CN203507687U

CN203507687U - 冶炼烟气制酸中的收尘系统

Info

Publication number: CN203507687U
Application number: CN201320312900.0U
Authority: CN
Inventors: 高麟; 汪涛; 张祥剑
Original assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Current assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种冶炼烟气制酸中的收尘系统，其不仅流程较短，而且能够达到理想的除尘效率。该收尘系统由烟气过滤装置构成，或由前后串接的预除尘装置与烟气过滤装置组成，且所述的烟气过滤装置使用烧结无机多孔过滤材料；所述烟气过滤装置的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。该收尘系统不仅流程较短，而且能够达到理想的除尘效率。

Description

冶炼烟气制酸中的收尘系统

技术领域

本实用新型涉及硫酸生产领域，具体涉及一种冶炼烟气制酸中的收尘系统。

背景技术

目前我国生产硫酸的原料主要包括硫铁矿、硫磺和冶炼烟气。其中，硫铁矿对全国制酸的贡献率约为20%，但该份额正在下降。硫磺是主要的制酸原料，对全国制酸的贡献率达到70%，但供给严重依赖进口。冶炼烟气是制酸的重要补充原料，对全国制酸的贡献率接近10%，其主要为铜、铅、锌、镍、钴等有色金属的冶炼烟气。通过冶炼烟气制酸既能够防止有色金属冶炼工业中释放的大量二氧化硫对环境的污染，又能够将回收的二氧化硫转化为硫酸从而变废为宝，故具有较好的环保和经济效益。

总的来讲，现有冶炼烟气制酸的工艺步骤大致上包括：先将来自于工业窑炉的高温烟气引入余热锅炉，使高温烟气受到冷却；然后将余热锅炉排出的烟气引入烟气净化系统，使烟气中的粉尘等有害杂质尽可能的去除；此后将烟气净化系统排出的气体引入触媒转化系统，从而借助触媒催化作用将二氧化硫转变为三氧化硫，进而再将触媒转化系统排出的气体引入成酸系统中并最终获得硫酸产品。上述步骤中，烟气净化系统大多采用“干式收尘＋湿式净化”的传统工艺路线，但有少数采用“全干式收尘”的工艺路线。

上述的“干式收尘＋湿式净化”，首先是利用旋风除尘器与电除尘器所组成的收尘系统去除掉烟气中的大部分粉尘，这时，电除尘器出口气体的含尘量仍然达到数百毫克/标米³，故烟气须进一步的进入到湿式净化工序，从而通过水洗涤或稀硫酸洗涤使烟气的含尘量进一步降低，并附带除去烟气中的砷、氟等有害物质。由于经过该“干式收尘＋湿式净化”的二氧化硫气体几乎被水蒸气所饱和，因此必须通过干燥后才能引入触媒转化系统。

上述“全干式收尘”的工艺路线则是为了解决“干式收尘＋湿式净化”所存在工艺流程长，并且会产生制酸废水的问题，而在近年来发展起来的新型制酸烟气净化工艺。该工艺直接取消了原“干式收尘＋湿式净化”流程中的洗涤、干燥等工序，而是以布袋除尘器加以代替，因此，“全干式收尘”的工艺路线实际上使用了由旋风除尘器、电除尘器和布袋除尘器组成的三级除尘设备。

但“全干式收尘”仍存在以下主要问题：第一，流程仍然较长，且布袋除尘器的除尘效率不高，布袋除尘器出口含尘量在20毫克/标米³左右；第二，为保证布袋的使用寿命，必须严格控制电除尘器的出口含尘量：一般认为，电除尘器的出口含尘量应控制在50～100毫克/标米³为益，否则会使布袋反吹周期过短，从而降低布袋的使用寿命，而要将电除尘器的出口含尘量控制在上述范围，不仅会增加电除尘器工作负担，并且会降低其除尘效率；第三，布袋除尘器可耐受的气体温度一般在250℃以下，故布袋除尘器出口气体温度较低，无法达到触媒转化系统中所用触媒的起燃温度，因此，目前须在布袋除尘器与触媒转化系统之间设置预热炉，并通过燃烧供热，增加系统能耗。

实用新型内容

本实用新型首先要提供一种流程短、热利用率高的冶炼烟气制酸工艺及专用设备列。此外，本实用新型还要提供一种冶炼烟气制酸中的收尘系统，其不仅流程较短，而且能够达到理想的除尘效率。

首先，本实用新型的冶炼烟气制酸工艺，所述的冶炼烟气产生于有色金属冶炼用的工业窑炉，其中含有大量的粉尘以及适宜制酸的二氧化硫，该工艺具体的步骤为：首先将来自于工业窑炉的高温烟气引入烟气余热回收系统，使高温烟气受到冷却；然后将烟气余热回收系统排出的烟气引入收尘系统，使含尘烟气受到充分的气固分离净化；此后将收尘系统排出的气体直接引入触媒转化系统，进而再将触媒转化系统排出的气体引入成酸系统中并最终获得硫酸产品；其中，所述收尘系统由烟气过滤装置构成，或由前后串接的预除尘装置与烟气过滤装置组成，且所述的烟气过滤装置使用烧结无机多孔过滤材料；正常工况下，通过所述烟气余热回收系统和收尘系统对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置的出口气体温度保持在满足触媒转化系统工作要求的范围之内，并且该烟气过滤装置的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。

为实施上述工艺，本实用新型的冶炼烟气制酸设备列包括按工艺流程先后依次串接的有色金属冶炼用工业窑炉、烟气余热回收系统、收尘系统、触媒转化系统以及成酸系统，其中，所述收尘系统由烟气过滤装置构成，或由前后串接的预除尘装置与烟气过滤装置组成，且所述的烟气过滤装置使用烧结无机多孔过滤材料；所述烟气过滤装置与触媒转化系统直接连接；正常工况下，通过所述烟气余热回收系统和收尘系统对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置的出口气体温度保持在满足触媒转化系统工作要求的范围之内，并且该烟气过滤装置的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。

按照上述工艺及其专用设备列，其收尘系统既可以是由烟气过滤装置构成的单级收尘设备，也可以是由预除尘装置与烟气过滤装置所组成的两级收尘设备。因此，仅就该收尘系统而言，已经较目前的“全干式收尘”工艺路线有所缩短。由于本实用新型烟气过滤装置采用了烧结无机多孔过滤材料，这类材料不易因为频繁的反吹而破损，因此也就不必在烟气过滤装置的前段设置较多的收尘设备，从而为整个收尘系统的简化创造了条件。另一方面，鉴于烧结无机多孔过滤材料相比布袋可耐受的气体温度高得多，因此采取通过所述烟气余热回收系统和收尘系统对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置的出口气体温度保持在满足触媒转化系统工作要求的范围之内的方式，实际上提高了过滤温度，从而在烟气过滤装置与触媒转化系统之间省去了预热炉，提高热利用率。此外，控制所述烧结无机多孔过滤材料的过滤精度可使所述烟气过滤装置的出口气体含尘量维持在10毫克/标米³以下，很好的保证了收尘效率，获得优良的净化指标。

显然，上述“烧结无机多孔过滤材料”应满足为实现“通过所述烟气余热回收系统和收尘系统对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置的出口气体温度保持在满足触媒转化系统工作要求的范围之内”而应达到的温度耐受能力。一般而言，目前普遍使用的钒触媒的活性温度范围在400～600℃左右，若以气体在过滤至转化环节的温度损失为50℃来计算，则可推算出烧结无机多孔过滤材料应耐受450～650℃的气体。因此，本实用新型中使用的烧结无机多孔过滤材料完全能够从现有的多种烧结陶瓷多孔材料、烧结金属多孔材料中进行选择。本实用新型建议采用抗热震性较好、高温过滤时可靠性较高的烧结FeAl基金属间化合物多孔材料或烧结Fe₃Al基金属间化合物多孔材料。

上述工艺及设备列中所使用的冶炼烟气制酸中的收尘系统，该收尘系统由烟气过滤装置构成，或由前后串接的预除尘装置与烟气过滤装置组成，且所述的烟气过滤装置使用烧结无机多孔过滤材料；所述烟气过滤装置的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。当然，该冶炼烟气制酸中的收尘系统并非只能用于前述的冶炼烟气制酸工艺及专用设备列中，显然，本说明书背景技术中提到的现有“干式收尘＋湿式净化”以及“全干式收尘”的工艺路线均能够采用该炼烟气制酸中的收尘系统。该收尘系统不仅流程较短，而且能够达到理想的除尘效率。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施方式的冶炼烟气制酸设备列组成示意图。

图2为本实用新型第二种实施方式的冶炼烟气制酸设备列组成示意图。

图3为本实用新型几种实施例中烟气过滤装置的过滤通量变化曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型第一种实施方式的冶炼烟气制酸工艺，所述的冶炼烟气产生于有色金属冶炼用的工业窑炉，其中含有大量的粉尘以及适宜制酸的二氧化硫，该工艺具体的步骤为：首先将来自于工业窑炉的高温烟气引入烟气余热回收系统1，使高温烟气受到冷却；然后将烟气余热回收系统1排出的烟气引入收尘系统2，使含尘烟气受到充分的气固分离净化；此后将收尘系统2排出的气体直接引入触媒转化系统3，进而再将触媒转化系统3排出的气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品；其中，所述收尘系统2由前后串接的预除尘装置202与烟气过滤装置201组成，且所述的烟气过滤装置201使用烧结无机多孔过滤材料；正常工况下，通过所述烟气余热回收系统1和收尘系统2对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置201的出口气体温度维持在满足触媒转化系统3工作要求的范围之内，并且该烟气过滤装置201的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。其中，所述的烟气余热回收系统1具体采用余热锅炉，预除尘装置202采用旋风除尘器或电除尘器；烧结无机多孔过滤材料采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料；另外，所述的烟气过滤装置201、触媒转化系统3以及成酸系统4的结构均为现有技术。为了进一步的提高制酸质量，保证触媒较长的使用寿命，可将烟气过滤装置201的出口气体含尘量控制在5毫克/标米³以下。为此，只需要适当缩小烧结FeAl基金属间化合物多孔材料制备时原料的粒径，或者通过对烧结成型的多孔材料进行渗碳、渗氮等化学热处理来缩小材料的平均孔径，从而就能够控制所述烧结无机多孔过滤材料的过滤精度从而使所述烟气过滤装置201的出口气体含尘量维持在5毫克/标米³以下。

上述将收尘系统2排出的气体直接引入触媒转化系统3中的术语“直接”，表示收尘系统2与触媒转化系统3之间没有设置预热炉等采用燃烧、电加热等制酸系统外部供热方式的加热设备。应当指出，现有的触媒转化系统中有的带有热交换器，其作用是利用触媒转化反应时释放的热来加热即将进入触媒转化器的气体，由于这种热交换器并不属于采用燃烧、电加热等制酸系统外部供热方式的加热设备，因此，即便采用了带有这种热交换器的触媒转化系统，也应当属于术语“直接”的范畴之内。当然，如果触媒转化系统3中不带有热交换器，那么，为了“将所述烟气过滤装置201的出口气体温度维持在满足触媒转化系统3工作要求的范围之内”，实际上就是要将烟气过滤装置201的出口气体温度维持在触媒转化系统3中所用触媒的活性温度范围，而触媒的活性温度范围就是指位于触媒起燃温度以上，且在触媒耐热极限温度以下的温度范围。

如图2所示，本实用新型第二种实施方式的冶炼烟气制酸工艺，所述的冶炼烟气产生于有色金属冶炼用的工业窑炉，其中含有大量的粉尘以及适宜制酸的二氧化硫，该工艺具体的步骤为：首先将来自于工业窑炉的高温烟气引入烟气余热回收系统1，使高温烟气受到冷却；然后将烟气余热回收系统1排出的烟气引入收尘系统2，使含尘烟气受到充分的气固分离净化；此后将收尘系统2排出的气体直接引入触媒转化系统3，进而再将触媒转化系统3排出的气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品；其中，所述收尘系统2由烟气过滤装置201构成，且所述的烟气过滤装置201使用烧结无机多孔过滤材料；正常工况下，通过所述烟气余热回收系统1和收尘系统2对冶炼烟气所造成的温度消减刚好将所述烟气过滤装置201的出口气体温度维持在满足触媒转化系统3工作要求的范围之内，并且该烟气过滤装置201的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。同样的，所述的烟气余热回收系统1具体采用余热锅炉，预除尘装置202采用旋风除尘器或电除尘器；烧结无机多孔过滤材料采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料；另外，所述的烟气过滤装置201、触媒转化系统3以及成酸系统4的结构均为现有技术。为了进一步的提高制酸质量，保证触媒较长的使用寿命，可将烟气过滤装置201的出口气体含尘量控制在5毫克/标米³以下。

本实用新型第一种实施方式的冶炼烟气制酸工艺与第二种实施方式的冶炼烟气制酸工艺的主要区别在于增加了预除尘装置202。由于预除尘装置202的设置，使进入烟气过滤装置201的尘含量减少，因此，烟气过滤装置201的反吹次数也会相应的减少。然而，预除尘装置202的除尘效率并非越高越好。将预除尘装置202的除尘量控制在整个收尘系统2总除尘量的60～90%是比较适宜的。当预除尘装置202的除尘量占整个收尘系统2总除尘量的比例超过90%时，由于会增加预除尘装置202工作负担等方面的原因，反而会使烟气过滤装置201的过滤通量降低，并且还会显著增大对预除尘装置202的控制难度；如果预除尘装置202的除尘量占整个收尘系统2总除尘量的比例小于60%，则又会因烟气过滤装置201的反吹频率较高等因素，使烟气过滤装置201的过滤通量也不十分理想。在将预除尘装置202的除尘量控制在整个收尘系统2总除尘量的60～90%的方案中，进一步将预除尘装置202的除尘量控制在整个收尘系统2总除尘量的70%、75%、80%、85%均更有利于获得较高的净气通量。

实施例1

某锌沸腾炉产出口温度约为800℃左右、二氧化硫浓度约7%的烟气，该烟气的含尘量约为200克/标米³。其制酸工艺为：首先将该烟气引入余热锅炉，经冷却后在余热锅炉的出口得到温度为450℃左右的烟气；然后将烟气引入旋风除尘器，而后在旋风除尘器的出口得到温度约为420℃、含尘量约为100克/标米³的烟气；而后再将烟气引入烟气过滤装置201，该烟气过滤装置201采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料，通过汽泡法测试其平均孔径为20微米，烟气过滤装置201过滤压差设为2～10kpa，过滤压差达到10kpa时自动反吹，通过其过滤，在烟气过滤装置201的出口得到温度约为380℃、含尘量为10毫克/标米³的气体；迅速将该气体引入触媒转化系统3，其先由触媒转化系统3中的热交换器预热至430℃，然后再进入触媒转化器，该触媒转化器使用V₁型钒触媒，起燃温度为410～420℃；最后将触媒转化系统3输出的三氧化硫气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品。经检测，烟气过滤装置201的平均过滤通量为60m³/m²·h（即表示每平方米的过滤面积上每小时通过60立方米的气体）。

实施例2

某锌沸腾炉产出口温度约为800℃左右、二氧化硫浓度约7%的烟气，该烟气的含尘量约为200克/标米³（与实施例1相同）。其制酸工艺为：首先将该烟气引入余热锅炉，经冷却后在余热锅炉的出口得到温度为450℃左右的烟气；然后将烟气引入旋风除尘器，而后在旋风除尘器的出口得到温度约为400℃、含尘量约为60克/标米³的烟气；而后再将烟气引入烟气过滤装置201，该烟气过滤装置201采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料，通过汽泡法测试其平均孔径为20微米，烟气过滤装置201过滤压差设为2～8kpa,过滤压差达到8kpa时自动反吹，通过其过滤，在烟气过滤装置201的出口得到温度约为390℃、含尘量为8.5毫克/标米³的气体；迅速将该气体引入触媒转化系统3，其先由触媒转化系统3中的热交换器预热至430℃，然后再进入触媒转化器，该触媒转化器使用V₁型钒触媒，起燃温度为410～420℃；最后将触媒转化系统3输出的三氧化硫气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品。经检测，烟气过滤装置201的平均过滤通量为78m³/m²·h。

实施例3

某锌沸腾炉产出口温度约为800℃左右、二氧化硫浓度约7%的烟气，该烟气的含尘量约为200克/标米³（与实施例1相同）。其制酸工艺为：首先将该烟气引入余热锅炉，经冷却后在余热锅炉的出口得到温度为460℃左右的烟气；然后将烟气引入电除尘器，而后在电除尘器的出口得到温度约为445℃、含尘量约为30克/标米³的烟气；而后再将烟气引入烟气过滤装置201，该烟气过滤装置201采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料，通过汽泡法测试其平均孔径为20微米，烟气过滤装置201过滤压差设为2～6kpa,过滤压差达到6kpa时自动反吹，通过其过滤，在烟气过滤装置201的出口得到温度约为420℃、含尘量为5.5毫克/标米3的气体；迅速将该气体引入触媒转化系统3，使其直接进入触媒转化器，该触媒转化器使用V5－2型低温钒触媒，起燃温度为380～395℃；最后将触媒转化系统3输出的三氧化硫气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品。经检测，烟气过滤装置201的平均过滤通量为95m³/m²·h。

实施例4

某锌沸腾炉产出口温度约为800℃左右、二氧化硫浓度约7%的烟气，该烟气的含尘量约为200克/标米³（与实施例1相同）。其制酸工艺为：首先将该烟气引入余热锅炉，经冷却后在余热锅炉的出口得到温度为460℃左右的烟气；然后将烟气引入电除尘器，而后在电除尘器的出口得到温度约为435℃、含尘量约为10克/标米³的烟气；而后再将烟气引入烟气过滤装置201，该烟气过滤装置201采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料，通过汽泡法测试其平均孔径为20微米，烟气过滤装置201过滤压差设为2～4kpa,过滤压差达到4kpa时自动反吹，通过其过滤，在烟气过滤装置201的出口得到温度约为415℃、含尘量为3毫克/标米³的气体；迅速将该气体引入触媒转化系统3，使其直接进入触媒转化器，该触媒转化器使用V_5－2型低温钒触媒，起燃温度为380～395℃；最后将触媒转化系统3输出的三氧化硫气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品。经检测，烟气过滤装置201的平均过滤通量为90m³/m²·h。

实施例5

某锌沸腾炉产出口温度约为800℃左右、二氧化硫浓度约7%的烟气，该烟气的含尘量约为200克/标米³（与实施例1相同）。其制酸工艺为：首先将该烟气引入余热锅炉，经冷却后在余热锅炉的出口得到温度为450℃左右的烟气；然后将烟气引入烟气过滤装置201，该烟气过滤装置201采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料，通过汽泡法测试其平均孔径为15微米，烟气过滤装置201过滤压差设为3～10kpa,过滤压差达到10kpa时自动反吹，通过其过滤，在烟气过滤装置201的出口得到温度约为410℃、含尘量为4毫克/标米³的气体；迅速将该气体引入触媒转化系统3，使其直接进入触媒转化器，该触媒转化器使用V_5－2型低温钒触媒，起燃温度为380～395℃；最后将触媒转化系统3输出的三氧化硫气体引入成酸系统4中并最终获得硫酸产品。

图3为上述实施例1～4中，烟气过滤装置201的过滤通量（纵坐标），随预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例（横坐标）的变化曲线图。实施例1中预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例约为50%，实施例2中预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例约为70%，实施例3中预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例约为85%，实施例4中预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例约为95%，对应的烟气过滤装置201的过滤通量可参见图3。从图3中可见，将预除尘装置202的除尘量在整个收尘系统2总除尘量中所占比例控制为80～90%，烟气过滤装置201的过滤通量值最高。

Claims

1.冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：该收尘系统（2）由烟气过滤装置（201）构成，或由前后串接的预除尘装置（202）与烟气过滤装置（201）组成，且所述的烟气过滤装置（201）使用烧结无机多孔过滤材料；所述烟气过滤装置（201）的出口气体含尘量在10毫克/标米³以下。

2.如权利要求1所述的冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：所述烟气过滤装置（201）的出口气体含尘量维持在5毫克/标米³以下。

3.如权利要求1所述的冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：所述烧结无机多孔过滤材料是由烧结FeAl基金属间化合物多孔材料或烧结Fe₃Al基金属间化合物多孔材料构成的。

4.如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：收尘系统（2）由前后串接的预除尘装置（202）与烟气过滤装置（201）组成；所述预除尘装置（202）的除尘量为整个收尘系统（2）总除尘量的60～90%。

5.如权利要求4所述的冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：所述预除尘装置（202）的除尘量为整个收尘系统（2）总除尘量的70～90%。

6.如权利要求5所述的冶炼烟气制酸中的收尘系统，其特征在于：所述预除尘装置（202）的除尘量为整个收尘系统（2）总除尘量的80～90%。