富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺制造技术

本发明专利技术公开了富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，属于冶金、化工及节能环保领域。技术方案包括富含熔融气化组分的高温含尘气体经高温旋风除尘器一次除尘后得到富含熔融气化组分的高温气体，所述高温气体从变径流化床冷却塔的进气口切向进入塔下半部的环缝内，经进一步旋风除尘后越过中心管下端口与喷入中心管下端口处的细粉体物料混合、换热并降温。本发明专利技术工艺简单，占地面积小，运行安全稳定，系统结构紧凑、密封性和稳定性好，投资和运行成本低，彻底解决了含有熔融气化组分的高温含尘气体在余热回收与熔融组分回收不可兼得的矛盾。回收不可兼得的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺


[0001]本专利技术属于冶金、化工及节能环保领域，涉及气体余热及固废回收利用，具体的说是涉及富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺。

技术介绍

[0002]冶金、化工及固体废弃物综合利用等领域，对物料进行高温熔融处理是常见的工艺单元。如在垃圾飞灰无害化处置的固化、化学稳定化、酸液洗涤和熔融固化4种主要方法中，熔融固化技术能同时实现无害化、减量化和资源化,倍受各方关注。常应用高温旋流熔融技术,将焚烧飞灰熔融形成液态渣,飞灰中吸附的有害物质(重金属及二英)完全被分解固化,熔渣可直接用作高速公路修补料或经热处理工艺后制作高级装饰建材微晶玻璃,实现垃圾焚烧飞灰的无害化、资源化安全处置【陈秀彬，李震，高胜斌，垃圾焚烧飞灰高温旋流熔融固化试验，发电设备(2007，(6)：491-494】，处置过程中整个熔融炉内温度控制在1300℃以上。在有色冶炼领域火法炼铜时，每生产1t铜产出2-3t铜渣，渣中含有大量的有价值的组分,其中含铜1.5％左右，含铁40％左右，同时还含有少量的锌、镍、钴等贵重金属。为了回收铜渣的金属元素，通过高温熔融“两步法”分别回收铜和铜铁合金，产生的高温烟气温度高达1600℃【罗光亮,谭凤娟,李帅俊，熔融铜渣回收铜及铜铁合金工艺研究，干燥技术与设备，2010，8(5)：235-238】。在钢铁冶金行业，高炉冶炼及转炉冶炼等生产单元，也产生大量的高温气体。
[0003]无论是垃圾高温熔融处置，还是冶金行业的火法冶炼，其产生高温气体除含有大量的粉尘外，还富含有钾、钠等碱金属元素以及锌、铅、硫等有价元素。另外，在煤化工行业，煤气化产生的高温煤气中含有碱金属及焦油、酚类等组分。
[0004]这些气体温度高、余热品质优、回收价值大，但由于气体中富含有熔融气化元素或组分，对其进行余热回收利用时，随着气体温度的降低，这些元素或组分会冷凝下来，并沉积粘附在余热回收设备的冷却壁面，降低换热设备的传热效率，甚至堵塞设备，严重影响高温气体余热的回收利用。
[0005]为了避免气体冷却设备的堵塞，在对这些富含熔融气化元素或组分的高温气体进行冷却时，只好废弃对其余热进行回收，采取直接的水冷方式，以实现气体的降温和组分的回收。如对焦炉煤气采用喷含氨的废水进行直接冷却、对高炉及转炉煤气直接喷水冷却。由此导致高温气体中的大量显热浪费，同时消耗大量的水资源，还产生相应的废水污染物。
[0006]为了有效回收高温气体的余热，同时避免冷却设备的堵塞，王立等专利技术了一种“具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置”【王立，尹少武，刘传平等，具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置，CN201711064845.7】，该装置包括烟气入口、烟气入口连接器、烟气换热通道、烟气出口连接器、烟气出口、顺流段换热介质进口、顺流段换热介质进口连接器、顺流段换热介质进口风箱、顺流段分流调节阀、顺流段管排分流箱、逆流段换热介质进口、逆流段换热介质进口风箱、换热管束、下风箱、换热介质出口风箱、换热介质出口连接器、换热介质出口、斜板排渣口。该装置虽然可回收高温烟尘余热和
熔渣的自动清理，但由于需要保留熔渣自动清理功能，外排烟气温度较高，余热回收率不高；同时该装置结构复杂，排渣不畅，易造成排渣区域堵塞。
[0007]王勤辉等开发了“一种含焦油高温热解气化气的冷却及余热回收装置”【王勤辉，方梦祥，余春江等，一种含焦油高温热解气化气的冷却及余热回收装置，CN201720970327.0】，该装置包括一内设过热器和饱和水蒸发受热面的冷却余热回收器,冷却余热回收器的外部设有连通过热器和饱和水蒸发受热面的汽包及蒸汽-水换热器；汽包的蒸汽出口连通过热器的进气端,向过热器通入用于一次冷却含焦油高温热解气化气的低温蒸汽,过热器的出汽端排出的高温蒸汽部分进入蒸汽-水换热器；蒸汽-水换热器上连接有进水水管,通入与高温蒸汽换热的低温水,蒸汽-水换热器通过第一上升管将加热后的饱和水送入汽包内；饱和水蒸发受热面的入口通过下降管连通汽包,引入对含焦油高温热解气化气进行二次冷却的饱和水,出口通过第二上升管连通汽包。该装置对高温热解气的余热回收是基于冷却壁面温度必须大于焦油的凝结温度，所以余热回收率较低。
[0008]因此现有针对富含熔融气化组分的高温含尘气体余热及组分回收存在以下主要问题：
[0009](1)熔融气化组分凝结堵塞冷却设备。回收余热时，伴随着气体温度的降低，熔融气化组分将优先在设备内壁上冷凝并粘结在冷却壁上，导致堵塞；
[0010](2)余热回收效率低。现有技术只能回收熔融气化组分沸点或熔点以上部分的气体显热；
[0011](3)气体中所含高温粉尘余热未能回收。
[0012](4)现有粉体流冷却器普遍存在结构复杂、换热效率低等不足。

技术实现思路

[0013]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种工艺简单、结构紧凑、余热回收效率高、抗粘结、熔渣自清理、运行安全稳定的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺。
[0014]本专利技术工艺技术方案包括富含熔融气化组分的高温含尘气体经高温旋风除尘器一次除尘后得到富含熔融气化组分的高温气体，所述高温气体从变径流化床冷却塔的进气口切向进入塔下半部的环缝内，经进一步旋风除尘后越过中心管下端口与喷入中心管下端口处的细粉体物料混合、换热并降温。
[0015]所述细粉体物料由均匀布置在变径流化床冷却塔底部的下层粉体喷入口喷入，喷入方向指向中心管下端口的中心。
[0016]所述细粉体物料与高温气体在中心管内流化形成气-固混合物，气-固之间高效换热，粉体物料温度升高，气体温度及中心管内壁温度降低，并通过中心管壁冷却环缝内的高温气体；气体中的熔融气化组分冷凝成雾滴，部分被粉体物料吸附，部分随气流继续上升；吸附雾滴的粉体物料粒径增加，粒径超过沉降临界粒径的粉体物料沉降进入变径流化床冷却塔下面的粉体料仓内。
[0017]所述环缝内的高温气体在除尘的同时还对中心管加热，所述除尘捕集下来的粉尘进入变径流化床冷却塔正下方的环状鞍型料仓内，并通过分布在鞍底部的两个下料口排出。
[0018]随着所述中心管内壁温度降低吸附雾滴的粉体物料在与中心管内壁接触碰撞时会粘附到壁面上，形成熔渣；随着熔渣层的覆盖面的增加及熔渣层厚度的增加，通过中心管内壁向粉体物料传热的热阻增加，向粉体物料传递的热流减少，中心管的温度增加，超过气体中熔融组分的熔点时，熔渣层熔解脱落进入正下方的热态粉体仓内。
[0019]所述变径流化床冷却塔由位于上部的变径塔体和位于下部的抗凝结塔体两个各自独立的结构组成。
[0020]所述变径塔体为上端和下端均为敞口、中部至少存在一段直径缩小10-20％小塔径的葫芦状结构体，所述葫芦状结构体整体固定搁置在变径塔体支座上，所述变径塔体支座与葫芦状结构体之间接合处采用耐火材料密封。
[0021]所述抗凝结塔体由外筒体及中心管组成，所述外筒体位于中心管外围，与中心管同轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，包括富含熔融气化组分的高温含尘气体经高温旋风除尘器一次除尘后得到富含熔融气化组分的高温气体，其特征在于，所述高温气体从变径流化床冷却塔的进气口切向进入塔下半部的环缝内，经进一步旋风除尘后越过中心管下端口与喷入中心管下端口处的细粉体物料混合、换热并降温。2.如权利要求1所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述细粉体物料由均匀布置在变径流化床冷却塔底部的下层粉体喷入口喷入，喷入方向指向中心管下端口的中心。3.如权利要求1所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述细粉体物料与高温气体在中心管内流化形成气-固混合物，气-固之间高效换热，粉体物料温度升高，气体温度及中心管内壁温度降低，并通过中心管壁冷却环缝内的高温气体；气体中的熔融气化组分冷凝成雾滴，部分被粉体物料吸附，部分随气流继续上升；吸附雾滴的粉体物料粒径增加，粒径超过沉降临界粒径的粉体物料沉降进入变径流化床冷却塔下面的粉体料仓内。4.如权利要求1所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述环缝内的高温气体在除尘的同时还对中心管加热，所述除尘捕集下来的粉尘进入变径流化床冷却塔正下方的环状鞍型料仓内，并通过分布在鞍底部的两个下料口排出。5.如权利要求3所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，随着所述中心管内壁温度降低吸附雾滴的粉体物料在与中心管内壁接触碰撞时会粘附到壁面上，形成熔渣；随着熔渣层的覆盖面的增加及熔渣层厚度的增加，通过中心管内壁向粉体物料传热的热阻增加，向粉体物料传递的热流减少，中心管的温度增加，超过气体中熔融组分的熔点时，熔渣层熔解脱落进入正下方的热态粉体仓内。6.如权利要求1所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述变径流化床冷却塔由位于上部的变径塔体和位于下部的抗凝结塔体两个各自独立的结构组成。7.如权利要求6所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述变径塔体为上端和下端均为敞口、中部至少存在一段直径缩小10-20％小塔径的葫芦状结构体，所述葫芦状结构体整体固定搁置在变径塔体支座上，所述变径塔体支座与葫芦状结构体之间接合处采用耐火材料密封。8.如权利要求7所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述抗凝结塔体由外筒体及中心管组成，所述外筒体位于中心管外围，与中心管同轴，所述中心管固定在中心管支座上。9.如权利要求6或7所述的富含熔融气化组分的含尘气体余热及组分回收利用工艺，其特征在于，所述中心管支座及所述变径塔体支座中间均为底部敞口的圆盘状结构，所述中心管支座与所述变径塔体支座同轴，所述中心管支座位于所述变径塔体支座与方，所述中心管支座与所述变径塔体支座之间沿周向均匀设置若干个中层粉体喷入口。10.如权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，王世杰，胡文才，
申请(专利权)人：武汉科技大学武汉悟拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：