CN215585954U - 一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳装置，它涉及工业烟气净化技术领域。包括塔体及塔体内部从下至上依次设有的一级吸收区、截流区、二级吸收区；塔体位于一级吸收区下部一侧处设有烟气入口；塔体顶部设有烟气排放口；一级吸收区设有一级喷淋系统，一级喷淋系统将一级吸收液自上而下喷淋至塔体内；二级吸收区设有二级喷淋系统，二级喷淋系统将二级吸收液自上而下喷淋至塔体内；截流区设有烟气穿过的孔隙，且截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液。本实用新型将铅锌冶炼挥发窑烟气中的SO2、NO、Hg2+、CO等污染物有效的去除，并实现冶炼行业除铜渣的资源化综合利用。

Description

一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的装置
技术领域
本实用新型属于工业烟气净化技术领域，具体涉及一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的装置。
背景技术
我国湿法炼锌厂大都采用挥发窑处理浸出渣，工艺中使用大量的焦碳粉或无烟碎煤，在高温下锌金属化合物与还原剂碳接触，被C和CO还原成金属锌蒸气进入到气相中，在气相中又被空气中的氧气氧化成氧化锌粉尘，随烟气进入收尘系统被捕集下来，捕集下来烟尘即为低度氧化锌产品。在此过程中产生大量的含有SO2、NO、Hg2+、CO等污染物，其中SO2与CO浓度比较高，约为 2000-10000mg/m3和4000-15000mg/m3，尤其是CO的排放目前尚未有完善的排放标准及控制措施，不利于我国工业实现“碳达峰”与“碳中和”的目标。因此，必须采用适当的方法对铅锌冶炼挥发窑烟气中的多种污染物进行减排。
该烟气中NO的去除在有色冶炼行业内普遍采用臭氧脱硝技术，将NO氧化为NO2后通过后续湿法脱硫进行吸收去除；SO2的脱除主要采用常规的氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸钠吸收技术，能够回收一定的副产品且达到排放标准要求，但是运行成本普遍偏高，同时烟气中一些重金属组分会进入副产品造成产品质量不高，影响销售；烟气中Hg2+也能够在湿法脱硫系统中被吸收去除，但是如果烟气中存在大量的还原性气体CO，则会将溶液中的Hg2+又还原为Hg0进入烟气排放，因此需要把CO快速高效去除才能保证烟气汞的稳定去除。
而在有色金属冶炼行业中，大部分的金属粗炼过程中都会进行除铜从而形成除铜渣，比如铅冶炼、锡冶炼、镍冶炼过程中产生的除铜渣、铜冶炼形成的废渣。除铜渣中含有硫化铜、氧化铜、亚铜、氧化铁、亚铁等成分，从有色金属冶炼的产业链考虑，若能将冶炼产生的除铜渣与冶炼行业烟气净化结合，可在同一行业内实现固废/危废的资源综合利用和污染物净化，具有较好的优越性。目前关于除铜渣用于烟气多污染物的协同净化研究和工业应用都较缺乏。中国专利202011176295.X和201910338014.7、201210377436.3、201110353301.9分别报道了几种不同的处理除铜渣、利用除铜渣提铜资源化等方法，尚无发现有利用除铜渣进行烟气净化的专利。因此，开发铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫脱硝除汞脱碳的装置对实现有色金属冶炼行业废物资源化和烟气多污染物协同净化非常必要。
实用新型内容
为了解决上述背景技术中的不足，本实用新型提供了一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳装置，该装置将铅锌冶炼挥发窑烟气中的 SO2、NO、Hg2+、CO等污染物有效的去除，并实现冶炼行业除铜渣的资源化综合利用。
一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳装置，包括：
塔体及所述塔体内部从下至上依次设有的一级吸收区、截流区、二级吸收区；
所述塔体位于所述一级吸收区下部一侧处设有烟气入口；
所述塔体顶部设有烟气排放口；
所述一级吸收区设有一级喷淋系统，所述一级喷淋系统将一级吸收液自上而下喷淋至所述塔体内；
所述二级吸收区设有二级喷淋系统，所述二级喷淋系统将二级吸收液自上而下喷淋至所述塔体内；
所述截流区设有烟气穿过的孔隙，且截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液。
进一步，还包括
浆液池，用于储存一级吸收液；
所述浆液池与所述一级喷淋系统之间通过第一管体连通，所述第一管体上设有第一浆液泵；
储槽，其设置于所述塔体的底部，用于收集经一级喷淋系统喷淋后的并与烟气反应后的一级吸收液；所述储槽与所述浆液池通过第二管体连通，所述第二管体上设有第二浆液泵。
进一步，还包括：
浸出液储罐，用于储存二级吸收液；
所述浸出液储罐与所述二级喷淋系统之间通过第三管体连通，所述第三管体上设有浸出液泵；
所述浸出液储罐与所述截流区之间连通的第四管体连通，所述第四管体上设有回流泵，所述回流泵将所述截流区截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液输送至所述浸出液储罐。
进一步，还包括：
除雾器，设置于所述塔体内，并设置于所述二级吸收区上部。
进一步，所述截流区包括多个截流板，依次从所述塔体内一侧至另一侧倾斜搭接设置，相邻所述截流板位于搭接面处之间设有气体穿过的空隙；其中，搭接于最上层的所述截流板A远离相邻所述截流板一端与所述塔体密封连接；搭接于最下层的所述截流板B远离相邻所述截流板一端与所述塔体密封连接，所述塔体位于与所述截流板B连接处设有排液口，所述排液口与所述第四管体连通；
多个通气板，其均竖向并相互平行设置于每个所述截流板底部，搭接于最上层的所述截流板A和搭接于最下层的所述截流板B底部均设有一个所述通气板，其余所述截流板底部均设有两个所述通气板，相邻所述截流板底部的相邻所述通气板通过板体连接；
每个所述通气板上均开设有多个供烟气穿过的通孔。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的装置，该装置包括两级脱硫区，下部的一级吸收区为预脱硫区，上部的二级吸收区为深度脱硫和脱硝除碳除汞区；以及之间设置的截流区，能够将铅锌冶炼挥发窑烟气中的SO2、NO、Hg2+、CO等污染物有效的去除，并实现冶炼行业除铜渣的资源化综合利用。
本实用新型利用除铜渣氨浸出液的有效成分吸收去除烟气中CO，能够避免被吸收的Hg2+又被烟气中的CO还原成Hg0重新进入烟气，保障挥发窑烟气汞的稳定去除，同时实现碳减排的目的。
本实用新型采用除铜渣的氨浸可以形成用于预脱硫的浸出渣浆液和用于深度脱硫脱硝、除碳除汞的浸出液，在两级吸收塔中分别实现其功能；除铜渣来源于有色金属冶炼行业生产过程，又应用于有色金属冶炼行业烟气治理，在固体废物的资源化利用的基础上实现烟气多污染物协同去除。
附图说明
图1是实施例中的脱硫除汞脱碳装置结构示意图。
图2是实施例中的脱硫除汞脱碳装置中截流区结构示意图。
图3是实施例中的脱硫除汞脱碳装置中通气板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本实用新型提供的一种脱硫除汞脱碳装置，见图1～3所示，包括
塔体及塔体内部从下至上依次设有的一级吸收区6、截流区10、二级吸收区11；
塔体位于一级吸收区6下部一侧处设有烟气入口5；
塔体顶部设有烟气排放口14；
一级吸收区6设有一级喷淋系统，一级喷淋系统将一级吸收液自上而下喷淋至塔体内；
二级吸收区11设有二级喷淋系统，二级喷淋系统将二级吸收液自上而下喷淋至塔体内；
截流区10设有烟气穿过的孔隙，且截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液。
该装置还包括：
浆液池3，用于储存一级吸收液；
浆液池3与一级喷淋系统之间通过第一管体连通，第一管体上设有第一浆液泵9；
储槽7，其设置于塔体的底部，用于收集经一级喷淋系统喷淋后的并与烟气反应后的一级吸收液；储槽7与浆液池3通过第二管体连通，第二管体上设有第二浆液泵8；
浸出液储罐4，用于储存二级吸收液；
浸出液储罐4与二级喷淋系统之间通过第三管体连通，第三管体上设有浸出液泵；
浸出液储罐4与截流区10之间连通的第四管体连通，第四管体上设有回流泵12，回流泵12将截流区10截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液输送至浸出液储罐4。
该装置还包括：
除雾器13，设置于塔体内，并设置于二级吸收区上部。
其中，截流区10包括：
多个截流板，依次从塔体内一侧至另一侧倾斜搭接设置，相邻截流板位于搭接面处之间设有气体穿过的空隙；其中，搭接于最上层的截流板A101远离相邻截流板一端与塔体密封连接；搭接于最下层的截流板B102远离相邻截流板一端与塔体密封连接，塔体位于与截流板B102连接处设有排液口，排液口与第四管体连通；
多个通气板103，其均竖向并相互平行设置于每个截流板底部，搭接于最上层的截流板A101和搭接于最下层的截流板B102底部均设有一个通气板 103，其余截流板底部均设有两个通气板103，相邻截流板底部的相邻通气板 103通过板体105连接；
每个通气板103上均开设有多个供烟气穿过的通孔104。
为此，截流区利用从塔体内一侧至另一侧倾斜搭接设置截流板将二级喷淋系统产生的吸收液以防流入一级吸收区，同时，采用竖向并相互平行设置于每个截流板底部通气板以及相邻截流板位于搭接面处之间设有气体穿过的空隙可以允许烟气自下向上流动，从而实现了自下向上流动烟气穿过，且截流从上而下的吸收液，截流的吸收液从塔体位于与截流板B102连接处设有的排液口排入连通的第四管体内。
该装置还包括：除铜渣氨浸池1及氨水储罐2。
本实用新型通过采用本实用新型提供的脱硫除汞脱碳装置，说明实用新型提供的铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的方法，如图1～3所示，
一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的方法，具体包括以下几个步骤：
第一步，将除铜渣置于氨浸池1，从氨水储罐2中输送一定量的氨水进入氨浸池1，开启搅拌器提高接触效果，利用氨水对除铜渣进行浸出处理，浸出一定时间后关停搅拌器进行沉淀，将浸出的上清液排入浸出液储罐4用来补充新鲜的二级吸收液。沉淀后的浸出渣从氨浸池1底部排入浆液池3用来补充新鲜的一级吸收液。
第二步，铅锌冶炼挥发窑烟气经过除尘和氧化脱硝后，含SO2、CO、NO2和Hg2+烟气从塔体上设置的烟气入口5进入一级吸收区6，烟气自下向上流动；浆液池3中浆液通过第一浆液泵9打入一级喷淋系统补充新鲜吸收液，自上而下流动与烟气逆向接触进行反应，烟气中大部分的SO2与浆液中的氧化铜、亚铁和残留氨等有效成分反应而被去除；脱硫后的浆液流入脱硫塔底的浆液储槽 7，通过第二浆液泵8打入浆液池3进行循环脱硫使用，循环一定次数后将20- 30％的浆液，通过在第二浆液泵8与浆液池3之间连通的第二管体上设有三通阀体81，通过控制三通阀体81，循环一定次数后将20-30％的浆液通过与三通阀体81连通的排液管82进行排出综合利用。
第三步，经过一级脱硫后的烟气向上流动通过截流区10进入二级吸收区 11，截流区的作用是可以允许烟气从通气板上的通孔穿过，但会通过截流板截留二级喷淋系统产生的吸收液以防流入一级吸收区6。浸出液储罐4中的浸出液通过浸出液泵41打入二级喷淋系统，自上而下流动与烟气逆向接触进行反应，烟气中残余SO2被深度脱除，同时CO、NO2和Hg2+被吸收去除。截流区10处的吸收液通过回流泵12打入浸出液储罐4进行循环使用，浸出液储罐4中浸出液定期按20-30％比例排放，并从氨浸池1中补充新鲜的浸出液保证对烟气污染物的吸收效率。
第四步，烟气净化后经过脱硫塔上部的除雾器13去除水雾等细颗粒物后经由烟气排放口14排放。
在第一步中，除铜渣来自铅冶炼粗铅除铜、铜冶炼废渣、锡冶炼粗锡除铜、镍冶炼粗锡除铜等行业生产过程；氨浸池是为了利用氨水将除铜渣中的硫化铜、亚铜浸出，并形成含有游离铵、硫化铜、铜铵络合离子、亚铜铵络合离子等成分的浸出清液，浸出液pH高于9，用于二级吸收区SO2、CO、NO2和Hg2+的去除；剩余浸出渣含有硫化铜、氧化铜、亚铜、氧化铁、亚铁及少量铵，用于一级吸收区的预脱硫；所用氨水浓度在15％，其用量约为氨浸池中除铜渣体积的 20％；
在第二步中，采用的塔体为脱硫塔包括两级脱硫区，下部的一级吸收区6 为预脱硫区，上部的二级吸收区11为深度脱硫和脱硝除碳除汞区；进入脱硫塔的烟气是经过除尘和氧化法脱硝后，含有SO2、NO2、Hg2+和高浓度CO的烟气。
在第三步中，进入二级吸收区11的烟气温度≤55℃；浸出浆液和浸出液经过的一段时间循环使用后，当一级吸收区的脱硫效率低于70％时外排30％的浆液，沉淀脱水后作为铜冶炼厂的原料进行资源化利用，并补充30％的新鲜浆液；二级吸收区的除碳效率低于90％时外排储罐中22％的浸出液，并补充22％新鲜的浸出液。
下述各实施例将结合具体的数值对本实用新型提供的一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳的方法进行说明。
实施例1
本实施例中，使用15％的氨水将氨浸池中的除铜渣进行浸出4h，氨水投加比例是除铜渣体积的20％，浸出液pH为10.8。将模拟烟气从塔体的烟气入口通入一级吸收区，烟气中含有4000mg/m3 SO2、320mg/m3 NO2、8000mg/m3 CO、300μg/m3 Hg2+，烟气量5m3/h，烟气温度约为120℃，一级吸收区6的液气比设为18L/m3，二级吸收区的液气比设为6L/m3。通过对烟气排放口中污染物浓度的检测，结果表明净化后模拟烟气中SO2浓度为18mg/m3、NOx浓度为23mg/m3、CO浓度为85mg/m3、Hg浓度为30μg/m3，满足《铅、锌工业污染物排放标准》GB 25466-2010修改单中的大气污染物特别排放限值要求。
实施例2
本实施例中，使用20％的氨水将氨浸池中的除铜渣进行浸出4h，氨水投加比例是除铜渣体积的12％，浸出液pH为10.3。将模拟烟气从塔体的烟气入口通入一级吸收区，烟气中含有6000mg/m3 SO2、280mg/m3 NO2、14000mg/m3 CO、380μg/m3 Hg2+，烟气量3.6m3/h，进入一级吸收区烟气温度为100℃，一级吸收区的液气比设为15L/m3；进入二级吸收区烟气温度为48℃，二级吸收区的液气比设为4L/m3。
其余步骤同实施例1，通过对烟气排放口中污染物浓度的检测，结果表明净化后模拟烟气中SO2浓度为27mg/m3、NOx浓度为21mg/m3、CO浓度为 122mg/m3、Hg浓度为36μg/m3，满足《铅、锌工业污染物排放标准》GB 25466-2010修改单中的大气污染物特别排放限值要求。
浸出浆液和浸出液经过的一段时间循环使用后，当一级吸收区的脱硫效率低于70％时外排20％的浆液，并补充20％的新鲜浆液；二级吸收区的除碳效率低于90％时外排储罐中30％的浸出液，并补充30％新鲜的浸出液。
实施例3
本实施例中，使用25％的氨水将氨浸池中的除铜渣进行浸出4h，氨水投加比例是除铜渣体积的8％，浸出液pH为10.5。将模拟烟气从塔体的烟气入口通入一级吸收区，烟气中含有5000mg/m3 SO2、300mg/m3 NO2、5000mg/m3 CO、350μg/m3 Hg2+，烟气量4.5m3/h，进入一级吸收区烟气温度为100℃，一级吸收区的液气比设为13L/m3；进入二级吸收区烟气温度为50℃，二级吸收区的液气比设为5L/m3。
其余步骤同实施例1，通过对烟气排放口中污染物浓度的检测，结果表明净化后模拟烟气中SO2浓度为20mg/m3、NOx浓度为19mg/m3、CO浓度为 46mg/m3、Hg浓度为17μg/m3，满足《铅、锌工业污染物排放标准》GB 25466- 2010修改单中的大气污染物特别排放限值要求。
浸出浆液和浸出液经过的一段时间循环使用后，当一级吸收区的脱硫效率低于70％时外排25％的浆液，并补充25％的新鲜浆液；二级吸收区的除碳效率低于90％时外排储罐中25％的浸出液，并补充25％新鲜的浸出液。
综上，本实用新型采用除铜渣通过氨水浸出后形成浸出清液和浸出渣，其中浸出渣中含有硫化铜、氧化铜、亚铜、氧化铁、亚铁及少量铵，可用于一级吸收区的预脱硫；浸出清液中含有游离铵、硫化铜、铜铵络合离子、亚铜铵络合离子等成分，pH较高，可用于二级吸收区深度脱硫脱硝除碳除汞，铜铵络合离子和亚铜铵络合离子主要将高浓度CO吸收去除。现场调研结果表明，烟气中CO浓度与烟气中Hg0浓度呈正相关，这是由于CO会将被吸收的Hg2 +重新还原为Hg0进入烟气。本申请专利所用技术可将CO与Hg2+同时吸收，避免烟气中CO将Hg2 +还原为Hg0，从而实现烟气多污染物的协同稳定去除。
以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种铅锌冶炼挥发窑烟气脱硫除汞脱碳装置，其特征在于，包括：
塔体及所述塔体内部从下至上依次设有的一级吸收区(6)、截流区(10)、二级吸收区(11)；
所述塔体位于所述一级吸收区(6)下部一侧处设有烟气入口(5)；
所述塔体顶部设有烟气排放口(14)；
所述一级吸收区(6)设有一级喷淋系统，所述一级喷淋系统将一级吸收液自上而下喷淋至所述塔体内；
所述二级吸收区(11)设有二级喷淋系统，所述二级喷淋系统将二级吸收液自上而下喷淋至所述塔体内；
所述截流区(10)设有烟气穿过的孔隙，且截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液。
2.根据权利要求1所述的脱硫除汞脱碳装置，其特征在于，还包括
浆液池(3)，用于储存一级吸收液；
所述浆液池(3)与所述一级喷淋系统之间通过第一管体连通，所述第一管体上设有第一浆液泵(9)；
储槽(7)，其设置于所述塔体的底部，用于收集经一级喷淋系统喷淋后的并与烟气反应后的一级吸收液；所述储槽(7)与所述浆液池(3)通过第二管体连通，所述第二管体上设有第二浆液泵(8)。
3.根据权利要求1所述的脱硫除汞脱碳装置，其特征在于，还包括：
浸出液储罐(4)，用于储存二级吸收液；
所述浸出液储罐(4)与所述二级喷淋系统之间通过第三管体连通，所述第三管体上设有浸出液泵(41)；
所述浸出液储罐(4)与所述截流区(10)之间连通的第四管体连通，所述第四管体上设有回流泵(12)，所述回流泵(12)将所述截流区(10)截留二级喷淋系统喷淋的二级吸收液输送至所述浸出液储罐(4)。
4.根据权利要求1所述的脱硫除汞脱碳装置，其特征在于，还包括：
除雾器(13)，设置于所述塔体内，并设置于所述二级吸收区上部。
5.根据权利要求3所述的脱硫除汞脱碳装置，其特征在于，所述截流区(10)包括：多个截流板，依次从所述塔体内一侧至另一侧倾斜搭接设置，相邻所述截流板位于搭接面处之间设有气体穿过的空隙；其中，搭接于最上层的截流板A(101)远离相邻所述截流板一端与所述塔体密封连接；搭接于最下层的截流板B(102)远离相邻所述截流板一端与所述塔体密封连接，所述塔体位于与所述截流板B(102)连接处设有排液口，所述排液口与所述第四管体连通；
多个通气板(103)，其均竖向并相互平行设置于每个所述截流板底部，搭接于最上层的所述截流板A(101)和搭接于最下层的所述截流板B(102)底部均设有一个所述通气板(103)，其余所述截流板底部均设有两个所述通气板(103)，相邻所述截流板底部的相邻所述通气板(103)通过板体(105)连接；
每个所述通气板(103)上均开设有多个供烟气穿过的通孔(104)。
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