CN111397404A - 铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电解废物处理领域，特别是涉及一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置。铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置包括壳体、冷却部；冷却部包括冷却管组和冷却盘组，冷却管组设置在壳体的内侧壁上，冷却盘组设置在壳体的内顶壁和内底壁上；壳体上设置有烟气进口、烟气出口以及排灰口，烟气进口以及烟气出口设置在壳体的侧壁上，排灰口设置在壳体的底部。本发明提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置通过在壳体内设置冷却管组和冷却盘组，能够与高温烟气口之间构成温度梯度空腔，气液混合态的高温烟气在该温度梯度空腔中转变成粒状或片状或粉状的固体，不会粘结在高温烟气口或壳体内壁上，能够有效地保障烟气通道的畅通。
Description
技术领域
本发明涉及电解废物处理领域，特别是涉及一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置。
背景技术
高温法无害化处置及资源化利用铝电解废阴极技术是当前难以攻克的难题之一。而各工艺环节又有其相应的分支难题，故目前还未形成可靠的产业化生产线。
其中，铝电解废阴极高温处置产生的烟气，从窑炉高温烟气出口溢出后，气态及熔融液态的电解质和杂质，会在烟气通道四周的壁板上形成板结，有时还会在高温烟气出口处形成冰溜态的板结，导致烟气通道被堵塞。
现有技术是将煅烧铝电解废阴极产生的1200℃至1700℃的废阴极高温烟气与外界气体混合，并将烟气的温度降到800℃以下。其中高温烟气与外界气体的流速比为1：2至1：10，体积比为1：3至1：15。在这种技术中，利用外界气体混合冷却降温技术对铝电解废阴极高温烟气板结有一定的缓解作用，但不能有效根治气态及熔融液态的电解质和杂质在高温烟气出口处即1200℃至800℃之间的烟气通道处形成冰溜态的板结。
此外，还有一种方式是采用其它碳原料与铝电解废阴极混合，即稀释废阴极含量后再用高温法进行综合利用，直接避开高浓度废阴极高温烟气，即某种意义上间接解决或缓解了高浓度废阴极高温烟气挂壁板结难题，但这种方式处理废阴极的效率很低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，能够有效地防止铝电解废阴极高温电煅烟气形成板结，进而能够防止烟气通道被堵塞。
本发明提供一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，包括壳体、冷却部；所述冷却部包括冷却管组和冷却盘组，所述冷却管组设置在所述壳体的内侧壁上，所述冷却盘组设置在所述壳体的内顶壁和内底壁上；所述壳体上设置有高温烟气进口、烟气出口以及排灰口，所述高温烟气进口以及所述烟气出口设置在所述壳体的侧壁上，所述排灰口设置在所述壳体的底部。
进一步地，所述冷却管组包括多根冷却管，多根冷却管沿着高度方向设置在所述壳体的内侧壁上。
进一步地，所述冷却盘组包括第一冷却盘和第二冷却盘，所述第一冷却盘设置在所述壳体的内顶壁上，所述第二冷却盘设置在所述壳体的内底壁上。
进一步地，所述第一冷却盘、所述第二冷却盘与多根所述冷却管流体连通。
进一步地，所述壳体上还设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却液进口以及所述冷却液出口与所述第一冷却盘、所述第二冷却盘以及多根所述冷却管连通。
进一步地，在所述冷却管组和/或所述冷却盘组上还设置有至少一个冷却液排气阀。
进一步地，在所述排灰口的位置处还设置有密封阀，所述排灰口与所述冷却管组围设成的环形空间的中心对应。
进一步地，所述高温烟气进口上设置有烟气管，所述烟气管伸入所述冷却管组围设成的环形空间中，且所述烟气管的伸入段的长度小于所述环形空间宽度的一半。
进一步地，在所述烟气管与所述壳体之间还设置有绝缘密封圈。
进一步地，所述壳体包括由外向内依次设置的密封钢板、保温层以及耐火层。
本发明提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，通过在壳体内设置冷却管组和冷却盘组，并将铝电解废阴极高温电煅烟气通入壳体内部，使得冷却管组和冷却盘组与高温烟气出口之间构成温度梯度空腔，高温烟气以气液混合态进入的温度梯度空腔，并在的温度梯度空腔内转变成粒状或片状或粉状的固体，固体无粘性不会粘接板结在壳体内部，可自落并从排灰口被排出，这样一来就有效地解决了铝电解废阴极高温电煅烟气板结、挂壁、堵塞烟气通道的问题。此外，壳体由内向外的耐火层、保温层及密封钢板结构，既保障了壳体外表的低温安全性，又保障了烟气不外泄的安全可靠性。本发明铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置不仅简洁、实用，而且还具有成本低、使用安全等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置的示意性结构图；
图2为本发明实施例提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置的横截面示意图。
附图标号说明：
100、壳体；102、高温烟气进口；104、烟气出口；106、排灰口；108、冷却管；110、第一冷却盘；112、第二冷却盘；114、冷却液进口；116、冷却液出口；118、冷却液排气阀；120、密封阀；122、绝缘密封圈；124、烟气管。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1至图2所示，本发明提供一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，包括壳体100、冷却部；冷却部包括冷却管组和冷却盘组，冷却管组设置在壳体100的内侧壁上，冷却盘组设置在壳体100的内顶壁和内底壁上；壳体100上设置有高温烟气进口102、烟气出口104以及排灰口106，高温烟气进口102以及烟气出口104设置在壳体100的侧壁上，排灰口106设置在壳体100的底部。
本发明提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，通过在壳体100内设置冷却管组和冷却盘组，并将铝电解废阴极高温电煅烟气通入壳体100内部，能够使得冷却管组和冷却盘组与高温烟气进口102之间构成梯度温度空腔，对通入的高温烟气进行降温，进而使得气液混合态的高温烟气在梯度温度空腔内转变成粒状或片状或粉状的固体。由于固体无粘性，因此经过冷却后的固体不会粘接板结在壳体100内部，可自落并从排灰口106被排出，这样一来就有效地解决了铝电解废阴极高温电煅烟气板结、挂壁、堵塞烟气通道的问题。本发明铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置不仅简洁、实用，而且还具有成本低、使用安全等优点。
本发明实施例中的壳体100包括有多层结构，具体来说，由外向内壳体100依次包括密封钢板、保温层以及耐火层。
其中，密封钢板用以提高该壳体100的密封性能，防止铝电解废阴极高温电煅烟气的外泄，同时还能够提高壳体100的结构强度；保温层用以防止冷却管组和冷却盘组的冷量外泄，例如可由导热系数小的轻质保温材料制成保温层；耐火层用以防止壳体100内部被铝电解废阴极高温电煅烟气的高温损毁，例如可由无机非金属材料制成耐火层。
此外，需要说明的是，本发明实施例中的壳体100可以呈矩形、圆形等，在此不做具体的限定。
在壳体100上设置有高温烟气进口102、烟气出口104和排灰口106。
再进一步地，高温烟气进口102上设置有烟气管124，烟气管124伸入冷却管组围设成的环形空间中，且烟气管124的伸入段的长度小于环形空间宽度的一半。换而言之，伸入环形空间中的烟气管124的伸入段由壳体100的左侧伸入环形空间中，则伸入段的端部距离其右侧的冷却管组的距离要大于该伸入段的端部距离其左侧的冷却管组的距离。优选地，伸入段的长度可以约为壳体100宽度的三分之一。
其中，高温烟气进口102为铝电解废阴极高温电煅烟气的高温进气口。进一步地，在高温烟气进口102的位置处，即烟气管124与壳体100之间还设置有绝缘密封圈122。通过设置绝缘密封圈122既能够电绝缘又能够防止铝电解废阴极高温电煅烟气的高温外泄，进而能够防止铝电解废阴极高温电煅烟气对环境造成污染。此外，需要说明的是，进入壳体100的铝电解废阴极高温电煅烟气的温度通常被控制在1100℃-1700℃之间，因而进入壳体100内部的铝电解废阴极高温电煅烟气通常以气液混合态进入壳体100中，经过该处理装置的处理，将气液混合态的铝电解废阴极高温电煅烟气转化为粒状或片状或粉状的固体排出。
其中，烟气管124同样由耐高温材料制成。之所以将烟气管124的伸入段的长度设置成小于环形空间宽度的一半的形式，是为了能够保证进入环形空间即温度梯度空腔中的铝电解废阴极高温电煅烟气能够被充分的梯度冷却，并转化成粒状或片状或粉状的固体，而且不会粘挂板结在烟气管124的端口或壳体100的内壁上。
烟气出口104为经过处理后的铝电解废阴极高温电煅烟气的出口，经过处理后，铝电解废阴极高温电煅烟气已经转化为低温的气体。进一步地，可在沿其出口设置过滤装置或者收集装置等，用以再一次过滤经过处理的铝电解废阴极高温电煅烟气中的杂质，同时还可以进一步地收集经过处理的铝电解废阴极高温电煅烟气中的固体颗粒。
排灰口106用以将由铝电解废阴极高温电煅烟气转变成的粒状或片状或粉状的固体排出。进一步地，为了防止粒状或片状或粉状的固体对环境的二次污染，在排灰口106的位置处还设置有密封阀120。其中，密封阀120可以使用球形电动密封阀等元件。
再进一步地，排灰口106与冷却管组围设成的环形空间的中心对应。这样一来，粒状或片状或粉状的固体就能够顺利的从排灰口106中排出到壳体100外部。
再进一步地，为了壳体100能够对粒状或片状或粉状的固体形成收集作用，壳体100的底部成倒锥形，这样一来，粒状或片状或粉状的固体就能够顺着倒锥形的壳体100内壁落到排灰口106中，再由密封阀120排出，后续直接冷却装袋收集。
冷却部用以实现对铝电解废阴极高温电煅烟气的冷却，其中，冷却部包括冷却管组和冷却盘组。
冷却管组是围设在壳体100的内壁上的，即，冷却管组是沿着壳体100的内壁设置在壳体100内部的。此外，由于冷却管组是围设在壳体100内部的，因此，在冷却管组的中间形成有环形空间。如前所述，壳体100的形状可以呈矩形或圆形，因此，冷却管组中间的环形空间是与壳体100的形状相适应的。
此外，需要说明的是，该环形空间还同时能够起到为前述的低温的粒状或片状或粉状的固体提供下行通道的作用(即图1中黑色加粗箭头所示的通道)，即，壳体100内的粒状或片状或粉状的固体是通过该环形空间落入到排灰口106。而且，在本发明实施例中，从该环形空间的中心到壳体100内侧壁上的冷却管组的温度梯度约为1100℃至90℃。
如图1和图2所示，冷却管组包括多根冷却管108，多根冷却管108设置在壳体100的内侧壁上。即，多根冷却管108是沿着壳体100的高度方向设置在壳体100内部的。这样一来，就在壳体100的内部的周向形成了一个完整的冷却环境，而且也形成了前述的环形空间。
优选地，多根冷却管108的长度相等，这样就能够形成温度环境恒定的冷却空间。当然，冷却管108也可以设置成冷却套的形式，在此不做穷举，只要能够实现冷却的作用即可。
冷却盘组设置在壳体100的内顶壁和内底壁上，即，冷却盘组是设置在壳体100内的顶部和底部，而且，冷却盘组还与冷却管组的位置相对应。这样一来，在冷却管组和冷却盘组中间就形成了一个完整的冷却空间，当铝电解废阴极高温电煅烟气进入该冷却空间时，能够被迅速冷却，进而能够将铝电解废阴极高温电煅烟气转化成粒状或片状或粉状的固体，再将粒状或片状或粉状的固体排出并收集即可实现对铝电解废阴极高温电煅烟气的无害化处理。
进一步地，冷却盘组包括第一冷却盘110和第二冷却盘112，第一冷却盘110设置在壳体100的内顶壁上，第二冷却盘112设置在壳体100的内底壁上。
需要说明的是，所谓的第一冷却盘110、第二冷却盘112的形状是与壳体100的内壁的形状相适应的，而且，第一冷却盘110、第二冷却盘112与多根冷却管108是流体连通的。这样一来，就能够形成一个完整的冷却空间。
所谓的壳体100的内底壁并不一定是严格意义上的壳体100的内部的底部，而是与多根冷却管108的长度对应的，例如，每根冷却管108的长度为10米，则第一冷却盘110与第二冷却盘112之间的间距可以同样为10米。
此外，为了与前述的环形空间对应，第二冷却盘112的中间位置可以开设一个与环形空间对应的开口，这样一来，粒状或片状或粉状的固体就能够依次从环形空间、第二冷却盘112的中间位置上的开口落入到排灰口106中。
进一步地，壳体100上还设置有冷却液进口114和冷却液出口116，冷却液进口114以及冷却液出口116与第一冷却盘110、第二冷却盘112以及多根冷却管108连通。
如图1所示，冷却液进口114可以优选地设置在第二冷却盘112底面上，冷却液出口116可以优选地设置在第一冷却盘110顶面上。这样一来，温度较低的冷却液能够从低处流入冷却部中，经过热交换后的冷却液能够从高处流出，能够防止冷却液中产生气泡，进而能够防止冷却管组或者冷却盘组中出现气泡空腔，防止铝电解废阴极高温电煅烟气对冷却管组或冷却盘组干烧，避免了冷却管组或冷却盘组被高温损毁，进而能够保证该铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置的使用寿命。
通过冷却液进口114能够及时地向冷却管组、冷却盘组中补充冷却液，通过冷却液出口116能够及时地将经过冷却后的冷却液排出。例如，冷却液可以是水，并循环使用，这样可以进一步地降低该铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置的投入成本和运行成本。
再进一步地，在冷却管组和/或冷却盘组上还设置有至少一个冷却液排气阀118。优选地，冷却液排气阀118被设置在冷却管组和/或冷却盘组的最高点位置。这样一来，即便冷却液中产生气泡，气泡也可以上浮从通过设置冷却液排气阀118，能够及时排出冷却液中的气体，保证冷却液的顺利流通及冷却管组和冷却盘组的热能被均匀安全交换。
综上所述，本发明实施例提供的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，通过将气液混合态的铝电解废阴极高温电煅烟气通入由冷却管组和冷却盘组构成的冷却空间内，能够在烟气出口104与冷却管组、冷却盘组之间形成温度梯度空腔，同时气液混合态的铝电解废阴极高温电煅烟气在该温度梯度空腔内被转化为粒状或片状或粉状的固体，由于固体具有不沾性，因此，固体不会粘接在壳体100的内部，这样一来就有效地解决了铝电解废阴极高温电煅烟气板结、挂壁、堵塞烟气通道的问题。
此外，壳体100由内向外的耐火层、保温层及密封钢板结构，既保障了壳体100外表的低温安全性，又保障了烟气不外泄的安全可靠性。本发明铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置不仅简洁、实用，而且还具有成本低、使用安全等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，包括壳体、冷却部；
所述冷却部包括冷却管组和冷却盘组，所述冷却管组设置在所述壳体的内侧壁上，所述冷却盘组设置在所述壳体的内顶壁和内底壁上；
所述壳体上设置有高温烟气进口、烟气出口以及排灰口，所述高温烟气进口以及所述烟气出口设置在所述壳体的侧壁上，所述排灰口设置在所述壳体的底部。
2.根据权利要求1所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述冷却管组包括多根冷却管，多根冷却管沿着高度方向设置在所述壳体的内侧壁上。
3.根据权利要求2所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述冷却盘组包括第一冷却盘和第二冷却盘，所述第一冷却盘设置在所述壳体的内顶壁上，所述第二冷却盘设置在所述壳体的内底壁上。
4.根据权利要求3所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述第一冷却盘、所述第二冷却盘与多根所述冷却管流体连通。
5.根据权利要求3所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述壳体上还设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却液进口以及所述冷却液出口与所述第一冷却盘、所述第二冷却盘以及多根所述冷却管连通。
6.根据权利要求1所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，在所述冷却管组和/或所述冷却盘组上还设置有至少一个冷却液排气阀。
7.根据权利要求1所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，在所述排灰口的位置处还设置有密封阀，所述排灰口与所述冷却管组围设成的环形空间的中心对应。
8.根据权利要求1所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述高温烟气进口上设置有烟气管，所述烟气管伸入所述冷却管组围设成的环形空间中，且所述烟气管的伸入段的长度小于所述环形空间宽度的一半。
9.根据权利要求8所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，在所述烟气管与所述壳体之间还设置有绝缘密封圈。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的铝电解废阴极高温电煅烟气的处理装置，其特征在于，所述壳体包括由外向内依次设置的密封钢板、保温层以及耐火层。
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