专利名称：一种降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低废水量的方法，具体涉及一种冶炼烟气制酸过程中，降低洗涤用酸性废水量的方法，本发明还涉及一种实现该方法的装置。
背景技术：
铜、镍、铅、锌、黄金等金属冶炼过程产生的烟气通常含有高浓度的S02。随着金属冶炼生产的发展，副产的SO2量越来越大。采用接触法将冶炼烟气中的SO2转化成硫酸既可以降低SO2的排放量，又实现了污染物的资源化，在金属冶炼行业得到了广泛应用。冶炼烟气制酸前，必须设置净化工序(通常为湿法洗涤)除去其中残余的细微颗粒物和重金属等杂质，使烟气质量达到制酸要求。由于冶炼烟气中通常含有so3、hci、hf等强酸性气体，烟气净化工序中产生的废水酸性很强。为了避免酸性废水循环对管道设备的腐蚀，洗涤液循环倍率不能太高，需要补充大量的新鲜水，使得烟气制酸废水量较大。由于水量大，酸性强，含重金属等特点，烟气制酸废水的处理一直是冶炼烟气制酸和硫铁矿制酸企业面临的难题，由于受经济和技术条件限制，行业内一直没有理想的处理方法。目前，对于这类酸性废水的治理主要有石灰法、石灰-铁盐法、硫化法、吸附和离子交换等方法及以上方法的组合。这些处理工艺都存在诸多缺点，如工艺流程长、设施设备庞大、占地面积大、投资费用大、物料运输量大、运行费用高昂、有二次污染物产生、处理后的渣和水无法回收利用等。即目前没有一种方法可以实现冶炼烟气制酸过程废水的经济、高效、无二次污染处理。对于该类废水的处理，一种经济、可行的方法是降低烟气制酸废水总量，从而降低后续废水处理难度与成本。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种处理难度小和成本低的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置。为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，均匀布置于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，喷入的氨与烟气中的SO3> HCl、HF强酸性气体发生反应生成(NH4)2SO4等物质，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低制酸净化工序中洗涤液的酸性，提高洗涤液循环倍率，减少新鲜水的用量，最终降低烟气制酸废水总量，生成的(NH4)2SO4等物质以气溶胶等颗粒物形式存在，在干式除尘装置或制酸过程的净化工序中得到脱除与回收。所述的氨为液氨，或为液氨蒸发后的气态NH3,或为氨水。氨的喷射位置为烟气温度在100 300°C间的烟道，离烟气源越近越好。所述的氨的喷射位置，当干式除尘装置上游烟气温度低于300°C时，选择在干式除尘装置上游喷入氨；当除尘装置上游烟气温度高于300°C时，氨的喷射位置设置在干式除尘装置下游，制酸净化工序上游。在制酸净化工序入口设置余氨检测，根据在线监测结果实时控制氨的喷射量。当所述的氨的喷射位置为干式除尘装置上游时，生成的(NH4) #04等物质在干式除尘器中得到脱除，并与烟灰一起送回冶炼炉窑，重新冶炼；当所述的氨的喷射位置在干式除尘装置下游时，生成的(NH4)2SO4在洗涤液中富集，采用结晶方法回收。为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现权利要求I所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置，在烟道中均匀布置有多个喷嘴，所述的喷嘴连接有空气压缩机和氨储罐。在净化装置入口设置有余氨检测器，在所述的喷嘴与所述的氨储罐之间连接有计量设备，所述的余氨检测器与所述的计量设备电连接。当氨为液氨或氨水时，所述的计量设备为计量泵；当氨为气相NH3时，所述的计量设备为流量计。当所述的氨为液氨及氨水时，所述的喷嘴为双流雾化喷嘴；当所述的氨为气态NH3时，所述的喷嘴为单通道气相喷嘴。采用上述技术方案的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法及其装置，均布于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，氨与烟气中的S03、HC1、HF强酸性气体发生反应，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低净化工序中洗涤液的酸性。由于洗涤液酸性降低，其对管道、设备的腐蚀减弱，循环倍率可以大大提高，从而可以减少新鲜水的用量，进而降低烟气制酸废水总量。此外，采用该方法还可以降低冶炼烟气酸露点，避免烟气中的酸雾对管道及设备的腐蚀。在净化工序入口设置余氨检测器，根据监测结果控制氨的喷射量，即便有少量余氨存在，也可在净化工序中得到高效脱除。生成的(NH4)2SO4等物质以颗粒物形式存在，可以在干式除尘装置(静电除尘器、布袋除尘器等)或制酸过程的净化工序中得到脱除，对后续的制酸过程无影响。本发明与现有及公知技术相比具有的优点及积极效果(I)目前没有一种方法可以实现冶炼烟气制酸过程废水的经济、高效、无二次污染处理。降低烟气制酸废水总量，可大大降低后续废水处理难度与成本；(2)该发明不仅可以降低烟气制酸废水总量还可以降低冶炼烟气酸露点，避免酸雾对管道及设备的腐蚀；(3)氨的来源可以是液氨也可为氨水，来源广泛，价格适当；(4)在控制条件下，氨不与SO2发生反应，余氨量可通过在线监测控制装置及洗涤液吸收得到有效控制，对制酸过程无不利影响；(5)生成的(NH4)2SO4等物质可降低冶炼过程的氮氧化物排放，也可通过结晶等方法得到回收，无二次污染。
图I为本发明的降低冶炼烟气制酸过程废水量方法示意图。 图2为本发明的降低冶炼烟气制酸过程废水量装置示意图。
具体实施方式
参见图1，一种降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，均匀布置于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，喷入的氨与烟气中的S03、HC1、HF强酸性气体发生反应生成(NH4)2SO4等物质，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低制酸净化工序中洗涤液的酸性，提高洗涤液循环倍率，减少新鲜水的用量，最终降低烟气制酸废水总量，生成的(NH4)2SO4以气溶胶等颗粒物形式存在，在干式除尘装置或制酸过程的净化工序中得到脱除与回收。氨为液氨，或为液氨蒸发后的气态NH3，或为氨水。氨的喷射位置为烟气温度在100 300°C间的烟道，离烟气源越近越好。氨的喷射位置，当干式除尘装置上游烟气温度低于300°C时，选择在干式除尘装置上游喷入氨；当除尘装置上游烟气温度高于300°C时，氨的喷射位置设置在干式除尘装置下游，制酸净化工序上游。在制酸净化工序入口设置余氨检测，根据在线监测结果实时控制氨的喷射量 。当所述的氨的喷射位置为干式除尘装置上游时，生成的(NH4)2SO4等物质在干式除尘器中得到脱除，并与烟灰一起送回冶炼炉窑，重新冶炼；当所述的氨的喷射位置在干式除尘装置下游时，生成的(NH4) #04等物质在洗涤液中富集，采用结晶方法回收。参见图2，锌焙烧炉I通过烟道5连接净化装置6，在烟道5中设有换热器2和静电除尘器4，在烟道5中均匀布置有多个喷嘴3，喷嘴3连接有空气压缩机10和氨储罐9，在净化装置6入口设置有余氨检测器7，在喷嘴3与氨储罐9之间连接有计量设备8，余氨检测器7与计量设备8电连接。当氨为液氨或氨水时，计量设备8为计量泵；当氨为气相NH3时，计量设备8为流量计。当氨为液氨及氨水时，喷嘴3为双流雾化喷嘴；当氨为气态NH3时，喷嘴3为单通道气相喷嘴。采用上述技术方案的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法及其装置，均布于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，氨与烟气中的S03、HC1、HF强酸性气体发生反应，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低净化工序中洗涤液的酸性。由于洗涤液酸性降低，其对管道、设备的腐蚀减弱，循环倍率可以大大提高，从而可以减少新鲜水的用量，进而降低烟气制酸废水总量。此外，采用该方法还可以降低冶炼烟气酸露点，避免烟气中的酸雾对管道及设备的腐蚀。在净化工序入口设置余氨检测器，根据监测结果控制氨的喷射量，即便有少量余氨存在，也可在净化工序中得到高效脱除。生成的(NH4)2SO4等物质以颗粒物形式存在，可以在干式除尘装置(静电除尘器、布袋除尘器等)或制酸过程的净化工序中得到脱除，对后续的制酸过程无影响。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例I :如图I所示，氨(液氨，气态氨，氨水)经过计量后由管道送达喷嘴处。当除尘装置上游烟道温度低于300°C时，喷嘴布置于干式除尘装置上游烟道中；当干式除尘器上游烟道温度高于300°C时，喷嘴布置于干式除尘装置下游，制酸净化工序上游烟道中。喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，氨与烟气中的S03、HC1、HF等强酸性气体发生反应从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低洗涤循环液的酸性，提高洗涤液循环倍率，减少新鲜水的用量，最终降低净化工序产生的酸性废水总量。在净化工序入口段设置余氨检测器，监测结果反馈到计量泵或流量计，从而实现氨喷射量的自动调节。喷嘴布置于干式除尘装置上游烟道时，生成的(NH4)2SO4等物质随烟灰一起送回冶金炉窑内重新冶炼。喷嘴布置于干式除尘装置下游烟道时，生成的(NH4)2SO4等物质在制酸过程的净化工序中得到富集，通过结晶方法可得到回收。实施例2:
某锌冶炼厂，锌精矿在焙烧炉内焙烧后产生的烟气气温度为800-900°C，含尘量为200-300g/m3，烟气含S028% -10%。高温烟气经过余热锅炉回收热量后，经过二级旋风除尘，进入静电除尘器之前烟气温度在300°C以下。如附图2所示，在静电除尘器前的烟道中设置双流雾化喷嘴，利用压缩空气将经过计量的氨水雾化后均匀喷入烟道，其中的NH3与SO3等强酸性气体发生反应生成(NH4)2SO4气溶胶。该气溶胶颗粒被静电除尘器脱除，与烟灰一起送回焙烧炉内重新焙烧。净化工序前设置余氨检测器，测试信号反馈到计量泵，对氨的喷射量进行在线调节。脱除SO3等强酸性气体后的烟气进入净化工序，进一步净化以满足制酸要求。由于烟气中SO3等强酸性气体的含量降低，净化工序中洗涤液循环倍率增大，新鲜水用量减少，使得需要处理的酸性废水量大大减少。以上实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明进行简单修改后的方案，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于均匀布置于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，喷入的氨与烟气中的S03、HC1、HF等强酸性气体发生反应生成(NH4)2SO4等物质，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低制酸净化工序中洗涤液的酸性，提高洗涤液循环倍率，減少新鮮水的用量，最終降低烟气制酸废水总量，生成的(NH4)2SO4等物质以颗粒物形式存在，在干式除尘装置或制酸过程的净化工序中得到脱除与回收。
2.根据权利要求I所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于所述的氨为液氨，或为液氨蒸发后的气态NH3，或为氨水。
3.根据权利要求I或2所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于氨的喷射位置为烟气温度在100 300°C间的烟道，离烟气源越近越好。
4.根据权利要求3所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于所述的氨的喷射位置，当干式除尘装置上游烟气温度低于300°C时，选择在干式除尘装置上游喷入氨；当除尘装置上游烟气温度高于300°C吋，氨的喷射位置设置在干式除尘装置下游，制酸净化工序上游。
5.根据权利要求I或2所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于在制酸净化工序入口设置余氨检测，根据在线监测结果实时控制氨的喷射量。
6.根据权利要求4所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法，其特征在于当所述的氨的喷射位置为干式除尘装置上游时，生成的(NH4)2SO4等物质在干式除尘器中得到脱除，并与烟灰一起送回冶炼炉窑，重新冶炼；当所述的氨的喷射位置在干式除尘装置下游时，生成的(NH4) 2S04物质在洗涤液中富集，采用结晶方法回收。
7.实现权利要求I所述的降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置，其特征在于在烟道中均匀布置有多个喷嘴，所述的喷嘴连接有空气压缩机和氨储罐。
8.根据权利要求7所述的实现降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置，其特征在干在浄化装置入口设置有余氨检测器，在所述的喷嘴与所述的氨储罐之间连接有计量设备，所述的余氨检测器与所述的计量设备电连接。
9.根据权利要求8所述的实现降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置，其特征在于当氨为液氨或氨水时，所述的计量设备为计量泵；当氨为气相NH3时，所述的计量设备为流量计。
10.根据权利要求7或8所述的实现降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法的装置，其特征在于当所述的氨为液氨及氨水时，所述的喷嘴为双流雾化喷嘴；当所述的氨为气态NH3时，所述的喷嘴为单通道气相喷嘴。
全文摘要
本发明公开了一种降低冶炼烟气制酸过程废水量的方法及装置，均匀布置于烟道中的喷嘴利用压缩空气将氨均匀喷入烟道中，喷入的氨与烟气中的SO3、HCl、HF强酸性气体发生反应生成(NH4)2SO4等物质，从而降低烟气中强酸性气体的含量，进而降低制酸净化工序中洗涤液的酸性，提高洗涤液循环倍率，减少新鲜水的用量，最终降低烟气制酸废水总量，生成的(NH4)2SO4等物质以颗粒物形式存在，在干式除尘装置或制酸过程的净化工序中得到脱除与回收。本发明在不影响制酸的前提下，不仅能有效降低烟气制酸废水量，还能降低烟气对管道设备的腐蚀、降低氮氧化物排放、回收有用资源，具有广阔的应用前景。
文档编号B01D53/78GK102631830SQ201210124449
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者刘铮, 李海龙, 李立清 申请人:中南大学