CN101279194A - 冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法。具体步骤如下：高温工业废气由风机吸入降温中和塔，气体在降温中和塔内与喷淋液接触混合，将废气中热量带入喷淋液中，吸热后的喷淋液经降温，重复使用，喷淋液如此循环流动，使废气降温，同时，喷淋液中和废气中的pH值；处理后的废气进入洗涤吸收塔，不同种类的废气与不同的洗涤吸收液发生反应，使废气中的污染物得到去除：经过洗涤吸收后，废气达标排放；洗涤吸收产物进入反应槽，洗涤吸收产物与由溶药槽加入的化学药剂发生化学反应，反应后的产物进入废水沉淀池，上清液重复使用，沉淀物脱水干化处理。本发明工程投资低、占地面积少、工艺简捷、处理效果稳定可靠、运转费用低，具有广阔的应用前景。

Description

冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法。

背景技术

近年来，随着工业的发展，高温工业废气污染越来越严重。燃煤、燃油锅炉、各种工业炉窑、特定的化工产品生产，排放大量含有SO₂、NOx、HC、CO₂、H₂S等各种污染物的高温工业废气。如玻璃纤维行业，由于其产品玻纤布国际上市场广阔，在我国内陆地区，如四川、贵州等建了大量玻纤厂。玻纤生产熔化炉温度大于1000摄氏度，生产时需加入氟化物，因而产生大量高温HF废气，虽经过锅炉余热利用后，废气温度还在250～300摄氏度。其造成的污染成为当地面临的主要环境问题之一。

然而，通常的高温工业废气处理方法具有工程投资高、占地面积大、性价比低的缺点。高温工业废气的处理是环境工程领域的一大难点。由于废气具有烟气温度高、污染物浓度高污染物种类复杂(SO₂、NOx、HF、SiF₄、Hcl、Cl₂、NH₃、汞蒸气、酸雾、有机物蒸汽等)的特点，使其处理技术具有相当的难度。

高温工业废气目前常用的处理方法有稀释法、吸收法、吸附法。

稀释法是指在高温工业废气中送进新鲜空气以降低废气温度和稀释废气中的污染物浓度，如能达标，则可高空排放。如不能达标，则进一步用其他方法处理。但加入新鲜空气后，废气量增加，势必加大处理设备尺寸，增加工程投资及占地面积。所以该方法一般用于稀释后可达标直排的高温低浓度工业废气，对于需进一步处理的高浓度高温工业废气不具有经济可行性。

吸收法是净化气态污染物最常用的方法，可用于净化含有SO₂、NOx、HF、SiF₄、Hcl、Cl₂、NH₃、汞蒸气、酸雾、有机物蒸汽的工业废气。常用的吸收剂有水、碱性溶液、酸性溶液、氧化剂溶液和还原剂溶液等。其基本原理是用适当的液体吸收剂处理废气以去除其中一种或多种污染物组合的方法。按吸收过程是否伴有化学反应将吸收分为化学吸收和物理吸收两大类。但是对于高温工业废气处理而言，吸收法对于污染物的去除虽然有效，但对于吸收设备必须使用耐高温、耐腐蚀的材质。造成设备造价提高，即工程投资增加，性价比下降，使吸收法在高温废气处理中的应用受到限制。

吸附法是使废气与多孔性固体(吸附剂)接触使其中污染物(吸附质)吸附在固体表面从而从废气中分离出来的方法。吸附剂一般有活性炭、活性氧化铝等。因为吸附剂受吸附容量的限制以及高温时会降低吸附容量，所以一般该方法适用于处理低浓度低温工业废气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法。

本发明提出的冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，采用冰水冷却、中和、洗涤吸收，废水处理及抽风系统共四个单元处理高温工业废气，其中：冰水冷却、中和单元由降温中和塔1、冰水机5和散热塔6经管道和阀门连接组成，降温中和塔1连接有自动投加系统7，降温中和塔1内依次设有除雾层、填料层和喷淋区，降温中和塔1底部设有水槽，水槽中装有盘管，盘管连接冰水机5；洗涤吸收单元由洗涤吸收塔2组成，洗涤吸收塔2连接有自动投加装置12，洗涤吸收塔2内依次设有除雾层、填料层和喷淋区；废水处理单元由溶药槽8、反应槽9、废水沉淀池10、清水池11组成，溶药槽8连接反应槽9，废水沉淀池10中间与反应槽9连接，上部连接清水池11，反应槽9连接洗涤吸收塔2，抽风系统由风机3及排气筒4组成。具体步骤如下：

(1)冰水冷却、中和处理

高温工业废气由风机吸入降温中和塔1，气体在降温中和塔1内依次穿过除雾层、填料层、进入喷淋区，自上而下喷淋由自动投加系统7加入的喷淋液，喷淋液与由下而上的废气接触混合，接触时间为2～6秒，将废气中热量带入喷淋液中，喷淋液温度升高，废气气温降至45℃以下(温度可由温度显示仪测定)；吸热后的喷淋液进入降温中和塔1底部的水槽，水槽中装有盘管，盘管内有经冰水机致冷的冷水循环流动，使喷淋液降温，降温后的喷淋液重新回到降温中和塔1外的自动投加系统7中，喷淋液泵入降温中和塔1内的喷淋区，重复使用，喷淋液如此循环流动，使废气降温，同时，喷淋液中和废气中的PH值；

(2)洗涤吸收处理

从步骤(1)中出来的废气进入洗涤吸收塔2，根据不同的废气种类，自动投加装置12采用不同的吸收液喷淋，不同的喷淋液与不同种类的废气发生反应，使废气中的污染物得到去除：经过洗涤吸收后，废气达标排放；

当去除氟化氢废气时，吸收液采用氢氧化钠，反应时间为2～4秒；

当去除NOx废气时，吸收液采用亚硫酸盐等还原剂的水溶液将NOx吸收并还原为氮气，反应时间2～4秒：

2NO+2SO₃ ^2-→N₂+2SO₄ ^2-

2NO₂+4SO₃ ^2-→N₂+4SO₄ ^2-

当去除氯化氢废气时，吸收液采用氢氧化钠溶液，反应时间为反应时间4～6秒，

Hcl+NaOH→Nacl+H₂O，

当去除二氧化硫废气时，吸收液采用水，反应时间2～4秒；

SO₂+H₂O→H₂SO₄，

(3)废水处理

从步骤(2)出来的洗涤产物进入反应槽9，洗涤产物与由溶药槽8加入的化学药剂发生化学反应，反应时间为2～4秒，反应后的产物进入废水沉淀池10，沉淀时间为2-2.5小时，其中上清液进入清水池，泵入洗涤吸收塔2重复使用，沉淀物泵入废水处理站脱水干化处理。

本发明中，所述工业废气为HF废气、NOx废气、SO₂废气或HCl废气等中任一种。

本发明中，HF废气浓度：≤900mg/m³；NOx废气浓度：≤2400mg/m³；SO₂废气浓度：≤9600mg/m³；HCl废气浓度：≤1000mg/m³。

本发明中，步骤(1)中所述喷淋液可采用水、H₂SO₄溶液或NaOH溶液中任一种。其中酸液或碱液的重量浓度为3％～5％。

本发明中，步骤(2)中所述吸收液可采用NaOH、H₂O或Na₂SO₃等中任一种，重量浓度为5％～8％。

本发明中，步骤(3)中所述化学药剂为常用药剂，根据不同的洗涤产物，采用不同的化学药剂，如HF废气、吸收液中含NaF、为去除NaF，投加Ca(OH)₂溶液。

本发明在处理系统前端设置一个冰水系统降低气温，冰水系统是一种成熟的制冷设备，设备费用不高，且降温过程是在中和塔中同步进行，这样不需要增加中和塔、吸收塔容积(即设备尺寸和吸收法相同)，吸收塔又可采用常温材质，降低了设备投资费用。降温后再根据污染物种类，使用不同吸收剂，可去除各种气态污染物，使其达标后排放。

本发明的有益效果在于；本发明工程投资低、占地面积少、工艺简捷、处理效果稳定可靠、运转费用低。根据废气量的多少，可配置相应的处理装置。因而在高温工业废气处理方面有着广阔的应用前景。本发明已有二套装置投产运行。应用于高温氟化氢工业废气处理工程。本发明针对上述方法处理高温工业废气的不足，提出冰水冷却——中和洗涤吸收法新工艺。先使用冰水冷却系统，使高温工业废气降温，后接中和洗涤吸收。这样既克服了稀释法需放大设备尺寸的不足，又克服了单纯吸收法需采用耐高温材质制作吸收设备的弊端，新工艺在保证处理效果的前提下大大降低了工程投资，减少了占地面积和运转成本。因而，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中标号：1为降温中和塔，2为洗涤吸收塔，3为风机，4为排气筒，5为冰水机，6为散热塔，7为自动投加系统，8为溶药槽，9为反应槽，10为废水沉淀池，11为清水池，12为自动投加装置。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：

高温含氟废气因其废气温度高(250℃)，如果不能有效降温，处理设备必须采用耐高温材质(同时耐氢氟酸腐蚀)，这样，设备投资增加，另外温度越高、吸收效率越低。所以，降温是必须采取的第一步骤。

降温单元由冰水机5、散热塔6、盘管、温控仪及喷淋部分组成。高温废气由风机吸入降温中和塔1，气体在降温中和塔1内穿过除雾层、填料层、从下而上进入喷淋区，喷淋区内的喷嘴由上而下喷出3％的NaOH溶液，与由下而上的废气接触混合，接触时间一般是2～6秒，将废气中热量带入3％NaOH溶液中，喷淋液3％NaOH溶液温度升高，废气气温降至45℃以下(由温度显示仪测定，温度显示仪由装在降温塔内的探头和电控柜上的温度显示器组成，两者由电线连接)。然后通过风管进入后续洗涤吸收塔2。吸热后的喷淋液温度升高，进入降温中和塔1底部的水槽。水槽中装有盘管，盘管内有冷水循环流动，使喷淋液降温，降温后的喷淋液进入降温中和塔1外的药箱(药箱与降温中和塔1内水槽连通)再由喷淋泵泵入塔内的喷嘴喷出。喷淋液如此循环流动，使废气降温。同时，中和废气的PH值。

经过上述热交换、热量进入盘管水中，使盘管水升温。盘管与降温中和塔1外的冰水机5连通。冰水机5是利用氟利昂(制冷剂)制冷的一种设备。当升温后的盘管水流入冰水机，经氟利昂制冷，使盘管水冷却至10～12℃，重新流入降温中和塔1的盘管中，如此循环，可使废气的温度从250℃降温至小于42℃。

高温含氟废气PH为酸性，因而喷淋液采用3％(重量浓度)NaOH溶液，这样，在降温同时，可中和废气酸碱度。

洗涤吸收单元

降温中和后的废气进入洗涤吸收塔2，吸收剂采用5％(重量浓度)NaOH溶液。

氟化氢废气与氢氧化钠发生反应：HF+NaOH→NaF+H₂O(反应时间2～4秒)，将HF转化为NaF。

经洗涤吸收后，废气可达标排放。

废水处理单元

该单元有溶药槽8、反应槽9、废水沉淀池10和清水池11组成。

在溶药槽8中溶解化学药剂，与进入反应槽的吸收液发生化学反应：

如HF废气、吸收液中含NaF、为去除NaF，投加Ca(OH)₂溶液，

Ca(OH)₂+2NaF→CaF₂↓+2NaOH，反应时间2～4秒；

CaF₂溶解度很小，很快产生沉淀，上清液为NaOH溶液可循环回用，沉淀的CaF₂则经压滤干化后处置。

该废气类型为高温氟化氢(HF)废气，进口浓度范围：氟化物≤200mg/m³，SO₂≤1000mg/m³，废气温度为250～280℃，废气量为15000Nm³/h，采用冰水机5的功率20HP，制冷量：64000Kcal/h；降温中和塔1尺寸为：Φ2.0×3.6(m)，洗涤吸收塔2尺寸为：Φ3.0×5.2(m)，风机3的功率：37.5Kw，风量：15000Nm³/h，散热塔5的流量为50吨/小时。

经过处理后：废气出口浓度：HF：2.39mg/m³，去除率：98.8％，SO₂：18.9mg/m³，去除率：98.1％，废气温度：40℃。

Claims (5)

1、一种冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，其特征在于采用冰水冷却、中和、洗涤吸收，废水处理及抽风系统四个单元处理高温工业废气，其中：冰水冷却、中和单元由降温中和塔(1)、冰水机(5)和散热塔(6)经管道和阀门连接组成，降温中和塔(1)连接有自动投加系统(7)，降温中和塔(1)内依次设有除雾层、填料层和喷淋区，降温中和塔(1)底部设有水槽，水槽中装有盘管，盘管连接冰水机(5)；洗涤吸收单元由洗涤吸收塔(2)组成，洗涤吸收塔(2)连接有自动投架装置(12)，洗涤吸收塔(2)内依次设有除雾层、填料层和喷淋区；废水处理单元由溶药槽(8)、反应槽(9)、废水沉淀池(10)、清水池(11)组成，溶药槽(8)连接反应槽(9)，废水沉淀池(10)中间与连接反应槽(9)连接，上部连接清水池(11)，反应槽(9)连接洗涤吸收塔(2)，具体步骤如下：

①冰水冷却、中和处理

高温工业废气由风机吸入降温中和塔(1)，气体在降温中和塔(1)内依次穿过除雾层、填料层、进入喷淋区，自上而下喷淋由自动投加系统(7)加入的喷淋液，喷淋液与由下而上的废气接触混合，接触时间为2～6秒，将废气中热量带入喷淋液中，喷淋液温度升高，废气气温降至45℃以下；吸热后的喷淋液进入降温中和塔(1)底部的水槽，水槽中装有盘管，盘管内有经冰水机(5)制冷的冷水循环流动，使喷淋液降温，降温后的喷淋液重新回到降温中和塔(1)外的自动投加系统(7)中，喷淋液泵入降温中和塔(1)内的喷淋区，重复使用，喷淋液如此循环流动，使废气降温，同时，喷淋液中和废气中的PH值；

②洗涤吸收处理

从步骤①中出来的废气进入洗涤吸收塔(2)，根据不同的废气种类，自动投加装置(12)采用不同的吸收液喷淋，不同的喷淋液与不同种类的废气发生反应，使废气中的污染物得到去除：经过洗涤吸收后，废气达标排放；

当去除氟化氢废气时，吸收液采用氢氧化钠，反应时间为2～4秒；

当去除NOx废气时，吸收液采用亚硫酸盐等还原剂的水溶液将NOx吸收并还原为氮气，反应时间2～4秒：

当去除氯化氢废气时，吸收液采用氢氧化钠溶液，反应时间为反应时间4～6秒，

当去除二氧化硫废气时，吸收液采用水，反应时间2～4秒；

③废水处理

从步骤②出来的洗涤产物进入反应槽(9)，洗涤产物与由溶药槽(8)加入的化学药剂发生化学反应，反应时间为2～4秒，反应后的产物进入废水沉淀池(10)，沉淀时间为2-2.5小时，其中上清液进入清水池(11)，泵入洗涤吸收塔(2)重复使用，沉淀物泵入废水处理站脱水干化处理。

2、根据权利要求1所述的冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，其特征在于所述工业废气为HF废气、NOx废气、SO₂废气或HCl废气中任一种。

3、根据权利要求1所述的冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，其特征在于HF废气浓度：≤900mg/m³；NOx废气浓度：≤2400mg/m³；SO₂废气浓度：≤9600mg/m³；HCl废气浓度：≤1000mg/m³。

4、根据权利要求1所述的冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，其特征在于步骤(1)中所述喷淋液可采用水、H₂SO₄溶液或NaOH溶液中任一种，其中酸液或碱液的重量浓度为3％～5％。

5、根据权利要求1所述的冰水冷却——中和洗涤吸收法处理高温工业废气方法，其特征在于步骤(2)中所述吸收液可采用NaOH、H₂O或Na₂SO₃中任一种，浓度为5％～8％。

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