[發明專利]富含熔融氣化組分的含塵氣體余熱及組分回收利用工藝

在審

• 申請號: 202010667025.2
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN113932632A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 吳高明;王世杰;胡文才
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃冶金技術研究院有限公司;武漢科技大學;武漢悟拓科技有限公司
• 主分類號: F28D7/02
• 分類號: F28D7/02;F28F9/24
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本發明公開了富含熔融氣化組分的含塵氣體余熱及組分回收利用工藝，屬于冶金、化工及節能環保領域。技術方案包括富含熔融氣化組分的高溫含塵氣體經高溫旋風除塵器一次除塵后得到富含熔融氣化組分的高溫氣體，所述高溫氣體從變徑流化床冷卻塔的進氣口切向進入塔下半部的環縫內，經進一步旋風除塵后越過中心管下端口與噴入中心管下端口處的細粉體物料混合、換熱并降溫。本發明工藝簡單，占地面積小，運行安全穩定，系統結構緊湊、密封性和穩定性好，投資和運行成本低，徹底解決了含有熔融氣化組分的高溫含塵氣體在余熱回收與熔融組分回收不可兼得的矛盾。

技術領域

本發明屬于冶金、化工及節能環保領域，涉及氣體余熱及固廢回收利用，具體的說是涉及富含熔融氣化組分的含塵氣體余熱及組分回收利用工藝。

背景技術

冶金、化工及固體廢棄物綜合利用等領域，對物料進行高溫熔融處理是常見的工藝單元。如在垃圾飛灰無害化處置的固化、化學穩定化、酸液洗滌和熔融固化4種主要方法中，熔融固化技術能同時實現無害化、減量化和資源化,倍受各方關注。常應用高溫旋流熔融技術,將焚燒飛灰熔融形成液態渣,飛灰中吸附的有害物質(重金屬及二英)完全被分解固化,熔渣可直接用作高速公路修補料或經熱處理工藝后制作高級裝飾建材微晶玻璃,實現垃圾焚燒飛灰的無害化、資源化安全處置【陳秀彬，李震，高勝斌，垃圾焚燒飛灰高溫旋流熔融固化試驗，發電設備(2007，(6)：491-494】，處置過程中整個熔融爐內溫度控制在1300℃以上。在有色冶煉領域火法煉銅時，每生產1t銅產出2-3t銅渣，渣中含有大量的有價值的組分,其中含銅1.5％左右，含鐵40％左右，同時還含有少量的鋅、鎳、鈷等貴重金屬。為了回收銅渣的金屬元素，通過高溫熔融“兩步法”分別回收銅和銅鐵合金，產生的高溫煙氣溫度高達1600℃【羅光亮,譚鳳娟,李帥俊，熔融銅渣回收銅及銅鐵合金工藝研究，干燥技術與設備，2010，8(5)：235-238】。在鋼鐵冶金行業，高爐冶煉及轉爐冶煉等生產單元，也產生大量的高溫氣體。

無論是垃圾高溫熔融處置，還是冶金行業的火法冶煉，其產生高溫氣體除含有大量的粉塵外，還富含有鉀、鈉等堿金屬元素以及鋅、鉛、硫等有價元素。另外，在煤化工行業，煤氣化產生的高溫煤氣中含有堿金屬及焦油、酚類等組分。

這些氣體溫度高、余熱品質優、回收價值大，但由于氣體中富含有熔融氣化元素或組分，對其進行余熱回收利用時，隨著氣體溫度的降低，這些元素或組分會冷凝下來，并沉積粘附在余熱回收設備的冷卻壁面，降低換熱設備的傳熱效率，甚至堵塞設備，嚴重影響高溫氣體余熱的回收利用。

為了避免氣體冷卻設備的堵塞，在對這些富含熔融氣化元素或組分的高溫氣體進行冷卻時，只好廢棄對其余熱進行回收，采取直接的水冷方式，以實現氣體的降溫和組分的回收。如對焦爐煤氣采用噴含氨的廢水進行直接冷卻、對高爐及轉爐煤氣直接噴水冷卻。由此導致高溫氣體中的大量顯熱浪費，同時消耗大量的水資源，還產生相應的廢水污染物。

為了有效回收高溫氣體的余熱，同時避免冷卻設備的堵塞，王立等發明了一種“具有熔塵自清理功能的高溫含塵煙氣余熱回收方法與裝置”【王立，尹少武，劉傳平等，具有熔塵自清理功能的高溫含塵煙氣余熱回收方法與裝置，CN201711064845.7】，該裝置包括煙氣入口、煙氣入口連接器、煙氣換熱通道、煙氣出口連接器、煙氣出口、順流段換熱介質進口、順流段換熱介質進口連接器、順流段換熱介質進口風箱、順流段分流調節閥、順流段管排分流箱、逆流段換熱介質進口、逆流段換熱介質進口風箱、換熱管束、下風箱、換熱介質出口風箱、換熱介質出口連接器、換熱介質出口、斜板排渣口。該裝置雖然可回收高溫煙塵余熱和熔渣的自動清理，但由于需要保留熔渣自動清理功能，外排煙氣溫度較高，余熱回收率不高；同時該裝置結構復雜，排渣不暢，易造成排渣區域堵塞。