铜精炼烟气系统及其烟气冷却装置的制作方法

本实用新型涉及有色冶金设备技术领域，更具体地，涉及一种铜精炼烟气系统及其烟气冷却装置。

背景技术：

随着稀氧燃烧技术在铜精炼工艺中的应用，取消了燃烧风机，烟气量的大幅减少到原工艺的1/7～1/4，以往配套的阳极炉余热锅炉过大，几乎不产蒸汽。为此，有些冶炼厂计划或已经改造烟气系统：拆除原有的余热锅炉，取而代之的是固定烟罩和阳极炉稀释风机。

相关技术中的铜精炼烟气系统，冶炼产生的烟气量虽然有所减少，但是无法回收热能，并且还需要配置耗能设备，如风机等，同时，后部收尘设备因烟气量增加，配置的设备容量也需要加大，耗能高，成本高。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置，所述用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置不仅能够冷却烟气，而且可以回收热能，具有结构简单、能耗低、成本低廉等优点。

本实用新型还提出了一种具有上述烟气冷却装置的铜精炼烟气系统。

根据本实用新型的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置，所述烟气冷却装置设在铜精炼烟气系统的二次燃烧室和出烟装置之间，所述烟气冷却装置包括：底座、冷却烟管、外套筒和用于与烟气换热的换热管，所述底座设有与所述二次燃烧室的烟气出口连通的进烟口；所述冷却烟管设在所述底座上，所述冷却烟管内设有与所述进烟口连通且沿竖向延伸的过烟通道，所述过烟通道的出烟口与所述出烟装置的入烟口连通；所述外套筒套设在所述冷却烟道上且与所述冷却烟道之间限定出储水腔，所述储水腔的上部设有出口，所述储水腔的下部设有进水口；所述换热管设在所述过烟通道内且所述换热管的两端与所述储水腔连通。

根据本实用新型的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置，不仅能够冷却烟气，而且可以回收热能，具有结构简单、能耗低、成本低廉等优点。

另外，根据本实用新型的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述换热管包括间隔开设置的多个，每个所述换热管相对于水平方向倾斜延伸。

可选地，所述换热管的延伸方向与水平面的夹角为α，其中，α满足：α≥5°。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述换热管包括平行设置的多个第一换热管。

可选地，多个所述换热管还包括平行设置的多个第二换热管，多个所述第二换热管位于多个所述第一换热管的上方且与所述第一换热管空间交叉布置。

根据本实用新型的一些实施例，所述储水腔内设有用于检测水位的水位计。

根据本实用新型的一些实施例，所述用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置还包括：给所述储水腔供水的给水泵。

根据本实用新型实施例的铜精炼烟气系统，包括：铜冶炼阳极精炼炉、二次燃烧室、烟气冷却装置和出烟装置，所述二次燃烧室的烟气进口与所述铜冶炼阳极精炼炉的精炼炉出烟口连通；所述烟气冷却装置为根据本实用新型上述实施例的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置，所述烟气冷却装置的进烟口与所述二次燃烧室的烟气出口连通；所述出烟装置的入烟口与所述出烟口连通。

根据本实用新型实施例的铜精炼烟气系统，通过设置根据本实用新型上述实施例的烟气冷却装置，可以在冷却烟气的同时回收热能，具有结构简单、能耗低、成本低廉等优点。

根据本实用新型的一些实施例，所述烟气冷却装置设在所述二次燃烧室上。

根据本实用新型的一些实施例，所述烟气出口设在所述二次燃烧室的顶面上，所述烟气冷却装置设在所述烟气出口处。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的铜精炼烟气系统的结构示意图，其中，箭头所指的方向为烟气的流向。

附图标记：

1000：铜精炼烟气系统；

100：烟气冷却装置；200：铜冶炼阳极精炼炉；300：二次燃烧室；400：出烟装置；

1：底座；2：冷却烟管；3：外套筒；4：换热管；5：水位计；

20：过烟通道；30：储水腔；41：第一换热管；42：第二换热管；71：安全阀；81：进水管：82：阀门；83：排污管；84：排污阀门；

3a：进水口；3b：出口；3c：排污口。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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、“上方”可以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。

下面结合图1和图2对根据本实用新型实施例的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置100进行详细描述，其中，上下方向以烟气冷却装置100正常使用时的上下方向为准。

参考图1和图2所示，根据本实用新型实施例的烟气冷却装置100可以设在铜精炼烟气系统的二次燃烧室和出烟装置之间。如图1所示，烟气冷却装置100可以包括：底座1、冷却烟管2、外套筒3、和换热管4。

具体而言，底座1上可以设有与二次燃烧室300的烟气出口连通的进烟口，从而二次燃烧室300内的烟气可以通过进烟口从底座1进入烟气冷却装置100，以进行冷却。

如图1所示，冷却烟管2可以设在底座1上，冷却烟管2内可以形成有过烟通道20，过烟通道20与进烟口连通且沿竖向延伸，过烟通道20的出烟口可与出烟装置的入烟口连通，从而过烟通道20内的烟气可以从出烟口流出冷却烟管2，接着通过出烟装置的入烟口流入出烟装置，然后由出烟装置排出。

外套筒3可以套设在冷却烟管2上，并且外套筒3与冷却烟管2之间可以限定出储水腔30，储水腔30可用于存储水，具有一定热量的烟气在过烟通道20内流动时，可以利用烟气的热量对储水腔30内的水加热，烟气与水进行换热，实现对烟气的冷却和对水的加热。

如图1所示，储水腔30的下部可以设有进水口3a，储水腔30的上部可以设有出口3b。由此，水从进水口3a进入储水腔30，在储水腔30内被加热成高温蒸汽或热水，高温的蒸汽或热水可以从上部的出口3b流出，将出口3b接入供暖装置或其他设备，从而可以实现烟气热能的回收利用。

换热管4可用于与烟气换热，如图1所示，换热管4可以设在烟气通道内，并且换热管4的两端可与储水腔30连通。这样，储水腔30内的水可以流入换热管4，换热管4可以在烟气通道内实现水与烟气之间的换热，增大换热面积，提高换热效率，从而可以提高烟气的冷却效果，加快水的加热速度，可以更好地实现烟气热量的回收利用。

可以理解的是，在对烟气进行冷却的过程中，只需要向储水腔30内通入低温的水，并且从出口3b将高温蒸汽或热水引入后续供暖设备等装置后，就可以方便地实现烟气热能的利用，结构简单。并且，无需向烟气冷却装置100兑入冷风进行降温，也无需设置风机等装置，从而降低了能耗，节约了成本。

根据本实用新型实施例的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置100，通过在冷却烟管2内设置过烟通道20，将外套筒3套设在冷却烟管2上，利用外套筒3和冷却烟管2限定出储水腔30，并将换热管4设在过烟通道20内，将换热管4的两端与储水腔30连通，从而可以实现过烟通道20内的烟气与水的换热，实现对烟气的冷却，并利用烟气的热量对水进行加热，实现对烟气热能的回收利用，具有结构简单、能耗低、成本低廉等优点。

根据本实用新型的一些实施例，如图1所示，换热管4可以包括间隔开设置的多个，并且根据需要可以设置多组，每组换热管4可相对于水平方向倾斜延伸，由此，可以进一步提高水的流动性，利于水的循环

可选地，如图1所示，换热管4的延伸方向与水平面之间的夹角为α，α可以满足：α≥5°。这样，一方面可以提高换热效率，另一方面，可利于水在储水腔30与换热管4之间流动，提高换热管4的温度均匀性，提高安全性。例如，换热管4的倾斜角度可以是8°、10°等。当然，本实用新型的结构不限于此，换热管4的倾斜角度不限于以上描述，还可以是其他角度，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，在此不再详细描述。

根据本实用新型的一些实施例，如图1所示，多个换热管4可以包括平行设置的多个第一换热管41，多个第一换热管41可分别与过烟通道20内的烟气进行换热，不仅可以提高换热速度，而且能够进一步提高换热管4温度的均匀性。可以理解的是，换热管4布置多少，与烟气温度和量有关系，如果需要可以布置多组换热管4，以达到工艺需要的足够低出口烟温。

在一些实施例中，多个换热管4还可以包括平行设置的多个第二换热管42，如图1所示，多个第二换热管42可以位于多个第一换热管41的上方，并且，多个第二换热管42可与第一换热管41空间交叉布置。由此，过烟通道20内的烟气，与第一换热管42进行换热后，可以继续与第二换热管42进行换热，从而可以对烟气进行充分冷却，同时，能够充分利用烟气的热量对水进行加热，使得对烟气的冷却效果更好，热能的利用率更高。

可选地，如图1所示，烟气冷却装置100还可以包括：进水管81和排污管83，其中，进水管81可以设在储水腔30的下部且与进水口3a连通，为储水腔30供水，进水管81可以由阀门82控制，以确保储水腔30的水量，提高进水稳定性和安全性。

储水腔30的底部可以设有排污口3c，排污管83可以安装在排污口3c处，以将储水腔30内含有杂质的污水排出，避免杂质堵塞储水腔30的其他管路，影响正常生产，并且排污管83处可以设有排污阀门84，在需要时或定时进行排污，以控制储水腔30内的水质，确保设备安全运行。

根据本实用新型的一些实施例，冷却装置还可以包括：给水泵(图中未示出)，给水泵用于给储水腔30供水，以补充储水腔30内换热消耗的水。由此，给水泵可以及时补充储水腔30内消耗的水，储水腔30内的水与烟气进行换热后，水的温度会升高或者产出高温蒸汽，高温蒸汽或热水可以从出口3b流出储水腔30，以引至用户，实现热能的利用。

在一些实施例中，如图1所示，储水腔30内可以设有用于检测水位的水位计5，水位计5可以设在储水腔30的上部，以实时监控储水腔30内的水位，便于使用者直观地了解储水腔30内的水位信息，以在水位过低时开启给水泵并开启阀门82向储水腔30供水，并在水位达到正常水位时减小给水量或停止供水，从而操作方便省力，安全性高。

这里，需要说明的是，在图1所示的示例中，水位计5并非设置在过烟通道20内，而是设置在储水腔30内的，为了表示出水位计5在左右方向上的位置，才将水位计5画在了过烟通道20内，因此，本领域技术人员在看到该图是应当理解为水位计5是设在储水腔30的沿左右方向的中部，并且设置为便于观察的360°任意角度，只是要避开压力表和人孔门即可。

另外，还需要说明的是，当出口3b排出高温蒸汽时，储水腔30的上部具有蒸汽空间，此时需要通过水位计5检测水位，以根据水位控制供水；而当出口3b排出热水时，水可以充满整个储水腔30，此时，水位计5可以省略。

可选地，进水管81上的阀门82可以采用手动或电动控制，如果要求自动化程度高，可采用电动控制，并与水位计5和给水泵进行连锁，保持水位稳定，确保设备安全运行。需要说明的是，这种需要控制水位的，只是在产出高温蒸汽时，产出热水时不需要水位计5连锁，但需要根据计算水的温升等，确定给水泵流量。给水泵流量与产出蒸汽时是不同的，产出蒸汽时给水泵能力按照蒸发量来确定，产出热水时，水泵流量应根据产出热水温升来计算。

可选地，如图1所示，烟气冷却装置100还可以包括安全阀71，安全阀71可以设在储水腔30的水位上方，安全阀71位于常闭状态，当储水腔30内加入大量的水或产出大量的蒸汽后，储水腔30内的压力会升高，当储水腔30内压力超过预定值时，安全阀71会起跳，排出蒸汽或热水，达到减压的目的，以防止安全事故的发生，保证烟气冷却装置100能够安全稳定地运行。

本实用新型还公开了一种铜精炼烟气系统1000，其包括根据本实用新型上述实施例的用于铜精炼烟气系统的烟气冷却装置100。

参考图2所示，根据本实用新型实施例的铜精炼烟气系统1000包括：铜冶炼阳极精炼炉200、二次燃烧室300、烟气冷却装置100和出烟装置400。

具体而言，铜冶炼阳极精炼炉200用于进行铜的精炼工作。如图2所示，二次燃烧室300的烟气进口可与铜冶炼阳极精炼炉200的出烟口连通，以对铜冶炼阳极精炼炉200中排出的烟气进行二次燃烧，除去其中的可燃气体。

烟气冷却装置100的进烟口可与二次燃烧室300的烟气出口连通，以完成对烟气的冷却，并在冷却过程中实现热能的回收利用。出烟装置400的入烟口可与烟气冷却出口的出烟口相连，从而完成降温的烟气可以由出烟装置400进行后续处理并排出，以完成铜精炼工序中烟气的处理工作。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，烟气冷却装置100可以设在二次燃烧室300上。可选地，烟气出口可以设在二次燃烧室300的顶面上，并且烟气冷却装置100可以设在烟气出口处。

由此，烟气流出二次燃烧室300后可以从底部进入烟气冷却装置100的过烟通道20，提高进烟的顺畅性，而且可以提高换热效率。

铜冶炼阳极精炼炉200中精炼铜产生的烟气可以进入二次燃烧室300，将其中的可燃气体燃尽后，可以从烟气冷却装置100的底部进入过烟通道20，经过如同烟道式的腔室与水进行换热，待烟气温度降到合适的温度后，烟气可以由烟气冷却装置100的上部出烟口进入后部出烟装置400，由出烟装置400完成收尘等工作后可以排出。

根据本实用新型实施例的铜精炼烟气系统1000，通过将二次燃烧室300的烟气进口与铜冶炼阳极精炼炉200的出烟口连通，并在二次燃烧室300和出烟装置400之间设置根据本实用新型上述实施例的烟气冷却装置100，既冷却了烟气，也回收利用了烟气的热能，还降低了整个铜精炼烟气系统1000的能耗和成本。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”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实用新型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。