重金属冶金工厂环境保护.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,重金属冶金工厂环境保护,冶金工厂“三废”治理,2010年3月,1 重金属冶金工厂环境保护工程概论,课程前言,一、循环经济,1.循环经济提出,是近年来在西方发达国家兴起的一种新经济发展模式。“循环经济”一词是美国经济学家波尔丁在20世纪60年代提出生态经济时谈到的。,我国目前处于对这一经济发展模式的引入阶段,是我国的一项基本国策。国家高度重视循环经济的发展。,2.什么是循环经济,所谓循环经济，本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律而不是机械论规律来指导人类社会的经济活动。,1 重金属冶金工厂环境保护工程概论,3.循环经济与传统经济比较,（1）传统经济,传统经济是一种由“资源产品污染排放”单向流动的线性经济。,特征：是高开采、低利用、高排放。,在这种经济中，人们高强度地把地球上的物质和能源提取出来，然后又把污染和废物大量地排放到水系、空气和土壤中，对资源的利用是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地变成为废物来实现经济的数量型增长。,1 重金属冶金工厂环境保护工程概论,（2）循环经济,与传统经济相比，循环经济的不同之处在于，循环经济倡导的是一种与环境和谐的经济发展模式。它要求把经济活动组织成一个“资源利用产品再生资源”的反馈式流程。,特征：是低开采、高利用、低排放的循环模式。,所有的物质和能源要能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济的本质是生态经济。基础理论：工业生态学,1 重金属冶金工厂环境保护工程概论,二 发展循环经济的一些领域,发改委已明确规定优先发展循环经济的领域：,1.资源开采环节,统筹规划战略性矿产资源的开采，比如采取（1）切实可行的措施防止掠夺性矿产资源的开采。（2）推进半生和共生矿产资源的综合利用。（3）开发低品位油气资源和非常规油气资源。（4）提高矿产资源的开采和回收利用率。,2.产品生产环节,3.废物利用和处理环节,1 重金属冶金工厂环境保护工程概论,三 发展循环经济的根本实质,根本两点：减轻环境污染；提高资源和能源的利用率。,国民经济和社会发展“十一五规划”强调，进一步落实节约资源和环境保护的基本国策，建设低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的国民体系和资源节约型、环境友好型社会。,我国有色冶金行业自身问题存在：,是资源消耗型行业，目前的特点是：投入多产出少，经济效益低，技术进步缓慢，资源浪费严重，生态环境问题较多。必须实施循环经济的发展模式。,1.1重金属冶金工厂应遵守的环保法规和标准,1.1.1法规,1.中华人民共和国环境保护法,2.中华人民共和国水污染防治法,3.中华人民共和国大气污染防治法,4.中华人民共和国固体废物污染环境防治法,5.中华人民共和国固体废物污染环境防治法,6.中华人民共和国环境噪声污染防治法,7.建设项目环境保护管理条例,8.放射环境管理办法,1.1.2标准,1.污水综合排放标准,2.大气污染物综合综合排放标准,1.3冶金原料中有毒组分在冶金过程中的行为与分布,污染的主要元素：Pb、Cd、As、Hg、S和其他酸性污水。,1.3.1 冶金原料中有毒组分存在的形态及危害途径。在原料中以化合物存在。,1、As、Hg、S的危害,2、Pb、Cd 的危害,1.3.2 冶金原料中有毒组分在冶金过程中的分布,主要采用火法冶炼技术，,1.铜、镍：采用造硫熔炼吹炼精炼。,2.铅、锑锡：氧化脱硫焙烧（或熔炼）还原熔炼。,3.锌：焙烧浸出净液电解,有毒组分分布规律见表1-2,1.4火法冶金过程高温含尘烟气产出源,1.4.1粉尘的捕集,高温烟气的粉尘的捕集：冷却降温，针对不同粉尘的物理化学性质采取不同类型的方法和设备进行捕集除尘，如沉降室、旋涡收尘器、袋式除尘器、静电除尘器等。,1.4.2粉尘的成分及特性,按粉尘的形成来源分为机械尘和挥发尘。,机械尘：一般大于10微米,挥发尘：一般小于5微米，甚至小于0.01微米。,1.4火法冶金过程高温含尘烟气产出源,1.4.3烟气的成分及特性,一般含有SO2和粉尘，含水量相差较大，以精矿干燥的烟气含水量最高。,1.4.4高温含尘烟气的处理与烟气排放标准,一般进行降温处理，对于烟气量较小又不能制酸的烟气可冷空气降温。,对于大中型工厂的冶炼高温烟气一般采用余热锅炉回收余热降至350度左右送电收尘处理。,350度左右的烟气直接送电收尘处理。,1.5车间空气的含尘标准,车间空气的含尘标准：车间空气中有害物质的最高允许浓度。,1.6 冶金过程产生的废渣,1.6.1 火法冶金过程产生的炉渣,来源：矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分。,是各种氧化物的共熔体。除了氧化物外，还可能含有其他盐类，如氟化钙、氯化钠、硫酸盐等，来自原料，有的是作为助溶剂加入的。,1.6 冶金过程产生的废渣,1.6.1.1炉渣的组成及特性,1、火法冶金,炉渣一般是CaO、SiO2、FeO、Al2O3、MgO组成，,2、重有色金属火法冶金,重有色金属火法冶金的炉渣主要为CaO、SiO2、FeO三元系组成的共熔体。其含量占炉渣总量的85%-90%。,1.6 冶金过程产生的废渣,1.6.1.2炉渣的堆放和综合利用,有色冶金工厂的炉渣一般为水淬渣，少量为熔渣块。,水淬渣：设渣场堆放，不会造成二次污染。,熔渣块：要进行分类处理。采取不同方式堆放。不含有色金属和砷的熔渣可以和水溶渣一起在水淬渣场堆放，对于含有有色金属和砷的熔渣必须在库存内堆放。不能有水浸泡，以防止AsH3造成人身危害。,1.6 冶金过程产生的废渣,1.6.2 湿法冶金工厂的废渣,1.6.2.1 湿法废渣的来源极其中的组分特性,主要是浸出渣和沉淀渣。,浸出渣：含有少量重金属元素和酸根离子。,沉淀渣：含有重金属的石膏渣。还可能有砷酸钙渣（要采取特别的存放措施，以防止堆放后产生砷的二次污染）。,几种典型的废渣堆放和无害化处理,1、湿法炼锌厂的黄钾铁钒渣,2、含砷渣,1.6 冶金过程产生的废渣,1.6.3废渣的综合利用,火法冶金的弃渣一般为熔渣，一般可作为铺路材料，或生产矿渣水泥的添加料。,水淬渣作为造船厂船舶维修时喷砂除锈用的载体。,湿法炼锌废渣,1.7有色冶金工厂污水,三类：,（1）湿法冶金过程产生的污水,（2）硫酸净化工序的酸性污水,（3）火法冶金过程设备（包括余热回收系统）冷却水外排污水,。,1.7.1湿法冶金过程产生的污水,生产过程的污水来源：（1）浸出-净液-电积过程泄露的液体（2）生产过程的地面冲洗水（3）电解液静液系统为排除杂质固液分离后，滤渣的洗涤水。,1.7有色冶金工厂污水,1.7.2 硫酸净化工序的酸性污水,主要来自烟气净化洗涤污水（酸性污水，称为酸泥，含有,As、Hg,）和泵类设备泄漏酸性,水。,1.7.3火法冶金过程外排污水,主要是,冶金炉的水套排污水、余热锅炉的排污水、锅炉软化制备的排污水，金属铸锭或产品熔铸时的冷却排水。（包括设备余热回收系统）冷却水,1.7有色冶金工厂污水,1.7.4污水的主要成分,1.7.5污水排放标准,1.7.5污水处理和循环利用,一般有酸性污水和含重金属离子污水两种污水处理设施。,污水处理方法主要有：,1、酸碱污水,2、含酚污水,3、含氟污水,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.1高温烟气的冷却与余热回收方式,2.1.1 烟气冷却和余热回收方式,1.烟气冷却的目的,2.烟气冷却分类,（1）直接冷却,定义、主要热交换形式、各自优缺点。,（2）间接冷却,定义、主要热交换形式、各自优缺点、冷却方法。,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.2余热锅炉,2.2.1 余热锅炉的构造,从炉型上分类：锅壳式余热锅炉和水管式余热锅炉。,水管式余热锅炉特点：,余热锅炉的基本组成部分。,气包、炉管、联箱。,2.2.2余热锅炉的水循环,自然循环、强制循环和自然循环与强制循环结合三种。,2 高温烟气的冷却与余热利用,举例：自然循环的循环原理。,2.2.3余热锅炉的主要附件,1.安全阀,2.水位表,3.压力表,2.2.3余热锅炉的正常操作,2.2.4.4余热锅炉的开炉,1.开炉前的准备工作,2.上水,3.升温与升压,4.供气,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.2.4.2余热锅炉的正常操作,2.2.4.3停炉,1.正常停炉,2.紧急事故停炉,2.2.4.4余热锅炉煮炉,2.2.5余热锅炉的事故处理,1.汽包满水,2.工厂用电中断,3.锅炉缺水,2 高温烟气的冷却与余热利用,4.水位表玻璃损坏,5.锅炉爆炸,6.循环水泵和给水泵故障,7.锅炉内水冲击,8.蒸汽管内发生水冲击,9.汽包内汽水共腾,10。炉管爆管或泄漏,2.2.6有色冶金余热锅炉的应用实例,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.3 汽化冷却器,有色冶金炉的冷却方式已逐步用汽化冷却代替一般水冷却。,汽化冷却器优点：四点,1、汽化冷去能产生蒸汽,2、节约大量的工业用水,3、汽化冷却水为软化水，不易产生水垢，延长设备使用寿命，有利于生产。,4、汽化冷却装置一般为自然循环，系统简单，操作简单。,汽化冷却循环方式与循环系统的选择,1、汽化冷却循环方式的选择,分为,自然循环和强制循环,。,自然循环：利用水和汽水混合物两者的密度不同所造成的位压头，克服整个系统的阻力，实现自动连续的循环。,强制循环：利用水泵强制进行水循环。,2、循环系统的选择,原则：操作方便，一般由四种,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.4 空气换热器,特点：是气-气换热器，间接换热方式。高换热效率、体积小、造价低、使用寿命长。,一般有色冶金工厂采用：列管式；辐射换热器；空气冷却器。,1列管式换热器,有一般钢管和翅片钢管两种，,应用最多是钢管换热器，结构简单，密封性能好，便于安装，换热效率高，适用于将空气预热到250-500。,2 高温烟气的冷却与余热利用,钢管换热器按形状不同可分为,直形管、U形管、S形管以及套管形换热器。,直形管钢管换热器按其结构分为：,壳-管式和烟道式两种。,壳-管式换热器：圆筒形外壳，,烟气在管内流动，空气在管外流动。,烟道式换热器：,工业炉换热器多用烟道式。无外壳预热空气在管内流动，烟气在管外流动。,2 高温烟气的冷却与余热利用,辐射换热器,热流体以辐射方式传热为主的换热器。,特点：,热负荷高，冷流体加热温度高，表面温度与受热介质加热温度之间的差值较小，热流体流道不易被堵塞等优点。,适用于热流体温度高于1000，冷介质加热温度高于600以及热流体含尘较高的场合，一般被有色熔炼炉烟气余热利用多为采用。,缺点：,外形尺寸较大，换热器出口温度仍然很高。,2 高温烟气的冷却与余热利用,辐射换热器通常有两种形式即：,环缝式和管组式,。,环缝式换热器：,有单面加热和双面加热两种。,管组式换热器：,烟气在直径较大的内筒流动，当换热器冷液体的压力很高，换热器内筒较大，为提高换热器的严密性和高温结构强度，通常采用许多小直径的管子代替环缝通道。,根据管子排列方式可分为：,直形管、U形管、S形管以及套管形换热器。,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.5冷却水套,冶金炉上使用的水套主要指钢板水套、钢管水套、铸铜水套和轧制铜板钻孔水套。,1、蛇形钢管水套,由钢管弯制蛇形钢管式水套。,2、铜水套,一些新型有色冶金炉的熔炼强度和吹炼强度很大，对炉衬的冷却要求也很高，采用传热效果更好且耐腐蚀的铜来制造水冷构件。闪速炉、贫化电炉、三菱法炼铜炉等新型冶金炉上广泛使用。,2 高温烟气的冷却与余热利用,根据制造方法不同分为：铸造铜水套和铜板水套,1、铸造铜水套,优点：（1）制造过程简单；（2）可制造形状复杂、水路复杂的水套；（3）可以制造换热面积的水套（4）制造水套不需要加工精度高的机械设备。目前使用普遍。,缺点,：导热系数低，制造过程控制困难。,2、铜板水套,具有稳定的化学性能和高的导热性能，具有高的抗腐蚀性能，使用过程中不会产生裂纹，寿命长,2 高温烟气的冷却与余热利用,3、汽化冷却水套,铅鼓风炉炉身、烟化炉炉身使用汽化冷却。,优点：,（1）汽化冷却能产生蒸汽,（2）汽化冷却能节约大量的工业用水，同时节约大量冷却水输送所消耗的电力。,（3）汽化冷却使用的软化水，水套不易产生水垢，减少冷却元件的烧坏的可能性，延长设备使用寿命。,（4）汽化冷却装置与汽、水系统设备比较简单。,汽化冷却水冷件多采用钢板水套或钢管水套，水套的形状和尺寸根据炉型和热力计算结构确定。,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.6表面冷却器,2.6.1冷却烟道,除水套、汽化冷却器外，间接冷却设备还有冷却烟道、风套和表面淋水冷却器。,是以自然对流方式带走高温烟气管壁热量的冷却设备，又称为表面冷却器。常用的冷却烟道为倒U形管，下部为灰斗。,2.6.2风管冷却器（风套）,是一种结构简单的热交换器。引进空气以冷却烟气的设备。,2 高温烟气的冷却与余热利用,2.6.3表面淋水冷却器,表面淋水冷却器是在设备或管道外表面淋水进行冷却烟气的设备。,2.7 直接冷却设备,2.7.1喷雾冷去,将水以雾状喷入热烟气中，利用烟气的热量蒸发水分而降低烟气温度的方法。常用的装置有喷雾烟道（高温出炉烟气）、喷雾塔、喷雾冷却器等。,2 高温烟气的冷却与余热利用,喷雾冷却的操作方式分为：干式运行和湿式运行两种。,干式运行：喷入水完全蒸发，没有泥浆及其引起的腐蚀。,湿式运行：喷入水不完全蒸发，产出部分泥浆。,2.7.2 吸风冷却,主要用在滤袋收尘器前的烟气冷却。适用于降低温度不多，且烟气量也不太大的情况。,3 冶炼烟气收尘,3.1重金属冶炼工厂的烟气含尘量及其常用的收尘方法,重金属火法冶炼工厂产生大量的含尘烟气成分,3.1.1主要火法冶金过程的烟气含尘量,1、冶炼烟气收尘,从火法冶炼过程的含尘烟气中分离回收烟尘。,2、重有色金属冶炼烟气收尘的重要性,（1）提高回收金属和原料的综合利用率,（2）为有色冶炼烟气中硫和碳的回收创造必要条件,（3）保护环境、防止污染,3 冶炼烟气收尘,除尘：,一般把治理粉尘大气污染广义上成为除尘，相应设备称为除尘器。,收尘：,习惯上把从烟气中分离并收集烟尘的过程称为收尘，相应的设备称为收尘器。,3.1.2冶金工厂常用的收尘方法,分类方法多种，有三种：,1、按收尘效率分,2、按收尘机理分,3、按捕集烟尘的干湿情况分,3 冶炼烟气收尘,重有色冶金工厂广泛使用的收尘设备的特点及使用现状,1、沉降室和惯性收尘器,2、旋风收尘器,3、袋式收尘器,4、电收尘器,5、湿式收尘器,3 冶炼烟气收尘,3.2沉降室和惯性收尘器,3.2.1沉降室,沉尘室或重力收尘器。,原理:,借助重力使含尘气流中尘粒自然沉降并使其与气体分离的收尘设备。,按沉降室的气流运动状况沉降室可分为：,1、水平气流式,2、垂直气流式,特点：,结构简单，造价低，维护管理容易，阻力低但占地面积大，收尘效率低，适宜捕集50-100微米以上粗粒粉尘，常作为多级收尘中的第一段，主要用于粗尘的捕集。,3 冶炼烟气收尘,3.2.2 惯性收尘器,原理：,借助惯性力使尘粒与气流分离的收尘设备。,惯性收尘器内设挡板使含尘气流急剧改变方向，尘粒在惯性力的作用下脱离含尘气流流向，碰到障碍物或除尘器壁而被捕集。,惯性收尘器分为：碰撞式和回转式两类。,特点：,结构简单，造价低，维护管理容易，但收尘效率低，适用于净化粗粒粉尘，但不宜净化纤维尘，常用作多级中的第一级。,3 冶炼烟气收尘,3.3旋风收尘器,3.3.1 收尘原理,含尘气流进入旋风收尘器时作圆周运动，旋转气流大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形下降，朝圆锥体运动，称为外旋气流，含尘气流在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力靠向下的重力沿器壁下落，进入排灰管。达到圆锥体的气流以同样的旋转方向从旋风收尘器中由下至上，继续作螺旋形流动，即内旋气体，净化气体由排气管排除器外，一部分未被捕集的尘粒也排除管外。,3 冶炼烟气收尘,C=mv,2,/R,尘粒越大，气体旋转速度越快，尘粒与气体分离越好。,3.3.2 操作条件对旋风收尘器性能的影响,1、进口气流速度与气体流量,2、气体的密度、粘度、压力和温度,3、气体含尘浓度,4、烟尘的物理性质,3 冶炼烟气收尘,3.3.3 旋风收尘器的分类,1、按性能分类,高效型、大流量型、通用型,2、按结构分类,长椎体型、扩散型、旁通型、圆筒体型,3、按气流导入方式分,切向导入式、轴向导入式,3 冶炼烟气收尘,4、旋风收尘器的特点及注意事项,特点：,可捕集粒径5微米以上的粉尘，允许最高进口含尘浓度为1000g/m3，最高温度450度，进口气流温度15-28m/s，除尘50%-90%。,结构简单，制造安装容易和维护管理方便，造价和运行费低，占地面积小等特点。广泛用于各工业部分。常用于捕集非粘结性和非纤维性粉尘或用于含尘气流的第一、第二级除尘。,3 冶炼烟气收尘,注意事项：,1、保持排灰口严密,2、保持烟气温度高于露点15-20度，最好进行保温，防止结块。,3、在收尘气体上开扫除口，如发现堵塞，应及时清理。,4、由于热灰流动性好，在排灰口严禁烫伤,5、在收尘器内，由于气体温度较高，流速快，对器壁和进口处磨损比较严重。,3 冶炼烟气收尘,3.4 袋式收尘器,3.4.1 袋式收尘器的收尘原理,核心部分，用棉、毛或人造纤维加工制成的。,含尘气体从下部进入圆筒的滤袋，通过滤布的孔隙时，被滤料阻留下来，通过滤料滤布的清洁气体从滤袋外部的排出口排出。沉积在滤布上的粉尘，可在机械振动或其他喷吹作用下从滤布表面脱落，通过灰斗被收集起来。,整个过程包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重力作用。,3 冶炼烟气收尘,含尘气体通过新滤袋粗大颗粒受惯性碰撞和拦截作用被阻留在滤袋空隙中产生搭桥作用，使滤料孔隙越来越小滤袋表面积聚一层具有孔隙曲折的初粉尘层，简称初层气体流通孔道变细，能截留很细的粉尘，滤布起支撑的骨架作用，真正起到过滤作用的是尘粒形成的粉尘初层。此时主要靠筛分作用。,3 冶炼烟气收尘,3.4.2 袋式收尘器的分类,按入风方向分：,上进气袋式收尘器、下进气袋式收尘器。,按滤袋形状分：,圆袋、扁袋和异形袋,按滤袋的滤尘方向分：内滤式和外滤式。,按通风方式分：,抽出式和压入式,按清灰方式分：,机械振动、逆气流反吹和脉冲喷吹,3 冶炼烟气收尘,3.4.3 影响袋式收尘器的收尘效率的因素,粉尘特性、滤布特性以及运行参数以及清灰方式和效果。,1、滤布的结构及粉尘层厚度,2、过滤速度,3、压力损失,3.4.4 袋式收尘器的滤料,1、滤料应具有高的耐热和耐酸性能以及高的机械性能,2、滤料必须保证高色捕集效率,3 冶炼烟气收尘,3、滤料应在高的烟气过滤速度下保持有适宜的压力损失，滤布容尘量大，使清灰后能在滤布上保留粉尘层初层，以保证高的收尘效率,4、最好将滤袋制成无缝布袋,3.4.5 机械振动清灰袋式收尘器,3.4.6 脉冲喷吹清灰袋式收尘器,3.4.7 反吹风清灰袋式收尘器,3 冶炼烟气收尘,3.5电收尘器,利用电场力使烟尘与烟气分离。,优点：,处理烟气量大，收尘效率高，能耗少，运行费用低，可在高温或腐蚀性条件下使用。劳动条件好，自动化水平高等优点。,缺点：,结构复杂，一次性投入大，占地面积大，应用受粉尘比电阻限制。,3 冶炼烟气收尘,3.5.1电收尘器的原理,在不均匀的电场两极施加电压，放电的一极电晕极接入负极，另一极集尘极接地。,含尘烟气从电场经过，灰尘颗粒获得离子带电，荷电粉尘颗粒跑向与本身电性相反的电极。在电极上放电，使灰尘变为中性，绝大部分粉尘沉集于集尘极，少部分粉尘沉集于电晕极上，沉集于电极上的粉尘经振打定期被清除。,3 冶炼烟气收尘,3.5.2影响电收尘效率的因素,1、烟气性质（烟气温度、压力、湿度、流速和含尘浓度）,（1）温度升高，压力降低，气体密度减低，降低起晕电压降低收尘效率。,（2）气体湿度大，收尘效率高，若湿度过大，电收尘器内易结露而腐蚀。,（3）气流速度不宜过大，过大，降低收尘效率，过小，设备体积大，耗费钢材和投资，在满足收尘效率的情况下，选择合理的风速。,（4）气流含尘浓度过大，降低收尘效率。一般50g/m,3,以下。,3 冶炼烟气收尘,2、烟尘特性（粒径、粘附性、比电阻）,（1）总收尘效率随中位粒径的增大而提高。粒径在0.3-0.9um范围内收尘效率最低。,（2）烟尘一定的粘附性可使微细粉粒凝聚增大，对收尘有利，粘附性过强，易集结在电极上，不宜打下，使收尘效率降低。,（3）比电阻过低，被捕集的烟尘重返气流。比电阻过高，集尘极上会产生反电晕。中和一部分带电的尘粒，降低收尘效率。,3、电收尘器的本体结构,电极和气流分布装置。气流纷纷不均匀会降低收尘效率。,4、操作条件,稳定的高工作电压。,3 冶炼烟气收尘,3.5.3电收尘器结构,主要由壳体、烟气分布板、集尘电极、电晕电极、集尘电极和分布板的振打装置、电晕电极的振打装置、电晕电极的悬挂装置和保护网、尘斗以及高压供电设备。,1、,烟气分布板：,电收尘器入口设置。保证电收尘器内气流分布均匀。结构有百叶窗式、多孔板、分布格子等。,2、电晕电极：,放电电极，主要部件,3、集尘电极：,主要部件，直接影响收尘效率。,3 冶炼烟气收尘,4、电极清灰装置：,及时清除集尘极和电晕极上的灰尘，电极清灰分干式和湿式两种。,湿式清灰：采用喷雾和溢流方法，使电极上经常保持一层水膜，使粉尘随水膜流下。达到清灰目的。湿式清灰分水膜清灰和喷水型清灰。,干式清灰：采用振打方式使粉尘以干燥的方式振落。,5、收尘器外壳：,外壳要求严密不漏气。,6、供电装置：,形成大的电场强度。,3 冶炼烟气收尘,3.5.4电收尘器的分类及应用实例,很多分类方法。,1、常用的是按清灰方式分类：,灰分干式和湿式两种。干式电收尘器收下的烟尘为干燥状态，湿式电收下的烟尘为泥浆状。,2、按烟气流动的方向：,立式电收尘器（烟气流动方向与地面垂直）和卧式电收尘器（和地面平行）。,3、按使用方法分为：,低温（进入电收尘器的烟气温度低于150）、中温（烟气温度150-300 ）和高温（烟气温度300-500）电收尘器。,3 冶炼烟气收尘,3.5.5电收尘器常见送电故障的判断及处理,1、电压低电流小，高送放电严重,2、电压很低，电流过大。,3、不带负载，电流较大,4、一次有电流，二次无电流,5、电压很高，一、二次无电流,6、送电比较正常，但时好时坏。,3 冶炼烟气收尘,3.5.6电收尘器的操作要点,1、送电制度,安装完毕必须进行试送电操作,较长时间停车在开车时必须外加热源或通入炉气将其余热到出口温度220。,正常操作，电压应维持在51KV以上。,2、操作温度,控制电收尘器的入口和出口温度很重要，如果烟气温度太低，就会有硫酸冷凝出来，腐蚀器内钢铁部件，粘结灰尘，引起结疤。如果温度过高，会使钢铁件变形。,3 冶炼烟气收尘,3、6湿式收尘器,湿式收尘是一种利用水（或其他液体）与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，依靠水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用，把尘粒从烟气流中分离出来的技术。它可以从气流中除去粒径为0.1um烟的尘粒和气态污染物。,特点：,湿式收尘器具有结构简单、操作及维修方便，占地面积小等优点，特别适用于处理高温高湿的气体。操作时会产生污水、污泥二次污染物需进一步处理。,3 冶炼烟气收尘,3.6湿式收尘器的一般原理和特性,与过滤式收尘器相同，当含尘气体与液珠、液网或液层相遇时，即被捕捉，收尘靠惯性碰撞、粘附、扩散等作用，来完成收尘过程。在湿法收尘器中，还存在烟尘的凝聚效应。,湿式收尘器设备很多：有离心式、文丘里管式、冲击式及筛板式等。,3.6.2冲击式水浴收尘器,是湿式收尘器结构简单、投资和运转费用低而收尘效率较高的一种湿式收尘方式。,3 冶炼烟气收尘,具有一定进口速度的含尘气体进入进气管，经喷头以较高速度喷出，对水层产生冲击作用，改变含尘气流的运动方向，而尘粒由于惯性机械按原来方向运动，与水粘附后便沉留在水中。,3.6.3旋风水膜收尘器,与干式旋风收尘器的区别在于，在分离器内部装喷嘴，将水喷出形成雾状水滴，对尘粒进行捕集，收尘效率明显提高。,主要用于精矿干燥窑的第二级收尘和铅鼓风炉烟气快速收尘的气液分离器。,3 冶炼烟气收尘,3.6.5文丘里收尘器,根据湿法收尘时，减少雾化液滴的直径，提高液滴与尘粒间的相对速度，可以提高对微小尘粒的捕集效果制备而成的。是一种高效的收尘器。,文丘里管有三部分组成：收宿管、喉管和扩散管组成。,原理：含尘气体由收宿管一端引入，水或液体在一定压力下由喉管处喷入，被高速运动的气流喷散成细沫，气流速度愈大，雾化程度愈高，除尘效率愈大,。,3 冶炼烟气收尘,气液混合后在扩大管中流速逐渐降低，最好进入旋风水膜收尘器借离心力的作用，水和润湿的固体颗粒被抛掷分离器的内壁面而下流。,特点：效率高大99%，结构简单，造价低维护管理简单。用于除尘、除雾、降温和吸收有毒气体。动力消耗比较大。,3.6.6泡沫收尘器,高效收尘设备，液体水由上部喷入，含尘烟气由下部进入。较大尘粒预先在筛板上底面被液体捕集，细的尘粒进入泡沫层中，绝大部分在泡沫层中被除去。,4、冶炼烟气制酸,2、烟气净化工艺选择的原则,(1)先大后小,（2）先固液后气体，先重后轻。,3、烟气净化原理,(1)烟气中杂质在净化过程中的行为,（2）酸雾的产生和清除,（3）烟气的冷却和除热,4、烟气净化的基本方法,两种方法,4、冶炼烟气制酸,根据烟气净化的原理、烟气湿法净化的基本方法分两种：,1、利用烟气通过液体层或用液体来喷洒气体，使烟气中的杂质得到分离,2、利用烟气通过高压电场，使悬浮杂质荷电并移向沉淀极而分离。,4、冶炼烟气制酸,4.2.2 烟气净化工艺流程,净化工序四个任务：,1除尘:清除固态悬浮物,2除雾：清除液态微粒,3吸收：清除气态有害物质，如卤化氢,4除热：对原料气降温除热。,净化工序的主要设备是洗涤设备，除雾设备和除热设备。,4、冶炼烟气制酸,洗涤设备:空塔、泡沫塔、文氏管、喷洒洗涤器和动力波洗涤器。,除雾设备:电除雾器、文丘里管,除热设备:间接冷凝器、稀酸冷却器。,一般按净化工序气流的方向主要设备是：两级洗涤设备加上一级或两级除雾设备，除热设备装在第二洗涤设备的洗涤液循环回路上，或第二洗涤器后。,4、冶炼烟气制酸,酸洗净化工序流程：,1、两塔两电净化流程,250-280含SO,2,高温烟气首先并流式进入空塔-填料塔-两极电除雾器工艺流程,2、动力波洗涤净化流程,250-280含SO,2,高温烟气进入一级动力波洗涤器，绝热冷却降温及洗涤除去杂质再进入气体冷却塔，进一步冷却降温除杂通过第二级动力波洗涤器进一步去除烟气中的砷、氟等杂质，同时在洗涤时增大酸雾颗粒电除雾器除去酸雾，经过两级电除雾，烟气中酸雾含量降低到5mg/m,3,以下，净化后的烟气送往干燥塔。,4、冶炼烟气制酸,动力波洗涤净化流程特点：,1、捕尘效率高,2、允许气量波动范围大,3、污酸处理负担少,4、电除雾器的负担小,5、达到了传热传质的目的,6、操作简单。,4、冶炼烟气制酸,4.2.3烟气净化的主要设备,1、冷却塔,空塔，净化工序第一级洗涤设备。钢板卷制外壳，内衬铅和耐酸砖。除尘效率是60-80%，除雾效率是60%以下。,2、填料洗涤塔,玻璃钢填料冷却塔是一种比较典型的净化用填料洗涤塔。塔底采用树脂砂浆填成斜底结构，上覆盖玻璃钢覆盖层，斜底结构减少酸泥沉积。方便塔底清理和检修。玻璃钢体机械强度高，结构紧凑，外形美观。,4、冶炼烟气制酸,3、电除雾器,按效率分：普通型、高效型和高速高效型三类。,按材质分：铅制、塑料制和导电玻璃钢制三种,按沉淀极形状分：管式、板式和蜂窝式三种。,4、动力波洗涤器,逆喷型、泡沫塔性和带混合元件的动力波洗涤剂。,4、冶炼烟气制酸,4.2.4烟气净化的操作及控制指标,1、工艺控制指标,空塔入口气温：250-280,空塔出口气温：55-65,电雾进口气温：42 左右,一级电除雾器出口含酸雾量0.03g/m,3,二级电除雾器出口含酸雾量0.005g/m,3,4、冶炼烟气制酸,2、烟气净化的操作,一、正常操作调节要点,1、干燥塔入口烟气温度的调节,调节第一第二洗涤塔的循环酸量,调节稀酸冷却器等冷却设备的冷却水量,定期对冷却设备进行清洗,调节脱气塔气体送入部位,4、冶炼烟气制酸,2、循环酸浓度的调节,3、系统压力的控制,4、电除雾器的电压和电流的调节,三、净化开车操作,四、净化停车操作,五、净化应急事故处理,4、冶炼烟气制酸,4.3二氧化硫的转化,在一定温度下，通过触媒催化，使烟气中二氧化硫与氧化合生成三氧化硫，即二氧化硫的转化。,4.3.1二氧化硫气体转化原理,一、二氧化硫气体转化反应及该反应平衡特点,SO,2,+1/2O,2,SO,3,把握四个特点：,1、SO,2,转化反应是一个可逆反应。是一个动态平衡。同时进行 SO,2,氧化和SO,3,分解反应。,转化率的概念：,X=P,SO3,/(P,SO2,+P,SO3,),4、冶炼烟气制酸,平衡转化率的概念：反应到达平衡时的转化率。,X,T,=(P,SO3,),T,/,(P,SO2,),T,+(P,SO3,),T,2、SO2转化反应是一个体积缩小的反应,3、SO2转化反应是一个放热反应,4、SO2转化反应是一个需要催化剂进行催化的反应。触媒或接触剂。,4、冶炼烟气制酸,二、,二氧化硫气体转化时的温度、压力及起始成分效应,1、,SO,2,转化反应是一个放热反应，降低温度会使平衡转化率提高。,温度平衡转化率反应速度,反应速度随 温度的倍数相当大，因此提高反应温度可使,SO,2,转化数量增加很多，能大幅度提高设备的生产能力。,4、冶炼烟气制酸,2、起然温度。,使触媒不能起催化作用的最低限度的温度,钒触媒的起然温度一般在380-420之间。,具体措施：,通过分段转化，控制不同的转化温度来实现较高转化率和较快的反应速度。,反应初期：在较高的温度下转化，具有较大的反应速度。,反应后期：在较低的温度下转化，获得最高的转化率。,4、冶炼烟气制酸,3、,SO,2,转化时的压力效应,体积缩小的反应，压力平衡转化率。,考虑加压需要动力消耗。,4、,SO,2,转化时的气体起始成分效应,一定温度和压力下，起始气体成分中O,2,含量越多，,SO,2,含量越少，平衡转化率越高。,去除反应中生产的,SO,3,含量，有利于正反应的进行。提高转化率。,两转两吸工艺的理论基础：,4、冶炼烟气制酸,三、,SO,2,转化反应速度和接触反应理论,1、,SO,2,转化反应速度,反应活化能的概念：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。因此，,反应活化能愈高，具有或超过这一能量的分子愈少，反应速度愈慢。反之则愈快。,在反应压力和反应物浓度一定情况下，,提高反应速度的两个办法：,一是提高反应温度，使反应物分子能量提高，加快反应速度,二是采用触媒。生成“表面中间化合物”。同样温度条件下反应大大加快。,4、冶炼烟气制酸,2、,SO,2,转化接触反应的理论,一是吸附理论,二是中间化合物理论,SO,2,在固体触媒上转化成,SO,3,的过程，即触媒的催化作用，可以分为四步进行：,（1）触媒表面的活性中心吸附氧分子，使氧分子中原子键的键断裂成为活泼的氧原子。,（2）触媒表面的活性中心吸附,SO,2,分子。,（3）被吸附的,SO,2,分子和氧原子间进行电子重新排列，化合生成,SO,3,分子。,（4）,SO,3,分子从触媒表面脱附下来进入气相。,4、冶炼烟气制酸,4.3 二氧化硫的转化,4.3.2.1钒触媒的化学组成、特征和性能,含有7%-12%五氧化二钒，这是具有催化活性的主体成分。需要加入一定量的碱金属盐。通常称为促进剂或助催化剂。一般采用,K,2,SO,4,。还有大量的,SiO,2,，作载体。一般采用硅藻土或硅胶。,钒触媒的形状：圆柱形、环柱形、翅环状。,温度对触媒的影响：400-470，温度对触媒的影响规律、,触媒的活性温度范围：,4、冶炼烟气制酸,触媒的起然温度低些的优点：,（1）气体进入触媒层前预热的温度较低,（2）触媒在温度较低仍有较好的活性,（3）可提高触媒的利用率。,触媒的耐热温度：触媒活性温度的上限,4.3.2.2气体中杂质对钒触媒的影响,多相催化过程。,触媒颜色判断：,1）触媒表面呈黄色或棕黄色,这是触媒的正常颜色，黄色表示五价钒(五氧化二钒)存在，触媒在使用前后和使用过程中呈现黄色或棕黄色都是活性正常的标志。,4、冶炼烟气制酸,2）触媒表面呈绿色或蓝绿色,钒触媒中的钒只有处于五价(V2O5形态)状态才具有活性。触媒表面出现绿色或蓝绿色，是四价钒(硫酸氧钒VOSO4)存在的标志。一般说来，这种颜色是无害的。只要通以高于400的热空气即可转变为黄色而恢复活性。经验表明，四价钒化合物与五价钒化合物相比与之相平衡时的水蒸气分压要低得多，即绿色触媒更容易受潮，所以触媒变成绿色或蓝绿色，贮存保管时要更加注意。但如果绿色或蓝绿色的旧触媒，因在空气中长时间吸潮或被水淋过，组分中的硫酸氧钒和碱金属钾盐会被水溶解而析出，这样就不宜再使用了。,4、冶炼烟气制酸,3）触媒表面呈白色,进入转化器中气体中含砷量过高，含有的四氟化硅和水汽量过高，触媒局部过热而发白。,4）触媒表面呈黑色,下面四种情况都会使触媒变成黑色。,在500600，气体中缺氧而有一氧化碳和大量二氧化硫存在时，使部分V2O5变成V2O4，生成K2OV2O4V2O5复盐，呈黑色。这时活性稍降低，也可用高于400的热空气吹触媒，使其恢复至正常活性后变为黄色。,4、冶炼烟气制酸,当气体中含氟化氢较多时，氟化氢与触媒中的二氧化硅起反应生成四氟化硅，这部分钒触媒在较低温度下氧化二氧化硫时，其中部分V2O5还原成V2O4，生成的K2OV2O4V2O5 复盐(黑色)，与第一种情况相同。,当有大量硫蒸气在触媒表面燃烧，温度高于700，这时V2O5被还原成黑色的V2O3，活性显著降低。,当转化器内部未衬耐火材料，而是钢板与触媒直接接触时，触媒成黑色或黑紫色是常见的。这是因为靠近钢板的部分触媒中的V2O5在冷却过程中被铁还原所致，不过它的活性并不降低。,4、冶炼烟气制酸,5）触媒表面呈发亮的紫黑色,当大量硫蒸气在触媒表面燃烧，温度超过800，V2O5被还原成V2O3，同时触媒中的硫酸钾和硫酸钠分解成氧化钾和氧化钠并与载体中的二氧化硅熔融成为Na2SiO3K2SiO3(钾玻璃)，包在触媒的外面，便呈发亮的紫黑色。这时触媒的物理结构被破坏了，活性几乎全部丧失而且无法恢复。,触媒颜色的变化是复杂的，特别是在不同的温度和气体组分的条件下，因此单从颜色来判断触媒活性只能作为参考依据并不可靠，确切的数据需要通过检测。,4、冶炼烟气制酸,4.3.2.3触媒的合理使用和维护原则,触媒性能对于SO2转化反应起着关键作用，因此在触媒的使用和维护中要注意解决一些问题，防止对触媒造成不必要的损坏。,1）注意防潮,新的或用过的钒触媒，其中都含有微量游离硫酸(新触媒由于经过二氧化硫的预饱和，残留下的三氧化硫生成游离硫酸)和大量碱金属硫酸盐，从空气中很容易吸收水分，使其机械强度和活性降低。因此在装填或筛换触媒时，要尽量缩短时间，潮湿天和阴雨天不宜进行装卸触媒的工作，以防吸潮。,4、冶炼烟气制酸,2）停工前要吹净,长期停工之前，应用高于420的干燥空气吹触媒，将残留在触媒微孔中的二氧化硫、三氧化硫尽可能吹净，分析吹出气体中的三氧化硫加上二氧化硫的量小于0.03时为止。,4、冶炼烟气制酸,3）新触媒开车通气时要进行“硫化饱和”防止超温,触媒在制造过程中虽已经过二氧化硫预饱和，用于工业生产不会因氧化钾和三氧化硫作用生成硫酸钾而产生大量的中和热，但是在转化开车时，当温度达到400以上，通入二氧化硫气体时，触媒层温度总要突跃一下。这主要是由于二氧化硫、氧分子在触媒表面被吸附时放出的大量吸附热和生成焦硫酸盐的反应热。因此在开车升温中，刚通入二氧化硫气体时，要注意二氧化硫浓度应低一些，气量要小一些，以免发生热量过大而使触媒层超温烧坏触媒。根据一般经验，新触媒升温进入转化器烟气SO2浓度控制在4左右，气量控制在正常气量的60以下为宜。,4、冶炼烟气制酸,4）不轻易提高进气温度,操作温度越高，触媒活性衰退越快，升温操作一段时间后即使再降低温度操作，其