本發(fā)明涉及一種煙氣凈化裝置，尤其涉及一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
冶金過(guò)程中，為脫除金屬里面微量的硫、磷、碳、硅、砷、錫等雜質(zhì)，在采用氧化處理后產(chǎn)生的煙氣成分較為復(fù)雜，氣相組成一般以非金屬、金屬的氧化物存在，大顆粒粉塵或干燥狀態(tài)(露點(diǎn)以上)的粘結(jié)性粉塵，在前道的旋風(fēng)處理、布袋除塵、電除塵后，經(jīng)余熱鍋爐回收熱能后，溫度降至露點(diǎn)以上20～30℃，但氣相中含有微小粉塵或干燥狀態(tài)(露點(diǎn)以上)非粘結(jié)性粉塵，沒(méi)有被前脫塵處理裝置攔截下來(lái)，且氣相要進(jìn)一步滿足后續(xù)二轉(zhuǎn)二吸制酸裝置要求，為進(jìn)一步脫除氣相中的氟，氯，磷等雜質(zhì)，通過(guò)水洗吸收過(guò)程，將氣相中的微小粉塵或溶水化合物進(jìn)行溶解或攔截，并滿足后續(xù)裝置要求。
冶金裝置產(chǎn)生煙氣符合二轉(zhuǎn)二吸制酸要求，一般礦種的內(nèi)的含硫量較高，為保證金屬中的硫含硫指標(biāo)符合品質(zhì)要求，一般在脫硫過(guò)程中氧含量控制的摩爾濃度一般超過(guò)硫氧化成二氧化硫所需的濃度，在氧化過(guò)程后煙氣中不可避免含有微量的三氧化硫。所以在水洗凈化裝置產(chǎn)生的洗滌液一般成酸性，國(guó)內(nèi)水洗凈化裝置為保證水洗凈化裝置凈化效果，并且穩(wěn)定，可靠運(yùn)行，一般控制裝置內(nèi)的酸濃度在2～5％之間，個(gè)別單位控制在10％左右，主要原因?yàn)楸ＷC煙氣中的硫、磷、砷、錫、鈣、硅等氧化物可有效溶解在水洗溶液，并保證溶液中的SS含量控制在一定范圍內(nèi)，防止SS的沉積破壞水洗裝置中設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
在此基礎(chǔ)上，水洗凈化裝置控制酸濃度要求來(lái)控制水洗裝置一次水的加入量，在SO3含量在一定值基礎(chǔ)上，酸濃度越低，加入的一次水越多，凈化裝置產(chǎn)生的含酸廢水越多，在國(guó)內(nèi)日趨嚴(yán)格的環(huán)保形式下，水洗凈化廢水的處理要求日趨嚴(yán)格，在原有進(jìn)行中和的基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步脫除水洗廢液中的重金屬離子，重金屬離子脫除方法一般采用硫化沉淀法，電解法等工藝，但硫化沉淀，電解等工藝在受限于水洗廢液中的重金屬濃度，為保證重金屬離子的脫除效果，一般要求將水洗廢液提濃至硫酸濃度35～55％之間。但凈化裝置產(chǎn)生的廢酸一般濃度都不超過(guò)10％，不符合重金屬脫除的工藝要求，所以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有凈化裝置產(chǎn)生廢酸需進(jìn)一步蒸發(fā)廢酸液中的水分提濃，并進(jìn)入下一步處理。所以原有處理裝置需增加一套三效蒸發(fā)裝置，通過(guò)蒸汽蒸發(fā)方式方式來(lái)處理此凈化廢液，大大增加了設(shè)備投資費(fèi)用和能源消耗，且由于廢酸的SS含量較高，對(duì)蒸發(fā)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了凈化裝置脫除煙氣中的雜質(zhì)，滿足后續(xù)二轉(zhuǎn)二吸要求，并可連續(xù)出產(chǎn)質(zhì)量濃度40％以上的硫酸。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理裝置，所述裝置包括動(dòng)力波洗滌塔、連續(xù)過(guò)濾裝置、三氧化硫吸收塔和冷卻塔，所述動(dòng)力波洗滌塔分別與過(guò)濾裝置、三氧化硫吸收塔、冷卻塔相連通，所述三氧化硫吸收塔與冷卻塔相連通；所述過(guò)濾裝置包括過(guò)濾器、污泥槽和污泥壓濾機(jī)，所述動(dòng)力波洗滌塔通過(guò)過(guò)濾輸送泵與過(guò)濾器相連通，所述過(guò)濾器底部與污泥槽相連通，過(guò)濾器頂部與動(dòng)力波洗滌塔相連通，所述污泥槽通過(guò)污泥壓濾泵與污泥壓濾機(jī)相連通，所述污泥壓濾機(jī)底部與儲(chǔ)泥裝置相連通，污泥壓濾機(jī)頂部與動(dòng)力波洗滌塔相連通。
本發(fā)明在保證凈化吸收效果的同時(shí)，可連續(xù)產(chǎn)生質(zhì)量濃度大于等于40％的硫酸，并穩(wěn)定，可靠運(yùn)行，在滿足現(xiàn)有環(huán)保要求下，極大的降低了后續(xù)處理裝置的投資費(fèi)用和能源消耗費(fèi)用，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
作為優(yōu)選，所述動(dòng)力波洗滌塔與冶煉煙氣進(jìn)氣管道相連通，動(dòng)力波洗滌塔還分別與動(dòng)力波循環(huán)泵、硫酸溢流槽相連通，所述動(dòng)力波洗滌塔通過(guò)氣相管道與三氧化硫吸收塔相連通，所述硫酸溢流槽通過(guò)硫酸輸送泵、硫酸冷卻器與外管相連通。
作為優(yōu)選，所述三氧化硫吸收塔與吸收塔循環(huán)泵相連通，三氧化硫吸收塔通過(guò)溢流管道與動(dòng)力波洗滌塔相連通，三氧化硫吸收塔頂部與冷卻塔相連通，所述冷卻塔分別與冷卻塔循環(huán)泵、冷卻器相連通。
作為優(yōu)選，所述動(dòng)力波洗滌塔與應(yīng)急高位槽相連通，事故狀態(tài)下，應(yīng)急高位槽自控閥開啟，保證氣相進(jìn)入后續(xù)塔器的溫度控制在設(shè)備允許范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞。
作為優(yōu)選，所述冷卻塔循環(huán)泵通過(guò)旁路管道與煙氣洗滌水出水管相連通，所述冷卻塔循環(huán)泵的旁路管道與三氧化硫吸收塔相連通。一次吸收液由來(lái)自冷卻塔循環(huán)泵旁路管道控制輸送至三氧化硫吸收塔。
作為優(yōu)選，所述冷卻塔頂部與工業(yè)一次水進(jìn)水管相連通，所述冷卻器分別與循環(huán)水進(jìn)水管、循環(huán)水回水管相連通。直接采用的水冷，能源消耗費(fèi)用以循環(huán)水的輸送費(fèi)用為主要能源消耗。
作為優(yōu)選，所述冷卻塔頂部與電除霧裝置相連通，經(jīng)處理的含霧氣體進(jìn)入后續(xù)電除霧裝置。
一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理方法，包括下述步驟：
(1)來(lái)自除塵工序的215℃～350℃的含塵煙氣進(jìn)入動(dòng)力波洗滌塔，洗滌液通過(guò)由動(dòng)力波循環(huán)泵提升后噴入塔中，氣液緊密接觸而產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫區(qū)；被吸收提濃的40％以上硫酸溢流至硫酸溢流槽，并通過(guò)硫酸輸送泵，經(jīng)硫酸冷卻器冷卻后輸送至外管；
(2)動(dòng)力波洗滌塔增加一個(gè)旁路過(guò)濾裝置，洗滌液由過(guò)濾輸送泵輸送至過(guò)濾器，使洗滌液通過(guò)旁路過(guò)濾，經(jīng)處理洗滌液水質(zhì)SS含量小于10mg/L，經(jīng)過(guò)濾的清液溢流至動(dòng)力波洗滌塔，稠液在底部富集后，通過(guò)間歇開啟底部閥門，排放至污泥槽，污泥槽內(nèi)稠液經(jīng)污泥壓濾泵輸送至污泥壓濾機(jī)，污泥底部出料后處理，清液壓濾至動(dòng)力波洗滌塔；
(3)經(jīng)動(dòng)力波洗滌塔處理后的氣相與由吸收塔循環(huán)泵提升的液相在三氧化硫吸收塔填料層內(nèi)傳質(zhì)，氣相中三氧化硫被充分吸收，產(chǎn)生熱量由氣相帶走，一次吸收液由來(lái)自冷卻塔循環(huán)泵旁路管道控制輸送至三氧化硫吸收塔，吸收液在填料層內(nèi)吸收三氧化硫后被提濃，并通過(guò)溢流管道溢流至動(dòng)力波洗滌塔做進(jìn)一步提濃處理；
(4)經(jīng)三氧化硫吸收塔處理后的氣相與由冷卻塔循環(huán)泵提升的液體在冷卻塔冷卻區(qū)填料層內(nèi)傳熱，氣相溫度被降低，液相溫度升高，氣相中的水分被冷凝，氣相冷凝所需冷量由冷卻塔冷卻器提供；煙氣洗滌水由冷卻塔循環(huán)泵旁路管道輸送至外管，經(jīng)處理的含霧氣體進(jìn)入后續(xù)電除霧裝置。
作為優(yōu)選，步驟(1)中，洗滌液通過(guò)由動(dòng)力波循環(huán)泵提升后分別進(jìn)入一個(gè)大孔徑非節(jié)流型的噴嘴逆著氣流噴入塔中，塔內(nèi)溫度通過(guò)控制動(dòng)力波氣相管的液膜加入量控制。
作為優(yōu)選，步驟(1)中，事故狀態(tài)下，應(yīng)急高位槽自控閥開啟。保證氣相進(jìn)入后續(xù)塔器的溫度控制在設(shè)備允許范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、原有凈化裝置洗滌廢液一般濃度在4～10％，本凈化裝置可將硫酸濃度提濃至40％以上，按含酸廢液排放量減少九成，極大的降低了企業(yè)排放酸性廢液的總量，降低了企業(yè)的污染物處理成本；
2、由于凈化裝置產(chǎn)生的酸性廢液中含有大量的重金屬離子，而現(xiàn)有脫除重金屬離子的方式一般采用電解法，硫化物沉淀法，一般要求洗滌廢液達(dá)到一定濃度后，才能產(chǎn)生脫除效果，原有冶煉煙氣凈化裝置的廢液都需進(jìn)行提濃后再進(jìn)行脫除重金屬工藝，本裝置經(jīng)處理產(chǎn)生的40％以上硫酸可直接用于脫除重金屬離子，減少了冶煉公司需增加一套提濃裝置的投資費(fèi)用；
3、本凈化裝置處理過(guò)程中控制氣相中的加水量，以三氧化硫和水通過(guò)分級(jí)吸收，冷卻，大量水通過(guò)循環(huán)水冷卻方式冷凝，而原有裝置是將三氧化硫和水在一起冷凝吸收，含酸濃度低，在提濃過(guò)程中，本裝置直接采用的水冷，能源消耗費(fèi)用以循環(huán)水的輸送費(fèi)用為主要能源消耗，而原有處理工藝需將冷凝水通過(guò)蒸汽加熱蒸發(fā)方式進(jìn)行脫除冷凝分離，能源消耗的主要是蒸汽，本處理裝置的能源消耗費(fèi)用極大的降低了能源消耗費(fèi)用。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明所要保護(hù)的范圍并不限于此。
參照?qǐng)D1，一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理裝置，所述裝置包括動(dòng)力波洗滌塔1、連續(xù)過(guò)濾裝置、三氧化硫吸收塔2和冷卻塔3，所述動(dòng)力波洗滌塔1分別與連續(xù)過(guò)濾裝置、三氧化硫吸收塔2、冷卻塔3相連通，所述三氧化硫吸收塔2與冷卻塔3相連通；所述連續(xù)過(guò)濾裝置包括過(guò)濾器4、污泥槽5和污泥壓濾機(jī)6，所述動(dòng)力波洗滌塔1通過(guò)過(guò)濾輸送泵7與過(guò)濾器4相連通，所述過(guò)濾器4底部與污泥槽5相連通，過(guò)濾器4頂部與動(dòng)力波洗滌塔1相連通，所述污泥槽5通過(guò)污泥壓濾泵8與污泥壓濾機(jī)6相連通，所述污泥壓濾機(jī)6底部與儲(chǔ)泥裝置9相連通，污泥壓濾機(jī)6頂部與動(dòng)力波洗滌塔1相連通。所述動(dòng)力波洗滌塔1與冶煉煙氣進(jìn)氣管道10相連通，動(dòng)力波洗滌塔1還分別與動(dòng)力波循環(huán)泵11、硫酸溢流槽12相連通，所述動(dòng)力波洗滌塔通過(guò)氣相管道與三氧化硫吸收塔相連通，所述硫酸溢流槽12通過(guò)硫酸輸送泵13、硫酸冷卻器14與外管相連通。所述三氧化硫吸收塔2與吸收塔循環(huán)泵15相連通，三氧化硫吸收塔2通過(guò)溢流管道與動(dòng)力波洗滌塔1相連通，吸收液在填料層內(nèi)吸收SO3后被提濃，并通過(guò)溢流管道溢流至動(dòng)力波洗滌塔做進(jìn)一步提濃處理。三氧化硫吸收塔2頂部與冷卻塔3相連通，所述冷卻塔3分別與冷卻塔循環(huán)泵16、冷卻器17相連通。所述動(dòng)力波洗滌塔1與應(yīng)急高位槽18相連通，事故狀態(tài)下，應(yīng)急高位槽自控閥開啟，保證氣相進(jìn)入后續(xù)塔器的溫度控制在設(shè)備允許范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞。所述冷卻塔循環(huán)泵16通過(guò)旁路管道19與煙氣洗滌水出水管20相連通，所述冷卻塔3頂部與工業(yè)一次水進(jìn)水管21相連通，所述冷卻器17分別與循環(huán)水進(jìn)水管22、循環(huán)水回水管23相連通，所述冷卻塔循環(huán)泵16的旁路管道19與三氧化硫吸收塔2相連通，所述冷卻塔3頂部與電除霧裝置24相連通，經(jīng)處理的含霧氣體進(jìn)入后續(xù)電除霧裝置。
一種副產(chǎn)40％以上硫酸的冶煉煙氣凈化處理方法，具體操作為：
(1)動(dòng)力波洗滌
來(lái)自除塵工序的215℃～350℃的含塵煙氣進(jìn)入動(dòng)力波洗滌塔1，洗滌液通過(guò)由動(dòng)力波循環(huán)泵11提升后分別進(jìn)入一個(gè)大孔徑非節(jié)流型的噴嘴逆著氣流噴入塔中，氣流和液體相撞，從而迫使液體呈輻射狀自里向外射向筒壁，在氣-液界面區(qū)域形成強(qiáng)烈湍動(dòng)區(qū)，流體動(dòng)量達(dá)到平衡，氣液緊密接觸而產(chǎn)生穩(wěn)定的“駐波”(即泡沫區(qū))，“駐波”浮在氣流中，隨氣、液相對(duì)動(dòng)量的大小而升降；在泡沫區(qū)內(nèi)，由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面接觸，便產(chǎn)生顆粒捕集、氣體吸收和氣體急冷等作用；塔內(nèi)溫度通過(guò)控制動(dòng)力波氣相管的液膜加入量控制，事故狀態(tài)下，應(yīng)急高位槽18自控閥開啟，保證氣相進(jìn)入后續(xù)塔器的溫度控制在設(shè)備允許范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞；被吸收提濃的40％以上硫酸溢流至硫酸溢流槽12，并通過(guò)硫酸輸送泵13，經(jīng)硫酸冷卻器14冷卻后輸送至外管；
(2)連續(xù)過(guò)濾裝置
為提高排出硫酸濃度，加入吸收SO3的水量勢(shì)必減少，導(dǎo)致外排的酸量減少，為保證動(dòng)力波洗滌塔液相中的SS含量，動(dòng)力波洗滌塔增加一個(gè)旁路過(guò)濾裝置，洗滌液由過(guò)濾輸送泵7輸送至過(guò)濾器4，使洗滌液通過(guò)旁路過(guò)濾，經(jīng)處理洗滌液水質(zhì)SS含量小于10mg/L，經(jīng)過(guò)濾的清液溢流至動(dòng)力波洗滌塔1，稠液在底部富集后，通過(guò)間歇開啟底部閥門，排放至污泥槽5，污泥槽5內(nèi)稠液經(jīng)污泥壓濾泵8輸送至污泥壓濾機(jī)6，污泥底部出料后處理，清液壓濾至動(dòng)力波洗滌塔1；
(3)三氧化硫吸收塔
粉塵和部分SO3經(jīng)動(dòng)力波洗滌塔在洗滌過(guò)程中被洗滌收入液相，由于吸收的理論塔板數(shù)不能做到完全吸收的效果，需增加一級(jí)三氧化硫吸收塔進(jìn)一步吸收氣相中的SO3；氣相與由吸收塔循環(huán)泵15提升的液相在三氧化硫吸收塔2填料層內(nèi)傳質(zhì)，氣相中SO3被充分吸收，產(chǎn)生熱量由氣相帶走，一次吸收液由來(lái)自冷卻塔循環(huán)泵16旁路管道19控制輸送至三氧化硫吸收塔，吸收液在填料層內(nèi)吸收SO3后被提濃，并通過(guò)溢流管道溢流至動(dòng)力波洗滌塔做進(jìn)一步提濃處理；
(4)冷卻塔
三氧化硫吸收后，氣相溫度較高，不符合后續(xù)二轉(zhuǎn)二吸水分操作要求，需對(duì)氣相進(jìn)行降溫處理；氣相與由冷卻塔循環(huán)泵16提升的液體在冷卻塔3冷卻區(qū)填料層內(nèi)傳熱，氣相溫度被降低，液相溫度升高，氣相中的水分被冷凝，氣相冷凝所需冷量由冷卻塔冷卻器17提供；煙氣洗滌水由冷卻塔循環(huán)泵旁路管道19輸送至外管，由于煙氣中的煙塵，三氧化硫等成分已由動(dòng)力波洗滌塔，三氧化硫吸收塔吸收，后續(xù)冷卻塔內(nèi)冷卻液體含雜質(zhì)較少，可簡(jiǎn)單處理后即符合直接使用要求；經(jīng)處理的含霧氣體進(jìn)入后續(xù)電除霧裝置。
本發(fā)明在保證凈化吸收效果的同時(shí)，可連續(xù)產(chǎn)生質(zhì)量濃度大于等于40％的硫酸，并穩(wěn)定，可靠運(yùn)行，在滿足現(xiàn)有環(huán)保要求下，極大的降低了后續(xù)處理裝置的投資費(fèi)用和能源消耗費(fèi)用，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明處理前氣相組成、處理后氣相組成，及與原有凈化處理工藝能源消耗對(duì)比分別如表1、表2、表3所示：
表1處理前氣相組成(煙氣溫度215℃)
表2處理后氣相組成(煙氣溫度40℃)
表3能源消耗對(duì)比
本處理工藝裝置每年節(jié)省費(fèi)用為：1072.72-344.72＝728萬(wàn)/年，設(shè)備投資由三氧化硫吸收塔代替了原有的三效蒸發(fā)裝置，降低了企業(yè)的設(shè)備投資和運(yùn)營(yíng)成本。綜合上述：本處理工藝極大的降低了企業(yè)的能源消耗成本，給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，是一條節(jié)能、減排，經(jīng)濟(jì)效益明顯的處理工藝。