CN216537763U - 含二噁英冶炼烟气的收砷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统。该系统包括第一收尘单元、急冷脱酸单元、沉降单元及第二收尘单元。经过上述系统间的层层协同利用，本实用新型的三氧化二砷收率为95～98％，有色金属粉尘收率大于98％，最终排放烟气中二噁英类物质的含量在0.5ngTEQ/Nm³以下。

Description

含二噁英冶炼烟气的收砷系统

技术领域

本实用新型涉及有色金属冶炼领域，具体而言，涉及一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统。

背景技术

随着国家对再生金属产业的日益重视，含铜污泥、含铅浸出渣和含锌钢厂烟尘等有色金属二次资源得到重新利用，冶炼规模逐年扩大。其冶炼烟气成分复杂，含砷原料以三氧化二砷的气态形式进入烟气，同时烟气中还含有可回收的有色金属粉尘、二噁英、三氧化硫等有害物质。近年来，根据国家《再生铜铝铅锌工业污染物排放标准》和《危险废物焚烧污染物控制标准》相关标准的规定，排放烟气中二噁英类物质必须控制在0.5ngTEQ/Nm³以下。

现有工艺一般采用旋风收尘器或电收尘器将冶炼烟气中的可回收有色金属粉尘收集，烟气净化后再进入急冷塔，急冷塔采用喷水或喷碱液的形式将烟气温度急剧降低后，三氧化二砷以固体形式析出，并被后续袋式收尘器收集。例如，高砷金矿焙烧烟气治理系统及回收砷和脱硫的方法中(CN102350163B)，为提高收尘效率专利采用了旋风收尘器和电除尘器组合的方式对有色金属粉尘进行收集，然而这样增加了设备数量和工程投资。而且，烟气通过水套冷却后用袋式收尘器收砷，水套冷却没有急冷塔效果好，含砷烟气易粘结在烟道中。尤其是，工艺中没有涉及二噁英的脱除问题。例如，一种铜冶炼烟尘中回收砷的方法中(CN105087946B)，专利采用电收尘器对有色金属粉尘进行收集，然而其收尘效率较低，同时也没有考虑二噁英的去除问题。例如，一种含三氧化硫冶炼烟气的收砷工艺中(CN105536475B)，专利中也没有考虑烟气含尘和二噁英的问题。其烟气经喷碱液的急冷塔脱除三氧化硫并降温后采用袋式收尘器收集高砷烟尘，碱液和三氧化硫反应后析出的盐颗粒容易造成喷嘴堵塞，简单将碱液喷入急冷塔也不能保证三氧化硫完全反应。

综上，现有烟气收砷工艺并未考虑到二噁英的脱除问题，烟气很难达标排放。同时，实际工程中旋风收尘器粉尘捕集率在80％以内，电除尘器的粉尘捕集率在90％以内，其有色金属粉尘回收率也较低，造成有色金属资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统，以解决现有技术中烟气收砷工艺中没有脱除二噁英且有色金属回收率低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统，系统包括：第一收尘单元，为过滤式收尘器，其具有冶炼烟气进口和第一除尘烟气出口；其中，过滤式收尘器的过滤介质为耐高温金属滤筒或耐高温陶瓷滤筒；急冷脱酸单元，包括急冷脱酸塔、碱液供应单元以及压缩空气供应单元；急冷脱酸塔的顶部设置有至少一个第一喷孔，其通过第一喷淋管路与碱液供应单元的出口相连，压缩空气供应单元与第一喷淋管路相连；急冷脱酸塔还设置有第一除尘烟气进口和脱酸烟气出口，第一除尘烟气进口通过第一输气管道与第一除尘烟气出口相连；沉降单元，包括沉降腔和活性炭粉末供应单元，沉降腔上部设置有至少一个第二喷孔，其通过第二喷淋管路与活性炭粉末供应单元相连；沉降腔下部设置有第二烟气进口，其通过第二输气管道与脱酸烟气出口相连；沉降腔的上部还设置有第二除尘烟气出口；第二收尘单元，具有第三烟气进口，其与第二除尘烟气出口相连，第二收尘单元为袋式收尘器，袋式收尘器的滤筒材质为聚四氟乙烯。

进一步地，过滤式收尘器为袋式过滤器，耐高温金属滤筒为不锈钢纤维滤筒或不锈钢颗粒烧结滤筒；耐高温陶瓷滤筒为陶瓷纤维滤筒或陶瓷颗粒烧结滤筒。

进一步地，急冷脱酸单元还包括：至少一个双流体喷枪，一一对应设置在第一喷孔处，并与第一喷淋管路相连；或者，至少一个旋转雾化器，一一对应设置在第一喷孔处，并与第一喷淋管路相连。

进一步地，沉降单元还包括至少一个活性炭喷枪，一一对应设置在第二喷孔处，并与第二喷淋管路相连。

进一步地，活性炭喷枪的个数为1～20个。

进一步地，第二输气管道上设置有冷风阀。

经过上述系统间的层层协同利用，本实用新型的砷产品(三氧化二砷)收率为95～98％，有色金属粉尘收率大于98％，排放烟气中二噁英类物质的含量在0.5ngTEQ/Nm³以下。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一种实施例的含二噁英冶炼烟气的收砷系统示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一收尘单元；20、急冷脱酸单元；21、急冷脱酸塔；22、碱液供应单元；23、压缩空气供应单元；201、第一喷孔；30、沉降单元；31、沉降腔；32、活性炭粉末供应单元；301、第二喷孔；40、第二收尘单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

正如背景技术部分所描述的，现有烟气收砷工艺中没有脱除二噁英且其有色金属回收率低。为了解决这一问题，本实用新型提供了一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统，如图1所示，该系统包括第一收尘单元10、急冷脱酸单元20、沉降单元30及第二收尘单元40。第一收尘单元10为过滤式收尘器，其具有冶炼烟气进口和第一除尘烟气出口；其中，过滤式收尘器的过滤介质为耐高温金属滤筒或耐高温陶瓷滤筒；急冷脱酸单元20包括急冷脱酸塔21、碱液供应单元22以及压缩空气供应单元23；急冷脱酸塔21的顶部设置有至少一个第一喷孔201，其通过第一喷淋管路与碱液供应单元22的出口相连，压缩空气供应单元23与第一喷淋管路相连；急冷脱酸塔21还设置有第除尘一烟气进口和脱酸烟气出口，第一除尘烟气进口通过第一输气管道与第一除尘烟气出口相连；沉降单元30包括沉降腔31和活性炭粉末供应单元32，沉降腔31上部设置有至少一个第二喷孔301，其通过第二喷淋管路与活性炭粉末供应单元32相连；沉降腔31下部设置有第二烟气进口，其通过第二输气管道与脱酸烟气出口相连；沉降腔31的上部还设置有第二除尘烟气出口；第二收尘单元40具有第三烟气进口，其与第二除尘烟气出口相连；第二收尘单元40为袋式收尘器，袋式收尘器的滤筒材质为聚四氟乙烯。

本实用新型含二噁英冶炼烟气的收砷系统，冶炼烟气首先进入过滤式收尘器，可将烟气中铜、铅和锌等有色金属粉尘进行捕集，然后将其送回冶炼系统再次利用。尤其是，本实用新型过滤式收尘器的过滤介质为耐高温金属纤维滤布或耐高温陶瓷纤维滤布，收尘效率可达到98％以上，有色金属粉尘的回收率更高，可资源利用率更佳。收尘后的第一除尘烟气通过第一输气管道进入急冷脱酸塔，通过第一喷孔向急冷脱酸塔中喷入碱液及压缩空气，压缩空气供应单元23具有开启或关闭状态。这样，可以防止二噁英再次生成，也可以中和烟气中的三氧化硫生成相应的硫酸盐，同时还可以降低烟气酸露点，进而保护后续设备不被酸腐蚀。此外，还有利于减轻后续沉降单元中除二噁英的负担，改善二噁英的去除效果，从而保证烟气排放要求。

脱酸烟气经第二输气管道进入沉降腔，并同时向由沉降腔中通过第二喷孔喷入活性炭粉末，即可利用活性炭粉末吸附脱除烟气中的二噁英。而且，基于本实用新型的上述设备连接方式，脱酸烟气自沉降腔下部进入，活性炭自沉降腔上部喷入，烟气自下而上，活性炭自上而下，可增加烟气及活性炭的接触范围，从而促使烟气和活性炭得到充分混合，进而促使二噁英脱除效率更高。同时，因急冷脱酸塔中进行了急速降温，使得三氧化二砷在急冷脱酸塔和沉降腔内均能够以固体形式饱和析出，但因固体三氧化二砷颗粒较小，大部分会随着烟气继续进行第二收尘单元完成收集，仅少量会沉降在急冷脱酸塔和沉降腔底部。

沉降腔中含有少量的硫酸盐(诸如硫酸钠、硫酸钙等)、吸附二噁英的活性炭及少量的含砷烟尘。这些沉降固体沉降在沉降腔下部(比如灰斗内)，可以和急冷脱酸塔中形成的大量硫酸盐及少量的含砷烟尘一起作为低砷烟尘集中收集。剩余的大量三氧化二砷烟尘和极微量的硫酸盐、含二噁英的活性炭作为高砷烟尘收集进入第二收尘单元作为高砷烟尘收集。

经过上述系统间的层层协同利用，本实用新型的砷产品(三氧化二砷)收率为95～98％，有色金属粉尘收率大于98％，最终排放烟气中二噁英类物质的含量在0.5ngTEQ/Nm³以下。其中，本实用新型的砷产品包含了沉降腔、急脱酸塔及第二收尘单元中的三部分三氧化二砷。

而且，本实用新型第二收尘单元为袋式收尘器，滤筒材质可选用PTFE，其购买厂家包括但不限于浙江鸿盛环保科技集团有限公司、厦门中创环保科技股份有限公司。

具体地，烟气在第二收尘单元中的流速为0.4～0.8m/min。在第一收尘单元及第二收尘单元中，可采用反吹压力不低于0.3MPa的压缩空气，将截留捕集在滤布表面的粉尘收集，这是本领域技术人员根据常规技术手段可以予以实现的，在此不多赘述。

为了进一步提高有色金属粉尘的收率，优选过滤式收尘器为袋式过滤器，耐高温金属滤筒为不锈钢纤维滤筒或不锈钢颗粒烧结滤筒，其购买厂家包括但不限于成都易态科技有限公司、湖南惠同新材料有限公司和福建龙净环保股份有限公司。耐高温陶瓷滤筒为陶瓷纤维滤筒或陶瓷颗粒烧结滤筒，其购买厂家包括但不限于山东工业陶瓷研究设计院有限公司、山东永耀琦泉环保科技有限公司和福建龙净环保股份有限公司。

优选地，急冷脱酸单元20还包括：双流体喷枪，一一对应设置在第一喷孔201处，并与第一喷淋管路相连；或者，旋转雾化器，一一对应设置在第一喷孔201处，并与第一喷淋管路相连。采用旋转雾化器或者双流体喷枪，其一，可将碱液雾化为液滴状，且可以将液滴的MSD(索特平均直径)稳定的控制在小于100μm的范围内，从而可以将液滴均匀的喷入塔内。其二，采用上述设备向急冷塔塔内喷入液滴，可以减少液滴之间的重叠，从而可以实现全部液滴在极短时间内汽化，促使急冷塔在0.5～1.0s内完成极冷降温过程。其三，采用上述设备可以提高碱液的覆盖面积并进一步提高碱液与烟气充分混合效率。综上，采用上述设备可以在更有效地防止二噁英再次生成同时进一步提高脱除三氧化硫的效率。同时，冶炼烟气的初始温度在450～500℃，通过上述装置可在0.5～1.0s内降温至160～190℃。为后续沉降单元的除二噁英及收砷提供更适宜的烟气温度，进而提高二噁英的脱除效率以及收砷效率。在一种优选的实施方案中，采用旋转雾化器时，旋转雾化器的转速在750r/min以上；采用双流体喷枪时，双流体喷枪的喷液量不超过1.5t/h。更优选地，双流体喷枪的个数为1～20个。

为了进一步提高二噁英的脱除效率，优选沉降单元30还包括活性炭喷枪，一一对应设置在第二喷孔301处，并与第二喷淋管路相连。采用上述装置可将活性炭粉末均匀的通入至沉降腔，且活性炭粉末在沉降腔内分散性更佳，和烟气的接触范围更大，二噁英的去除效率更高。更优选地，活性炭喷枪的个数为1～20个。

为了防止上述双流体喷枪及旋转雾化器因盐析或含尘颗粒导致设备堵塞，优选在双流体喷枪及旋转雾化器上还配备有自清洗装置，并定时对设备进行清洗。

考虑到烟气温度波动的存在，优选第二输气管道上设置有冷风阀。可通过冷风阀在烟气输送过程中混入一定量的空气，从而对烟气温度进一步调节，促使烟气温度保持在较适宜的范围内，从而更有效地避免了二噁英再生，以及促使三氧化二砷可以更稳定地以固体的形式析出。具体的空气进入量可根据烟气的温度进行调整，通常优选将其温度控制在170～180℃。

实施例1

采用图1中系统进行收砷。收砷步骤如下：

再生铜吹炼工段底吹转炉冶炼烟气，初始烟气量45000Nm³/h，烟气中含三氧化二砷(体积分数0.53％)、三氧化硫(体积分数0.1％)和二噁英类污染物(≈5ngTEQ/Nm³)，铜、铅和锌等有色金属粉尘浓度约3270mg/Nm³。

经过余热锅炉后450℃的高温烟气进入过滤式收尘器(包括并联设置的800个耐高温金属滤筒，收尘器过滤面积为2000m²)，将有色金属粉尘捕集后返回转炉冶炼。其中，过滤式收尘器为成都易态科技有限公司提供的不锈钢颗粒烧结滤筒形成的袋式过滤器，反吹压力为0.4Mpa，冶炼烟气在过滤式收尘器中的流速为0.7～0.8m/s，出口第一除尘烟气中铜、铅和锌等有色金属粉尘浓度小于30mg/Nm³，铜、铅和锌等有色金属粉尘回收效率约99％。

收尘后第一除尘烟气经第一输气管道进入急冷脱酸塔，同时与从急冷脱酸塔顶部的第一喷孔喷入的碳酸钠碱液接触，在1s内急速降温至170～180℃。烟气在急冷脱酸塔内共计停留时间约9s。第一喷孔设置有单支旋转喷雾器并配备自清洗装置。急冷脱酸塔消耗碱液量约3t/h，碳酸钠水溶液中碳酸钠的质量浓度为10％，烟气中三氧化硫的脱除率达到99％。

第二输气管道上设置有冷风阀，控制烟气温度调节至170±5℃。沉降腔上部设置有活性炭喷枪，向沉降腔中烟气中喷入活性炭粉末以吸附二噁英。活性炭粉末(煤质活性炭，孔隙半径为2.3～5.1nm，平均粒径为300目)的投加量为每立方米烟气120mg。

第二收尘单元中烟气的流速为0.6m/min，过滤介质选用PTFE覆膜滤袋，购于浙江鸿盛环保科技集团有限公司。

砷产品(三氧化二砷)总收率约为97％，铜、铅和锌等有色金属粉尘收率为99％，排放烟气中二噁英类物质的含量≈0.1ngTEQ/Nm³。

实施例2

再生铜吹炼工段侧吹转炉冶炼烟气，初始烟气量40000Nm³/h，烟气中含三氧化二砷(体积分数0.27％)、三氧化硫(体积分数0.16％)和二噁英污染物(≈3ngTEQ/Nm³)，铜、铅和锌等有色金属粉尘浓度约1820mg/Nm³，'经过余热锅炉后430℃的高温烟气进入过滤式收尘器(包括并联设置的1200个耐高温陶瓷滤筒，收尘器过滤面积为1500m²)，将含铜粉尘捕集后返回转炉冶炼。其中，过滤式收尘器为山东工业陶瓷研究设计院有限公司提供的陶瓷纤维滤筒形成的袋式过滤器，反吹压力为0.6Mpa，冶炼烟气在过滤式收尘器中的流速为0.7m/s，出口第一除尘烟气中铜、铅和锌等有色金属粉尘浓度小于35mg/Nm³，铜、铅和锌等有色金属粉尘浓度约回收效率约98％。

收尘后第一除尘烟气经第一输气管道进入急冷脱酸塔，同时与从急冷脱酸塔顶部的第一喷孔喷入的氢氧化钠碱液接触，在1s内急速降温至170～180℃。烟气在急冷脱酸塔内共计停留时间约10s。第一喷孔设置有4支双流体喷枪并配备自清洗装置。急冷脱酸塔消耗碱液量约2.5t/h，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠浓度为12％，烟气中三氧化硫的脱除率达到99％。

第二输气管道上设置有冷风阀，控制烟气温度调节至170±5℃。沉降腔上部设置有2支活性炭喷枪，向沉降腔中烟气中喷入活性炭粉末吸附二噁英。活性炭粉末(煤质活性炭，孔隙半径2.0～4.9nm，平均粒径为200目)的投加量为每立方米烟气130mg。

第二收尘单元中烟气的流速为0.6m/min，过滤介质选用PTFE覆膜滤袋，购于浙江鸿盛环保科技集团有限公司。

砷产品(三氧化二砷)总收率为96.3％，铜、铅和锌等有色金属粉尘回收率为98％，排放烟气中二噁英类物质的含量≈0.08ngTEQ/Nm³。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含二噁英冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述系统包括：

第一收尘单元（10），为过滤式收尘器，其具有冶炼烟气进口和第一除尘烟气出口；其中，所述过滤式收尘器的过滤介质为耐高温金属滤筒或耐高温陶瓷滤筒；

急冷脱酸单元（20），包括急冷脱酸塔（21）、碱液供应单元（22）以及压缩空气供应单元（23）；所述急冷脱酸塔（21）的顶部设置有至少一个第一喷孔（201），其通过第一喷淋管路与所述碱液供应单元（22）的出口相连，所述压缩空气供应单元（23）与所述第一喷淋管路相连；所述急冷脱酸塔（21）还设置有第一除尘烟气进口和脱酸烟气出口，所述第一除尘烟气进口通过第一输气管道与所述第一除尘烟气出口相连；

沉降单元（30），包括沉降腔（31）和活性炭粉末供应单元（32），所述沉降腔（31）上部设置有至少一个第二喷孔（301），其通过第二喷淋管路与所述活性炭粉末供应单元（32）相连；所述沉降腔（31）下部设置有第二烟气进口，其通过第二输气管道与所述脱酸烟气出口相连；所述沉降腔（31）的上部还设置有第二除尘烟气出口；

第二收尘单元（40），具有第三烟气进口，其与所述第二除尘烟气出口相连；所述第二收尘单元（40）为袋式收尘器，所述袋式收尘器的滤筒材质为聚四氟乙烯。

2.根据权利要求1所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述过滤式收尘器为袋式过滤器，所述耐高温金属滤筒为不锈钢纤维滤筒或不锈钢颗粒烧结滤筒。

3.根据权利要求1所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述过滤式收尘器为袋式过滤器，所述耐高温陶瓷滤筒为陶瓷纤维滤筒或陶瓷颗粒烧结滤筒。

4.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述急冷脱酸单元（20）还包括至少一个双流体喷枪，一一对应设置在所述第一喷孔（201）处，并与所述第一喷淋管路相连。

5.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述急冷脱酸单元（20）还包括至少一个旋转雾化器，一一对应设置在所述第一喷孔（201）处，并与所述第一喷淋管路相连。

6.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述沉降单元（30）还包括至少一个活性炭喷枪，一一对应设置在所述第二喷孔（301）处，并与所述第二喷淋管路相连。

7.根据权利要求6所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述活性炭喷枪的个数为1~20个。

8.根据权利要求1或2所述的冶炼烟气的收砷系统，其特征在于，所述第二输气管道上设置有冷风阀。

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