混合气体的处理方法

摘要

本发明公开了混合气体的处理方法。所述混合气体具有至少两种金属氯化物气体，所述至少两种金属氯化物气体相变为固体的温度不相同，处理方法包括以下步骤：S1、一级分离：将混合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一金属氯化物气体在第一温度下冷凝为第一固体，然后收集第一固体；S2、二级分离：将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气体中的第二金属氯化物气体在第二温度下冷凝为第二固体，然后收集第二固体；其中，第一温度大于第二温度，第二金属氯化物气体在第一温度下呈气态。可见，本发明的混合气体的处理方法利用混合气体中金属氯化物气体相变温度的不同进行逐级地分离，既保证了较高的纯度，又充分地利用了温度的梯度变化。

权利要求

1.混合气体的处理方法，所述混合气体由粉煤灰与氯气在950～1350℃下反应生成，处理方法包括以下步骤：

S0、初级分离：将混合气体的温度冷却至初级温度，然后收集固体颗粒杂质；初级温度为450～550℃；

S1、一级分离：将混合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一金属氯化物气体在第一温度下冷凝为第一固体，然后收集第一固体；第一温度为250～280℃，第一固体主要由氯化铁构成；

S2、二级分离：将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气体中的第二金属氯化物气体在第二温度下冷凝为第二固体，然后收集第二固体；第二温度为120～140℃，第二固体主要由氯化铝构成；

其中，初级温度＞第一温度＞第二温度且初级温度、第一温度和第二温度按照至少50℃的梯度依次降低；第二金属氯化物气体在第一温度下呈气态。

2.如权利要求1所述的混合气体的处理方法，其特征在于：所述混合气体由粉煤灰与氯碱行业或PVC产业的富余氯气在氯化炉(100)中反应生成。

3.如权利要求1所述的混合气体的处理方法，其特征在于：所述混合气体还具有第三金属氯化物气体，处理方法还包括步骤：S3、三级分离：将混合气体的温度冷却至第三温度，使混合气体中的第三金属氯化物气体在第三温度下冷凝为液体，然后收集液体；第三温度为0～30℃，液体主要由氯化硅和氯化钛构成。

4.如权利要求3所述的混合气体的处理方法，其特征在于：初级分离收集的固体颗粒杂质重新输入氯化炉(100)中进行反应；三级分离输出的尾气重新输入氯化炉(100)中进行反应。

5.如权利要求3所述的混合气体的处理方法，其特征在于：初级分离采用初级换热结构(210)对混合气体进行降温，采用初级过滤结构(310)进行气固分离；

一级分离采用一级换热除尘结构(401)对混合气体进行降温和收集部分第一固体，采用一级过滤结构(320)收集其余第一固体；

二级分离采用二级换热除尘结构(402)对混合气体进行降温和收集部分第二固体，采用二级过滤结构(330)收集其余第二固体；

三级分离采用三级换热结构(220)对混合气体进行降温和收集液体。

6.如权利要求5所述的混合气体的处理方法，其特征在于：一级换热除尘结构(401)和/或二级换热除尘结构(402)具有：第一通道(491)，混合气体在第一通道(491)内流动并穿过第一通道(491)；

第二通道(492)，换热介质在第二通道(492)内流动并穿过第二通道(492)；

分隔机构，用于分隔第一通道(491)和第二通道(492)及供第一通道(491)内混合气体和第二通道(492)内换热介质之间进行换热；

其中，混合气体在第一通道(491)内的流动方向与换热介质在第二通道(492)内的流动方向不相同；混合气体中的部分固体从第一通道(491)的下方排出。

7.如权利要求6所述的混合气体的处理方法，其特征在于：一级分离具有至少两个在水平方向间隔排列的一级换热除尘结构(401)，相邻两个一级换热除尘结构(401)中混合气体的流动方向相反；并且/或者，二级分离具有至少两个在水平方向间隔排列的二级换热除尘结构(402)，相邻两个二级换热除尘结构(402)中混合气体的流动方向相反。

8.如权利要求7所述的混合气体的处理方法，其特征在于：邻近一级过滤结构(320)的一级换热除尘结构(401)与一级过滤结构(320)共用一个灰斗(441)；并且/或者，邻近二级过滤结构(330)的二级换热除尘结构(402)与二级过滤结构(330)共用一个灰斗(441)。

9.如权利要求7所述的混合气体的处理方法，其特征在于：初级过滤结构(310)、一级过滤结构(320)和二级过滤结构(330)中至少初级过滤结构(310)和一级过滤结构(320)采用金属材质的过滤介质；过滤介质为金属纤维毡、烧结金属多孔薄膜、金属网、陶瓷膜或陶瓷纤维；过滤介质的孔径为1～100μm。

10.如权利要求9所述的混合气体的处理方法，其特征在于：过滤介质的孔径为5～50μm。

11.如权利要求10所述的混合气体的处理方法，其特征在于：过滤介质的孔径为10～30μm。

说明书

混合气体的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混合气体尤其是由粉煤灰氯化所产生的混合气体的处理的技术领域，具体而言，涉及混合气体的处理方法。

背景技术

[0002] 粉煤灰是煤燃烧后的烟气形成的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。大量的粉煤灰
会形成扬尘污染大气，其中的有毒化学物质会对人体和生物造成严重危害。我国由火力发
电厂产生的粉煤灰每年已达数亿吨并逐年增加。这些粉煤灰，一方面造成了严重的环境污
染，而另一方面，它又含有可用资源。因此，如何从粉煤灰中提取这些有用资源实现高值化
综合利用，具有重要的现实意义。

[0003] 目前国际上研究的主要方向是酸法提铝工艺，但是效果均不理想；在此基础上产生了氯化技术路线，例如，中国发明专利CN102502665A公开了一种综合回收粉煤灰中有价
元素的方法，该方法利用两段氯化、还原、精馏等多道工序实现了粉煤灰中多种金属的回
收，但是该方法工艺复杂，难以实现工业化处理。

发明内容

[0004] 针对由多种金属氯化物气体构成的混合气体，尤其是由粉煤灰氯化反应所生成的混合气体，本发明的目的在于提供工艺及效果明显优于背景技术的混合气体的处理方法。

[0005] 本发明实现上述目的所提供的技术方案如下：

[0006] 混合气体的处理方法，所述混合气体具有至少两种金属氯化物气体，所述至少两种金属氯化物气体相变为固体的温度不相同，处理方法包括以下步骤：S1、一级分离：将混
合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一金属氯化物气体在第一温度下冷凝为
第一固体，然后收集第一固体；S2、二级分离：将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气
体中的第二金属氯化物气体在第二温度下冷凝为第二固体，然后收集第二固体；其中，第一
温度大于第二温度，第二金属氯化物气体在第一温度下呈气态。

[0007] 进一步地是，所述混合气体由至少两种不同金属的金属氧化物与氯气在950～1350℃下反应生成。

[0008] 进一步地是，所述混合气体由粉煤灰与氯碱行业或PVC产业的富余氯气在氯化炉中反应生成；第一温度为250～280℃，第一固体主要由氯化铁构成；第二温度为120～140
℃，第二固体主要由氯化铝构成。

[0009] 进一步地是，所述混合气体还具有固体颗粒杂质，处理方法还包括步骤：S0、初级分离：将混合气体的温度冷却至初级温度，然后收集固体颗粒杂质；初级温度为450～550
℃；并且/或者，所述混合气体还具有第三金属氯化物气体，处理方法还包括步骤：S3、三级
分离：将混合气体的温度冷却至第三温度，使混合气体中的第三金属氯化物气体在第三温
度下冷凝为液体，然后收集液体；第三温度为0～30℃，液体主要由氯化硅和氯化钛构成。

[0010] 进一步地是，初级分离收集的固体颗粒杂质重新输入氯化炉中进行反应；三级分离输出的尾气重新输入氯化炉中进行反应。

[0011] 进一步地是，初级分离采用初级换热结构对混合气体进行降温，采用初级过滤结构进行气固分离；一级分离采用一级换热除尘结构对混合气体进行降温和收集部分第一固
体，采用一级过滤结构收集其余第一固体；二级分离采用二级换热除尘结构对混合气体进
行降温和收集部分第二固体，采用二级过滤结构收集其余第二固体；三级分离采用三级换
热结构对混合气体进行降温和收集液体。

[0012] 进一步地是，一级换热除尘结构和/或二级换热除尘结构具有：第一通道，混合气体在第一通道内流动并穿过第一通道；第二通道，换热介质在第二通道内流动并穿过第二
通道；分隔机构，用于分隔第一通道和第二通道及供第一通道内混合气体和第二通道内换
热介质之间进行换热；其中，混合气体在第一通道内的流动方向与换热介质在第二通道内
的流动方向不相同；混合气体中的部分固体从第一通道的下方排出。

[0013] 进一步地是，一级分离具有至少两个在水平方向间隔排列的一级换热除尘结构，相邻两个一级换热除尘结构中混合气体的流动方向相反；并且/或者，二级分离具有至少两
个在水平方向间隔排列的二级换热除尘结构，相邻两个二级换热除尘结构中混合气体的流
动方向相反。

[0014] 进一步地是，邻近一级过滤结构的一级换热除尘结构与一级过滤结构共用一个灰斗；并且/或者，邻近二级过滤结构的二级换热除尘结构与二级过滤结构共用一个灰斗。

[0015] 进一步地是，初级过滤结构、一级过滤结构和二级过滤结构中至少初级过滤结构和一级过滤结构采用金属材质的过滤介质；过滤介质优选为金属纤维毡、烧结金属多孔薄
膜、金属网、陶瓷膜或陶瓷纤维；过滤介质的孔径为1～100μm，优选为5～50μm，进一步优选
为10～30μm。

[0016] 可见，本发明的混合气体的处理方法利用混合气体中金属氯化物气体相变温度的不同进行逐级地分离，既保证了较高的纯度，又充分地利用了温度的梯度变化，分离过程中
无需额外的能量投入，充分回收资源的同时还节能环保。进一步的少是仅仅采用换热与过
滤的组合就实现了混合气体的逐级分离，并且第一固体、第二固体和液体具有较高的品质，
与现有技术相比，投资成本更低，经济效益更高。

[0017] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了
解到。

附图说明

[0018] 构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0019] 图1为混合气体的处理系统的第一实施例的结构示意图。

[0020] 图2为一级分离单元的第一种具体实施方式的结构示意图。

[0021] 图3为一级分离单元的第二种具体实施方式的结构示意图。

[0022] 图4为一级分离单元的第三种具体实施方式的结构示意图。

[0023] 图5为一级分离单元的第三种具体实施方式的结构示意图。

[0024] 图6为混合气体的处理系统的第二实施例的结构示意图。

[0025] 图7为排灰结构具体实施方式的结构示意图。

[0026] 图8为混合气体的处理系统的第三实施例的结构示意图。

[0027] 上述附图中的有关标记为：

[0028] 100‑氯化炉，210‑初级换热结构，220‑三级换热结构，310‑初级过滤结构，320‑一级过滤结构，330‑二级过滤结构，401‑一级换热除尘结构，402‑二级换热除尘结构，410‑流
动通道，420‑第一挡板，430‑第二挡板，440‑固体收集机构，441‑灰斗，450‑集灰罐，460‑水
槽，470‑温度检测器，481‑第一控制阀，482‑第二控制阀，491‑第一通道，492‑第二通道，
493‑分割机构，510‑氮气储罐，520‑氮气加热器，530‑反吹气包，540‑中间灰罐，610‑中间管
道，620‑平衡管道，630‑第一平衡气输送管道，641‑第一振打器，642‑第二振打器，651‑第一
阀门，652‑第二阀门，653‑第三阀门，654‑第四阀门，655‑第五阀门，656‑星型卸灰阀，501‑
初级排灰单元，502‑一级排灰单元，503‑二级排灰单元，710‑液氯储罐，720‑第一输送支管，
730‑氯气加热器，740‑压力调节器，750‑第二平衡气输送管道，760‑风机，770‑压力检测器，
780‑第三控制阀。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

[0030] 本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

[0031] 此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0032] 关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

[0033] 本发明的混合气体的处理方法的第一实施例为对粉煤灰与氯气在950～1350℃下进行一段氯化反应所生成的混合气体进行处理，其中，氯化反应在氯化炉100中进行，粉煤
灰中的二氧化硅(分子式为SiO2)、三氧化二铝(分子式为Al2O3)、氧化亚铁(分子式为FeO)、
氧化铁(分子式为Fe2O3)、氧化钙(分子式为CaO)、二氧化钛(分子式为TiO2)等多种金属氧化
物经氯化反应后生成主要由氯化铁、氯化铝、氯化硅、氯化钛以及粉尘构成的混合气体，很
明显，这种混合气体是一种高温含尘气体。

[0034] 混合气体的处理方法的第一实施例包括以下步骤：

[0035] S0、初级分离：将混合气体的温度冷却至初级温度，然后收集固体颗粒杂质；初级温度≤550℃；

[0036] S1、一级分离：将混合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一金属氯化物气体在第一温度下冷凝为第一固体，然后收集第一固体；第一温度为≤280℃，第一金属
氯化物气体主要为氯化铁气体，第一固体主要由氯化铁(分子式为FeCl3)固体构成；

[0037] S2、二级分离：将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气体中的第二金属氯化物气体在第二温度下冷凝为第二固体，然后收集第二固体；第二温度为≤140℃，第二金属
氯化物气体主要为氯化铝气体，第二固体主要由氯化铝(分子式为AlCl3)固体构成；

[0038] S3、三级分离：将混合气体的温度冷却至第三温度，使混合气体中的第三金属氯化物气体在第三温度下冷凝为液体，然后收集液体；第三温度为≤30℃，液体主要由氯化硅
(分子式为SiCl4)和氯化钛(分子式为TiCl4)构成。

[0039] 可见，本发明的混合气体的处理方法利用混合气体中金属氯化物气体相变温度的不同进行逐级地分离，既保证了较高的纯度，又充分地利用了温度的梯度变化，分离过程中
无需额外的能量投入，充分回收资源的同时还节能环保。

[0040] 其中，为了确保氯化铁在初级温度下呈气态，初级温度优选为450～550℃；

[0041] 为了确保氯化铝在第一温度下呈气态，第一温度优选为250～280℃；

[0042] 为了确保氯化硅和氯化钛在第二温度下呈气态，第二温度优选为120～140℃；

[0043] 为了确保较高的换热效率和生产效率，第三温度优选为0～30℃。

[0044] 为了进一步充分地节约资源，所述的氯气采用氯碱行业或PVC产业的富余氯气，即生成所述混合气体的原料均是由现有技术中难以充分二次利用的资源所生成，实现了资源
的最大化利用。

[0045] 初级分离中收集的固体颗粒杂质中可能还具有未能充分参与氯化反应的金属氧化物，因此，将这些固体颗粒杂质重新输入氯化炉100中进行深度氯化反应，可以实现粉煤
灰资源的充分利用。

[0046] 经初级分离、一级分离、二级分离和三级分离后，混合气体中的有价值的金属氯化物被有效地回收，因此，三级分离所输出的尾气中主要为氯气；将该尾气重新输入氯化炉
100中进行氯化反应可以进一步实现资源充分利用。

[0047] 三级分离所得到的主要由氯化硅和氯化钛构成液体可以通过分段精馏实现氯化硅和氯化钛的进一步分离。

[0048] 鉴于上述的技术构思，本发明的混合气体的处理方法的第二实施例为对由至少两种相变为固体的温度不相同的气体所构成的混合气体进行处理，即除了由金属氯化物气体
所构成的混合气体之外，本发明的混合气体的处理方法还能处理由氮化物、氧化物、硫化
物、碳化物等相变为固体的温度不相同的气体所构成的混合气体，并且同样能够取得逐级
分离的技术效果。

[0049] 混合气体的处理方法的第二实施例包括以下步骤：

[0050] S1、一级分离：将混合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一气体在第一温度下冷凝为第一固体，然后收集第一固体；

[0051] S2、二级分离：将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气体中的第二气体在第二温度下冷凝为第二固体，然后收集第二固体。

[0052] 当所述混合气体还具有在第二温度下呈气态、在第三温度下冷凝为液体的第三气体时，处理方法还包括步骤S3、三级分离：将混合气体的温度冷却至第三温度，使混合气体
中的第三气体在第三温度下冷凝为液体，然后收集液体。

[0053] 当所述混合气体是由固体原料冶炼生成时，混合气体中可能还具有未能转化为气体的固体颗粒杂质，此时，处理方法还包括步骤S0、初级分离：将混合气体的温度冷却至初
级温度，然后收集固体颗粒杂质。由此，可以提升后续回收产物的纯度和品质。

[0054] 根据混合气体的组成，可以设置对应的分离级数，也可以调整分离顺序。例如，混合气体中可以由三种相变为固体的温度不相同的气体所构成。但是，为了充分地确保第一
气体在初级温度下呈气态、第二气体在第一温度下呈气态以及第三气体在第二温度下呈气
态，使初级温度、第一温度、第二温度和第三温度按照至少50℃的梯度依次降低。

[0055] 为了实现上述的混合气体的处理方法，并且在确保能够取得较好的分离效果的前提下占用最小的场地，本发明提供了如下的混合气体的处理系统。

[0056] 图1为混合气体的处理系统的第一实施例的结构示意图。

[0057] 如图1所示，混合气体的处理系统包括初级分离单元、一级分离单元、二级分离单元和三级分离单元，其中，

[0058] 初级分离单元包括依次连接的初级换热结构210和初级过滤结构310，初级换热结构210用于将氯化炉100排出的混合气体冷却至初级温度，初级过滤结构310用于收集混合
气体中的固体颗粒杂质；

[0059] 一级分离单元包括依次连接的一级换热除尘结构401和一级过滤结构320，一级换热除尘结构401用于将混合气体的温度冷却至第一温度，使混合气体中的第一气体在第一
温度下冷凝为第一固体并收集部分第一固体，一级过滤结构320用于收集其余的第一固体；

[0060] 二级分离单元包括依次连接的二级换热除尘结构402和二级过滤结构330，二级换热除尘结构402用于将混合气体的温度冷却至第二温度，使混合气体中的第二气体在第二
温度下冷凝为第二固体并收集部分第二固体，二级过滤结构330用于收集其余的第二固体；

[0061] 三级分离单元包括三级换热结构220，三级换热结构220用于将混合气体的温度冷却至第三温度，使混合气体中的第三气体在第三温度下冷凝为液体并收集液体。

[0062] 由此可见，本发明的混合气体的处理系统仅仅采用换热结构与过滤结构的组合就实现了混合气体的逐级分离，并且第一固体、第二固体和液体具有较高的品质，取得了意想
不到的技术效果。

[0063] 其中，初级分离单元和一级分离单元的温度较高，因此初级过滤结构310和一级过滤结构320的过滤介质需要承受较高的温度，而传统的滤袋难以承受高温，因此，初级过滤
结构310、一级过滤结构320和二级过滤结构330中至少初级过滤结构310和一级过滤结构
320采用金属材质的过滤介质。

[0064] 采用金属材质的过滤介质优选为本申请的申请人已提交的专利公开号为CN104759630A、CN104759629A、CN104874798A、CN104959611A、CN104959612A和
CN104874801A等中国发明专利申请公开的无支撑或有支撑(指将原料粉末附着于支撑体上
并一起烧结成型)的烧结金属多孔薄膜。当然，也可以采用其它的烧结金属多孔薄膜，或金
属纤维毡、金属网、陶瓷膜或陶瓷纤维。这些采用金属材质的过滤介质不仅过滤精度和耐腐
蚀性能明显高于滤袋，而且能够对温度≥280℃的高温含尘气体进行过滤，无需再增设能耗
较高的换热单元。

[0065] 金属多孔薄膜的孔径在1～100μm内，尤其是5～50μm内，以保证较好的过滤精度。当孔径为10～30μm时，除了保证较好的过滤精度之外，还能具有较好的透气性。具体实施
时，金属多孔薄膜的孔径可以为1μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、50μm、80μm、100
μm或其它数值。

[0066] 对于上述的由粉煤灰与氯碱行业或PVC产业的富余氯气在氯化炉100中反应生成的混合气体，初级换热结构210处理时仍具有很高的温度，因此，所述的初级换热结构210优
选但是不限于采用余热锅炉，以快速回收高温热量。

[0067] 由于三级分离单元设于处理系统的末端，混合气体与换热介质的温差较小，且待回收资源以液体形式存在，因此，为了加快换热效率，三级换热结构220采用常用的水冷式
换热器即可，冷凝后的液体从换热器的下方流出。

[0068] 一级分离单元和二级分离单元优选采用可以在换热的同时收集冷凝的固体的换热除尘结构，这样可以显著降低后续过滤结构的能耗，实现换热除尘一体化，有助于缩短工
艺和缩小设备体积。

[0069] 一级分离单元和二级分离单元可以采用以下四种具体实施方式中的任意一种，以下以一级分离单元为例进行描述。

[0070] 图2为一级分离单元的第一种具体实施方式的结构示意图。

[0071] 如图2所示，一级分离单元中一级换热除尘结构401与一级过滤结构320相互独立，其中，一级换热除尘结构401能够在对混合气体进行降温的同时收集部分第一固体，一级过
滤结构320收集其余的第一固体；具体的，一级换热除尘结构401具有流动通道410、第一挡
板420、第二挡板430和固体收集机构440；其中，流动通道410具有进气端和出气端；第一挡
板420与流动通道410的底部和侧部连接，在第一挡板420与流动通道410的顶部之间留有供
混合气体流动的间隙；第二挡板430与流动通道410的顶部和侧部连接，在第二挡板430与流
动通道410的底部之间留有供混合气体流动的间隙；固体收集机构440设于流动通道410的
下方并与流动通道410连通，固体收集机构440具有依次排列的灰斗441，每个灰斗441的上
端与流动通道410和第一挡板420的底部连接；第一挡板420和第二挡板430在进气端和出气
端之间间隔排列。由此，从进气端进入流动通道410的混合气体经多次折流运动后从出气端
排出，在多次折流运动的过程中，混合气体的温度自然降低，无需额外采用换热介质，而混
合气体中的部分第一固体则落入灰斗441被收集。其中，固体收集机构440所收集的第一固
体首先排入集灰罐450，然后再从集灰罐450中排出，由此可以简化操作。

[0072] 图3为一级分离单元的第二种具体实施方式的结构示意图。

[0073] 如图3所示，在第一种具体实施方式的基础上，为了更为精确地控制一级换热除尘结构401的出气温度，第二种具体实施方式中的一级换热除尘结构401还具有水槽460、进液
管、排液管、温度检测器470、第一控制阀481、热气体输送管、第二控制阀482和控制器，水槽
460设于流动通道410的上方，水槽460具有进液口和排液口，进液管与进液口连通，排液管
与排液口连通，温度检测器470用于检测流动通道410的出气端和/或进气端的混合气体温
度，第一控制阀481设于进液管上，热气体输送管用于输送热气体，热气体输送管输出端与
流动通道410的进气端连通，第二控制阀482设于热气体输送管上，由此，控制器根据温度检
测器470的检测值控制第一控制阀481和第二控制阀482的开合以实现精确的换热温度控
制。例如，当温度检测器470检测到流动通道410的出气端和/或进气端的混合气体温度过高
时，控制器控制第一控制阀481开启，从而往水槽460中输入水以使混合气体的温度得到降
低；当温度检测器470检测到流动通道410的出气端和/或进气端的混合气体温度过低时，控
制器控制第二控制阀482开启，从而往混合气体中输入热气体以使混合气体的温度得到提
升，最终使一级分离单元有效地回收第一固体，防止对后续分离单元造成影响。

[0074] 其中，水槽460中水的流动方向优选与流动通道410中混合气体的流动方向相反，这样水与混合气体对流换热，换热效果更好。

[0075] 图4为一级分离单元的第三种具体实施方式的结构示意图。

[0076] 如图4所示，一级换热除尘结构401与一级过滤结构320为一体式结构，其中，一级换热除尘结构401采用图2或图3所示的换热除尘结构均可，一级过滤结构320与一级换热除
尘结构401的输出端共用一个灰斗441，混合气体由上至下流入灰斗441，然后由下至上穿过
一级过滤结构320的过滤介质。

[0077] 由此可见，与图2‑3所示的结构相比，图4所示的一级分离单元将具有更小的设备体积，并且减少了管路积灰。

[0078] 一级分离单元的上述三种具体实施方式中，所述间隙d1的高度为2～15cm，第一挡板420和第二挡板430的水平间距d3为0.3～1m，第一挡板420和第二挡板430的高度d2≥1m，
这样可以确保最佳的流动性和折流效果，具体实施时，所述间隙d1的高度为2cm、4cm、6cm、
8cm、11cm、13cm、15cm或其它的数值，第一挡板420和第二挡板430的水平间距d3为0.3m、
0.5m、0.8m、1m或其它的数值，第一挡板420和第二挡板430的高度d2为1m、2m、3m、4m、5m或其
它的数值。

[0079] 第一挡板420和第二挡板430竖向放置，这样可以避免第一固体沉积于第一挡板420和第二挡板430上。但是，当第一挡板420和第二挡板430以非竖向的方向放置时，混合气
体的折流效果更好，并且，由于第一挡板420具有一定的厚度，因此第一挡板420的上端会沉
积少量的第一固体，此时，可以设置振打机构去除第一挡板420和第二挡板430上沉积的第
一固体。

[0080] 上述三种具体实施方式的一级分离单元既可以处理上述的混合气体，也可以用于高温含尘气体的降温除尘，即一级换热除尘结构401可以用于在对高温含尘气体进行降温
的同时进行预除尘，而一级过滤结构320采用过滤介质进一步拦截高温含尘气体中的粉尘。
例如，一级换热除尘结构401和一级过滤结构320可以替换申请号为2020116204714的中国
专利申请中的换热除尘装置，对烟化炉炉气、火法炼铜制冰铜烟气等领域的高温含尘气体
进行降温和除尘。并且，采用上述三种具体实施方式中的一级换热除尘结构401的高温含尘
气体处理方法能够取得工艺简单、操作方便等优点。

[0081] 同样地，一级分离单元的第四种具体实施方式也可以为采用申请号为2020116204714的中国发明专利申请中图7‑15所示的任一种换热除尘装置，优选采用图14
或图15所示的小体积的换热除尘装置。即如图5(即申请号为2020116204714的中国发明专
利申请中图15所示的换热除尘装置)所示，一级分离单元的第四种具体实施方式为具有一
体化连接的一级换热除尘结构401和一级过滤结构320，其中，一级换热除尘结构401能够在
对混合气体进行降温的同时收集部分第一固体，一级过滤结构320收集其余的第一固体；具
体的，一级换热除尘结构401具有第一通道491、第二通道492和分割机构493，混合气体在第
一通道491内流动并穿过第一通道491，换热介质在第二通道492内流动并穿过第二通道
492，分隔机构用于分隔第一通道491和第二通道492及供第一通道491内混合气体和第二通
道492内换热介质之间进行换热，混合气体在第一通道491内的流动方向与换热介质在第二
通道492内的流动方向不相同；混合气体中的第一固体从第一通道491的下方排出；一级分
离单元具有至少两个在水平方向间隔排列的一级换热除尘结构401，相邻两个一级换热除
尘结构401中混合气体的流动方向相反，邻近一级过滤结构320的一级换热除尘结构401与
一级过滤结构320共用一个灰斗441。

[0082] 图6为混合气体的处理系统的第二实施例的结构示意图。

[0083] 如图6所示，在第一实施例的基础上，第二实施例的混合气体的处理系统还包括清灰单元和排灰单元；其中，清灰单元采用氮气反吹气包530反吹去除初级过滤结构310、一级
过滤结构320、二级过滤结构330的过滤介质上沉积的粉尘，排灰单元采用排灰结构排出初
级分离单元、一级分离单元和二级分离单元收集的固体。

[0084] 排灰单元包括排出初级分离单元所收集的固体颗粒杂质的初级排灰单元501、排出一级分离单元所收集的第一固体的一级排灰单元502以及排出二级分离单元所收集的第
二固体的二级排灰单元503。以下以一级排灰单元502为例进行描述。

[0085] 图7为排灰结构具体实施方式的结构示意图。

[0086] 如图7所示，排灰结构具有中间管道610、中间灰罐540、排灰管道、平衡管道620和第一平衡气输送管道630；其中，中间管道610与一级过滤结构320的灰斗441连接，中间管道
610上设有第一阀门651和第二阀门652；中间灰罐540与中间管道610连接；排灰管道与中间
灰罐540连接，排灰管道上设有第三阀门653和星型卸灰阀656；平衡管道620连接中间灰罐
540与一级过滤结构320的进气管，平衡管道620上设有第四阀门654；第一平衡气输送管道
630与中间灰罐540连接，第一平衡气输送管道630上设有第五阀门655；灰斗441上设有第一
振打器641；中间灰罐540上设有第二振打器642；灰斗441上设有第一料位计；中间灰罐540
上设有第二料位计；灰斗441上设有第一泄爆阀；中间灰罐540上设有第二泄爆阀。

[0087] 该排灰结构的使用方法包括以下步骤：

[0088] S1：打开第四阀门654和第五阀门655，置换中间灰罐540内气体；置换完成后关闭第五阀门655；

[0089] S2：打开第一阀门651和第一振打器641，使第一固体排入中间管道610但不排尽；然后关闭第一阀门651和第一振打器641；

[0090] S3：打开第二阀门652，使第一固体排入中间灰罐540；然后关闭第二阀门652；

[0091] S4：打开第五阀门655，再次置换中间灰罐540内气体；置换完成后关闭第五阀门655；

[0092] S5：关闭第四阀门654；

[0093] S6：依次打开第五阀门655、第二振打器642、第三阀门653和星型卸灰阀656进行排灰。

[0094] 在上述的混合气体的处理系统中，排灰结构主要用于对过滤结构下方的灰斗441进行排灰。当一级换热除尘结构401与一级过滤结构320为一体式结构时，一级换热除尘结
构401中未与一级过滤结构320连接的固体收集机构440所收集的第一固体首先排入集灰罐
450，然后再排入中间灰罐540。当一级换热除尘结构401与一级过滤结构320为分体式结构
时，一级换热除尘结构401中固体收集机构440所收集的第一固体首先全部排入集灰罐450，
然后再排入中间灰罐540。

[0095] 除了应用于本发明的混合气体的处理系统之外，上述的排灰单元还能用于其它常规的除尘装置的排灰，尤其是当物料中含有易燃易爆气体时，采用上述的排灰单元进行排
灰能够确保较高的安全性。

[0096] 图8为混合气体的处理系统的第三实施例的结构示意图。

[0097] 如图8所示，在第二实施例的基础上，第三实施例的混合气体的处理系统还包括第一回收单元、第二回收单元、氯气发生单元和压力控制单元；其中，氯气发生单元用于将液
氯转化为氯气并将氯气输入至氯化炉100中进行反应；第一回收单元用于将三级分离单元
输出的尾气重新输入至氯化炉100中进行反应；第二回收单元用于将初级分离单元收集的
固体颗粒杂质重新输入至氯化炉100中进行反应；压力控制单元用于控制进入氯化炉100的
氯气压力。

[0098] 氯气发生单元包括依次连接的液氯储罐710、第一输送支管720、氯气加热器730以及压力调节器740，第一输送支管720中的液氯经氯气加热器730加热后输出氯气；其中，所
述氯气加热器730中的第一输送支管720呈弯曲形状，由此可以显著提升加热效率。

[0099] 第一回收单元包括依次输送尾气的中间气罐和第二输送支管以及向中间气罐中输入平衡气的第二平衡气输送管道750，第二输送支管上设有风机760。

[0100] 第一输送支管720、第二输送支管通过输送主管与氯化炉100连接。

[0101] 压力控制单元包括压力检测器770和第三控制阀780，压力检测器770用于检测氯化炉100出气口的混合气体压力，第三控制阀780设于输送主管上，控制器根据压力检测器
770的检测值来控制第三控制阀780的开合。由此，在对氯气进行充分利用的基础上，通过控
制氯气的进气压力来保障处理系统始终维持正压的工作方式，不仅提供了处理系统所需的
过滤动力及送气动力，而且显著提升安全性。

[0102] 上述的混合气体的处理系统的第二实施例和第三实施例中，清灰单元所采用的反吹气、排灰单元采用的置换气体以及第一回收单元的平衡气均采用由氮气储罐510提供的
氮气，而第一实施例中的热气体采用氮气加热器520加热后的热氮气即可。

[0103] 以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。