CN103471401B - 再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置。属于余热利用和废气处理的方法。包括余热回收装置和粉尘回收装置；余热回收装置由逆流换热余热锅炉A（1）、逆流换热余热锅炉B（2）和逆流换热余热锅炉工质预热器（3）组成；粉尘回收装置由水淋洗涤塔（4）、液膜洗涤器（5）、雾沫捕捉器（6）、引风机（7）、沉降过滤器A（8）、沉降过滤器B（9）组成；回收利用方法包括如下步骤：余热一级回收、余热二级回收、余热三级回收、水雾淋洗粉尘回收、液膜粉尘回收、雾沫去除、尾气达标排放。提供了一种余热回收效率高，粉尘回收完全，而且回收成本较低的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置。余热回收率≥90%。
Description
技术领域
本发明是一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置。属于余热利用和废气处理的方法。
背景技术
再生铜精炼是以粗铜、废杂铜为原料，经加工精炼制备出铜含量≥99.3%的精铜，然后浇铸成型，制成铜锭或阳极板的过程。
再生铜精炼阳极炉作业分为投料、氧化、还原和浇铸四个阶段。其中氧化阶段排放的烟气温度在1200～1300℃，烟气含大量粉尘，并携带半熔融状态的金属颗粒；在还原阶段，采用重油作为还原剂，其利用率低于30%，其余的70%随烟气排放，还原阶段的烟气温度高达1400℃。在再生铜精炼过程中，烟气带走的热量占金属冶炼总能耗的一半以上。因此，在再生铜精炼工艺过程中，排放的烟气中携带的余热是宝贵的热能资源。将其回收利用对于节约能源具有重要意义。同时，再生铜精炼工艺排放的烟气携带的热能的回收利用是再生铜精炼企业降低能耗和生产成本的重要环节。
再生铜精炼产生的大量烟气粉尘中含有铜金属和各种有价元素。为了提高冶炼回收率，并回收有价元素，同时减少环境污染，烟气粉尘的回收具有重要经济效益和环保效益。
现有技术中，再生铜精炼烟气余热的回收利用，大都采用余热锅炉，只对高温烟气余热进行了回收利用，中低温余热还未被完全回收利用，而且传统余热锅炉的换热效率低。因此，存在余热资源回收率较低。仍有部分余热随尾气排入大气。既浪费能源，又污染环境。
现有技术中的再生铜精炼烟气中粉尘的回收方法，有干法收尘和湿法收尘。干法收尘回收粉尘使用较多，存在过程控制不稳定，烧坏布袋回收器，或者布袋堵塞的故障时有发生，导致停车。严重影响稳定生产，而且能耗较高，粉尘回收不完全。尾气排入大气，造成环境污染。
一种不仅回收高温余热，而且回收中低温余热，余热回收效率高，粉尘回收完全，而且回收成本较低的理想的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，是人们所期待的。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种不仅回收高温余热，而且回收中低温余热，余热回收效率高，粉尘回收完全，而且回收成本较低的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于包括余热回收装置和粉尘回收装置；
所述余热回收装置由逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3组成；
所述粉尘回收装置由水淋洗涤塔4、液膜洗涤器5、雾沫捕捉器6、引风机7、沉降过滤器A8、沉降过滤器B9组成；
余热回收装置与粉尘回收装置通过管线或管件顺序连接而成，烟气中余热及粉尘的回收利用方法包括如下步骤：
①.余热一级回收
来自再生铜精炼炉的高温烟气进入逆流换热余热锅炉A1，与锅炉内工质逆流换热，将其携带的高温热能传递给锅炉工质；烟气自身温度降低到≤700℃实现余热一级回收；
②.余热二级回收
经步骤①余热一次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉B2，与锅炉工质逆流换热，将其携带的中温热能传递给锅炉工质；烟气自身温度降低到≤450℃实现余热二级回收；
③.余热三级回收
经步骤②余热二次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉工质预热器3，与余热锅炉工质预热器4的工质逆流换热，将其携带的低温热能传递给锅炉工质预热器的工质；烟气自身温度降低到≤120℃实现余热三级回收；
④.水雾淋洗粉尘回收
来自逆流换热余热锅炉工质预热器3的烟气进入水淋洗涤塔4底部，在上升过程中与塔顶喷淋雾化的水滴逆流接触，粉尘随淋洗水进入沉降过滤器A8，沉降过滤固液分离，淋洗水被送到水淋洗涤塔4塔顶，继续循环使用，滤渣回收利用；经洗涤后的烟气从水淋洗涤塔4塔顶流出；
⑤.液膜粉尘回收
经步骤④水雾淋洗后，来自水淋洗涤塔4的烟气进入液膜吸收器5，继续回收粉尘后，进入沉淀过滤器B9，沉降过滤固液分离，水相被送到水淋洗涤塔4塔顶，继续循环使用，滤渣回收利用；
⑥.雾沫去除
经步骤⑤液膜粉尘回收后的烟气进入雾沫捕捉器6，除去雾沫；
⑦.尾气排放
经步骤⑥雾沫去除后的无尘尾气，达到排放标准后，经引风机7排放。
从热力学的理论讲，最合理的换热方式是逆流换热，同样换热条件下，逆流换热可以实现均匀的温差，使得换热过程产生的不可逆损失小，因此换效率高。本发明的发明人采用逆流换热方式对于再生铜精炼工艺排放的烟气中携带的余热进行回收利用的技术方案，对于解决本发明要解决的技术问题，做出了突出的贡献。
水雾淋洗粉尘回收，液膜粉尘回收，对粉尘的回收效果都明显好于现有技术。排放的尾气达到国家规定的排放标准。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于步骤①、②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3烟气与锅炉余热回收工质之间的换热采用双套管式逆流换热方式，或三套管式逆流换热方式；其中：
所述的双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；
所述的三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
是优选的及时方案。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于步骤①、②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3烟气与锅炉余热回收工质之间的换热均采用双套管式逆流换热方式.换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
是一个优选的技术方案。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于步骤①、②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3烟气与锅炉工质之间的换热均采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
是最优选的技术方案。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于步骤①、②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1烟气与锅炉余热回收工质之间的换热均采用双套管式逆流换热方式；逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3烟气与锅炉工质之间的换热采用三套管式逆流换热方式。
是一个优选的技术方案。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于烟气温度≤1000℃的冶炼烟气携带的余热及粉尘的回收利用方法，所述步骤②余热二级回收，省去不用。是一个节约设备投入优选的技术方案。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于所述余热锅炉工质或余热锅炉工质预热器的工质是水或者低沸点有机工质。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置回收的热能的利用方法，其特征在于直接以热能的形式使用，或者将回收的热能转变为电能或机械能。
本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，相比现有技术有如下积极效果：
①.提供了一种不仅回收高温余热，而且回收中低温余热，余热回收效率高，粉尘回收完全，而且回收成本较低的再生铜精炼排放的烟气中携带的余热及粉尘的回收利用装置。
②.烟气粉尘中含有铜金属和各种有价元素回收利用，提高了粗铜冶炼产率，并回收了有价元素，取得明显的经济效益；排放的尾气达到国家规定的排放标准，保护了人类赖以生存的自燃环保。
③.避免了干法收尘回收粉尘工艺中，存在的过程控制不稳定，烧坏布袋回收器，或者布袋堵塞的故障。
.④.采用逆流换热，提高了热量回收率。余热回收率≥90%。
⑤.节约用水量，降低了能耗。
附图说明
图1是本发明的再生铜精炼烟气中余热及粉尘回的收利用装置流程示意图。其中：
1.逆流换热余热锅炉A
2.逆流换热余热锅炉B
3.逆流换热余热锅炉工质预热器
4.水淋洗涤塔
5.液膜洗涤器
6.雾沫捕捉器
7.引风机
8.沉降过滤器A
9.沉降过滤器B
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1
一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，包括余热回收装置和粉尘回收装置；
所述余热回收装置由逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3组成；
所述粉尘回收装置由水淋洗涤塔4、液膜洗涤器5、雾沫捕捉器6引风机7、沉降过滤器A8、沉降过滤器B9组成；
余热回收装置与粉尘回收装置通过管线或管件顺序连接而成，烟气中余热及粉尘的回收利用方法包括如下步骤：
①.余热一级回收
来自再生铜精炼炉的1350℃的烟气进入逆流换热余热锅炉A1，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；与锅炉内工质逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤700℃实现余热一级回收；
②.余热二级回收
经步骤①余热一次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉B2，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤450℃实现余热二级回收；
③.余热三级回收
经步骤②余热二次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉工质预热器3，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；烟气与余热锅炉工质预热器4的工质逆流换热，将其携带的低温热能传递给锅炉工质预热器的工质；烟气自身温度降低到≤120℃实现余热三级回收；
④.水雾淋洗粉尘回收
来自逆流换热余热锅炉工质预热器3的烟气进入水淋洗涤塔4底部，在上升过程中与塔顶喷淋雾化的水滴逆流接触，大部分粉尘随淋洗水进入沉降过滤器A8，沉降过滤固液分离，淋洗水被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；经洗涤后的烟气从塔顶流出，继续回收粉尘；
⑤.液膜粉尘回收
经步骤④的烟气进入液膜吸收器5，继续回收粉尘后，进入沉淀过滤器B9，沉降过滤固液分离，水相被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；
⑥.雾沫去除
经步骤⑤液膜粉尘回收后的烟气进入雾沫捕捉器7，除去雾沫；
⑦.尾气排放
经步骤⑥雾沫去除后的无尘尾气，达到排放标准后，经引风机（7）排放。
余热回收率≥90%。排放的尾气达到国家规定的排放标准。
实施例2
按照实施例1的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，不同之处在于：
步骤①、②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1、逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3，烟气与锅炉工质之间的换热均采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
余热回收率≥95%。排放的尾气达到国家规定的排放标准。
实施例3
按照实施例1的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，不同之处在于：
步骤①中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉A1，烟气与锅炉余热回收工质之间的换热均采用双套管式逆流换热方式.换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
步骤②、③中采用的余热回收装置逆流换热余热锅炉B2和逆流换热余热锅炉工质预热器3烟气与锅炉工质之间的换热均采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热。
余热回收率≥93%。排放的尾气达到国家规定的排放标准。
Claims (5)
1.一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于包括余热回收装置和粉尘回收装置；
所述余热回收装置由逆流换热余热锅炉A(1)、逆流换热余热锅炉B(2)和逆流换热余热锅炉工质预热器(3)组成；所述粉尘回收装置由水淋洗涤塔(4)、液膜洗涤器(5)、雾沫捕捉器(6)、引风机(7)、沉降过滤器A(8)、沉降过滤器B(9)组成；
余热回收装置与粉尘回收装置通过管线或管件顺序连接而成；
所述装置用于再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用，其运行方法包括如下步骤：
①.余热一级回收
来自再生铜精炼炉的1350℃的烟气进入逆流换热余热锅炉A(1)，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；与锅炉内工质逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤700℃实现余热一级回收；
②.余热二级回收
经步骤①余热一次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉B(2)，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤450℃实现余热二级回收；
③.余热三级回收
经步骤②余热二次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉工质预热器(3)，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；烟气与余热锅炉工质预热器(3)的工质逆流换热，将其携带的低温热能传递给锅炉工质预热器的工质；烟气自身温度降低到≤120℃实现余热三级回收；
④.水雾淋洗粉尘回收
来自逆流换热余热锅炉工质预热器3的烟气进入水淋洗涤塔(4)底部，在上升过程中与塔顶喷淋雾化的水滴逆流接触，大部分粉尘随淋洗水进入沉降过滤器A(8)，沉降过滤固液分离，淋洗水被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；经洗涤后的烟气从塔顶流出，继续回收粉尘；
⑤.液膜粉尘回收
经步骤④的烟气进入液膜吸收器(5)，继续回收粉尘后，进入沉淀过滤器B(9)，沉降过滤固液分离，水相被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；
⑥.雾沫去除
经步骤⑤液膜粉尘回收后的烟气进入雾沫捕捉器(6)，除去雾沫；
⑦.尾气排放
经步骤⑥雾沫去除后的无尘尾气，达到排放标准后，经引风机(7)排放。
余热回收率≥90％；排放的尾气达到国家规定的排放标准。
2.一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于包括余热回收装置和粉尘回收装置；
所述余热回收装置由逆流换热余热锅炉A(1)、逆流换热余热锅炉B(2)和逆流换热余热锅炉工质预热器(3)组成；所述粉尘回收装置由水淋洗涤塔(4)、液膜洗涤器(5)、雾沫捕捉器(6)、引风机(7)、沉降过滤器A(8)、沉降过滤器B(9)组成；
余热回收装置与粉尘回收装置通过管线或管件顺序连接而成；
所述装置用于再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用，其运行方法包括如下步骤：
①.余热一级回收
来自再生铜精炼炉的1350℃的烟气进入逆流换热余热锅炉A(1)，采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤700℃实现余热一级回收；
②.余热二级回收
经步骤①余热一次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉B(2)，采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤450℃实现余热二级回收；
③.余热三级回收
经步骤②余热二次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉工质预热器(3)，采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；烟气与余热锅炉工质预热器(3)的工质逆流换热，将其携带的低温热能传递给锅炉工质预热器的工质；烟气自身温度降低到≤120℃实现余热三级回收；
④.水雾淋洗粉尘回收
来自逆流换热余热锅炉工质预热器3的烟气进入水淋洗涤塔(4)底部，在上升过程中与塔顶喷淋雾化的水滴逆流接触，大部分粉尘随淋洗水进入沉降过滤器A(8)，沉降过滤固液分离，淋洗水被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；经洗涤后的烟气从塔顶流出，继续回收粉尘；
⑤.液膜粉尘回收
经步骤④的烟气进入液膜吸收器(5)，继续回收粉尘后，进入沉淀过滤器B(9)，沉降过滤固液分离，水相被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；
⑥.雾沫去除
经步骤⑤液膜粉尘回收后的烟气进入雾沫捕捉器(6)，除去雾沫；
⑦.尾气排放
经步骤⑥雾沫去除后的无尘尾气，达到排放标准后，经引风机(7)排放；
余热回收率≥95％；排放的尾气达到国家规定的排放标准。
3.一种再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于包括余热回收装置和粉尘回收装置；
所述余热回收装置由逆流换热余热锅炉A(1)、逆流换热余热锅炉B(2)和逆流换热余热锅炉工质预热器(3)组成；所述粉尘回收装置由水淋洗涤塔(4)、液膜洗涤器(5)、雾沫捕捉器(6)、引风机(7)、沉降过滤器A(8)、沉降过滤器B(9)组成；
余热回收装置与粉尘回收装置通过管线或管件顺序连接而成；
所述装置用于再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用，其运行方法包括如下步骤：
①.余热一级回收
来自再生铜精炼炉的1350℃的烟气进入逆流换热余热锅炉A(1)，采用双套管式逆流换热方式，换热装置由数根直径不同的二直管套装配置组合构成，烟气走中心管，余热回收工质走环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；与锅炉内工质逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤700℃实现余热一级回收；
②.余热二级回收
经步骤①余热一次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉B(2)，采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热，烟气将其携带的高温热能传递给锅炉蒸发工质；烟气自身温度降低到≤450℃实现余热二级回收；
③.余热三级回收
经步骤②余热二次回收后的烟气进入逆流换热余热锅炉工质预热器(3)，采用三套管式逆流换热方式，换热装置由直径不同的三直管套装配置构成，烟气走中心管和外环隙，余热回收工质走内环隙管，二者流动方向相反，实现逆流换热；烟气与余热锅炉工质预热器(3)的工质逆流换热，将其携带的低温热能传递给锅炉工质预热器的工质；烟气自身温度降低到≤120℃实现余热三级回收；
④.水雾淋洗粉尘回收
来自逆流换热余热锅炉工质预热器3的烟气进入水淋洗涤塔(4)底部，在上升过程中与塔顶喷淋雾化的水滴逆流接触，大部分粉尘随淋洗水进入沉降过滤器A(8)，沉降过滤固液分离，淋洗水被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；经洗涤后的烟气从塔顶流出，继续回收粉尘；
⑤.液膜粉尘回收
经步骤④的烟气进入液膜吸收器(5)，继续回收粉尘后，进入沉淀过滤器B(9)，沉降过滤固液分离，水相被送到水淋洗涤塔顶继续循环洗涤使用，滤渣回收利用；
⑥.雾沫去除
经步骤⑤液膜粉尘回收后的烟气进入雾沫捕捉器(6)，除去雾沫；
⑦.尾气排放
经步骤⑥雾沫去除后的无尘尾气，达到排放标准后，经引风机(7)排放；
余热回收率≥93％；排放的尾气达到国家规定的排放标准。
4.按照权利要求1或权利要求1、2或权利要求3所述的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，其特征在于所述余热锅炉工质或余热锅炉工质预热器的工质是水或者低沸点有机工质。
5.按照权利要求1或权利要求1、2或权利要求3所述的再生铜精炼烟气中余热及粉尘的回收利用装置，回收的热能的利用方法，其特征在于直接以热能的形式使用，或者将回收的热能转变为电能或机械能。
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