一种节能型烟尘净化方法及其装置与流程

本发明涉及铜磷合金熔炼过程中烟尘的净化技术领域，具体涉及一种节能型烟尘净化方法及其装置。

背景技术：

铜磷合金熔炼过程中产生大量的烟尘，烟尘成分主要为p2o5。p2o5遇水可生成腐蚀性的磷酸，甚至剧毒的偏磷酸，形成酸雨，严重危害生态环境和人体健康。生产中通常采用袋式除尘器搜集铜磷合金熔炼烟尘，但p2o5易吸潮，粘接炭黑形成粘稠状物质，附着在输烟管道内壁和滤袋，堵塞滤袋，除尘效率较低且不利于烟尘固废回收处理。常温下，p2o5在水中的溶解度很低，铸造行业常用的水除尘设备处理铜磷合金熔炼烟尘的效果不理想。

技术实现要素：

本发明主要目的是解决上述问题，本发明的目的是提供一种节能型烟尘净化方法及其装置，采用循环吸收的方式不断提高副产品磷酸的浓度，有利于副产品磷酸的回收再利用。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种节能型烟尘净化装置，该烟尘净化装置包括除尘装置和加热装置，所述除尘装置包括吸收塔、循环泵、气液分离装置及除雾装置，所述循环泵的输入端通过连接管ⅰ与吸收塔相连通，所述循环泵的输出端通过喷淋管与设置在吸收塔内的喷淋头相连通；所述吸收塔内设置有喷淋机构、蒸发机构及电加热管ⅰ，所述喷淋机构、所述蒸发机构及所述电加热管ⅰ从上到下依次设置；

所述喷淋机构设置在喷淋头的下方，所述喷淋机构包括若干个分割罩ⅰ，若干个分割罩ⅰ从上到下间隔设置，每一个所述分割罩ⅰ的下方均对称设置有一分割罩ⅱ，所述分割罩ⅰ呈圆锥形，所述分割罩ⅱ呈倒立的圆锥形，所述分割罩ⅱ的底部设置有下料口，所述分割罩ⅰ和分割罩ⅱ均由目数为80~200目的钢丝网组成。

进一步的，所述气液分离装置及所述除雾装置从下到上依次设置在所述吸收塔的上方，所述气液分离装置为气液分离器，该气液分离器为波纹板排列方向为竖直方向的波纹板气液分离器，气液分离器的顶端设置有补水口。

进一步的，所述除雾装置为除雾器，该除雾器为丝网除雾器。

进一步的，所述电加热管ⅰ设置在所述吸收塔内的底部，所述吸收塔内设置有喷淋液，所述吸收塔上设置有用于测量喷淋液温度的传感器，所述吸收塔底端的侧壁上设置有排酸口，所述排酸口处设置有控制阀ⅰ。

进一步的，所述分割罩ⅰ的顶角为60~150°，所述分割罩ⅱ的底角为60~150°。

进一步的，所述喷淋头的中心轴线、所述回流喷头的中心轴线、所述分割罩ⅰ的中心轴线、所述分割罩ⅱ的中心轴线及导热板的中心轴线均与吸收塔的中心轴线重合。

进一步的，所述加热组件包括电加热管ⅱ、电加热管ⅲ及电加热管ⅳ，所述电加热管ⅱ、所述电加热管ⅲ及所述电加热管ⅳ在水平方向依次设置，所述电加热管ⅱ和所述电加热管ⅳ关于吸收塔的中心轴线对称设置，所述电加热管ⅱ的一端安装吸收塔的内壁上，所述电加热管ⅱ的另一端从下到上依次穿过每一个导热板后与连接头ⅰ相连，所述电加热管ⅳ的一端安装吸收塔的内壁上，所述电加热管ⅳ的另一端从下到上依次穿过每一个导热板后与连接头ⅱ相连，所述连接头ⅰ和所述连接头ⅱ均位于蒸发机构最顶端导热板的上方，所述电加热管ⅲ的一端与连接头ⅰ相连，所述电加热管ⅲ的另一端与连接头ⅱ相连。

进一步的，所述蒸发机构包括若干个导热板及若干排加热组件，所述导热板为圆形，若干个导热板从上到下依次设置且导热板的面积从上到下依次增大，每一个导热板的中心轴线相重合，若干排加热组件相互平行的设置在导热板上。

进一步的，所述加热装置包括回流管和列管式换热器，所述列管式换热器的进气端设置有轴流风机，所述列管式换热器的出气端与所述吸收塔相连通，所述回流管的一端与设置在列管式换热器顶端的进料口相连通，所述回流管的另一端穿过吸收塔后与喷淋机构最底端的分割罩ⅱ的下料口相连通，所述列管式换热器的出料口通过连接管ⅱ与设置在吸收塔内的回流喷头相连通，该回流喷头设置在蒸发机构的上方。

一种节能型烟尘净化用装置的烟尘净化方法，包括以下步骤：

1）启动电加热管ⅰ的开关，将喷淋液加热至80～100℃后保温，通过传感器反馈控制加热温度；启动电加热管ⅱ、电加热管ⅲ及电加热管ⅳ，加热导热板至炽热状态；启动循环泵，热水从喷淋头流出，沿分割罩ⅰ呈伞形辐射，然后流入设置在分割罩ⅰ下方的分割罩ⅱ内，喷淋液沿着分割罩ⅱ内壁从分割罩ⅱ的下料口流出，从分割罩ⅱ流出的喷淋液沿设置在分割罩ⅱ下方的分割罩ⅰ呈伞形辐射，重复上述步骤，最终，喷淋液从喷淋机构最底端的分割罩ⅱ的下料口流入回流管，由回流管进入到列管式换热器中，当列管式换热器壳程中的喷淋液续满时，喷淋液从回流喷头流出，落在炽热的多层导热板上，形成大量的水蒸气；

2）打开列管式换热器进气端的轴流风机，铜磷合金熔炼烟尘走管程进入列管式换热器，加热至360～400℃后输出，进入吸收塔，热喷淋液和分割罩ⅰ组成热水幕，热水幕密闭下的喷淋液中的水蒸气与烟尘中的p2o5充分接触，发生化学反应生成磷酸；在轴流风机的作用下，热水幕密闭下的烟尘压力逐渐升高，分割罩ⅰ与分割罩ⅱ表面的钢丝网对烟尘进行无限分割，无限分割的烟尘在热水幕的冲刷作用下，烟尘中的p2o5与水充分反应，生成的磷酸被吸收进喷淋液中，通过循环泵回送到喷淋装置继续进行循环喷淋；烟尘尾气经过气液分离器，磷酸液滴在重力的作用下，回流进喷淋液；而后烟尘尾气经过丝网除雾器，雾气发生冷凝，形成雾滴最终回流至喷淋液中；当喷淋液中磷酸达到一定浓度后，开启吸收塔底部控制阀ⅰ，收集反应生成的磷酸；开启补水口的控制阀ⅱ对吸收塔补水，对波纹板进行直接冲洗，然后将补充的水加热至步骤1）中设定的温度，依次循环实现铜磷合金熔炼烟尘吸收。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

1.采用水蒸气和热水吸收烟尘中的p2o5生成的热磷酸流经列管式换热器的方法加热烟尘，实现了p2o5与水反应余热的回收利用，节约了能源；

2.循环水流到干烧式电加热管加热的多层梯度导热板上，炽热的多层梯度导热板保证了水的充分蒸发；

3.在多层正向反向交叉放置分割罩形成热水幕的密闭作用下，水蒸气与p2o5反应，在进气压力作用下分割罩对烟尘进行无限分割，烟尘与水接触面积大，反应效率高；

4.由波纹板气液分离器、丝网除雾器组成的除雾装置有利于磷酸蒸汽及水雾的凝结回流；

5.采用循环吸收的方式不断提高副产品磷酸的浓度，有利于副产品的回收再利用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的分割罩ⅰ的结构示意图；

图3是本发明的分割罩ⅱ的结构示意图；

图中标记：1、循环泵，101、连接管ⅰ，2、喷淋管，3、气液分离装置，4、除雾装置，5、喷淋头，6、分割罩ⅰ，601、分割罩ⅱ，7、回流喷头，8、导热板，9、传感器，10、电加热管ⅰ，11、控制阀ⅰ，12、喷淋液，13、电加热管ⅱ，1301、电加热管ⅳ，1302、电加热管ⅲ，14、列管式换热器，15、回流管，16、吸收塔，17、控制阀ⅱ，18、轴流风机。

具体实施方式

结合附图对本发明实施例加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

根据附图可知，一种节能型烟尘净化装置，该烟尘净化装置包括除尘装置和加热装置，所述除尘装置包括吸收塔16、循环泵1、气液分离装置3及除雾装置4，所述循环泵1的输入端通过连接管ⅰ101与吸收塔16相连通，所述循环泵1的输出端通过喷淋管2与设置在吸收塔16内的喷淋头5相连通，该循环泵1的泵头喷淋管2、喷淋头5、回流喷头7、控制阀ⅰ11、吸收塔13均为的耐高温、耐酸碱、耐蚀性不锈钢，所述气液分离装置3及所述除雾装置4从下到上依次设置在所述吸收塔16的上方；所述气液分离装置3为气液分离器，该气液分离器为波纹板排列方向为竖直方向的波纹板气液分离器，波纹板为流线型波纹板，磷酸液滴撞到波纹板面，在重力的作用下，回流进喷淋液；

气液分离器的顶端设置有补水口，补水口处设置有控制阀ⅱ17，所述除雾装置4为除雾器，该除雾器为丝网除雾器，丝网材质为不锈钢，网套编织结构，金属丝断面为扁形，雾气碰到金属丝网时发生冷凝，形成水滴最终回流至循环液中；

所述吸收塔16内设置有喷淋机构、蒸发机构及电加热管ⅰ10，所述喷淋机构、所述蒸发机构及所述电加热管ⅰ10从上到下依次设置，所述电加热管ⅰ10设置在所述吸收塔16内的底部，所述吸收塔16内设置有喷淋液12，所述吸收塔16上设置有用于测量喷淋液12温度的传感器9，所述吸收塔16底端的侧壁上设置有排酸口，所述排酸口处设置有控制阀ⅰ11；

所述喷淋机构设置在喷淋头5的下方，所述喷淋机构包括若干个分割罩ⅰ6，若干个分割罩ⅰ6从上到下间隔设置，每一个所述分割罩ⅰ6的下方均对称设置有一分割罩ⅱ601，所述分割罩ⅰ6呈圆锥形，所述分割罩ⅱ601呈倒立的圆锥形，所述分割罩ⅱ601的底部设置有下料口，所述分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601均由目数为80~200目的不锈钢丝网组成；所述分割罩ⅰ6的顶角为60~150°，所述分割罩ⅱ601的底角为60~150°；

所述蒸发机构包括若干个导热板8及若干排加热组件，所述导热板8为圆柱形，若干个导热板8从上到下依次设置且导热板8的面积从上到下依次增大，每一个导热板8的中心轴线相重合，若干排加热组件相互平行的设置在导热板8上，所述加热组件包括电加热管ⅱ13、电加热管ⅲ1302及电加热管ⅳ1301，导热板8和加热组件的表皮材质均为耐高温、耐酸不锈钢，所述电加热管ⅱ13、所述电加热管ⅲ1302及所述电加热管ⅳ1301在水平方向依次设置，所述电加热管ⅱ13、所述电加热管ⅲ1302及所述电加热管ⅳ1301均为干烧式电加热管，电加热管ⅱ13、所述电加热管ⅲ1302及所述电加热管ⅳ1301可为一体设置，所述电加热管ⅱ13和所述电加热管ⅳ1301关于吸收塔16的中心轴线对称设置，所述电加热管ⅱ13的一端安装吸收塔16的内壁上，所述电加热管ⅱ13的另一端从下到上依次穿过每一个导热板8后与连接头ⅰ相连，所述电加热管ⅳ1301的一端安装吸收塔16的内壁上，所述电加热管ⅳ1301的另一端从下到上依次穿过每一个导热板8后与连接头ⅱ相连，所述连接头ⅰ和所述连接头ⅱ均位于蒸发机构最顶端导热板8的上方，所述电加热管ⅲ1302的一端与连接头ⅰ相连，所述电加热管ⅲ1302的另一端贯穿若干条导热板后与连接头ⅱ相连；

所述加热装置包括回流管15和列管式换热器14，所述列管式换热器14的进气端设置有轴流风机18，进气端选用喇叭式进气口，所述列管式换热器14的出气端与所述吸收塔16相连通，所述回流管15的一端与设置在列管式换热器14顶端的进料口相连通，所述回流管15的另一端穿过吸收塔16后与喷淋机构最底端的分割罩ⅱ601的下料口相连通，所述列管式换热器14的出料口通过连接管ⅱ与设置在吸收塔16内的回流喷头7相连通，该回流喷头7设置在蒸发机构的上方；

所述喷淋头5的中心轴线、所述回流喷头7的中心轴线、所述分割罩ⅰ6的中心轴线、所述分割罩ⅱ601的中心轴线及导热板8的中心轴线、气液分离装置的中心轴线、除雾装置的中心轴线均与吸收塔16的中心轴线重合，所述电加热管ⅲ1302呈v形或波浪形。

一种节能型烟尘净化装置的使用方法，包括以下步骤：

1）启动电加热管ⅰ10的开关，将喷淋液12加热至80～100℃后保温，通过传感器9反馈控制加热温度；启动电加热管ⅱ13、电加热管ⅲ1302及电加热管ⅳ1301，加热导热板8至炽热状态；启动循环泵1，热水从喷淋头5流出，沿分割罩ⅰ6呈伞形辐射，然后流入设置在分割罩ⅰ6下方的分割罩ⅱ601内，喷淋液12沿着分割罩ⅱ601内壁从分割罩ⅱ601的下料口流出，从分割罩ⅱ601流出的喷淋液12沿设置在分割罩ⅱ601下方的分割罩ⅰ6呈伞形辐射，重复上述步骤，最终，喷淋液12从喷淋机构最底端的分割罩ⅱ601的下料口流入回流管15，由回流管15进入到列管式换热器14中，当列管式换热器14壳程中的喷淋液12续满时，喷淋液12从回流喷头7流出，落在炽热的多层导热板8上，形成大量的水蒸气；

2）打开列管式换热器14进气端的轴流风机18，铜磷合金熔炼烟尘走管程进入列管式换热器14，加热至360～400℃后输出，进入吸收塔16，热喷淋液12和分割罩ⅰ6组成热水幕，热水幕密闭下的喷淋液12中的水蒸气与烟尘中的p2o5充分接触，发生化学反应生成磷酸；在轴流风机18的作用下，热水幕密闭下的烟尘压力逐渐升高，分割罩ⅰ6与分割罩ⅱ601表面的钢丝网对烟尘进行无限分割，无限分割的烟尘在热水幕的冲刷作用下，烟尘中的p2o5与水充分反应，生成的磷酸被吸收进喷淋液12中，通过循环泵1回送到喷淋装置继续进行循环喷淋；烟尘尾气经过气液分离器，磷酸液滴在重力的作用下，回流进喷淋液12；而后烟尘尾气经过丝网除雾器，雾气发生冷凝，形成雾滴最终回流至喷淋液12中；当喷淋液12中磷酸达到一定浓度后，磷酸的浓度采用比重计检测，达到设定浓度值50%～70%时，开启吸收塔16底部控制阀ⅰ11，收集反应生成的磷酸；开启补水口的控制阀ⅱ17对吸收塔16补水，在排烟除尘过程中补水口的阀门是关闭的，补水时对波纹板中冷凝的磷酸进行冲刷，防止磷酸结晶，堵塞波纹板，然后将补充的水加热至步骤1）中设定的温度，依次循环实现铜磷合金熔炼烟尘吸收。

铜磷合金熔炼过程中，磷的烧损有两种方式：生成p2o5烟尘和铜、磷的氧化物熔渣。熔炼前投入的磷含量减去熔渣和钎料铸锭中的磷含量即得烟尘中的实际磷含量，通过检测本发明方法获得的磷酸浓度可以得到回收的磷含量，两者全部换算成p2o5，可以算出p2o5回收利用效率。合金牌号选择市场上用量最大的bcu93p，每炉重量300kg，熔炼前每炉投磷量23.5kg，每炉合金铸锭和熔渣中磷的成分含量均取5次检测结果的平均值。下面将结合实施例对本发明方法的效果做进一步解释说明。

实施例2

循环喷淋液温度为80℃，分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601的钢丝网目数为100目，铜磷合金熔炼50炉，投磷总量1175kg。铜磷合金熔炼烟气经过本发明方法中的吸收塔后，获得68%浓度的磷酸507.7kg。获得的磷酸在酸洗槽中加热至80℃，可用于5000kg挤压态铜磷合金的酸洗。经过化学分析测试，钎料铸锭中的磷含量为1052.5kg，熔渣中的磷含量为13kg，理论分析烟尘中的磷含量应为109.5kg，本发明方法回收利用的磷含量为109.2kg，回收利用率达到99.7%。

实施例3

循环喷淋液温度为85℃，分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601的钢丝网目数为100目，铜磷合金熔炼50炉，投磷总量1175kg。铜磷合金熔炼烟气经过本发明方法中的吸收塔后，获得62%浓度的磷酸529.3kg。获得的磷酸在酸洗槽中加热至80℃，可用于5000kg挤压态铜磷合金的酸洗。经过化学分析测试，钎料铸锭中的磷含量为1056.7kg，熔渣中的磷含量为14.2kg，理论分析烟尘中的磷含量应为104.1kg，本发明方法回收利用的磷含量为103.8kg，回收利用率达到99.7%。

实施例4

循环喷淋液温度为90℃，分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601的钢丝网目数为120目，铜磷合金熔炼50炉，投磷总量1175kg。铜磷合金熔炼烟气经过本发明方法中的吸收塔后，获得58%浓度的磷酸565.8kg。获得的磷酸在酸洗槽中加热至80℃，可用于5000kg挤压态铜磷合金的酸洗。经过化学分析测试，钎料铸锭中的磷含量为1059.4kg，熔渣中的磷含量为11.3kg，理论分析烟尘中的磷含量应为104.3kg，本发明方法回收利用的磷含量为103.8kg，回收利用率达到99.5%。

实施例5

循环喷淋液温度为95℃，分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601的钢丝网目数为80目，铜磷合金熔炼50炉，投磷总量1175kg。铜磷合金熔炼烟气经过本发明方法中的吸收塔后，获得59%浓度的磷酸523.0kg。获得的磷酸在酸洗槽中加热至80℃，可用于5000kg挤压态铜磷合金的酸洗。经过化学分析测试，钎料铸锭中的磷含量为1067.3kg，熔渣中的磷含量为9.9kg，理论分析烟尘中的磷含量应为97.8kg，本发明方法回收利用的磷含量为97.6kg，回收利用率达到99.8%。

实施例6

循环喷淋液温度为95℃，分割罩ⅰ6和分割罩ⅱ601的钢丝网目数为80目，铜磷合金熔炼50炉，投磷总量1175kg。铜磷合金熔炼烟气经过本发明方法中的吸收塔后，获得63%浓度的磷酸557.0kg。获得的磷酸在酸洗槽中加热至80℃，可用于5000kg挤压态铜磷合金的酸洗。经过化学分析测试，钎料铸锭中的磷含量为1051.4kg，熔渣中的磷含量为12.3kg，理论分析烟尘中的磷含量应为111.3kg，本发明方法回收利用的磷含量为111.0kg，回收利用率达到99.7%。

还需要说明的是，在本文中，诸如ⅰ、ⅱ、ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。