接在所述二级乏汽换热段的底侧，所述第一出液管路上连接有除盐水换热器，所述第二出液管路上连接有蒸汽发生器，所述蒸汽发生器蒸发二级乏汽换热段吸收的水分，所述溶液储箱、蒸汽发生器、第二出液管路、第二回液管路构成回路。

由此产生的技术效果是：溶液储箱分两个回路，一个回路作为二级乏汽换热段内的换热介质，此过程能带走乏汽中的水分并实现一定的升温效果，利用该热量对除盐水加热；另一个回路用于排出乏汽中吸收的水分，用蒸汽加热的方式实现溶液的二次蒸发，也能保证循环溶液的稳定量，蒸发的水分用于回收再利用。

优选的，所述第二出液管路与第二回液管路之间布置有溶液换热器。

优选的，所述蒸汽发生器为外部驱动蒸汽加热方式，所述蒸汽发生器连接冷凝器并通过冷凝器冷凝二次蒸汽，所述除盐水换热器与所述冷凝器管路连接，所述冷凝器二次加热除盐水。

由此产生的技术效果是：除盐水经过除盐水换热器后一次加热，再通过冷凝器进行二次加热，也能充分回收系统中的热量。

优选的，所述吸收塔对应二级乏汽换热段的顶部设有烟气口，所述二级乏汽换热段靠近烟气口侧连接有除雾装置。

附图说明

图1为本发明一种氧压浸出乏汽余热回收系统的整体流程图；

图2为本发明一种氧压浸出乏汽余热回收系统的注释图。

1喷淋循环水管线、2酸液加热器、3喷淋水储箱、4吸收塔、401一级乏汽换热段、402二级乏汽换热段、5循环水管线、6溶液储箱、7冷凝罐、8文丘里管、9旋流器、10喷淋水过滤器、11反渗透装置、12升气装置、13喷淋头、15原水换热器、16原水管线、17水管、18循环水过滤器、19第一出液管路、20第二出液管路、21第一回液管路、22第二回液管路、23除盐水换热器、24溶液换热器、25蒸汽发生器、26冷凝器、27除雾装置。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参阅本发明附图1-2，根据本发明实施例一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其包括：

乏汽处理组件，乏汽换热组件包括依次串联的冷凝罐7和文丘里管8，冷凝罐7和文丘里管8并联式连接在喷淋循环水管线1上，喷淋循环水管线1上连接有酸液加热器2及喷淋水储箱3，喷淋水储箱3连接有冷凝水排出组件；喷淋循环水管线1中的循环水与冷凝罐7和文丘里管8中的乏汽进行换热并给酸液加热器2提供热源，此过程中乏汽中的水分转移至喷淋循环水中，所以需要冷凝水排出组件完后凝水的过滤收集；

吸收塔4，吸收塔4包括底侧布置的一级乏汽换热段401和顶部布置的二级乏汽换热段402，文丘里管8通过引风机将乏风引入到一级乏汽换热段401中，一级乏汽换热段401中的乏汽进入二级乏汽换热段402进行梯级换热，一级乏汽换热段401上连接有循环水管线5，循环水管线5中的循环水是换热介质，其与一级乏汽换热段401中的乏汽换热，一级乏汽换热段401管路连接冷凝水排出组件，此过程中吸收的水分需要经过冷凝水排出组件收集；本发明中乏汽通过冷凝罐7、文丘里管8、一级乏汽换热段401、二级乏汽换热段402共四段分级喷淋处理；

溶液储箱6，溶液储箱6与二级乏汽换热段402之间管路连接并形成循环回路，溶液储箱6内的循环溶液与二级乏汽换热段402中的乏汽换热；此时循环溶液是换热介质，溶液储箱6上连接有蒸发组件，蒸发组件排出的水汽是二级乏汽换热段吸收的乏汽水分，其与冷凝水排出组件排出的冷凝水汇合并回收利用。

在另一些实施例中，酸液加热器2布置在冷凝罐7对应喷淋循环水的进水侧，喷淋水储箱3布置在冷凝罐7对应喷淋循环水的出水侧。高热的喷淋水进过酸液换热器后降温，在通入冷凝罐和文丘里管中，乏汽有更好的降温和除水效果。

在另一些具体实施例中，冷凝水排出组件包括旋流器9、喷淋水过滤器10及反渗透装置11，旋流器9的进口接收喷淋水储箱3的喷淋水，旋流器9的上清液出口依次连接喷淋水过滤器10、反渗透装置11并与喷淋水储箱3构成回路，反渗透装置11的净水口排出净化的烟气凝水；旋流器9的底侧浊液口管线连接喷淋水储箱。

在其他一些实施例中，吸收塔4的内部设有升气装置12，升气装置12的下方为一级乏汽换热段401，升气装置12的上方为二级乏汽换热段402，一级乏汽换热段401内的乏汽经过升气装置12鼓入二级乏汽换热段402，一级乏汽换热段401与二级乏汽换热段402内均布置有喷淋头13，一级乏汽换热段401的底部与喷淋水过滤器10之间连接有水管17，一级乏汽换热段内吸收的水分经过冷凝水排出系统排出。

在其他一些具体实施例中，循环水管线5上连接有原水换热器15，原水换热器15连接外部原水管线16并给原水管线中的原水加热，循环水管线5上连接有循环水过滤器18，循环水管线5、一级乏汽换热段401、循环水过滤器18、原水换热器15构成循环回路，循环水管线5中的循环水通过喷淋头13进入一级乏汽换热段401。

在另一些实施例中，升气装置12包括涡扇及涡扇顶部的锥形导流面，锥形导流面上设有多个过气孔，需要保证过气的同时，二级乏汽换热段内的冷凝水不滴入一级乏汽换热段中。

在另一些实施例中，升气装置12还可以借用中国专利CN112169543A公开的升气装置的结构，具体的，包括底板、接液部件、升气筒、升气帽总成；升气帽总成包括升气帽本体、折流板组件、紧固件、安装底板；底板设置在应用于分级式吸收塔的吸收液高效分离的升气装置底部，升气筒设置在底板上部；升气帽总成安装在升气筒上部。

在其他一些具体实施例中，溶液储箱6设有第一出液管路19、第二出液管路20、第一回液管路21和第二回液管路22，第一出液管路19与二级乏汽换热段402内的喷淋头连接，第一回液管路21连接在二级乏汽换热段402的底侧，第一出液管路19上连接有除盐水换热器23，第二出液管路20上连接有蒸汽发生器25，蒸汽发生器25蒸发二级乏汽换热段吸收的水分，溶液储箱6、蒸汽发生器25、第二出液管路20、第二回液管路22构成回路。

在另一些实施例中，第二出液管路20与第二回液管路22之间布置有溶液换热器24。

在另一些具体实施例中，蒸汽发生器25为外部驱动蒸汽加热方式，蒸汽发生器25连接冷凝器26并通过冷凝器冷凝二次蒸汽，除盐水换热器23与冷凝器26管路连接，冷凝器26二次加热除盐水。本发明中二级乏汽换热段402、溶液储箱6、除盐水换热器23、蒸汽发生器25、冷凝器26、溶液换热器24共同构成常规的开式吸收式热泵系统。将开式吸收式热泵系统中吸收乏汽的热量以及驱动热量释放给除盐水。

系统杂质的出口主要是通过喷淋水过滤器10与循环水过滤器18清理下来的泥沙带走固体以及离子杂质，以及出系统的烟气凝水自身仍带有的少量离子杂质。

在其他一些实施例中，吸收塔4对应二级乏汽换热段的顶部设有烟气口，二级乏汽换热段靠近烟气口侧连接有除雾装置27。

本发明利用氧压浸出乏汽的余热作为热源提供给外部需要加热的系统，通过多段洗涤分级处理的工艺，不仅可以分梯级回收乏汽热量，包括但不限于用于加热氧压浸出用酸液、厂内自备锅炉除盐水、厂内化水车间原水等，而且可以充分回收乏汽中的水分返回用水点；同时实现乏汽余热回收工艺与氧压浸出工艺平稳衔接，确保系统联系稳定运行。

具体使用时，闪蒸槽、调节槽压力不一致，闪蒸槽乏汽、调节槽乏汽经过冷凝罐和文丘里管的步骤需要分开进行，此后进入吸收塔的步骤则可以将闪蒸槽乏汽、调节槽乏汽混合在一起共同进入吸收塔。

乏汽初始的杂质较多，因此闪蒸罐、文丘里管设备内部结构需要设计的简单，增加简易折流板即可，不可放置填料以免堵塞。同时酸液加热器也要采用防堵、防结垢、防腐蚀设计。而酸液恰好也需要防腐设计，因此这里相当于防腐设计的酸液换热器同时解决了防腐换热器两侧的工质问题，因此酸液的加热放在这一级是最合适的。

在项目实际实施的时候，通过控制驱动蒸汽的量，来控制二次蒸发量。系统经过调试稳定运行后，溶液储箱内的溶液浓度基本不变，驱动蒸汽的量和二次蒸发量也基本稳定，驱动蒸汽量略大于二次蒸发量，维持的方法即维持溶液储箱液位在小范围内波动即可，系统循环的溶质是一定的，液位的波动就是系统内H₂O的波动，控制液位，也就相当于控制系统内的水，吸收的水就等于蒸发的水。

进入喷淋水过滤器10的水分控制逻辑同上，控制喷淋水储箱3液位基本不变，即可控制第一级喷淋的水进入喷淋水过滤器10的量，控制塔底存液的液位基本不变，即可控制一级乏汽换热段401进入喷淋水过滤器10的量。

本发明工作区域较广，即使地处北方极端极寒天气(-50℃)仍能实现正常生产。解决了氧压浸出乏汽余热回收困难的问题，并实现了氧压浸出乏汽的多级处理，实现热量梯级利用，增加回收效率。

原水一般被加热至25-40℃即可，再高就无法满足后续处理工艺需要，因此将没有热泵效应的最末级吸收塔一级乏汽换热段对应的循环水换热器用于加热原水；酸液和除盐水则需要被加热至50-100℃或更高，因此采用温度较高的冷凝罐、文丘里管对应的酸液加热器以及具有热泵效应的二级乏汽换热段及其对应的开式吸收式热泵系统来加热。

对于实施例公开的装置和使用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，包括：

乏汽处理组件，所述乏汽处理组件上设有乏汽进口和乏汽出口，所述乏汽处理组件外接喷淋循环水管线，所述喷淋循环水管线上连接有酸液加热器及喷淋水储箱，所述喷淋水储箱连接有冷凝水排出组件；所述喷淋循环水管线中的循环水与所述乏汽处理组件中的乏汽进行换热并给所述酸液加热器提供热源；

吸收塔，所述吸收塔包括底侧布置的一级乏汽换热段和顶侧布置的二级乏汽换热段，所述乏汽出口与所述一级乏汽换热段连接并连通，所述一级乏汽换热段中的乏汽进入二级乏汽换热段进行梯级换热，所述一级乏汽换热段上连接有循环水管线，所述循环水管线中的介质水与所述一级乏汽换热段中的乏汽换热，所述一级乏汽换热段管路连接所述冷凝水排出组件；

溶液储箱，所述溶液储箱与所述二级乏汽换热段之间管路连接并形成循环回路，溶液储箱内的循环溶液与所述二级乏汽换热段中的乏汽换热；所述溶液储箱上连接有蒸发组件，所述蒸发组件排出的水汽与冷凝水排出组件排出的冷凝水汇合并回收利用。

2.根据权利要求1所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述乏汽处理组件包括依次串联的冷凝罐和文丘里管，所述冷凝罐的进口对应为乏汽进口，所述文丘里管的出口对应为乏汽出口，所述冷凝罐与文丘里管并联在所述喷淋循环水管线上，所述酸液加热器布置在所述冷凝罐对应喷淋循环水的进水侧，所述喷淋水储箱布置在所述冷凝罐对应喷淋循环水的出水侧。

3.根据权利要求2所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述冷凝水排出组件包括旋流器、喷淋水过滤器及反渗透装置，所述旋流器的进口接收喷淋水储箱的喷淋水，所述旋流器的上清液出口依次连接喷淋水过滤器、反渗透装置并与喷淋水储箱构成回路，所述反渗透装置的净水口排出净化的烟气凝水；所述旋流器的底侧浊液口管线连接所述喷淋水储箱。

4.根据权利要求3所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述吸收塔的内部设有升气装置，所述升气装置的下方为一级乏汽换热段，所述升气装置的上方为二级乏汽换热段，所述一级乏汽换热段内的乏汽经过升气装置鼓入二级乏汽换热段，所述一级乏汽换热段与二级乏汽换热段内均布置有喷淋头，所述一级乏汽换热段的底部与所述喷淋水过滤器之间连接有水管。

5.根据权利要求4所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述循环水管线上连接有原水换热器，所述原水换热器连接外部原水管线并给原水管线中的水加热，所述循环水管线上连接有循环水过滤器，所述循环水管线、一级乏汽换热段、循环水过滤器、原水换热器构成循环回路，所述循环水管线中的循环水通过喷淋头进入一级乏汽换热段。

6.根据权利要求4所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述升气装置包括涡扇及涡扇顶部的锥形导流面，所述锥形导流面上设有多个过气孔。

7.根据权利要求4所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述溶液储箱设有第一出液管路、第二出液管路、第一回液管路和第二回液管路，所述第一出液管路与二级乏汽换热段内的喷淋头连接，所述第一回液管路连接在所述二级乏汽换热段的底侧，所述第一出液管路上连接有除盐水换热器，所述第二出液管路上连接有蒸汽发生器，所述蒸汽发生器蒸发二级乏汽换热段吸收的水分，所述溶液储箱、蒸汽发生器、第二出液管路、第二回液管路构成回路。

8.根据权利要求7所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述第二出液管路与第二回液管路之间布置有溶液换热器。

9.根据权利要求7所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述蒸汽发生器为外部驱动蒸汽加热方式，所述蒸汽发生器连接冷凝器并通过冷凝器冷凝二次蒸汽，所述除盐水换热器与所述冷凝器管路连接，所述冷凝器二次加热除盐水。

10.根据权利要求1所述的一种氧压浸出乏汽余热回收系统，其特征在于，所述吸收塔对应二级乏汽换热段的顶部设有烟气口，所述二级乏汽换热段靠近烟气口侧连接有除雾装置。