济源职业技术学院毕业设计(论文)

把炉内显热转变为潜热，增加了炉气的湿含量，使炉气体积增大，后续净化负荷增大，余热量基本得不到利用。沸腾炉导出的高温炉气如直接进入除尘没备．将会使这些设备很快损坏，所以都采用炉气冷却设备来移热。曾采用过的冷却设备有水夹套、列管式冷却器、水膜冷却器、自然散热式冷却器等。但总的来讲，因炉气冷却器传热效率不高、易损坏，所以耗用钢材多，维修工作员大。

利用废热锅炉串联于工艺流程之中，它既可用来回收余热生产蒸汽，同时也可完成降温除尘的特定工艺作用。因此，这是最有效的余热利用方法。用于制酸的废热锅炉与普遍工业锅炉的结构相近，亦是由汽包、炉管和联管三个基本部分组成，只是炉管作为受热元件所处的环境与普通工业锅炉不同。其主要区别：A 炉气中含硫，它们对炉管有直接和间接的腐蚀作用；B 炉气中含大量的炉尘，沸腾炉出口炉气含尘量一般在250一3508／m3 原料粒度多在100μm左右，形状多以棱角形为主，因此矿尘对管件的磨损很严重。

目前，中国沸腾炉用的废热锅水汽循环方式有自然循环、强制循环和混合循环(即炉受热管部分用强制循环，沸腾炉内用自然循环，受热管分别置于沸腾炉和炉气烟道内)。

自然循环和强制循环各有优缺点。强制循环受热管的传热效果好，传热面积小，结构紧凑，水在各受热管内分配较均匀，不会发生汽阻现象，但相对自然循环而言强制循环耍花费的动力多，结构复杂．运转和保养的问题多。混合循环比全强制循环省电，也不发生汽阻现象，并在锅炉的开炉、停炉及突然断电的情况下．对过热器的保护和安全起到缓冲作用，故现在多采用混合循环。

第三章 炉气的净化及干燥

3.1炉气净化的目的和要求

焙烧硫铁矿产生的SO2炉气含有一定量的有害杂质，不能直接送人转化工序，为此设置了这个辅助工序——炉气的净化与干燥。其日的就是向SO2催化转化工序提供有害杂质含量低于规定、比较纯净的原料气体。

炉气中的矿尘不仅会堵塞设备与管道，而且会造成后序工序催化剂失活。砷

- 18 -

济源职业技术学院毕业设计(论文)

和硒则是催化剂的毒物；炉气中的水分及二氧化硫极易形成酸雾，不仅对设备产生严重腐蚀，而且很难被吸收除去。因此，在炉气送去转化之前，必须先对炉气进行净化，应达到下述净化指标。

砷 ﹤0.001g/m3 尘 ﹤0.005 g/m3 水分 ﹤0.1 g/m3 氟 ﹤0.001 g/m3 酸雾 ﹤0.03 g/m3

3.2净化的原理和方法

1、矿尘的清除 工业上对炉气矿尘的清除，依尘粒大小，可相应采取不同的净化方法。对于尘粒较大的(10 um以上)可采用自由沉降室或旋风分离器等机械除尘设备;对于尘粒较小的(0.1～10um )可采用电除尘器；对于更小颗粒的矿尘(0.05um以下)可采用液相洗涤法。

2、砷和硒的清除 焙烧后产生的As2O3和SeO2,它们具有这样的特性，当温度下降时，它们在气体中的饱和含量迅速下降，因此可采用水或稀硫酸来降温洗涤炉气。当温度降至50℃时，气体的砷、硒氧化物已降至规定指标以下。凝固成固相的砷、硒氧化物一部分被洗涤液带走，其余呈固体微粒悬浮在气相中成为酸雾冷凝中心。

3、酸雾的形成与清除 炉气净化时，由于采用硫酸溶液或水洗涤炉气，洗涤液中有相当数量的水蒸气进入气相，使炉气中的水蒸气含量增加。当水蒸气与炉气中的三氧化硫接触时，则可生成硫酸蒸气。当温度降到一定程度，硫酸蒸气就会达到饱和，直至过饱和。当过饱和度等于或大于过饱和度的临界值时，硫酸蒸气就会在气相中冷凝，形成在气相中悬浮的微小液滴，称之为酸雾。

实践证明，气体的冷却速度越快，蒸气的过饱和度越高，越易形成酸雾。为防止酸雾形成，必须控制一定的冷却速度，使整个过程硫酸蒸气的过饱和度低于临界值。当用水或稀酸洗涤炉气时，由于炉气温度迅速降低，形成酸雾是不可避免的。

酸雾的清除，通常采用电除雾器来完成。电除雾器的除雾效率与酸雾微粒的直径有关。直径越大，除雾效率越高。实际生产中采取逐级增大酸雾粒径逐级分离的方法，以提高除雾效率。增大酸雾粒径，一是逐级降低洗涤酸浓度，使气体中水蒸气含量增大，酸雾吸收水分被稀释，使粒径增大；二是气体被逐级冷却，

- 19 -

济源职业技术学院毕业设计(论文)

酸雾同时也被冷却，气体中水蒸气在酸雾微粒表面冷凝而增大粒径。

此外，为了提高除雾效率，还可采取增加电除雾器的段数，在两级电除雾器中间设置增湿塔，降低气体在电除雾器的流速等措施。

3.3炉气净化的工艺流程

以硫铁矿为原料的接触法制酸装置的炉气净化流程有许多种。20世纪50年代以前，使用机械炉焙烧制气时，国内外普遍采用鲁奇酸洗流程，为与后来发展的各种净化流程区别，称其为“标准酸洗流程”。随着沸腾焙烧的应用，入炉矿料粒径小、水分含量大，炉气中三氧化硫含量降低，湿含量及矿尘杂质含量增加，而干式除尘系统的效率未能相应提高，大量矿尘及杂质进入净化系统，使净化系统无法维持原来的工艺条件。20世纪50年代后期60年代初期，国内外采用了水洗净化流程。有些工厂将原塔式酸洗改为塔式水洗。当时，由于开发采用了一些体积小、效率高的洗涤设备(如文氏管)取代了庞大的塔设备，从而出现了多种水洗净化流程。但由于水洗流程有大量污水徘放，造成严重的环境污染。到70年代强调环境保护后，炉气湿法净化朝着封闭型稀酸洗涤方向转变。水洗流程，特别是一次通过式(即用大量水)的水洗流程已经淘汰。在国外，新兴的高效动力波净化工艺，已在制酸工业中应用。

1、酸洗流程 比较典型的酸洗流程有标准酸洗流程、“两塔两电”酸洗流程、“两塔一器两电”酸洗流程及“文泡冷电”酸洗流程。此处着重介绍相对先进的“文泡冷电”酸洗流程。

“文泡冷电”酸洗流程是我国自行设计将水洗改为酸洗的净化流程，此流程如图3-1所示。

由焙烧工序来的SO2炉气，首先进入文丘里洗涤器l(文氏管)，用15％～20％的稀酸进行第一级洗涤，洗涤后的气体经复挡除袜器3除沫后进入泡沫塔4，用1％～3％的稀酸进行第二级洗涤。经两级稀酸洗之后，矿尘、杂质被除去，炉气中部分As2O3、SeO2凝固为颗粒被除掉，部分成为酸雾的凝聚中心，同时，炉气中的SO3也与水蒸气形成酸雾，在凝聚中心形成酸雾颗粒。两级稀酸洗之后的炉气，经复挡除沫器5除沫，进入列管间接冷却塔6，使炉气进一步冷却，同时，使水蒸气进一步冷凝，并且使酸雾粒径再进一步增大。由间接冷却塔6出来的炉气进入管束示电除雾器，借助于直流电场，使炉气中的酸雾被除去，净化后的炉气去干

- 20 -

济源职业技术学院毕业设计(论文)

燥塔进行干燥。

图3-1 “文泡冷电”酸洗流程

1-文氏管； 2-文氏管受槽；3、5-复挡除沫器；4-泡沫塔；6-间接冷却塔；7-电除雾器；8-安全水封；9-斜板沉降槽；10-泵；11-循环槽；12-稀酸槽

文丘里洗涤器1的洗涤酸经斜板沉降槽9，沉降循环酸中的污泥；经沉降后的清液循环使用；污泥自斜板底部放出，用石灰粉中和，与矿渣一起外运。

该流程用絮凝剂(聚丙烯酰胺)沉淀洗涤酸中的矿尘杂质，大大地减少了排污量(每吨酸的排污量仅为2.5L)，达到封闭循环的要求，故此流程也称“封闭酸洗流程”。

标淮酸洗流程是以硫铁矿为原料的经典酸洗流程，由两个洗涤塔、一个增湿塔和两级电除雾器组成，故也称“三塔两电”酸洗流程。

“两塔两电”酸洗流程与标准酸洗流程相似，只是省去了增湿塔，但所用洗涤酸的浓度较低。

“两塔一器两电”酸洗流程，也是在标准酸洗流程基础上发展起来的，其中的增湿塔用间接冷凝器代替，故称“两塔一器两电”酸洗流程。

2、水洗流程 比较常用的水洗流程有如下几种。

（1） “文泡文”水洗流程。由文氏管、泡沫塔、文氏管组成，它具有设备小、操作方便、投资少的优点，但系统压降高。

（2）“文泡电”水洗流程。用电除雾器代替上述“文泡文”流程中的第二级文丘里，提高了对酸雾杂质的净化效率，系统压降也比“文泡文”流程要小。

（3）“文文冷电”水洗流程。由两个文氏管、冷凝器、电除雾器组成，技术性能和适应能力都较好。

- 21 -