英文
design of gasclearning and dust collecting facitity of heavy non-ferrous metallurgical works
简介
铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞等重金属冶炼厂设计的组成部分。设计主要内容为根据重金属冶炼厂各种炉窑产出的烟气量、成分、温度、含尘量及其性质，选择合适的烟气净化和收尘流程，确定收尘设备和车间配置等。
重金属冶炼厂收尘的目的，除了回收有价元素外，还为了防止有害烟尘对环境的污染和为回收含硫烟气中的硫创造有利条件。从烟气中回收的烟尘，有的可返回为冶炼原料，有的可富集和提炼为其他副产物。常见重金属冶炼炉窑烟气的浓度和含尘量见表1。
表1 常见冶炼烟气的浓度和含尘量
| 金属名称 | 炉窑名称 | 烟气温度/℃ | 烟气含尘量/g·m-3 | 二氧化硫浓度/% | 三氧化硫浓度/% |
| 各类金属 |
精矿干燥室 载流干燥 |
100～150 100 |
20～80 800～1000 |
<0.1 <0.1 |
|
| 铜 |
氧化焙烧流态化炉 酸化焙烧流态化炉 熔炼反射炉 熔炼电炉 密闭鼓风炉 闪速熔炼炉 |
800～900 600～700 1200～1300 500～800 500～600 1200～1300 |
200～300 100～200 30～40 20～80 15～40 50～100 |
10～12 4～6 1～2 1～5 3～5 10～13 |
0.1 1～2 |
|
白银炉 连续吹炼炉 转炉 氧气顶吹旋转炉 铜渣贫化电炉 杂铜反射炉 |
1200 900～1000 700～900 600～800 800～1000 1000～1100 |
35～40 5 3～15 10～45 3～12 60～80 |
8～9 8～14 7～8 3～14 0.3～0.8 |
<0.1 0.2～0.3 0.3～0.5 |
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| 铅 |
吸风烧结机 鼓风返烟烧结机 烧结块鼓风炉 氧化矿熔矿鼓风炉 炉渣烟化炉 |
150～200 250～350 150～350 150～350 1100～1200 |
15～20 25～40 8～30 20～25 50～100 |
0.5～1 3～5 <0.5 |
|
|
浮渣反射炉 氧气底吹炼铅炉 |
900～1000 850～1050 |
5～10 150～250 |
<1 8～9 |
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| 水口山炼铅转炉 | 1050～1150 | ||||
| 氧气顶吹旋转转炉 | 700～750 | 1～8.5 | |||
| 还原电炉 | 750 | 20～35 | |||
| 锌 |
氧化焙烧流态化炉 酸化焙烧流态化炉 脱氟多膛焙烧炉 |
1000～1050 850～950 400～500 |
100～150 150～250 6～20 |
>10 8～9 |
0.1 0.3～0.5 |
|
浸出渣挥发窑 J-45焦结炉 J-2焦结炉 |
700～750 910～1000 600 |
40～100 | <1 | ||
| 炼锌密闭鼓风炉 | 400～450 | 20～25 | |||
| 镍 | 焙烧回转窑 | 350～450 | 30～40 | 4～4.5 | |
|
半氧化焙烧流态化炉 熔炼电炉 闪速炉 |
550～750 500～700 1200～1350 |
250～300 40 100～150 |
10～11 1～2 11～12 |
0.5 | |
|
转炉 贫化电炉 氧化矿预热炉 氧化矿还原炉 |
600～800 1000～1200 900～1 000 700 |
15～20 5～15 |
5～7 0.3～0.8 |
0.35 | |
| 熔炼反射炉 | 1000 | 5～10 | 0.4～0.5 | ||
| 锡 |
精矿焙烧流态化炉 熔炼反射炉 熔炼电炉 |
750～850 1170～1250 800～1100 |
100 20 190～220 |
1.89 0.06 |
|
|
锡渣烟化炉 回转窑 |
980～1250 450 |
70～100 | 2.45 | ||
|
精炼炉 熔析炉 |
600～800 600～900 |
26～30 1 |
0.01 0.01 |
收尘流程 收尘流程一般分干式、湿式和干湿式三种。重金属冶炼厂收尘设施一般以干式为主。根据对收尘效率的要求，通常选用单级收尘设备或多级收尘设备串联使用。当出炉烟气含尘量大于50g/m3时，一般选用多级收尘设备。一级为机械收尘器，二级为袋式收尘器或电收尘器。干法制酸要求烟气含尘量为10mg/m3，为满足制酸要求，收尘设施由旋风收尘器、电收尘器和袋式收尘器三级收尘设备串联组成。在重金属冶炼烟气收尘中，旋风收尘器多用作初级收尘设备。电收尘器广泛用于铜、镍冶炼烟气的收尘，部分用于铅、锌、锡、锑、汞等冶炼烟气的收尘。袋式收尘器多用于铅、锌和锡等冶炼烟气的收尘。
设备选择 主要有烟气冷却、收尘、烟气输送和烟尘输送等设备。
烟气冷却设备 选择时，通常还须考虑余热利用，采用余热锅炉、汽化冷却器和空气换热器等。
冷却设备分直接冷却设备和间接冷却设备两类。(1)直接冷却设备。常用的有喷雾冷却塔和放冷风装置。烟气需要调质处理时，常用喷雾冷却，既可降温又可调质。烟气冷却的终点温度主要取决于所采用的收尘设备和收尘工艺的要求。如采用袋式收尘器，烟气温度需冷却至100～250℃;采用电收尘器，需冷却至400℃以下;采用湿式收尘器，需冷却至接近烟气露点;而采用旋风收尘器则需冷却至450℃以下。烟气中含有三氧化硫和水蒸气时，各类干式收尘设备应在露点以上20～30℃状态下运行。(2)间接冷却设备。常用的有余热锅炉、汽化冷却器、空气换热器、水套冷却器和表面冷却器(亦称冷却烟道)等。烟气间接冷却设备的传热系数K值，除进行理论计算外，通常根据生产实践的数据选定，以确定冷却设备所需的冷却面积。
收尘设备 常用的收尘设备有机械收尘器、袋式收尘器、电收尘器和湿式收尘器四类。
(1)机械收尘器。利用烟气的重力、惯性力和离心力等作用进行烟尘与烟气分离的设备。一般包括惯性收尘器、旋风收尘器和旋流收尘器等。其分离的烟尘粒径一般不小于10mm，属于粗收尘设备。
(2)袋式收尘器。烟气通过滤袋使烟尘受阻而进行烟气与烟尘分离的设备。烟气从滤袋内向外流的为内滤式，反之为外滤式。滤袋材质根据耐温性能有：低于100℃的有棉、丝、毛织物;100～130℃的有涤纶绒布;130～200℃的有针刺毯、芳风伦、聚噁二唑等;200～250℃的有玻璃纤维。玻璃纤维分素布和经硅油或石墨聚四氟乙烯处理的两类。滤袋的清灰方式分机械振动清灰、反气流清灰和脉冲清灰。1m2滤料面每分钟通过的烟气量(气布比)大于1m3的为高气布比，如脉冲式袋式收尘器和回转反吹风扁布袋收尘器等。气布比小于1m3的为低气布比，如机械收尘器、袋式收尘器和反吸风袋式收尘器等。袋式收尘器属细收尘设备，可捕集的烟尘粒径为0.1μm，收尘效率一般大于98%。
(3)电收尘器。利用电场力的作用使烟气和烟尘分离的设备。电收尘器有湿式和干式，立式和卧式，单区和双区之分。重金属冶炼烟气收尘通常使用干式、卧式和单区的电收尘器。一般电收尘器由2～4个电场串联组成，重金属冶炼烟气收尘可采用5个电场串联，亦可由若干台电收尘器并联。电收尘器运行的好坏和烟尘的比电阻有密切关系，适于电收尘器的烟尘比电阻值一般为104～1010Ω·cm，高于1010Ω·cm的为高比电阻烟尘，低于104Ω·cm的为低比电阻烟尘。电收尘器的技术研究要解决高比电阻烟尘的高效捕集问题，具体内容包括烟气调质、极板极线的匹配(包括板线型式和板线间距)和供电方式(包括间歇供电和脉冲供电)等。电收尘器结构复杂，造价高，但设备阻力小，运行和维修费用低，劳动条件好。电收尘器能促使烟尘凝聚，捕集的烟尘粒径可为0.1mm，甚至更细。电收尘器的漏风率通常不大于5%。其振打加速度值根据烟尘粒径和粘结性确定，一般收尘电极不小于150g(g为重力加速度)，电晕电极不小于50g。气流分布的均方根偏差要求不大于0.25，空载伏安特性的电场强度要求不小于4kV/cm。
(4)湿式收尘器。使烟尘和水充分接触，将烟尘与烟气分离(气固分离)，然后再使烟尘与水分分离(液固分离)的设备。常用的湿式收尘器有立式或卧式水膜收尘器、泡沫收尘器、冲击式收尘器、文丘里收尘器和复喷复挡收尘器等。湿式收尘设备结构简单，投资省、劳动条件好，但设备阻力大，耗电耗水较多、泥浆和水处理较复杂。当烟气含有腐蚀性介质时，收尘设备需要采取防腐措施。文丘里收尘器能使烟尘凝聚，故可捕集较细粒径的烟尘。
烟气输送设备 一般包括风机、管道和阀门。风机为单独设置，有条件时也可利用制酸系统的风机。风机的型式一般根据烟气的温度选择。烟气温度低于100 ℃时，可选用普通风机;高于100 ℃至250 ℃时，通常选用锅炉引风机;高于250 ℃至450 ℃须选用高温风机。风机一般设置在收尘设备的后端，以防烟尘对风机的磨损。
输气管道一般采用钢管，为了耐温和防腐蚀，常在钢管内衬砌红砖、耐火砖或瓷砖。钢管外壁需保温。
阀门一般分切断阀和调节阀。切断阀要求关闭后严密不漏气，常用的有钟形阀、斜插板阀和盘形阀等。调节阀主要调节系统压力的平衡，要求动作灵活，常用的有蝶阀和插板阀等。
表2 收尘设施的主要技术经济指标
| 主要特性和技术经济指标 | 收尘设施名称 | ||||
| 沉尘室 | 旋风收尘器 | 袋式收尘器 | 电收尘器 | 湿式收尘器 | |
|
操作温度/℃ 操作压力/Pa 捕集烟尘粒径/μm 烟气截面速度/m·s-1 设备阻力/Pa 设备漏风率/% 收尘效率/% |
<450 <5000 >50 0.5 <100 <5 50 |
<400 <5000 >10 2.5～4.5 200～3000 <2 <90 |
<250 <5000 >0.1 0.5～2m/min 1200～2000 5 >98 |
<350 <5000 >0.1 0.4～1.5 300 5 90～99.9 |
露点附近 <8000 >0.5 15～75 600～6000 2 90～98 |
图1 电收尘器配置图
1-电收尘器; 2-螺旋输送机; 3-圆盘阀; 4-钟形闸门;5-自动控制阀; 6-调压阀; 7-手动卷扬机
图2 机械收尘器配置图
1-滤袋收尘器;2-螺旋输送机;3-桨叶式出灰器;4-圆盘阀; 5-放冷风阀
烟尘输送设备 收集的烟尘一般须送至料仓或烟尘处理车间，以回收有价元素。常用的烟尘输送设备有螺旋输送机、埋刮板输送机、气力输送和脉冲输送等。埋刮板输送机适用于多点烟尘排出口的集中和近距离输送。气力输送密闭性能好，无烟尘飞扬，劳动环境好，适用于远距离烟尘输送。气力输送一般有真空吸送和加压压送两类。吸送距离一般小于300m，加压压送距离可达1000m。脉冲输送是一种新型气力输送形式，属压送式气力输送。
车间配置 收尘车间的配置要尽量靠近冶金炉，以减少管道长度;要便于设备安装、维修和操作;气流分布要均匀;电收尘的布置要保证人身安全。
电收尘器配置见图1。机械收尘器配置见图2。
技术经济指标 收尘设施的主要特性和技术经济指标见表2。