一种利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统及控制方法

摘要

本发明适用于冶金、机械加工和化工行业领域，提供一种利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统及控制方法，所述系统焙烧炉，沿所述焙烧炉炉腰切线方向至少设有一个余热烟气喷嘴，每个余热烟气喷嘴通过余热供热管均连接到余热供热系统，所述余热供热管上设有余热流量调节阀、余热流量计和余热开关阀，所述系统包括主控板，所述焙烧炉的炉顶或者炉腰位置处设有温度传感器，所述主控板与所述温度传感器、余热流量调节阀和余热流量计连接。本发明采用工业余热作为热源，为焙烧炉产生高温分解提供反应温度和热量；并且在余热热源不能供给或热量不能满足要求的工况下，采用燃气作为辅助热源，保证了反应正常进行。本发明节能效果显著、运行成本低。

说明书

技术领域

本发明属于冶金、机械加工和化工行业领域，尤其涉及一种利用工业余热 进行盐酸废液喷雾焙烧系统及控制方法。

背景技术

钢铁、机械加工、化工企业盐酸酸洗废液含有大量的氯化亚铁、氯化铁及 金属氯化物，盐酸废液普遍采用喷雾焙烧法对废酸进行再生。其再生工艺是： 废酸通过在预浓缩器内与焙烧炉产生的热焙烧气体直接进行热交换导致部分酸 液蒸发而进行浓缩。浓缩后的净化废酸通过变频控制泵以恒量将酸液不断的供 入焙烧炉内，酸液经喷枪上的喷嘴向焙烧炉内将废酸喷成雾状。

焙烧炉下部布置有加热烧嘴，喷入的酸液在高温(500-650℃)的炉内发生 下列分解反应：

2F_eCl₂+2H₂O+1/2O₂＝F_e2O₃+4HCl

2FeCl₃+3H₂O＝Fe₂O₃+6HCl

固体颗粒的Fe₂O₃由于重力作用落到焙烧炉底部的锥形体中，通过焙烧炉 底部的旋转阀排出经送入铁粉仓储存。焙烧炉气体由水蒸气、HCl气体及燃烧 废气组成从焙烧炉顶部离开并很快通过旋风分离器，将气体中所含的氧化铁粉 粉尘分离出来。分离出的氧化铁粉通过旋转阀返回到焙烧炉。然后焙烧气体进 入到预浓缩器和气液分离器部分，在预浓缩器中，高温气体与循环酸液直接接 触进行热交换，由于部分酸液的蒸发使得循环酸液得以浓缩。同时利用循环酸 液洗涤气体中残留的氧化物固体颗粒。

冷却和分离粉尘后的气体进入到吸收塔，喷水淋洗，气体从吸收塔底部送 入，在逆流过程中，气体中HCl被水吸收形成再生酸，并收集在吸收塔的底部， 再生酸从吸收塔依重力流至再生酸贮罐。吸收塔出来的废气经过洗涤、吸收、 净化，达到排放标准后从排放烟囱中排向大气。

现有的喷雾焙烧法盐酸再生装置，一般采用天然气、液化石油气、柴油、 焦炉煤气、高炉煤气、水煤气或混合煤气等燃气作为燃烧介质，为焙烧炉提供 盐酸再生所需要的热源。由于天然气、液化石油气、柴油、其他各种煤气价格 的较高，采用传统燃烧介质，使得盐酸喷雾焙烧法工艺运行费用极高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种利用工业余热进行盐酸废液喷 雾焙烧系统，旨在解决现有盐酸废液喷雾焙烧系统运行费用高的技术问题。

一方面，所述利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统包括焙烧炉，沿所 述焙烧炉炉腰切线方向至少设有一个余热烟气喷嘴，每个余热烟气喷嘴通过余 热供热管均连接到余热供热系统，所述余热供热管上设有余热流量调节阀、余 热流量计和余热开关阀，所述系统包括主控板，所述焙烧炉的炉顶或者炉腰位 置处设有温度传感器，所述主控板与所述温度传感器、余热流量调节阀和余热 流量计连接，所述主控板用于接收余热烟气的流量数据以及焙烧炉炉内温度数 据，并根据检测到的焙烧炉炉内温度和/或当前的余热烟气的流量数据控制余热 流量调节阀的开度。

进一步的，沿所述焙烧炉炉腰切线方向还至少设有一个燃气喷嘴，所述燃 气喷嘴连接有燃气管和空气输送管，所述燃气管上设有燃气流量调节阀、燃气 流量计以及燃气开关阀，所述空气输送管上设有空气流量调节阀、空气流量计 以及助燃风机，所述燃气流量调节阀、燃气流量计、空气流量调节阀、空气流 量计连接至所述主控板，所述主控板根据燃气流量值调整燃相应燃气流量调节 阀的开度，根据空燃比和燃气流量值进行调整空气流量调节阀的开度。

进一步的，所述余热供热管还连接有烟气排放管，所述烟气排放管上设有 剩余烟气排放调节阀。

进一步的，所述燃气管上还设有氮气管，所述氮气管上设有氮气开关阀。

进一步的，所述余热烟气喷嘴为渐缩式结构，由外向内缩径。

进一步的，所述余热烟气喷嘴的流速为10～25m/s。

另一方面，所述利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧的控制方法包括：

开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调节阀，并接收余热烟气的流 量数据以及焙烧炉炉内温度数据；

根据检测到的焙烧炉炉内温度和/或当前余热烟气的流量数据控制余热流 量调节阀的开度，使得焙烧炉炉内温度达到焙烧炉内分解反应所需要的温度。

进一步的，所述根据检测到的焙烧炉炉内温度和/或当前余热烟气的流量数 据控制余热流量调节阀的开度，使得焙烧炉炉内温度达到焙烧炉内分解反应所 需要的温度步骤，具体包括：

根据检测到的焙烧炉炉内温度据控制余热流量调节阀的开度，使得焙烧炉 炉内温度达到焙烧炉内分解反应所需要的温度。

进一步的，所述根据检测到的焙烧炉炉内温度和/或当前的余热烟气的流量 数据控制余热流量调节阀的开度，使得焙烧炉炉内温度达到焙烧炉内分解反应 所需要的温度步骤，具体包括：

根据当前余热烟气的流量控制余热流量调节阀的开度，使当前余热烟气的 流量值从初始流量值逐渐调整至设计流量值，焙烧炉进入初步稳定状态；

点燃第一个燃气喷嘴，根据接收到的燃气流量值调整燃相应燃气流量调节 阀的开度，根据空燃比和燃气流量值进行调整空气流量调节阀的开度；若点燃 第一个燃气喷嘴达仍达不到焙烧炉炉内设定温度，则依次点燃后续燃气喷嘴， 直至达到焙烧炉炉内设定温度；

达到焙烧炉炉内设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将正常生产时多余的 余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出。

进一步的，所述根据检测到的焙烧炉炉内温度和/或当前的余热烟气的流量 数据控制余热流量调节阀的开度，使得焙烧炉炉内温度达到焙烧炉内分解反应 所需要的温度步骤，具体包括：

根据当前余热烟气的流量控制余热流量调节阀的开度，使当前余热烟气的 流量值从初始流量值逐渐调整至设计流量值；

若此时焙烧炉炉内温度达到设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将正常生 产时多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出；

若此时余热供热系统出现故障，点燃第一个燃气喷嘴，根据接收到的燃气 流量值调整燃相应燃气流量调节阀的开度，根据空燃比和燃气流量值进行调整 空气流量调节阀的开度，若点燃第一个燃气喷嘴达仍达不到焙烧炉炉内设定温 度，则依次点燃后续燃气喷嘴，直至达到焙烧炉炉内设定温度；

焙烧炉炉内温度达到设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将正常生产时多 余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出。

本发明的有益效果是：本发明采用工业余热(如钢铁企业连续退火机组、 热轧加热炉、高炉热风炉烟气余热产生的高温余热等)作为热源，为焙烧炉产 生高温分解提供反应温度和热量；在优选方式中，在余热热源不能供给或热量 不能满足要求的工况下，为满足焙烧反应所需要的温度，采用燃气(天然气、 液化石油气、柴油、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气或混合煤气)作为辅助热源， 保证了反应正常进行。本发明节能效果显著、运行成本低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统的一 种结构图；

图2是本发明实施例提供的利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统的另 一种结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统 的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的利用工业余热进行盐酸废液喷雾焙烧系统包括焙烧炉1， 沿所述焙烧炉炉腰切线方向至少设有一个余热烟气喷嘴21，每个余热烟气喷嘴 通过余热供热管均连接到余热供热系统(图中未示出)，所述余热供热管上设 有余热流量调节阀22、余热流量计23和余热开关阀24，所述系统包括主控板 3，所述焙烧炉1的炉顶或者炉腰位置处设有温度传感器11，所述主控板3与 所述温度传感器11、余热流量调节阀22和余热流量计23连接，所述主控板3 用于接收余热烟气的流量数据以及焙烧炉炉内温度数据，并根据检测到的焙烧 炉炉内温度和/或当前的余热烟气的流量数据控制余热流量调节阀22的开度。 进一步优选的，所述余热供热管还连接有烟气排放管，所述烟气排放管上设有 剩余烟气排放调节阀5。

本实施例中，在焙烧炉炉腰沿切线方向设置一个或多个余热烟气喷嘴，余 热烟气喷嘴的流速一般为10～25m/s，并且余热烟气喷嘴采用渐缩式，由外向 内缩径。每个余热烟气喷嘴与余热供热管相连，余热供热管上设有余热流量调 节阀、余热流量计和余热开关阀，余热流量调节阀的开度由主控板控制，焙烧 炉内的温度传感器输出温度数据，余热供热管上的余热流量计输出流量数据， 主控板根据焙烧炉炉内温度和/或当前余热烟气的流量数据进行控制，以满足焙 烧炉各种工况条件下的温度要求。

作为一种优选实施方式，正常情况下，若在余热供热系统不能供给或热量 不能满足要求的工况下，为满足焙烧反应所需要的温度，需要采用燃气(天然 气或液化气、柴油、工业燃气等)作为辅助热源，需要增设一个或多个燃气喷 嘴。具体实现时，如图2所示，沿所述焙烧炉炉腰切线方向还至少设有一个燃 气喷嘴41，所述燃气喷嘴41连接有燃气管和空气输送管，所述燃气管上设有 燃气流量调节阀42、燃气流量计43以及燃气开关阀44，所述空气输送管上设 有空气流量调节阀45、空气流量计46以及助燃风机47，所述燃气流量调节阀 42、燃气流量计43、空气流量调节阀45、空气流量计46连接至所述主控板3， 所述燃气管上还设有氮气管，所述氮气管上设有氮气开关阀6；所述主控板3 根据燃气流量值调整燃相应燃气流量调节阀的开度，根据空燃比和燃气流量值 进行调整空气流量调节阀的开度。本优选方式中，在焙烧炉炉腰设置燃气喷嘴， 喷嘴出口沿焙烧炉水平切线方向，喷嘴形式同传统的盐酸再生煤气烧嘴。

为了使得上述方案更为清楚，下面描述三个具体实施例。

实施例一:

工业烟气余热温度约780℃，余热烟气热量可以满足焙烧炉满负荷运行条 件下最大的热量需求，烟气温度也能满足焙烧炉内分解反应所需要的温度 (500-650℃)。

如图1所示，为实现工业余热利用于喷雾焙烧法盐酸再生焙烧炉提供热源， 需在焙烧炉炉腰沿切线方向设置一个或多个余热烟气喷嘴，余热烟气喷嘴的流 速设为20m/s，喷嘴采用渐缩式，由外向内缩径。每个余热烟气喷嘴与余热供 热管相连，余热供热管上设有余热流量调节阀22和余热流量计23和余热开关 阀24，焙烧炉炉顶或炉腰位置处设有温度传感器11，在主控板3控制下，余热 流量调节阀开度与炉内温度联动控制，以满足焙烧炉各种工况条件下的温度要 求。多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀5排出。

本系统控制方法具体如下：

S101、开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调节阀，并接收余热烟 气的流量数据以及焙烧炉炉内温度数据；

S102、根据检测到的焙烧炉炉内温度据控制余热流量调节阀的开度，使得 焙烧炉炉内温度达到焙烧炉内分解反应所需要的温度。

实施例二:

工业烟气余热温度约350℃，余热烟气热量可以满足焙烧炉满负荷运行条 件下最大的热量需求，但烟气温度不能满足焙烧炉内分解反应所需要的温度 (500-650℃)，同时也不能满足氧化铁粉品质的要求。

如图2所示，为实现工业余热利用于喷雾焙烧法盐酸再生焙烧炉提供热源， 需在焙烧炉炉腰沿切线方向设置一个或多个余热烟气喷嘴，余热烟气喷嘴的流 速设为25m/s，喷嘴采用渐缩式，由外向内缩径。每个余热烟气喷嘴与余热供 热管相连，所述余热供热管上设有余热流量调节阀22、余热流量计23和余热 开关阀24。为满足焙烧炉内分解反应所需要的温度，需要采用燃气(天然气或 液化气、柴油、工业燃气等)作为补充热源，需要增设一个或多个燃气喷嘴， 燃气烧嘴在焙烧炉炉腰设置，喷嘴出口沿焙烧炉水平切线方向，喷嘴形式同传 统的盐酸再生煤气喷嘴，所述燃气喷嘴41连接有燃气管和空气输送管，所述燃 气管上设有燃气流量调节阀42、燃气流量计43以及燃气开关阀44，所述空气 输送管上设有空气流量调节阀45、空气流量计46以及助燃风机47，所述燃气 流量调节阀42、燃气流量计43、空气流量调节阀45、空气流量计46连接至所 述主控板3。

为满足焙烧炉各种工况条件下的温度要求和氧化铁粉品质的要求，本系统 控制方法具体如下：

S201、开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调节阀，并接收余热烟 气的流量数据以及焙烧炉炉内温度数据；

S202、根据当前余热烟气的流量控制余热流量调节阀的开度，使当前余热 烟气的流量值从初始流量值逐渐调整至设计流量值，焙烧炉进入初步稳定状态；

S203、点燃第一个燃气喷嘴，根据接收到的燃气流量值调整燃相应燃气流 量调节阀的开度，根据空燃比和燃气流量值进行调整空气流量调节阀的开度； 若点燃第一个燃气喷嘴达仍达不到焙烧炉炉内设定温度，则依次点燃后续燃气 喷嘴，直至达到焙烧炉炉内设定温度；

S204、达到焙烧炉炉内设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将正常生产时 多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出。

本方法中，首先开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调节阀，此时 余热流量调节阀的开度与流量计输出的流量联动控制，调整余热流量调节阀的 开度，使得余热流量计流量值从初始流量值逐渐调整至设计流量值，此后余热 流量调节阀进入与炉内温度联动控制；焙烧炉进入初步稳定状态后，然后按照 传统的盐酸再生煤气烧嘴点火程序点燃第一个燃气喷嘴，燃气喷嘴的燃气流量 与炉内温度联动控制，燃气流量调节阀的开度根据燃气流量进行调节，空气流 量调节阀的开度根据空燃比和煤气流量进行调节；当第一个燃气喷嘴稳定运行， 若第一个燃气喷嘴能力达不到设定温度，则依次点燃后续燃气喷嘴，直至达到 设定温度；最后焙烧炉转入生产阶段，整个过程燃气喷嘴的燃气流量始终与炉 内温度进行联动控制。系统正常生产时多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节 阀排出。

实施例三:

工业烟气余热温度约700℃，正常情况下余热烟气热量可以满足焙烧炉满 负荷运行条件下最大的热量需求，余热烟气温度也能满足焙烧炉内分解反应所 需要的温度(500-650℃)，但在某一时间段内其不能满足酸再生装置焙烧炉供 热要求。

如图2所示，在正常工况条件下，以余热供热为主，外部燃气供热为辅， 在外部供热完全中断的条件下，采用完全燃气热源供热。为实现工业余热利用 于喷雾焙烧法盐酸再生焙烧炉提供热源，需在焙烧炉炉腰沿切线方向设置一个 或多个余热烟气喷嘴，余热烟气喷嘴的流速设为15m/s，喷嘴一般采用渐缩式， 由外向内缩径。每个余热烟气喷嘴与余热供热管相连，余热流量调节阀22、余 热流量计23和余热开关阀24。

在余热热源不能供给的工况下，比如余热供热系统热量不够，或者余热供 热系统出现故障，为满足焙烧反应所需要的温度，需要采用燃气(天然气或液 化气、柴油、工业燃气等)作为热源，需要增设一个或多个燃气喷嘴，燃气喷 嘴在焙烧炉炉腰设置，燃气喷嘴出口沿焙烧炉水平切线方向，喷嘴形式同传统 的盐酸再生煤气烧嘴，所述燃气喷嘴41连接有燃气管和空气输送管，所述燃气 管上设有燃气流量调节阀42、燃气流量计43以及燃气开关阀44，所述空气输 送管上设有空气流量调节阀45、空气流量计46以及助燃风机47，所述燃气流 量调节阀42、燃气流量计43、空气流量调节阀45、空气流量计46连接至所述 主控板3。

为满足焙烧炉各种工况条件下的温度要求和氧化铁粉品质的要求，本系统 控制方法包括如下步骤：

S301、开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调节阀，并接收余热烟 气的流量数据以及焙烧炉炉内温度数据；

S302、根据当前余热烟气的流量控制余热流量调节阀的开度，使当前余热 烟气的流量值从初始流量值逐渐调整至设计流量值；

S303、若此时焙烧炉炉内温度达到设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将 正常生产时多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出；

S304、若此时余热供热系统出现故障，点燃第一个燃气喷嘴，根据接收到 的燃气流量值调整燃相应燃气流量调节阀的开度，根据空燃比和燃气流量值进 行调整空气流量调节阀的开度，若点燃第一个燃气喷嘴达仍达不到焙烧炉炉内 设定温度，则依次点燃后续燃气喷嘴，直至达到焙烧炉炉内设定温度；

S305、焙烧炉炉内温度达到设定温度后，焙烧炉转入生产阶段，将正常生 产时多余的余热烟气经由剩余烟气排放调节阀排出。

在本控制方法中，首先开启开启余热供热管上的余热开关阀和余热流量调 节阀，此时余热流量调节阀的开度与炉内温度连锁，并根据设定流量值进行调 节，若此时余热烟气喷嘴能满足炉内设定温度，则系统按照实施例一的状态运 行，若不能满足则按照传统的盐酸再生煤气烧嘴点火程序点燃第一个燃气喷嘴， 燃气喷嘴的燃气流量与炉内温度联动控制，燃气流量调节阀的开度根据燃气流 量进行调节，空气流量调节阀的开度根据空燃比和燃气流量进行调节；若第一 个燃气喷嘴能力达不到炉内设定温度，则依次点燃后续燃气喷嘴，直至达到炉 内设定温度；最后焙烧炉转入生产阶段，整个过程燃气喷嘴的燃气流量始终与 炉内温度进行联动控制。系统正常生产时多余的余热烟气经由剩余烟气排放调 节阀排出。若外部余热热源不能供给，则直接点燃燃气喷嘴，使得炉内温度达 到反应温度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。