CN102424435A

CN102424435A - 危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法及净化回用装置

Info

Publication number: CN102424435A
Application number: CN2011102139867A
Authority: CN
Inventors: 吕守明
Original assignee: TCL Aobo Environmental Protection Development Co Ltd
Current assignee: TCL Aobo Environmental Protection Development Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明涉及危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法及净化回用装置；利用急冷塔内高温烟气热量直接对烟气洗涤塔内产生的高含盐废水进行蒸发、脱盐和回用；烟气洗涤塔内的含盐废水一旦达到设定的50000mg/L浓度时，自控系统便将脱盐回用系统启动，在洗涤塔与急冷塔顶部之间设置一个管路，将洗涤塔内的高含盐废水经泵打回到急冷塔顶部的雾化喷嘴，以雾状和冷却水同时喷入急冷塔，使高含盐废水得到蒸发处理，结晶盐分散落到塔底，从塔下的集渣—排渣机构排出；在保持湿法主导工艺流程不变的前提下，巧妙地利用了急冷塔的烟气余热就地将烟气洗涤塔产生的高含盐废水处理和利用，无任何废水排放，节约了大量能源。

Description

危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法及净化回用装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及危险废物的处理技术，是关于危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法及净化回用装置。

背景技术

根据联合国《巴塞尔公约》的规定，危险废物禁止跨国转移，要求各国产生的危废只能就地处理。我国是该条约的缔约国，为了积极履行义务，制定了《国家危废目录》，该目录规定国内凡进入目录的危废一律不得转移，就地处置。目前处置的方式主要有减量处理+处置、原样封存等方式。很显然，由于危废的量大、面广、类杂、危害严重，原样封存的方式极不现实。而减量的方法目前主要是采用焚烧减量，但该法处理过程中会产生大量的有毒有害物质(固体或气体)，包括NO_x、CO、SO_X、粉尘、废水和废渣等，有的还含有重金属。当焚烧含氯的危废时还会产生二噁英。这是迄今为止世界上毒性最强的人工合成毒素，在自然条件下永不分解，具有永久性毒性。

为了防止各种有害物质的污染，特别是防止二噁英的产生和排放，在各种危废垃圾焚烧处理工艺的设计上均采用了严格的工艺流程，以控制二噁英的产生、分解、防止再合成及净化等手段和措施。

几种典型的危废垃圾焚烧工艺流程介绍

目前市场上的焚烧处理技术主要有以下几种典型流程(各种焚烧工艺简介)：

(1)干式处理工艺

如图1所示：

当混配好的危废垃圾进入回转窑进行燃烧减容的同时，会产生一定量有害气体，如果废料中有含CL物质，就会产生二噁英。因此，从回转窑排出的烟气进入二燃室，在助燃燃料燃烧产生的1200℃高温环境下，停留时间大于2s，使二噁英得到充分的分解。而二噁英有一个特点，即从600到200℃区间如果降温速度较慢，分解的二噁英就有再次合成的可能。因此必须从600到200℃区间实施快速冷却时间不大于1s。故此设有烟气急冷塔，靠喷水使高温烟气从600到200℃区间快速降温，以保证分解的二噁英不会再合成。

经过高温分解和急冷塔冷却后的烟气中含有一定量的SOx、HCL、HF、NOx、CO等有害物质，可能还有少量二噁英。为了达到排放要求，必须消除这些有害气体等，因而采取了烟气中喷射消石灰，以中和有害气体：

SOx+Ca(OH)2→CaSO3+H2O

NOx+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+H2O

HCL+Ca(OH)2→CaCL2+H2O

HF+Ca(OH)2→CaF2+H2O

喷入的活性炭用于吸附残留的微量二噁英。

混合的烟气随即进入布袋除尘器，布袋除尘器的气箱体积很大，烟气在其中的流速很低，为上述中和化学反应和活性炭吸附物理反应提供了充足的反应空间和反应时间。被中和吸附的烟气，经布袋除尘器过滤净化，达标排放。

工艺特点：

干式焚烧处理过程不产生任何的废水，但消石灰、活性炭消耗量较高，排放指标偏高(但在合格的排放范围内)。

(2)湿式处理工艺Ⅰ

工艺流程

湿法处理工艺的回转窑焚烧和二燃室高温分解工艺与干法基本相同。

如图2所示：二燃室的高温烟气约1200℃，从1200℃～600℃区间仍是二噁英的分解温度区间，此时的冷却速度高低不会造成二噁英的再合成，因此，在烟气中CL含量不是很高时，1200℃～600℃的烟气热量可以利用，可设置余热锅炉。烟气经余热利用降到600℃左右后，再进入急冷塔。

经过前述处理的低温(200℃)烟气进入反应吸收塔，同时向塔内喷射消石灰中和剂和活性炭吸附剂，对烟气中的有害气体SOx、NOx、HCL、HF、CO等进行中和处理。反应原理和结果同干式工艺。

SOx+Ca(OH)2→CaSO3+H2O

NOx+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+H2O

HCL+Ca(OH)2→CaCL2+H2O

HF+Ca(OH)2→CaF2+H2O

活性炭吸附烟气中的二噁英。

经过中和和吸附的低温烟气进入布袋除尘器净化后，再进入碱性液喷淋塔进行清洗，去除残余的有害气体。以NaOH做洗涤剂为例，反应过程如下：

SOx+NaOH→Na2SO3+H2O

NOx+NaOH→NaNO3+H2O

HCL+NaOH→NaCL+H₂O

HF+NaOH→NaF+H₂O

经过碱液洗涤的干净烟气，经过烟囱排放。洗涤产生的高含盐废水因浓度太高(达50000mg/L)，不能直接排放，经过脱盐处理后方可排放(＜1800mg/L)。

工艺特点

与干式处理过程相比，湿式工艺Ⅰ多出了烟气碱液水洗和高浓度盐水脱盐处理等工序，增加了造价和能耗。但是排放指标明显优于干式工艺。

(3)湿式处理工艺Ⅱ

与湿式Ⅰ相比，从进料到二燃室基本相同，所不同的是湿式Ⅱ的二燃室下部分多了一组活动炉排，以延长废料的焚烧时间(外窑体+活动炉排的方式)，补偿回转窑窑体长度不足的问题，但增加了制造难度和结构复杂性。如图3所示：

湿式工艺Ⅱ与干式工艺一样，未设置余热回收装置，可能考虑入炉废料CL含量设计值偏高，导致高温腐蚀严重等方面。1200℃高温烟气直接进入急冷塔，塔内严格控制烟气从600℃到200℃的冷却时间不大于1s，防止二噁英的再生成。

在低温烟气进入触媒式布袋除尘器前，向烟气中喷射消石灰中和剂和活性炭吸附剂，一同进入袋式收尘器。该除尘器不仅有足够大的空间，提供充足的反应吸收时间，袋本身还具有催化触媒作用，加快对有害气体的中和反应速度，同时可分解残余二噁英。中和反应和吸附反应原理同干式工艺，但增加了二噁英的触媒分解功能，烟气处理效果较好。

经过中和吸附和分解的烟气，进入碱液洗涤塔再次净化，进一步去除有害物质。其反应原理同湿式工艺Ⅰ。经碱液洗涤的干净烟气达标排放，洗涤产生的高含盐废水同湿式工艺Ⅰ，不能直接排放，需脱盐处理后，使其浓度低于1800mg/L后方可排放。

工艺特点

基本与湿式工艺Ⅰ相同，即烟气排放质量相对较高，但高含盐废水的处理难度大，能耗高，投资大。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出一个新的技术方案，具体方法和装置如下：

本发明的危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法，利用急冷塔内高温烟气热量直接对烟气洗涤塔内产生的高含盐废水进行蒸发、脱盐和回用；烟气洗涤塔内的含盐废水一旦达到设定的50000mg/L浓度时，自控系统便将脱盐回用系统启动，将该废水用泵打到急冷塔顶部的雾化器喷嘴，喷入急冷塔内，利用该塔内烟气热量将废盐水蒸发，脱盐并回用。

本发明的危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐装置，在洗涤塔与急冷塔顶部之间设置一个管路，将洗涤塔内的高含盐废水经泵打回到急冷塔顶部的雾化喷嘴，以雾状和冷却水同时喷入急冷塔，使高含盐废水得到蒸发处理，结晶盐分散落到塔底，从塔下的集渣—排渣机构排出；结晶盐落到塔底集渣平面，靠刮料板平面回转的集渣叶轮，将结晶盐刮集到对称分布的两个落渣口，由具有锁气功能的双翻板排渣机构排出。

所述的装置中，在洗涤塔12底部与急冷塔4顶部设置一个盐水管道18，在管路上设这样比重计14、电磁阀15、盐水泵16和控制器17；信号控制电磁阀15、流量扬程的信号控制电泵16和急冷塔4顶部设置的雾化喷嘴依次串接起来，构成液体输送回路；控制器17与比重计14信号输出端、电磁阀15和盐水泵16的信号输入端以信号线缆分别连接，组成自动控制系统。

所述的装置中，在急冷塔的底部设置有刮料板，刮料板(21-3)为“S”回转叶片，在叶片所在平面1/2～2/3的塔底板(21-4)的直径圆周位置上对称设置有2个双翻版排渣口(21-1)。

所述的刮料板的横剖面与旋转平面有一个60-75度的a夹角。所述的刮料板为平面回转叶片，位于急冷塔底内平面上。

回转叶片旋转方向优选为为逆时针。

因湿式处理工艺烟气排放效果较为理想，所以本工艺仍以湿法为主要工艺。而且从进料、回转窑焚烧减容、二燃室高温分解二噁英、余热回收利用等急冷塔前工序与一般的湿式处理工艺大同小异。所不同的是，烟气洗涤塔内的含盐废水一旦达到设定的浓度(50000mg/L)时，自控系统便将脱盐回用系统启动，将该废水用专用泵打到急冷塔顶部的雾化器喷嘴，喷入急冷塔内，利用该塔内烟气热量将废盐水蒸发，脱盐并回用。结晶盐落到塔底集渣平面，靠刮料板平面回转的集渣叶片，将结晶盐刮集到约集渣平面对称分布的落渣口，由具有锁气功能的双翻板排渣机构排出。

本发明的效果是：在保持湿法主导工艺流程不变的前提下，巧妙地利用了急冷塔的烟气余热就地将烟气洗涤塔产生的高含盐废水处理和利用，无任何废水排放，节约了大量能源。

附图说明

图1：干式处理工艺流程图；

图2：湿式处理工艺Ⅰ流程图；

图3：湿式处理工艺Ⅱ流程图；

图4：本发明技术的工艺流程图；

图5：本发明技术的工艺装置图；

图6：急冷塔排渣结构示意图；

图7：急冷塔底剖面图；

其中：

具体实施方式

采用本发明的装置和方法，如图4、图5、图6和图7所示：

本发明的装置中，在急冷塔的底部设置有刮料板，刮料板(21-3)为“S”形回转叶片，在叶片所在平面1/2～2/3的塔底板(21-4)的直径圆周位置上对称设置有2个双翻版排渣口(21-1)。

在洗涤塔12底部距塔底150-200mm高度水平焊接一个DN20的出水法兰接头，以DN20的不锈钢管道18将出水法兰、DN20的信号控制电磁阀15、流量1.5m³/h 40-50m扬程的信号控制电泵16和急冷塔4顶部设置的雾化喷嘴依次串接起来(图5)，构成液体输送回路；可放在急冷塔与洗涤塔之间的适当位置。控制器PLC17与比重计14信号输出端、电磁阀15和盐水泵16的信号输入端以信号线缆分别连接，组成自动控制系统；控制器应放在总控室。在急冷塔底设置有结晶盐回转收集机构。

结晶盐回转收集机构为刮料板的塔底结晶盐收集机构，利用刮料板叶片的平面回转运动，将结晶盐分刮集到塔底对称分布的落渣口，由双翻版排渣机构将盐分排出；回转叶片优选为为逆时针旋转。

与湿式工艺Ⅱ相比，本发明由于设计的回转窑1的窑体长度足够长，因而取消了活动炉排，回转窑1产生的炉渣直接落入二燃室2底部的水封炉渣槽22，减少了制造难度，降低了结构复杂性(如图4所示)；

设置余热回收装置3，严格控制入炉废料CL含量偏高导致高温腐蚀严重的问题，二燃室2产生的1200℃高温烟气首先进入余热回收系统3，保证进入急冷塔4的烟气入口温度不低于600℃(必要时可提至800℃)。

在急冷塔4内通过喷水急冷方式将烟气降至200℃，其中从600℃降到200℃的冷却时间不大于1s，防止二噁英的再生成。

从急冷塔4出来的低温烟气经急冷塔-反应塔联接烟道7进入反应塔8，同时通过喷嘴5向塔内喷射消石灰中和剂，通过喷嘴6喷射活性炭吸附剂，进行各种有害气体的中和和吸收残余二噁英。

经过反应塔处理的低温烟气(含有烟尘、中和产物、残余的消石灰、活性碳、各种残余有害物质等)经反应塔-除尘器联接烟道9进入布袋除尘器10。该除尘器有足够大的空间，可提供充足的反应吸收时间，继续对有害气体进行中和反应和对残余二噁英进行吸附。中和反应和吸附反应原理同干式工艺，烟气处理效果较好。

经过中和、吸附的烟气，经除尘器-洗涤塔联接烟道11进入碱液洗涤塔12再次净化，进一步去除有害物质。其反应原理同湿式工艺Ⅰ。经碱液洗涤的干净烟气达标排放，烟气洗涤塔内的含盐废水一旦达到设定的浓度(50000mg/L)时，自控系统比重计14、控制器17便将脱盐回用系统电磁阀15和盐水泵16及喷嘴19、管道等启动，将该废水用泵打到急冷塔顶部的雾化器喷嘴19，以雾状和冷却水同时喷入急冷塔，用该塔内烟气热量将废盐水蒸发，脱盐并回用。结晶盐落到塔底集渣平面，靠平面回转的刮料板的平面回转运动，将结晶盐刮集到集渣平面园1/2～2/3直径圆周上均匀分布的两个落渣口，由具有锁气功能的双翻板排渣机构排出。

为了保证刮—集料效果，刮料板的横剖面与旋转平面有一个夹角a，角度为60-75°，见附图7A-A剖面图，保证以铲料形式刮料。

具体的实施方法：如技术路线图中黑粗线所示，将高浓度含盐污水达到设定的浓度后(比重计控制)，从洗涤塔底部由管道引出，经电控阀门、加压泵、输送管道等送至急冷塔顶部的喷嘴接口或直接借用冷却水的一个喷头，将高含盐废水喷入急冷塔内进行蒸发、脱盐和回用处理，达到节能和环保的目的。

装置为：在洗涤塔12底部距塔底150-200mm高度水平焊接一个DN20的出水法兰接头，以DN20的不锈钢管道18将出水法兰、DN20的信号控制电磁阀15、流量1.5m³/h 40-50m扬程的信号控制电泵16和急冷塔4顶部设置的雾化喷嘴依次串接起来(图5)，构成液体输送回路；可放在急冷塔与洗涤塔之间的适当位置。控制器PLC17与比重计14信号输出端、电磁阀15和盐水泵16的信号输入端以信号线缆分别连接，组成自动控制系统；控制器应放在总控室。在急冷塔底设置有结晶盐回转收集机构。

一般说，当水的含盐浓度3％左右时，可以采用膜技术进行脱盐处理。当浓度超过3％时，由于Cl-对膜材料的腐蚀严重，膜的使用寿命将大大缩短，因此只能采用蒸发脱盐工艺。而这一工艺投资高、能耗高、运行费用高。以处理能力1吨/小时的规模为例，设备投资约80-120万元，电力消耗80kw.h，蒸汽消耗0.4吨，电、汽合计折合380kw.h电力。还没算人工和其它消耗材料等费用。

而采用此专利技术，仅需1.5～2Kw电力，一台1.5～2.0m3/h，40m扬程的盐水泵、塑料或不锈钢材质及阀门、管道、喷嘴控制器等，投入不过1万元，动力消耗1.5～2Kw。与蒸发脱盐工艺相比，本发明技术的投资仅相当于其1％，能源消耗仅为0.5％。

凡是采用湿法烟气处理工艺的危废垃圾焚烧炉系统，必定产生高浓度含盐废水。对于已经配备了各种脱盐设施的，该技术完全可以取代之，并取消原来的运行成本，省出了原来的占地；对于尚未配备脱盐处理设施的，该技术不占地，是投资最低、运行成本最低的最佳选择；对于拟建、新建的焚烧系统，该技术是最佳配置，以最低的成本消除了污染，使污水得到了全部利用。

Claims

1.危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐方法，其特征是利用急冷塔内高温烟气热量直接对烟气洗涤塔内产生的高含盐废水进行蒸发、脱盐和回用；烟气洗涤塔内的含盐废水一旦达到设定的50000mg/L浓度时，自控系统便将脱盐回用系统启动，将该废水用泵打到急冷塔顶部的雾化器喷嘴，喷入急冷塔内，利用该塔内烟气热量将废盐水蒸发，脱盐并回用。

2.权利要求1的危险废物焚烧炉烟气洗涤塔高浓度含盐废水的快速脱盐装置，其特征是在洗涤塔与急冷塔顶部之间设置一个管路，将洗涤塔内的高含盐废水经泵打回到急冷塔顶部的雾化喷嘴，以雾状和冷却水同时喷入急冷塔，使高含盐废水得到蒸发处理，结晶盐分散落到塔底，从塔下的集渣—排渣机构排出；结晶盐落到塔底集渣平面，靠刮料板平面回转的集渣叶轮，将结晶盐刮集到对称分布的两个落渣口，由具有锁气功能的双翻板排渣机构排出。

3.如权利要求2所述的装置，其特征是在洗涤塔底部与急冷塔顶部设置一个盐水管道，在管路上设置比重计、电磁阀、盐水泵和控制器；信号控制电磁阀、流量扬程的信号控制电泵和急冷塔顶部设置的雾化喷嘴依次串接起来，构成液体输送回路；控制器与比重计信号输出端、电磁阀和盐水泵的信号输入端以信号线缆分别连接，组成自动控制系统。

4.如权利要求2所述的装置，其特征是在急冷塔的底部设置有刮料板，刮料板为回转叶片，在叶片所在平面1/2～2/3的塔底板的直径圆周位置上对称设置有2个双翻版排渣口。

5.如权利要求4所述的装置，其特征是所述的刮料板的横剖面与旋转平面有一个60-75度的a夹角。

6.如权利要求4所述的装置，其特征是所述的回转叶片平面投影为“S”形。

7.如权利要求4所述的装置，其特征是所述的回转叶片的旋转方向为逆时针。