碳化硅电阻炉废气收集处理系统的制作方法

本实用新型属于废气收集处理技术领域，具体涉及一种碳化硅电阻炉废气收集处理系统。

背景技术：

碳化硅冶炼过程中产生碳化硅生产产生的废气成分比较复杂，多含有尘、二氧化硫、三氧化硫、水蒸气等，无组织排放的废气会对周围环境造成一定的影响。因此，为了保护环境，保障企业员工职业健康及周边居民的健康，需要针对碳化硅生产产生的废气进行有效治理。但是，目前的治理措施还存在诸多问题，问题之一，有些企业多采用冶炼炉设置活动风罩加脱硫设施，提炉时风罩要移除，但是碳化硅生产过程中提炉产生的有毒有害气体粉尘量是最大的，故治表不治本且达不到环保要求。问题之二，废气收集不及时彻底，传统废气收集装置多设置在碳化硅生产车间上方两侧，而开炉时废气量又大多集中在一个碳化硅电阻炉且属于爆发性，因此不能针对废气量和集中度进行针对性收集，进而导致废气收集不及时，存在爆炸危险。问题之三，除尘效率低，对收集的废气进行除尘处理时多采用布袋除尘器，但是因为碳化硅生产产生的废气蒸汽量大且高含尘量，容易打湿布袋，影响除尘性能，所以总需更换清洗布袋。

技术实现要素：

本实用新型目的为：克服现有技术中存在的碳化硅生产废气收集不及时彻底，除尘效率低和治理不彻底等缺陷，提供一种能够有效净化碳化硅生产废气，使达标排放的碳化硅电阻炉废气收集处理系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种碳化硅电阻炉废气收集处理系统，所述除尘脱硫系统包括带喷淋系统的预洗塔、带喷淋系统的脱硫塔、供水装置和供石灰浆液装置；所述气体收集系统的吸风口设于碳化硅生产车间，其出风口与所述预洗塔的进气口连接，预洗塔的出气口与脱硫塔的进气口连接；所述预洗塔与供水装置连接，所述脱硫塔与供水装置和供石灰浆液装置连接。

为了更高效收集废气，并能够根据碳化硅电阻炉废气产生量和集中情况，灵活调节气体收集系统对气体的及时有效吸收，避免因废气吸收不及时而产生爆炸等危害，进一步优化的，所述气体收集系统包括沿着碳化硅生产车间人字形屋顶的主梁设置的收集总管和至少支风管，所述支风管并联设置，且一端与收集总管连接，所述吸风口设于另一端；所述气体收集系统还包括引风机，所述引风机的进风口与收集总管连接，其出风口与预洗塔进气口连接；所述收集总管和支风管上分别设有调节风阀。将气体收集装置设于人字形屋顶的横梁上还可以使废气在进入预洗塔之前即得到降低，这样可以避免预洗塔内因高温废气而使喷淋用水部分蒸发，进而减少用水量，避免水资源浪费。

为了减少用水，并保证第一时间对收集的气体进行有效除尘和脱硫进一步优化的，在预洗塔和脱硫塔底部分别设有集浆区；所述预洗塔的喷淋系统为循环喷淋系统，包括设于预洗塔内部的雾化喷嘴、设于预洗塔外部且带喷淋泵和控制阀的喷淋管道；所述预洗塔喷淋管道的进液口与预洗塔底部集浆区连接，所述喷淋管道的出液口与雾化喷嘴进液口连接；所述预洗塔的进气口设于集浆区和雾化喷嘴之间，其出气口设于预洗塔顶部。所述脱硫塔的喷淋系统为循环喷淋系统，包括设于脱硫塔内部的雾化喷嘴、设于脱硫塔外部且带喷淋泵和控制阀的喷淋管道；所述脱硫塔喷淋管道的进液口与预洗塔底部集浆区连接，所述喷淋管道的出液口与雾化喷嘴进液口连接；所述脱硫塔的进气口设于脱硫塔的下部且位于脱硫塔的雾化喷嘴和集浆区之间，其出气口位于脱硫塔顶部。

为了进一步除尘、除雾，进一步优化的，所述脱硫塔内的雾化喷嘴和出气口之间还设有至少一个平板除雾器和用于清洗除雾器的喷嘴所述喷嘴与供水装置连接。

为了将集浆区内的产生的亚硫酸钙尽可能彻底的转化成硫酸钙(也即石膏)，并保证石膏浆液的稳定性和便于后期的回收利用，进一步优化的，所述预洗塔还设有氧化系统，所述氧化系统包括进气口与空气连通且设有氧化风机的空气管道，以及与空气管道出气口连接且设于预洗塔集浆区内的出气管，所述出气管上设有至少一个出气口。所述脱硫塔还设有氧化系统，所述氧化系统包括进气口与空气连通且设有氧化风机的空气管道，以及与空气管道出气口连接且设于脱硫塔集浆区内的出气管，所述出气管上设有至少一个出气口。

为了进一步收集并处理石膏浆液，保证资源合理利用并避免堵塞，进一步优化的，所述废气收集处理系统还包括石膏浆液后处理系统，所述石膏浆液后处理系统包括石膏浆液收集装置和真空脱水机；所述石膏浆液收集装置包括分别设有电动搅拌装置的浆液池和用于接收浆液池上方清液的滤液池；所述浆液池分别从底部连接预洗塔集浆区和脱硫塔集浆区，所述浆液池底部设有排出口，所述排出口与真空脱水机连接；所述滤液池设有预洗塔用水回收管路和脱硫塔用水回收管路，所述预洗塔用水回收管路的出液口接入预洗塔集浆区内，且出液口连接脉冲搅拌装置；所述脱硫塔用水回收管路的出液口接入脱硫塔集浆区内，其出液口连接脉冲搅拌装置。通过在预洗塔集浆区和滤液池之间设置预洗塔用水回收管路，可以将滤液池中残余的石灰浆液组分引入预洗塔，并使废气在预洗塔中得到初步脱硫。

本实用新型所取得的有益效果为：1)本处理系统以气体收集系统结合两塔串联并用，针对碳化硅生产产生的废气(尘、二氧化硫)进行收集处理，具有处理效果好，不影响生产、运行成本低，减轻企业负担；烟囱总管上设在线监测，确保达标排放。2)碳化硅生产车间人字形屋顶，利于散热，有效降低废气热量，从而减少用水量。3)以预洗塔除尘代替布袋除尘器，避免多次替换，节约人力、物力成本，有效提高除尘效率。4)脱硫系统采用一车间二塔串联布置设计方案，脱硫吸收塔布置在引风机后，采用正压操作方式，可避免风机腐蚀，本脱硫除尘设备的烟气处理量按窑炉最大负荷时所产生的烟气量设计，烟气经引风机加压后进入预洗塔除尘脱硫、脱硫塔脱硫，喷淋吸收净化后的烟气经脱水、除雾后，直接送入烟囱达标排放；产生的污染烟气先由引风机抽出正压吹入预预洗塔，烟气进入筒体内，在预洗塔内烟气由下而上与喷淋浆液顺流接触，两者充分混合。5)预洗塔内设置高效雾化系统，在该区段空间充满着由雾化器喷出的粒径为100～300μm的雾化液滴，烟气中so2与滤液池中的残余的石灰浆液反应，初步脱除50％以上的二氧化硫。同时除尘率达到85％以上，使烟气得到有效的降温的同时去除大部分粉尘。经过除尘并脱去部分so2后的烟气进喷淋式脱硫塔内(烟气进口设置在脱硫塔中下部)，在脱硫塔内烟气由下而上与喷淋浆液逆流接触，两者充分混合。脱硫塔内设置高效雾化系统，在该区段空间充满着由雾化器喷出的粒径为100～300μm的雾化液滴，烟气中so2与吸收石灰浆液再次反应，脱除90％以上的二氧化硫。喷雾系统使该雾化区形成无死角、重叠少的雾状液体均匀分布的雾化区段，烟气较长时间内在雾化区中穿行，烟气中so2有了充足的机会与脱硫液接触，并不断与雾滴相碰，其中so2与吸收液进行反应，从而被脱除，同时残留烟尘被带上“水珠”，质量增大。脱硫除尘后的液体落入脱硫塔底部集浆区，定时定期排入脱硫塔后设置的石膏浆液收集装置，经过滤后经循环泵再次送入预洗塔和脱硫塔进行再利用。5)利用本实用新型的碳化硅电阻炉废气收集处理系统处理碳化硅生产废气主要是基于以下反应方程式：

吸收：

中和：

氧化：

结晶：

经多次循环后的脱硫浆液排入后处理系统，由于设计的特殊性，经脱硫后的烟气通过脱硫塔平板除雾器时，利用其导向作用产生强大的惯性力，将烟气中的液滴分离出来，经过平板除雾器除雾后，达到同时除尘除雾的效果，最终使烟气洁净，并达标排放。

附图说明

图1为本实用新型实施例的碳化硅电阻炉废气收集处理系统。

图2为本实用新型实施例的碳化硅电阻炉废气收集处理系统中的气体收集系统。

图中：1.预洗塔，2.脱硫塔，3.第一雾化喷嘴，4.预洗塔喷淋管道，5.第二雾化喷嘴，6.脱硫塔喷淋管道，7.平板除雾器，8.冲洗喷嘴，9.供水装置，10.第一出气管，11.第二出气管，12.真空脱水机，12-1.真空皮带机，12-2.旋流器，12-3.汽水分离器，12-4真空泵，12-5.冲洗水管道，13.电动搅拌装置，14.浆液池，15.滤液池，16.检修池，17.加药泵，18.石灰浆液池，19.输送机，20.星型卸灰阀，21.振打器，22.石灰粉料仓，23.除尘器，24.碳化硅冶炼炉，25.收集总管，26.支风管，27.吸风口，28.引风机。

具体实施方式

本实用新型下面结合实施例作进一步详述。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

见图1和图2，本实施例的一种碳化硅电阻炉废气收集处理系统，包括气体收集系统、除尘脱硫系统和石膏浆液后处理系统。

其中气体收集系统包括沿着碳化硅生产车间人字形屋顶的主梁设置的收集总管25和18个支风管26，所述支风管26并联设置，其一端与收集总管25连接，其另一端设有吸风口27。气体收集系统还包括引风机，所述引风机的进风口与收集总管25连接，收集总管25与引风机连接点的两侧各设置一个调节风阀(本实施例选用电动调节风阀)，且每个支风管上均设有电动调节风阀。收集总管25设制的电动调节风阀，能够对生产情况(提炉、冷却等)风量进行调节，单个吸风口27设计电动调节风阀可以对每个吸风口的风量进行调节，可确保每个吸风点和生产情况进行相配，本实施例中工作时吸风口27的风速为3-5m/s。

除尘脱硫系统包括带喷淋系统的预洗塔1、带喷淋系统的脱硫塔2、供水装置和供石灰浆液装置；和供氧装置。

带喷淋系统的预洗塔1设有进气口、出气口、进水口和氧气口，进气口位于预洗塔1的中部，出气口位于预洗塔1的顶部。预洗塔1的进风口通过进风管连接气体收集系统的引风机28，在进风管上设有温度探测点，用于探测即将进入预洗塔1进行喷淋的废气温度。预洗塔1的出气口通过烟道与脱硫塔2的进气口连接，预洗塔1的进水口通过设有电动阀门的供水管道与供水装置连接9。在预洗塔1的内部从上至下依次为第一雾化喷嘴3、喷淋除尘区和集浆区，第一雾化喷嘴3设于靠近顶部出气口的位置，集浆区位于预洗塔1的底部，在第一雾化喷嘴3和集浆区之间的区域为喷淋除尘区。进气口和进水口均位于喷淋除尘区。预洗塔1的喷淋系统为循环喷淋系统，包括设于预洗塔内部的第一雾化喷嘴3、设于预洗塔外部且带喷淋泵和控制阀的喷淋管道4；所述预洗塔喷淋管道4的进液口与预洗塔底部集浆区连接，喷淋管道4的出液口与第一雾化喷嘴3的进液口连接；预洗塔1的进气口设于集浆区和第一雾化喷嘴3之间，其出气口设于预洗塔1的顶部。预洗塔1还设有氧化系统，具体的，在预洗塔1的集浆区内设有氧化风管(也即出气管10)，氧化风管10上开设多个出气孔，氧化风管10的进气端通过空气管与大气连通，在空气管上还设有氧化风机。在预洗塔的集浆区还设有分别用于探测集浆区液位和ph值的检测装置(可选用本领域中的通用的ph检测装置和液位检测装置)。

带喷淋系统的脱硫塔2设有进气口、排气口、进水口、进浆口和氧气口，其中，进气口位于脱硫塔的下部且通过烟道与预洗塔出气口连接，脱硫塔2的顶部设有直接通向大气的烟囱，烟囱出气口即为脱硫塔的排气口，进水口则通过通过设有电动阀门的供水管道与供水装置9连接，进浆口通过从左向右依次设有压力测点、电动阀门和加药泵的进浆管道与供石灰浆液装置18连接。本实施例中脱硫塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，脱硫塔从上至下依次分为除雾区、脱硫区和集浆区，进风口、进水口和进浆口均设于脱硫区。在除雾区从上至下间隔设置三层平板除雾器7，在相邻两个除雾器7之间分别设有向上和向下的用于清洗除雾器7的冲洗喷嘴8，第三层平板除雾器的下方则设有向上冲洗喷嘴8，喷嘴8的进水端分别通过带有电动阀门和冲洗水泵的供水管与供水装置9连接，在除雾区还设有用于检测除雾区两侧压差的压力测点，用与根据压力测试结果定期冲洗除雾器7。在脱硫区内设有第二雾化喷嘴5，第二雾化喷嘴5靠近除雾区设置，在脱硫塔的外部还设有带喷淋泵和电动阀的主循环喷淋管道。脱硫塔2的喷淋系统为循环喷淋系统，包括设于脱硫塔内部的第二雾化喷嘴5、设于脱硫塔外部且带喷淋泵和控制阀的喷淋管道6。脱硫塔喷淋管道6的进液口与预洗塔1的底部集浆区连接，喷淋管道6的出液口与第二雾化喷嘴5的进液口连接。脱硫塔2的进气口设于脱硫塔的下部且位于脱硫塔的第二雾化喷嘴5和集浆区之间，其出气口位于脱硫塔顶部。具体的，脱硫塔2的第二雾化喷嘴5通过主循环喷淋管道6与脱硫塔底部的集浆区连接。每个主循环喷淋管道6设有一台喷淋泵，且对应一个第二雾化喷嘴5，本实施例设置两条这样的主循环喷淋管道6，当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1-2层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。在脱硫塔2的集浆区内还设有氧化风管(也即出气管11)，氧化风管11上开设多个出气孔，氧化风管11的进气端通过空气管与大气连通，在空气管上还设有氧化风机。在脱硫塔2的集浆区还设有分别用于探测集浆区液位和ph值的检测装置(可选用本领域中的通用的ph检测装置和液位检测装置)。

本实施例中除雾器出口烟气中的游离水不超过75mg/nm³。吸收so2后的浆液进入循环氧化区(也即集浆区)，在循环氧化区中，亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液，用于补充被消耗掉的石灰石，使吸收浆液保持一定的ph值。反应生成物浆液达到一定密度时排至脱硫副产品系统，经过脱水形成石膏。

废气收集处理系统还包括石膏浆液后处理系统，石膏浆液后处理系统包括石膏浆液收集装置和真空脱水机12。石膏浆液收集装置包括分别设有电动搅拌装置13的浆液池14和用于接收浆液池上方清液的滤液池15。预洗塔集浆区和脱硫塔集浆区的底部分别与浆液池14连接，所述浆液池14的底部设有排出口，排出口与真空脱水机13连接。滤液池15设有预洗塔用水回收管路和脱硫塔用水回收管路，预洗塔用水回收管路设有返回泵，返回泵的出液口与设于预洗塔集浆区内部的脉冲搅拌装置连接。脱硫塔用水回收管路设有返回泵，返回泵的的出液口与设于脱硫塔集浆区内部的脉冲搅拌装置连接。

本实施例的真空脱水机为脱硫处理了领域中常用的脱水装置，包括从上至下依次连接设置的旋流器、真空皮带机及汽水分离器。

通过上述的碳化硅电阻炉废气收集处理系统，碳化硅电阻炉废气收集处理工艺及步骤如下：

1、除尘脱硫系统注液

供水装置：通过已有的水路给供水装置的水箱9注水，至设计水位1.5～2.5米时投入使用。水箱9内水位可采用自动控制：低液位报警，中液位自动打开补水电动阀补水，高液位时自动关闭补水阀。

2、预洗塔和脱硫塔供水：启动工艺水泵的恒压供水系统，打开预洗塔1及主脱硫塔2的补水电动蝶阀(必要时可启动除雾器冲洗泵，通过冲洗喷嘴8加速补水)、石灰加药泵，保持液位高度(即有水从溢流口溢出)。

3、供石灰浆液装置：将工艺水注入石灰浆液池，水位高度至1.5～2m，启动搅拌器。

4、外部循环浆液池及滤液池(即石膏浆液收集装置)：将工艺水注入浆液池及滤液池内，水位高度至3～4m，启动搅拌器。

5、除尘脱硫系统启动

5.1确认工艺水箱液位正常，确认备用工艺水泵进出口阀门、回流阀门关闭，依次开启入口阀、出口阀、压力表阀门，启动工艺水泵。

5.2制浆系统启动：开启石灰料仓下部仓壁振打器，开启螺旋输送机(联动开启星型卸灰阀20)，调整螺旋输送机至合适频率，开始下料，保持料与水的合适比例(灰水比2：10)。(石灰浆液配浆设置为自动)，当石灰浆液池液位到达低液位，自动打开配浆补水电动阀，液位上升到后，自动关闭补水阀，开启螺旋输送机，调整至合适频率，开始下料，下料计时(时间可调)，关闭螺旋输送机和仓壁振打器，配浆完成。此过程中滤泥浆液罐中搅拌器始终开启，防止沉淀。

5.3石灰加药泵启动：确认制浆池内液位，确认备用浆液泵进出口阀门关闭，开启冷却水，依次开启浆液泵入口阀、出口阀、回流阀、压力表阀门，启动石灰浆液泵向吸收塔塔内供浆，同时控制滤泥浆液储罐液位在设计范围之间。

5.4脱硫塔内脉冲悬浮系统(水力搅拌)启动：

当脱硫塔底部浆液液位超过1.5m后，同时滤液池和塔外循环浆液池正常液位，开启返回泵，返回泵连接塔内脉冲搅拌装置，起到水力搅拌作用，只要塔里有浆液就一直要开着，防止浆液沉淀。

5.5氧化系统启动：首先打开待启动氧化风机的出口阀门，检查备用氧化风机出口阀门关闭，开启氧化风机，如果风机旁路是鼓风状态，则风机运转方向正常。

5.6石膏排出泵启动：开启冷却水，依次开启石膏排出泵入口阀、出口阀、压力表阀门，关闭排空阀，启动石膏排出泵，如果泵体无特别的噪音，压力在泵的正常运行的范围内，泵进入正常的运转。

5.7循环泵启动：在确认吸收塔内达到合适的液位后(2.5～3.2米)，开启冷却水，依次开启入口阀、排空阀,待排空阀排液后关闭排空阀。开启压力表阀门，监测仪表(密ph计)进、出口阀门，启动循环泵(可根据二氧化硫等实际情况选择循环泵开启的台数，)，如果泵体无特别的噪音，压力在泵的正常运行的范围内，泵进入正常的运转。

5.8除雾系统启动：依次开启除雾器冲洗水泵入口阀、出口阀、回流阀、压力表阀门，同时检查备用泵的进口阀门、出口阀门处于关闭状态，启动除雾器冲洗水泵，并投入除雾器自动冲洗逻辑。(脱硫塔除雾器冲洗设置为自动控制)除雾器冲洗水电动阀设定为定时冲洗或定压冲洗，定时为等待时间60min，开启除雾器自动反冲洗，每阀冲洗2分钟，每阀冲洗水间隔开启，定压为当除雾器差压变送气数据＞400pa时进行冲洗，每阀冲洗2分钟，每阀冲洗水间隔开启。

当除雾器冲洗水泵启动的同时，1#除雾器冲洗电动碟阀打开，2分钟后关闭。1#电动碟阀关闭的同时，2#电动碟阀紧接着打开，2分钟后关闭。2#电动碟阀关闭的同时，3#电动碟阀紧接着打开，2分钟后关闭。直到5#电动碟阀动作完毕，除雾器冲洗水泵关闭。(1#2#冲洗泵对于1，2，3层冲洗层，3#4#冲洗泵对应4，5冲洗层)

5.9烟气入口开启及调节：待吸收塔系统运行稳定后，分三次(30％，30％，40％)逐步开启吸收塔入口烟道挡板门(现场需要有人进行开度确认)，观察温度、引风机电流等参数情况。

5.10入口烟道挡板门开启后，同时脱硫塔循环喷淋泵开启，并正常喷淋，开启引风机，系统转入正常运行。运行过程中控制吸收塔液位在3～3.2m之间，低液位时脱硫塔补水电动阀会及时补液。(脱硫塔补水设置为自动控制)，控制吸收塔浆液ph在5.5～6.5之间，ph值低于5.5时，通过石灰加药泵自动向塔内补充石灰浆液，ph达到6.5后，自动关闭加药泵。(加药泵设置为自动控制)

5.11初次启动72小时后，如ph值在5.5～6.5，且(密度)比重在1.08～1.15g/cm³之间，此时脱硫系统已产生了一定量的石膏，可预备启动石膏排出系统。

5.12石膏排浆及石膏浆液后处理系统的启动：(石膏排浆设置为自动控制)石膏排出泵开启：

等待60min(参数可调)后，自动开启石膏排出泵，将脱硫塔底部浓浆排入沉灰池，石膏排出泵运行60min(参数可调)后自动关闭石膏排出泵。

石膏排出泵打出的浆液先进入旋流器初步浓缩，然后浓浆进入真空皮带脱水机，进一步脱水。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。