CN106390730B - 一种热风炉废气的零用水除尘方法 - Google Patents

一种热风炉废气的零用水除尘方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热风炉废气的零用水除尘方法，包括氢氧化钙粉末与空气按比例预混合工序，一级脱酸脱焦油工序，二级脱酸脱焦油工序，布袋除尘工序，创新使用并联双螺旋外挂冷却系统，对废气温度进行调控，增加焦油粘绸度，使得焦油与粉尘附着，进而通过排除颗粒物，完成脱酸、脱焦、降温目的，实现热风炉碳化垃圾过程中臭气的零用水除尘。其显著效果是：补齐了热风炉烘制污泥不用水喷淋降温、除尘这一技术空缺环节，巨额减少了废水生成总量，零排水除尘得到实现。

Description

一种热风炉废气的零用水除尘方法
技术领域
本发明涉及到城市废水减排处理技术领域，具体地说，是一种热风炉废气的零用水除尘方法。
背景技术
随着社会的快速发展，城市规模的不断扩大，生活垃圾及污水排放总量与日俱增，在工业化处理城市生活垃圾和污泥的的过程中,为达到减量化和完整处理垃圾、污泥，都是以焚烧和填埋二种方式进行处理。同时带来了无法根除的隐患：废水、废气、废渣二次污染问题。
由于人们对环境污染治理意识的加强，对垃圾处理过程中产生三废污染治理要求呼声越来越高，目前，世界各国最常见的对垃圾、污泥的处理方式，只有填埋和焚烧二种主流方式。高温堆肥(臭气)、RDF衍生燃料(废渣、焦油)也是未彻底解决：臭气、废渣、焦油！
随着全球经济和工业化的快速发展，城市规模的不断扩大，中国大多数城市目前正遭受生活垃圾无法有效处置所带来的困扰，垃圾处置已成为中国可持续发展所面临的巨大挑战。
1、垃圾焚烧法：
一种高温热处理技术，就是将城市生活垃圾作为固体燃料，投入到焚烧炉中与煤、或石油、或天燃气混合燃烧。
优点：垃圾焚烧法可缩小垃圾的体积，一般焚烧处理后可减容80％_90％，减容效果相当显著。占地面积较小、选址灵活，靠市区较近、减少垃圾运输费用，处理周期短。同时，可以回收垃圾焚烧的热能用来发电，余气用来取暖，变废为宝，资源化程度高。
缺点：半干湿式喷淋法：将石灰水(Ca(OH)2)在烟道内喷淋除尘、除酸(SO2)+Ca(OH)2＝CaSO4+H2O，石灰水喷淋湿法脱酸，须对二氧化硫进行了较为有效处置，但尾气中排温太高(150度)，焦油成汽化分子状态无法去除，且产生大量含硫石膏和废水。
2、传统热风炉烘干污泥技术
优点：①燃烧含硫煤碳炉温高800-950度能有效对垃圾、污泥快速干化或碳化，②水喷淋法除尘降煴快、能耗低。③煤或与少量生物质碳混合燃烧，减容70％垃圾，减容效果显著，占地面积小，选址灵活，靠市区较近、减少垃圾运输费用，处理周期短。④可以变废为宝，矿石型煤碳渣可作免烧砖材料。
缺点：用水喷淋法除尘降温，煤燃烧产生的高温二氧化硫气体与水结合，形成(SO2+H2O＝H2SO3)亚硫酸废水，处理量大、费用高，设备酸蚀速度快，现已被国家限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种热风炉废气的零用水除尘方法，该方法不使用喷淋法，免去大量废酸、尘、焦油、臭气的混合生产性废水。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种热风炉废气的零用水除尘方法，其关键在于包括有以下工序：
第一步为氢氧化钙粉末与空气按比例预混合工序；
第二步为一级脱酸脱焦油工序，将按比例混合后的碱粉混合气送入具有旋转通道的一级混合反应除尘塔进行中和除酸、吸附焦油处理，同时通入空气流进行冷却降温，并将反应后混合气体中合成的粗颗粒结合物排出；
第三步为二级脱酸脱焦油工序，将反应后高速旋转的混合气送入具有双螺旋通道的二级混合反应除尘塔中进行深度反应，并通过外挂的冷却系统进行冷却降温，使得混合气中的微尘颗粒物结合形成较大颗粒并排出；
第四部为布袋除尘工序，将二次反应后的混合气体中合成和冷凝后形成的细微粒进行排出，剩下无尘气体，实现热风炉碳化垃圾过程中臭气的零用水除尘。
进一步的，所述第一步工序的具体步骤为：根据热风炉排出的高温湿空气的参数以及热风炉的运转参数，测定氢氧化钙粉末的添加量，并将其与高温湿空气进行混合。
再进一步的，所述高温湿空气的参数包括温度、酸度、湿度、瞬时流通空气速度，所述热风炉的运转参数包括出风口截面积、混合旋转速度。
更进一步的，二级脱酸脱焦有工序中，所述二级混合反应除尘塔为外挂有循环冷却系统的双螺旋高速旋转冷却塔。
作为优选，所述布袋除尘工序中，所采用的除尘技术为聚脂纤维结构加聚乙稀外层表面复膜技术，其除尘粒径小于10nm，在200℃内可稳定运行，保障通风量小于0.018m/s。
本发明通过外挂冷却水循环系统，保障了废气二次处理时的温度下降，取消了传统“喷淋法”降温，使得零排水除尘得到实现，巨额减少了废水生成总量，实现了热风炉烘干污泥过程中废水处理零排放。
本发明的显著效果是：不仅最大限度净化了臭气粉尘，为彻底解决臭气打下坚石的基础，使饱合蒸汽的纯低温臭气可进入后级成熟技术进行处理；为臭气的最后解决去除了关健的粉尘、酸、碱、焦油、高温等重要物质；补齐了热风炉烘制污泥不用水喷淋降温、除尘这一技术空缺环节，零排水除尘得到实现，巨额减少了废水生成总量，完整实现了生活垃圾、污泥碳化生产中无害化处置与零排放生产。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是所述一级混合反应除尘塔的结构示意图；
图3是所述二级混合反应除尘塔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种热风炉废气的零用水除尘方法，包括有以下工序：
第一步为氢氧化钙粉末与空气按比例预混合工序；
在本步工序中，在此工序中如何测定碱性氢氧化钙用量是关健。首先得了解垃圾的组成成份含水量、污泥添加絮凝剂是阴离子还是阳离子以及化学方程式、每小时烘制炭化进料多少等等，根据这些计算出每小时的蒸发水量、灰分含量，测定出炭产品重量，锅炉消耗炭的重量等，这些数据结合过去相似使用过的量，充分保障其粉末的扩散性和在湿空气中的饱合度，以便保障进入混合塔后，根据其排气口温度、酸度、湿度、瞬时流动空气速度、出气口截面积、混合旋转速度等，达到以有效最大化的扩散面积，实现在最短时间内与废气有更多接触空间和面积内的扩散。
第二步为一级脱酸脱焦油工序，将按比例混合后的碱粉混合气送入具有旋转通道的一级混合反应除尘塔进行中和除酸、吸附焦油处理，同时通入空气流进行冷却降温，并将反应后混合气体中合成的粗颗粒结合物排出；
参见附图2，本例中所述一级混合反应除尘塔采用单螺旋旋风混合反应除尘塔，如图所示，在该除尘塔的中部位置设有六旋转通道，顶部位置设置出气口，底部位置有除渣口。
在本步工序中，含大量酸度、高湿度、高温度的废气进入初级六旋转通道，与经计算添加量的混合碱粉注入其中混合，六个水平静态混合器让其通过时进行预混合。根据热动力学原理自动迫使其急速旋转，旋转的热空气因热能而均匀彭胀，碱性氢氧化钙粉末又在管内中心分级扩散性介入，进入后完全混合在温度可高达120-200℃度的热饱合空气中，与二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、甲硫醇等等急速碰撞发生大面积化学反应，又因为其废气中含大量粉尘、焦油汽化物、水蒸汽，所以，高速的旋转中夹着化学反应合成微尘。然后通过通入空气进行降温，使其焦油汽化物粘绸度升高，并与粉尘、蒸汽大分子水相聚凝，形成第一步旋转粗颗粒结合物并有除渣口排出，高速旋转的热气经出气口进入下一段除尘和大降温处理。
第三步为二级脱酸脱焦油工序，将反应后高速旋转的混合气送入具有双螺旋通道的二级混合反应除尘塔中进行深度反应，并通过外挂的冷却系统进行冷却降温，使得混合气中的微尘颗粒物结合形成较大颗粒并排出；
参见附图3，所示二级混合反应除尘塔采用外挂有循环冷却系统的双螺旋高速旋转冷却塔，如图所示，所示冷却塔塔身的底部为除渣口，顶部为出气口，两个塔之间设置进气口。所示冷却系统的冷却叶片与冷却塔的塔壁相接触，冷却水从上部的进水口流入，对冷却塔进行冷却后从出水口流出。
进入该步工序的旋转热废气中含大量小颗粉尘，并列双螺旋原理是：将进入塔内的空气进一步高速旋转，使己发生初步反应的微尘颗粒物进一步与焦油附着，形成更大颗粒。由于是进一步的高速旋转促进了未参与反应的碱性氢氧化钙能最大限度与废气接触，结合形成更多更大颗粒。
化学反应基本分子式：
硝酸氨类：Ca(OH)2+2NH4O3＝NH3+H2O+Ca(NO3)2；
(NH4)2SO4+Ca(OH)2＝2NH3+2H2O+CaSO4；
氯类：Ca(OH)2+HCL＝CaCL+2H2O；
热交换类：CaCO3+CO2+H2O＝Ca(HCO3)2；
二氧化硫类：SO2+Ca(OH)2＝CaSO4+H2O；
2SO2+Ca(OH)2＝Ca(HSO3)2。
硫化氧类：2H2S+Ca(OH)2＝CaS+2(H2O)氢氧钙过量，
2H2S+Ca(OH)2＝Ca(HS)2+2(H2O)氢氧钙不足。
根据以上化学反应尽可能的对硫化物、硝化物、氨类进行了中和反应生成。因热动力学原理，进入旋转塔内的废气会自动加急速旋转，旋转的热空气因热能彭胀而急速向上热传导，使其混合反应塔内壁温度聚升，并因旋转使其热传递讯速，在这个过程中双螺旋除尘器整本身外壳有散热趐片，同时又附着整体外挂大型循环的冷却水循环系统，该冷却水不与废气、废尘接触，而是壁外间接冷却，根据废气排放口的热气温度，调整外挂冷却器的大小和冷却循环水需求量，并控制其冷却塔内的散热温度，使其废气可调控的快速降至80-90℃度内。
因为双螺旋内空气是高速旋转的，以及进入的前一级氢氧化钙混合反应器都是高速旋转的，所以，废气降温快并且均匀，冷却的内壁不会焦油粘附，增加了焦油粘绸度，焦油进一步与粉尘附着，排除颗粒物；高速粉尘撞击冲刷始终保持清洁，冷却水不受污染可循环重复使用。
第四部为布袋除尘工序，将二次反应后的混合气体中合成和冷凝后形成的细微粒进行排出，剩下无尘气体，实现热风炉碳化垃圾过程中臭气的零用水除尘。
我国布袋除尘技术已相当成熟，本例中采用聚脂纤维结构加聚乙稀外层表面复膜技术，除尘粒径为10nm以内，且温度在200℃度可内稳定运行，根据其敷膜孔径保障通风量<0.018m/s，并以其为除尘常数求得每小时总风量过滤的总平方面积，含尘风量1万/h小于或等于70KG保证除尘量，由于前级工序已将温度降至80-90度内，所以，解决了焦油气化状态，使其变为冷凝后颗粒状态，这就解决了焦油的清除问题，也解决了二氧化硫变为亚硫酸的问题。
通过上述工序，补齐了热风炉烘制污泥不用水喷淋降温、除尘这一技术空缺环节，保障了废气二次处理时的温度下降，取消了传统技术“喷淋法”降温，使得零排水除尘得到实现，巨额减少了废水生成总量，实现了热风炉烘干污泥过程中废水处理零排放。
而且经历以上工序后，由于为臭气的最后解决去除了关健的粉尘、酸、碱、焦油、高温等重要物质；因此从布袋除尘技术开始，即可使饱合蒸汽的纯低温臭气进入后级成熟技术，即自洁循环生物菌噬法技术、CU光解法技术、活性炭吸附法技术，彻底对生活垃圾碳化处理过程中产生的臭气进行除臭无害化处理；从而有助于完整实现生活垃圾、污泥生产中无害化处置、零排放生产。

Claims (4)

1.一种热风炉废气的零用水除尘方法，其特征在于包括有以下工序：
第一步为氢氧化钙粉末与空气按比例预混合工序；
第二步为一级脱酸脱焦油工序，将按比例混合后的碱粉混合气送入具有旋转通道的一级混合反应除尘塔进行中和除酸、吸附焦油处理，同时通入空气流进行冷却降温，并将反应后混合气体中合成的粗颗粒结合物排出；
第三步为二级脱酸脱焦油工序，将反应后高速旋转的混合气送入具有双螺旋通道的二级混合反应除尘塔中进行深度反应，并通过外挂的冷却系统进行冷却降温，使得混合气中的微尘颗粒物结合形成较大颗粒并排出；
所述二级混合反应除尘塔采用外挂有循环冷却系统的双螺旋高速旋转冷却塔，冷却塔塔身的底部为除渣口，顶部为出气口，两个塔之间设置进气口，冷却系统的冷却叶片与冷却塔的塔壁相接触，冷却水从上部的进水口流入，对冷却塔进行冷却后从下部的出水口流出；
第四步为布袋除尘工序，将二次反应后的混合气体中合成和冷凝后形成的细微粒进行排出，剩下无尘气体，实现热风炉碳化垃圾过程中臭气的零用水除尘。
2.根据权利要求1所述的一种热风炉废气的零用水除尘方法，其特征在于：所述第一步工序的具体步骤为：根据热风炉排出的高温湿空气的参数以及热风炉的运转参数，测定氢氧化钙粉末的添加量，并将其与高温湿空气进行混合。
3.根据权利要求2所述的一种热风炉废气的零用水除尘方法，其特征在于：所述高温湿空气的参数包括温度、酸度、湿度、瞬时流通空气速度，所述热风炉的运转参数包括出风口截面积、混合旋转速度。
4.根据权利要求1所述的一种热风炉废气的零用水除尘方法，其特征在于：所述布袋除尘工序中，所采用的除尘技术为聚酯 纤维结构加聚乙烯 外层表面覆 膜技术，其除尘粒径小于10nm，在200℃内可稳定运行，保障通风量小于0.018m/s。
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