CN108502903B - 一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了预浓缩盐渣流化床气化脱毒的系统，属于废物资源化利用技术领域，包括流化床气化炉和螺旋水冷器，预浓缩盐渣首先进入流化床气化炉进行气化脱毒，从溢流口排出后进入螺旋水冷器冷却，经水洗过滤后，滤液进入结晶蒸发器，最终形成结晶盐产品。本发明还公开了预浓缩盐渣流化床气化脱毒的方法。本发明的系统和方法利用有机物高温气化原理，利用高温空气供热，在高温湍流及惰性气氛下的流化床气化炉中实现预浓缩盐渣中有机物和盐类的初步分离，经冷却、水洗过滤、再结晶后形成的结晶盐可以作为氯碱行业工业盐原料，滤渣、飞灰返回焚烧炉焚烧；可嵌入危险废物焚烧系统中，有效降低预浓缩盐渣处理成本，避免了结晶盐沾染烟气中污染物的问题。

Description

一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统及方法
技术领域
本发明属于废物资源化利用技术领域，具体涉及一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统及方法。
背景技术
预浓缩盐渣一般产生于农药、医药等精细化工行业的高盐废液蒸发浓缩、膜分离等工段，是化工行业典型的难处理危险废物。
彻底分离预浓缩盐渣中的有机物和盐分是最终实现废盐再生利用的关键，当前国内外主要采用焚烧法处理预浓缩盐渣，焚烧技术可以利用高温彻底分解预浓缩盐渣中残余的有机毒物，但由于操作温度过高，能耗高，且易出现炉体结焦、结渣现象。此外，焚烧炉的有氧环境促进了有机毒物中的二噁英类前驱物向二噁英类物质的转化机率。
气化过程是指在没有空气或通入惰性载气的条件下，将物质中大分子内部结构中的化学键通过热能切断，从而生成低分子量的气体和液体物质。气化技术已经被广泛应用于生物质、污泥、餐厨废物等固体废物的资源化处理。利用气化技术，预浓缩盐渣中的有机物一部分在高温下形成气化蒸汽挥发出来，另一部分形成炭黑覆盖在盐颗粒表面。在流化床反应器中，盐颗粒在流化风的作用下不断摩擦，部分表面的炭黑逐渐脱离，被流化风带出炉膛，床层厚度不断增加后，盐分从溢流口排出，进入水冷螺旋冷却，并经溶解过滤再结晶后形成高品质再生盐。与常规焚烧处理相比，最大的特点就是热解气化运行温度低于盐熔融温度，能耗较低，避免了炉体结焦现象的产生；此外热解过程是在无氧气氛下进行的，可以避免二噁英等高毒物质的二次合成。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，克服常规焚烧处理工艺能耗高、运行不稳定、二噁英生成概率高的问题；本发明的另一目的在于提供一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法，不仅运行效率高、二次污染小，而且新增能耗小、再生产品利用价值高。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，包括流化床气化炉，所述的流化床气化炉的顶部与一级旋风分离器相连通，一级旋风分离器出口与二级旋风分离器相连通，二级旋风分离器与余热换热器相连通；在所述的流化床气化炉底部设置流化风分布器，流化风分布器进口与余热换热器相连通，在流化风分布器下方设有排渣口；在所述的流化床气化炉两侧分别设有进料器和出料口，出料口与螺旋水冷器相连，螺旋水冷器底部与破碎器相通，在破碎器下方设置搅拌器，搅拌器出口连接过滤器，过滤器与结晶蒸发器相连，在结晶蒸发器上设置冷凝器，蒸汽经冷凝器回用于搅拌器中。
在所述的余热换热器的气体进口设有空气鼓风机。
所述的余热换热器出口流化风温度控制为350-650℃。
所述的进料器位于流化床气化炉高度的1/3-1/2处，进料器的角度与水平轴线呈20-60°的夹角。
所述的出料口位于流化床气化炉高度的1/5-1/4处，出料口为U型。
所述的流化风分布器与水平轴线保持45-60°的夹角，在流化风分布器的锥面设有气孔，气孔沿圆周均匀布置，开孔率3-6％。
利用所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统的预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法，包括如下步骤：
1)预浓缩盐渣经进料器投入流化床气化炉后，实现预浓缩盐渣中有机物和盐类的初步分离，盐渣中的少量水分和气化碳随流化风从流化床气化炉顶部排入一级旋风分离器，经过初级除尘后的流化风进入二级旋风分离器，再次净化除尘后经余热换热器加热回到流化床气化炉循环利用，两级分离的飞灰进入焚烧炉焚烧；流化床气化炉中的气化盐渣通过溢流的方式进入螺旋水冷器；
2)螺旋水冷器内的气化盐渣冷却后通过破碎器破碎进入搅拌器内，加入水将气化盐渣充分溶解后进入过滤器，通过过滤彻底分离气化碳和盐溶液，滤渣进入焚烧炉焚烧，盐溶液进入结晶蒸发器；
3)结晶蒸发器内的盐溶液通过减压蒸发后中温蒸发除去水分得到气化盐产品，蒸汽通过冷凝器回用于搅拌器溶解气化盐渣。
步骤1)中，所述的预浓缩盐渣含水率为15％-35％。
步骤2)中，所述的螺旋水冷器内的气化盐渣与加入水的量的重量比为1：2.5-5。
步骤3)中，所述的减压蒸发的温度梯度控制在70-90℃，减压蒸发后得到的结晶盐含水率20-30％；中温蒸发的温度梯度控制在110-120℃，中温蒸发后得到的结晶盐含水率1-4％。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，利用有机物高温(350-650℃)气化原理，利用高温烟气余热，在高温湍流及惰性气氛下的流化床气化炉中实现预浓缩盐渣中有机物和盐类的初步分离，气化盐渣经冷却、水洗过滤、再结晶后形成的结晶盐可以作为氯碱行业工业盐原料；本发明的预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法，利用流化床气化炉、螺旋冷却机和溶解-过滤-再结晶组合工艺处理预浓缩盐渣的方法，流化风经两级除尘后进入余热换热器加热再次进入系统循环利用，有效降低预浓缩盐渣处理成本；采用减压蒸发加中温蒸发可有效控制结晶盐品质，提高结晶盐附加值。
附图说明
图1是预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统的系统图；
图2是预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
如图1所示，附图标记为：进料器1、流化床气化炉2、一级旋风分离器3、二级旋风分离器4、余热换热器5、空气鼓风机6、流化风分布器7、排渣口8、出料口9、螺旋水冷器10、破碎器11、搅拌器12、过滤器13、结晶蒸发器14和冷凝器15。
如图1所示，预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，包括流化床气化炉2，在流化床气化炉2两侧分别设有进料器1和出料口9，进料器1位于流化床气化炉2的中部，进料器1位于位于流化床气化炉2高度的1/3-1/2处，进料器1的角度与水平轴线呈20-60°的夹角，出料口9位于流化床气化炉2的中部，出料口9位于流化床气化炉2高度的1/5-1/4处，出料口9为U型便于出料。
预浓缩盐渣经进料器1进入流化床气化炉2和流化风形成湍流直接换热，盐渣中的水分和有机物快速气化被补充的流化风送入一级旋风分离器3。气化盐渣随着累积通过溢流的方式经出料口9进入螺旋水冷器10，气化盐渣冷却后经破碎器11破碎后进入搅拌器12，加入一定量的水将气化盐渣充分溶解通过滤器13过滤，滤液进入结晶蒸发器14结晶，在结晶蒸发器14上方设置冷凝器15，蒸汽经冷凝器15回用于搅拌器12中。
流化床气化炉2的上方出口与一级旋风分离器3进口相连，与预浓缩盐渣换热后的流化风经一级旋风分离器3初步捕集气化碳和少量盐渣后进入二级旋风分离器4，通过二级旋风分离器4进一步除尘后的流化风进入余热换热器5加热，余热换热器5出口与流化床气化炉2底部流化风分布器7进口相连，形成流化风循环回路，在循环回路中设有空气鼓风机6补充气体。
流化床气化炉2底部设置有流化风分布器7，流化风分布器7与水平轴线保持45-60°的夹角，流化风分布器7锥面设有气孔，气孔沿圆周均匀布置，开孔率3-6％。流化风分布器7进口与余热换热器5相连通，在流化风分布器7下方设有排渣口8。
如图2所示，预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法，包括如下步骤：
1)预浓缩盐渣经进料器1投入流化床气化炉2后，在高温湍流及惰性气氛下的流化床气化炉2中利用有机物高温气化原理，实现预浓缩盐渣中有机物和盐类的初步分离，盐渣中的少量水分和气化碳随流化风从流化床气化炉2顶部排入一级旋风分离器3，经过初级除尘后的流化风进入二级旋风分离器4，再次净化除尘后经余热换热器5加热回到流化床气化炉2循环利用，两级分离的飞灰进入焚烧炉焚烧；气化盐渣通过出料口9以溢流的方式进入螺旋水冷器10。
2)螺旋水冷器10内的气化盐渣冷却后通过破碎器11破碎进入搅拌器12内，加入一定量的水将气化盐渣充分溶解后进入过滤器13，通过过滤彻底分离气化碳和盐溶液，滤渣进入焚烧炉焚烧；盐溶液进入结晶蒸发器14。
3)结晶蒸发器14内的盐溶液通过减压蒸发后中温蒸发除去水分得到气化盐产品，蒸汽通过冷凝器15回用于搅拌器12溶解气化盐渣。
流化床气化炉2内流化风进口温度控制范围350-650℃，温度过低盐渣中有机组分气化不完全，温度过高易造成盐分中碱金属结焦。进料预浓缩盐渣含水率控制在15％-35％，气化盐渣溶解时按照重量2.5-5加水搅拌溶解。减压蒸发温度梯度控制在70-90℃，结晶盐含水率控制范围20-30％，中温蒸发温度梯度控制在110-120℃，最终结晶盐含水率控制范围1-4％。

Claims (8)

1.一种预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，其特征在于：包括流化床气化炉，所述的流化床气化炉的顶部与一级旋风分离器相连通，一级旋风分离器出口与二级旋风分离器相连通，二级旋风分离器与余热换热器相连通；在所述的流化床气化炉底部设置流化风分布器，流化风分布器进口与余热换热器相连通，在流化风分布器下方设有排渣口；在所述的流化床气化炉两侧分别设有进料器和出料口，出料口与螺旋水冷器相连，螺旋水冷器底部与破碎器相通，在破碎器下方设置搅拌器，搅拌器出口连接过滤器，过滤器与结晶蒸发器相连，在结晶蒸发器上设置冷凝器，蒸汽经冷凝器回用于搅拌器中；在所述的余热换热器的气体进口设有空气鼓风机；所述的余热换热器出口流化风温度控制为350-650℃。
2.根据权利要求1所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，其特征在于：所述的进料器位于流化床气化炉高度的1/3-1/2处，进料器的角度与水平轴线呈20-60°的夹角。
3.根据权利要求1所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，其特征在于：所述的出料口位于流化床气化炉高度的1/5-1/4处，出料口为U型。
4.根据权利要求1所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统，其特征在于：所述的流化风分布器与水平轴线保持45-60°的夹角，在流化风分布器的锥面设有气孔，气孔沿圆周均匀布置，开孔率3-6％。
5.利用权利要求1-4中任意一项所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒系统的预浓缩盐渣流化床气化脱毒方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)预浓缩盐渣经进料器投入流化床气化炉后，实现预浓缩盐渣中有机物和盐类的初步分离，盐渣中的少量水分和气化碳随流化风从流化床气化炉顶部排入一级旋风分离器，经过初级除尘后的流化风进入二级旋风分离器，再次净化除尘后经余热换热器加热回到流化床气化炉循环利用，两级分离的飞灰进入焚烧炉焚烧；流化床气化炉中的气化盐渣通过溢流的方式进入螺旋水冷器；
2)螺旋水冷器内的气化盐渣冷却后通过破碎器破碎进入搅拌器内，加入水将气化盐渣充分溶解后进入过滤器，通过过滤彻底分离气化碳和盐溶液，滤渣进入焚烧炉焚烧，盐溶液进入结晶蒸发器；
3)结晶蒸发器内的盐溶液通过减压蒸发后中温蒸发除去水分得到气化盐产品，蒸汽通过冷凝器回用于搅拌器溶解气化盐渣。
6.根据权利要求5所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的预浓缩盐渣含水率为15％-35％。
7.根据权利要求5所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒的方法，其特征在于：步骤2)中，所述的螺旋水冷器内的气化盐渣与加入水的量的重量比为1：2.5-5。
8.根据权利要求5所述的预浓缩盐渣流化床气化脱毒的方法，其特征在于：步骤3)中，所述的减压蒸发的温度梯度控制在70-90℃，减压蒸发后得到的结晶盐含水率20-30％；中温蒸发的温度梯度控制在110-120℃，中温蒸发后得到的结晶盐含水率1-4％。
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