[其他]处理工艺排气的方法及设备

说明书

本发明涉及一种用于处理工艺排气的方法及设备，该方法是借助于在有固体颗粒存在的情况下将工艺排气冷却来实现的。

各类高温工艺过程，包括诸如矿石或金属精矿的熔炼和包含有熔炼、还原和产生冶金炉渣的烟雾或煅烧水泥的烟雾的过程，以及在化学工业中的高温过程等等，都要产生含有各种组分的高温气体，这些组分很容易粘附到传热面上，因此从所说工艺排气回收热能或要将其冷却都变得十分困难。在一般的放出气体的工艺过程中都可能产生一些粘性的化合物。这些能使传热面结成污垢的化合物有如下各种：

一些在工艺过程中蒸发出来并能在冷却时冷凝或凝结（升华的逆过程）的化合物，

一些在冷却时会固化的熔滴，

一些易于烧结的颗粒，

烟雾或气溶胶，它们的特征是粒径很小，通常小于1微米，并且

易于粘附到其他的烟雾颗粒上或与其相接触的表面上，

从化学或其他种类的反应中产生的熔化态或固态的化合物。

根据这种情况，工艺排气可能包含有一种或多种上述的组分。当工艺排气通过热交换器或锅炉时，上述这些组分的共同特点都是很容易粘结到传热面上。由于这样的结果，热交换器就逐渐被粘结物堵塞，并因此失去它的作用，这一般都要导致生产能力的下降。

这种结垢的有害影响在很多情况下都可以用各种吹扫器（blow-sweeper）或机械清扫器（如振动器或汽锤）来消除。吹扫器的缺点是要消耗高压蒸气，并且它所用的清扫气体要影响待处理气体的组成。为了减少气体量，例如也不能使用空气作清扫气。

振动器和汽锤在各种情况下都已被证明是一种有效的清扫方法。它们的缺点是不能伸进锅炉的结构中。况且，振动器对于运行中的过热装置是无效的。

经验表明，通常在那些能产生很容易烧结的“烟尘”的生产作业中，在其通常所用的某一温度范围内，结垢问题最严重。这一温度范围之所以产生这样的影响，其理由将在下文作较详细的叙述。

下面所列的一些因素，其中包括影响烧结的因素，在粉末冶金和陶瓷烧制工艺的领域中都是众所周知的，这些因素是：

粉末的粒径，粒径愈小，开始烧结的温度愈低，

在一种多组分的体系中，当多种化合物组成的混合物的温度达到低共熔温度的时候，体系中就会生成熔体，这种熔体将充满那些颗粒之间的空隙，因此导致在某一温度区间内产生最有效的烧结，当然这一温度区间可以是很窄的。

在工艺过程中蒸发出的组分，如重金属和碱金属等，在它们的某一特定的温度下易于发生冷凝或凝结。当受到冷却时，或者是有熔体产生，它们冷凝在传热面上或烟尘颗粒的表面上，因此使这些颗粒变得更有粘附性，或者是那些蒸发的组分直接凝结在传热面上。这类现象常发生于例如水泥窑的碱性旁路系统中，这就是通常不能有效地回收热能的原因。在产生气体的工艺过程中，如果气体产物含有碱金属和/或残余的焦油，那么就会发生上述的现象。

当冷却到接近固化温度时，在工艺排气中的熔滴或者很容易粘附到工艺过程中排出的颗粒上，并因此就把灰尘粘结到传热面上，或者熔滴直接在传热面上固化并在该表面上烧结。

在一些产生烟雾的工艺操作中，特意地使金属从熔渣中挥发出来以便加以回收。例如，Zn、Pb和Sn就是在用改变氧化电位（即再燃烧处理）的方法，使它们蒸发出来以后从气相中加以分离的。这样就在烟道气中形成了特别细的颗粒或液滴。在这类烟雾中的颗粒粒径通常在0.1-1微米的范围内甚至更小。这些烟雾的特点是具有特别大的表面活性并很容易粘结到传热面上，从而影响了锅炉的运行。因此，在很多的产生烟雾的工艺作业中，仍然是不回收热能的。

现在已众所周知，在含铁混合物的电还原工艺中会产生一种十分类似烟雾的现象。例如在制备硅铁和硅的电炉还原过程中，在某一温度区间内硅以SiO的形式升华出来，它会在敞开式或半封闭式电炉的顶罩等处被氧化成SiO₂，这样就形成了烟道气中的SiO₂烟雾。对于锅炉的操作运行来说，温度超过500℃的SiO₂烟雾气已被证明是很难加以利用的。实际上，几乎所有的生产硅和硅铁的作业仍然是不回收热能的。