CN112807926A - 湿法冶金尾气洗涤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法冶金尾气洗涤装置及方法，装置包括换热器、洗涤塔、气液分离间冷器、除雾器和排气筒；换热器包括换热室以及分别与换热室连通的热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室；洗涤塔的输入端与热气出室连通、输出端与气液分离间冷器连通，气液分离间冷器的排气端与除雾器连通，除雾器的输出端与冷气进室连通，冷气出室与排气筒连通。通过换热器的设置在进入洗涤塔之前对尾气进行初次冷却，温度降低时部分蒸汽冷凝，使得待处理高温高压尾气流量变小，有益于缩减后续处理装置的体积规模。通过换热室的设置使处理干净的尾气温度提升至远高于环境温度，有利于消除排放口处的可见“白烟”，达到了脱白的目的。

Description

湿法冶金尾气洗涤装置及方法

技术领域

本发明属于化工、冶金尾气处理技术领域，特别是涉及一种湿法冶金尾气洗涤装置及方法。

背景技术

现有湿法冶金尾气处理***通常设置折流板洗涤塔，利用尾气交替穿过洗涤液在折流板间形成的水帘达到气液接触传质的目的。然而折流板洗涤塔所能提供的气液接触面积及接触强度有限，导致尾气中的部分气溶胶、固体微粒去除效果不佳，因此需要增大洗涤塔塔身的体积；另一方面，尾气直接输入洗涤塔，由于尾气自身温度很高，同比尾气体积巨大，对塔身体积的要求较高，因此导致现有洗涤塔的体积巨大。同时，带压尾气与常压尾气从同一位置送入洗涤塔，常压尾气常常因为入口处阻力大的原因而无法送入洗涤塔内。另外，洗涤塔排放的尾气水分为饱和状态，尾气从排气筒出来后的温度稍有下降部分饱和汽就容易冷凝形成烟羽或液滴，严重影响了对于排放烟气的视觉好感。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种既能降低塔身体积、又能避免排气时产生烟羽的湿法冶金尾气洗涤装置及方法。

本发明提供的这种湿法冶金尾气洗涤装置，包括换热器、洗涤塔、气液分离间冷器、除雾器和排气筒；换热器包括换热室以及分别与换热室连通的热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室；洗涤塔的输入端与热气出室连通、输出端与气液分离间冷器连通，气液分离间冷器的排气端与除雾器连通，除雾器的输出端与冷气进室连通，冷气出室与排气筒连通。

在一个具体实施方式中，所述换热室包括壳体，壳体内设波纹换热板、水平封板和竖直封板，波纹换热板、水平封板和竖直封板将壳体内腔分隔成交错间隔排列的若干水平热气通道和若干竖直冷气通道。

进一步的，所述热气进室和热气出室对称设置于水平热气通道两端；冷气进室和冷气出室对称设置于竖直冷气通道两端。

作为优选，所述热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室均为天圆地方型腔室，其方形端均与换热室相连。

在一个具体实施方式中，所述洗涤塔包括从上向下依次连通的带压气洗涤段、常压气洗涤段和储液段，带压气洗涤段通过热气管与所述热气出室连通，储液段分别通过气相连通管和液相连通管与气液分离间冷器连通。

进一步的，所述带压气洗涤段为圆柱段，其顶部密封并设若干洗涤管路；所述常压气洗涤段为圆柱段，其两端设有圆锥过渡段，其侧壁上设常压气进口，其直径大于带压气洗涤段的直径；所述储液段的主体为圆柱段、底端为锥形段，圆柱段的直径大于常压气洗涤段的直径，锥形段的末端设有排液口。

在一个具体实施方式中，所述气液分离间冷器包括外壳、封板、中心旋风筒和换热段，外壳上对应换热段区域设有进液口和出液口，中心旋风筒同轴设置于外壳内、顶端通过封板与外壳相连、底端通过换热段与外壳相连。

优选的，所述换热段包括上管板、下管板和螺旋扰流换热管；上管板包括中心孔和设置于中心孔外的若干气孔；下管板上设若干气孔；螺旋扰流换热管的两端为与气孔相匹配的圆管、中段呈螺旋纽带状；上管板和下盖板平行布置、分别连接于外壳内，螺旋扰流换热管沿轴向设置于对应两气孔之间，中心旋风筒穿过上管板立于下管板上。

优选的，所述气相连通管的内端与中心旋风筒的外壁相切；所述液相连通管与外壳位于换热段下部的区域连通。

本发明还提供了一种湿法冶金尾气洗涤方法，本方法利用上述的装置为工具进行，包括如下步骤：

S.1、换热降温，将高温高压尾气输入换热室，初次冷凝并缩小体积后流入洗涤塔；

S.2、多级洗涤净化，高温高压尾气洗涤冷凝、体积降低，后与常压尾气混合后再洗涤；

S.3、气液初步分离，混合气体在气液分离间冷器中气液分离；

S.4、降温除湿，初步分离后混合气体在气液分离间冷器中再次换热降温，混合气体中的含湿量降低；

S.5、除雾、再净化，混合气体在除雾器内进一步除去夹带的微小颗粒、雾沫；

S.6、脱白，处理完成后气体由冷气进室经换热室流至冷气出室后通过排气筒排出，在换热室内与新输入的高温高压尾气热交换升温，形成过热气体避免产生白雾。

本发明在投入使用时，首先将高温高压尾气输入换热室，初次冷凝并缩小体积后流入洗涤塔；其次在洗涤塔内再次洗涤冷凝、体积降低，并与常压尾气混合后再洗涤；然后将混合气体输入气液分离间冷器中气液分离并再次换热降温；最后将处理完成后的气体由冷气进室经换热室流至冷气出室后通过排气筒排出，在换热室内与新输入的高温高压尾气热交换升温，避免产生白雾。通过换热室的设置在进入洗涤塔之前对尾气进行初次冷却，温度降低时部分蒸汽冷凝，使得待处理高温高压尾气流量变小，有益于缩减后续处理装置的体积规模。通过换热室的设置使处理干净的尾气温度提升，远高于环境温度，有利于消除排放口处的可见“白烟”，达到了脱白的目的。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的布置示意图。

图2为图1中A-A处剖视放大示意图。

图3为图1中B-B处剖视放大示意图。

图4为本优选实施例中螺旋扰流换热管的放大示意图。

图示序号：

1—换热器，

11—换热室、111—壳体、112—波纹换热板、113—水平封板、114—竖直封板、115—水平热气通道、116—竖直冷气通道，

12—热气进室，13—热气出室，14—冷气进室，15—冷气出室；

2—洗涤塔，

21—带压气洗涤段、211—洗涤管路，

22—常压气洗涤段、221—常压气进口，

23—储液段、231—排液口；

3—气液分离间冷器，31—外壳，32—倒锥封板，33—中心旋风筒，

34—换热段、341—上管板、342—下管板、343—螺旋扰流换热管，

35—进液口，36—出液口；

4—除雾器；5—排气筒；6—热气管；7—气相连通管；8—液相连通管。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种湿法冶金尾气洗涤装置由换热器1、洗涤塔2、气液分离间冷器3、除雾器4和排气筒5五大部分构成，尾气的流动方向依次为换热器、洗涤塔、气液分离间冷器、除雾器、换热器、排气筒。

如图1—3所示，换热器1为错流板式气气换热器，它由换热室11、热气进室12、热气出室13、冷气进室14和冷气出室15五个腔室构成。其中换热室11为长方体形壳体111围成，并在其内设波纹换热板112、水平封板113和竖直封板114，波纹换热板、水平封板和竖直封板将壳体内腔分隔成交错间隔排列的若干水平热气通道115和若干竖直冷气通道116。热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室均为天圆地方型腔室，各室分别以其方端与换热室连通。热气进室和热气出室对称设置于水平热气通道两端；冷气进室和冷气出室对称设置于竖直冷气通道两端。

在投入使用后，高温高压尾气自热气进室输入，沿水平热气通道流过换热室，在换热室内与竖直冷气通道中的常温气体换热，降温后经由热气出室经热气管6输送至洗涤塔2内处理。通过换热器1的初次降温能够实现高压高温气体的部分冷凝，使得待处理高温高压尾气流量变小，有益于缩减洗涤塔2的规模、体积。

洗涤塔2有三段，各段相互连通，从上向下依次为带压气洗涤段21、常压气洗涤段22和储液段23。带压气洗涤段21为圆柱段，其顶部密封并设若干洗涤管路211，其侧壁设有通孔与热气管连通作为整个洗涤塔的热气输入口。常压气洗涤段22为圆柱段，其两端设有圆锥过渡段，其侧壁上沿切线方向设常压气进口221，其直径大于带压气洗涤段的直径。储液段23的主体为圆柱段、底端为锥形段，圆柱段的直径大于常压气洗涤段的直径，锥形段的末端设有排液口231。储液段的上部通过气相连通管7与气液分离间冷器3连通、下部通过液相连通管8与气液分离间冷器3连通。

高压高温尾气在换热器内初冷后流入洗涤塔内，在洗涤塔内通过带压气洗涤段内的洗涤液洗涤并冷凝，带压尾气中的废蒸汽几乎全部冷凝使得尾气体积大幅降低，洗涤过后带压尾气压力降为常压并随洗涤液一同自由落体加速向下运动至常压气洗涤段。对于洗涤液从洗涤管路出口到常压尾气进口这段运用柏努利方程，即：动能+重力势能+压力势能＝常数，洗涤液到达常压尾气进口位置所减少的重力势能将转化为动能。洗涤液从洗涤管路喷出的速度为5-15m/s，通过重力势能的转变洗涤液到达常压尾气进口位置后将转变为20-30m/s的高速运动。高速运动的洗涤液从常压气洗涤段的中部通过，将会对常压气洗涤段从切向位置进入常压尾气产生持续的抽吸作用，常压尾气被吸入洗涤液中并完成洗涤。洗涤完后的气液混合物落入尾气洗涤器储液段，升温后的洗涤液从储液段的出液口排出经过换热后重新送入带压气洗涤段洗涤管路以循环利用。在洗涤塔运行过程中通过洗涤液的高速下落运动在常压废气入口处可形成持续不断的抽力，节约了保障常压废气送入塔内的外部动力消耗。经过洗涤塔处理后的尾气沿气相连通管7输送至气液分离间冷器3内。

气液分离间冷器3包括外壳31、倒锥封板32、中心旋风筒33和换热段34。换热段34包括上管板341、下管板342和螺旋扰流换热管343；上管板341包括中心孔和设置于中心孔外的若干气孔；下管板342包括中心孔和设置于中心孔外的若干气孔；如图4所示，螺旋扰流换热管343的两端为与气孔相匹配的圆管、中段呈螺旋纽带状；上管板和下盖板平行布置、分别连接于外壳内，螺旋扰流换热管沿轴向设置于对应两气孔之间，中心旋风筒穿过上管板立于下管板上。并在外壳上对应换热段区域设有进液口35和出液口36。装配时，换热段同轴装配于外壳内，位于气相连通管与液相连通管之间。并将中心旋风筒同轴设置于外壳内、顶端通过封板与外壳相连、底端立于换热段的下管板上，气相连通管与中心旋风筒的外壁相切。

当尾气进入气液分离间冷器3中时，气相连通管与中心旋风筒的外壁相切使尾气并绕中心筒螺旋向下运动，该过程中部分大颗粒液滴被离心力甩向外壳得以除去。随后气液混合物进入螺旋扰流换热管与管外冷却液进行间接换热，气液混合物温度进一步降低，混合物中的水分被进一步冷凝除去。之后气液混合物进入中心筒内并上升进入除雾器4内，液体从液相连通管回流至洗涤塔中排出。

除雾器4为工业常规电除雾器包括外壳和除雾元件。使用时，在电场力的作用下将气液混合物中夹带的微小颗粒、雾沫被大量除去，随后净烟气上升进入错流板式气气换热器的冷气进室，沿竖直冷气通道流过换热室，在换热室内与水平热气通道中的新注入高温高压尾气换热，升温后经由冷气出室经排气筒排出。在换热室内热交换使净烟气变为不饱和的过热状态(远高于环境温度)，最终从排气筒排出的净烟气不会形成可见的“白烟”，实现了烟气洗涤、净化、脱白的目的。

运用本实施例处理湿法冶金尾气的具体步骤如下：

第一步、换热降温，将高温高压尾气自热气进室输入，沿水平热气通道流过换热室，在换热室内与竖直冷气通道中的常温气体换热，降温后经由热气出室经热气管输送至洗涤塔内处理。通过换热器的初次降温能够实现高压高温气体的部分冷凝，使得待处理高温高压尾气流量变小，有益于缩减洗涤塔的规模、体积。

第二步、多级洗涤净化，高压高温尾气在换热器内初冷后流入洗涤塔内，在洗涤塔内通过带压气洗涤段内的洗涤液洗涤并冷凝，带压尾气中的废蒸汽几乎全部冷凝使得尾气体积大幅降低，洗涤过后带压尾气压力变为常压并随洗涤液一同自由落体加速向下运动至常压气洗涤段。高速运动的洗涤液从常压气洗涤段的中部通过，将会对常压气洗涤段从切向位置进入常压尾气产生持续的抽吸作用，常压尾气被吸入洗涤液中并完成洗涤。洗涤完后的气液混合物落入尾气洗涤器储液段，升温后的洗涤液从储液段的出液口排出经过换热后重新送入带压气洗涤段洗涤管路以循环利用。在洗涤塔中运行过程中通过洗涤液的高速下落运动在常压废气入口处可形成持续不断的抽力，节约了保障常压废气送入塔内的外部动力消耗。经过洗涤塔处理后的尾气沿气相连通管输送至气液分离间冷器内。

第三步、气液初步分离，混合气体在气液分离间冷器中初步气液分离；混合气体沿中心管旋转向下运动，运动过程中部分大颗粒液滴被离心力甩至外壳上得以除去。

第四步、降温除湿，分离后混合气体在气液分离间冷器中自底部进入中心管内与螺旋扰流换热管中冷却液换热降温，混合气体中的含湿量降低。

第五步、除雾、再净化，处理后的混合气体进入除雾器，在除雾器内在电场力的作用下将气液混合物中夹带的微小颗粒、雾沫被大量除去，随后净烟气上升进入错流板式气气换热器的冷气进室。

第六步、脱白，净烟气上升进入错流板式气气换热器的冷气进室，沿竖直冷气通道流过换热室，在换热室内与水平热气通道中的新注入高温高压尾气换热，升温后经由冷气出室经排气筒排出。在换热室内热交换使净烟气变为不饱和的过热状态(远高于环境温度)，最终从排气筒排出的净烟气不会形成可见的“白烟”，实现了烟气洗涤、净化、脱白的目的。

本发明在投入使用时，首先将高温高压尾气输入换热室，初次冷凝并缩小体积后流入洗涤塔；其次在洗涤塔内再次洗涤冷凝、体积降低，并与常压尾气混合后再洗涤；然后将混合气体输入气液分离间冷器中气液分离并再次换热降温除湿；混合气体随后进入除雾器内除去微小颗粒和雾沫；最后将处理完成后的气体由冷气进室经换热室流至冷气出室后通过排气筒排出，在换热室内与新输入的高温高压尾气热交换升温，避免产生白雾。通过换热室的设置在进入洗涤塔之前对尾气进行初次冷却，温度降低时部分蒸汽冷凝，使得待处理高温高压尾气流量变小，有益于缩减后续处理装置的体积规模。通过换热室的设置使处理干净的尾气温度提升，远高于环境温度，有利于消除排放口处的可见“白烟”，达到了脱白的目的。

Claims (10)

1.一种湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：本装置包括换热器、洗涤塔、气液分离间冷器、除雾器和排气筒；

换热器包括换热室以及分别与换热室连通的热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室；

洗涤塔的输入端与热气出室连通、输出端与气液分离间冷器连通，气液分离间冷器的排气端与除雾器连通，除雾器的输出端与冷气进室连通，冷气出室与排气筒连通。

2.如权利要求1所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述换热室包括壳体，壳体内设波纹换热板、水平封板和竖直封板，波纹换热板、水平封板和竖直封板将壳体内腔分隔成交错间隔排列的若干水平热气通道和若干竖直冷气通道。

3.如权利要求2所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述热气进室和热气出室对称设置于水平热气通道两端；冷气进室和冷气出室对称设置于竖直冷气通道两端。

4.如权利要求1—3中任一项所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述热气进室、热气出室、冷气进室和冷气出室均为天圆地方型腔室，其方形端均与换热室相连。

5.如权利要求1所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述洗涤塔包括从上向下依次连通的带压气洗涤段、常压气洗涤段和储液段，带压气洗涤段通过热气管与所述热气出室连通，储液段分别通过气相连通管和液相连通管与气液分离间冷器连通。

6.如权利要求5所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述带压气洗涤段为圆柱段，其顶部密封并设若干洗涤管路；所述常压气洗涤段为圆柱段，其两端设有圆锥过渡段，其侧壁上设常压气进口，其直径大于带压气洗涤段的直径；所述储液段的主体为圆柱段、底端为锥形段，圆柱段的直径大于常压气洗涤段的直径，锥形段的末端设有排液口。

7.如权利要求1所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述气液分离间冷器包括外壳、封板、中心旋风筒和换热段，外壳上对应换热段区域设有进液口和出液口，中心旋风筒同轴设置于外壳内、顶端通过封板与外壳相连、底端通过换热段与外壳相连。

8.如权利要求7所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述换热段包括上管板、下管板和螺旋扰流换热管；上管板包括中心孔和设置于中心孔外的若干气孔；下管板上设若干气孔；螺旋扰流换热管的两端为与气孔相匹配的圆管、中段呈螺旋纽带状；上管板和下盖板平行布置、分别连接于外壳内，螺旋扰流换热管沿轴向设置于对应两气孔之间，中心旋风筒穿过上管板立于下管板上。

9.如权利要求7所述的湿法冶金尾气洗涤装置，其特征在于：所述气相连通管的内端与中心旋风筒的外壁相切；所述液相连通管与外壳位于换热段下部的区域连通。

10.一种湿法冶金尾气洗涤方法，其特征在于，本方法利用权利要求1所述的装置为工具进行，包括如下步骤：

S.1、换热降温，将高温高压尾气输入换热室，初次冷凝并缩小体积后流入洗涤塔；

S.2、多级洗涤净化，高温高压尾气洗涤冷凝、体积降低，后与常压尾气混合后再洗涤；

S.3、气液初步分离，混合气体在气液分离间冷器中气液分离；

S.4、降温除湿，初步分离后混合气体在气液分离间冷器中再次换热降温，混合气体中的含湿量降低；

S.5、除雾、再净化，混合气体在除雾器内进一步除去夹带的微小颗粒、雾沫；

S.6、脱白，处理完成后气体由冷气进室经换热室流至冷气出室后通过排气筒排出，在换热室内与新输入的高温高压尾气热交换升温，形成过热气体避免产生白雾。

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