CN109967486A - 零排放处理含汞飞灰的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种零排放处理含汞飞灰的装置及方法，其中装置包括间接加热回转炉，间接加热回转炉与旋风除尘器连通，旋风除尘器与冷凝器连通，冷凝器与吸附装置连通，吸附装置与空压机连通，空压机连接烟气循环回路，烟气循环回路经冷凝器后与间接加热回转炉连通。其中方法包括以下步骤：加热含汞废物，得到含汞飞灰；将含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；将经过冷凝后的烟气进行净化、压缩后与含汞烟气进行换热；将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。其目的是为了提供一种低成本、脱汞效率高的零排放处理含汞飞灰的装置及方法。
Description
技术领域
本发明涉及危险废物处置领域，特别是涉及一种对含汞飞灰进行脱汞处理的装置及方法。
背景技术
据调查，垃圾焚烧、燃煤电厂、水泥厂在生产过程中产生大量含汞飞灰，其中汞含量达到20mg/kg左右，水泥厂飞灰浓度为1.33～1992mg/kg，国家推进采用协同处置技术进行飞灰处置，而对水泥厂产生的飞灰一般均返回水泥窑继续生产，但是根据GB30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》，要求入窑的飞灰要达到相应的标准要求，处理不善，导致其中的汞最终都排入大气，因此，降低该行业大气汞排放的根本途径之一是将含汞飞灰进行脱汞处理后，再返回水泥窑生产，阻断大气汞排放路径。
目前，国内外对含汞废物的处理主要分为火法、湿法两部分，火法以蒸馏法为主，技术成熟、可靠，但存在成本高、流程复杂、废气汞排放浓度高、很难达标等问题；湿法冶金技术主要存在汞脱除效率不高、产生废水难治理等问题，大多处于实验研究阶段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、脱汞效率高的零排放处理含汞飞灰的装置及方法。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，包括间接加热回转炉，所述间接加热回转炉的排气口与旋风除尘器连通，所述旋风除尘器的净气口与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口与吸附装置的进气口连通，所述吸附装置的出气口与空压机的进气口连通，所述空压机的出气口连接烟气循环回路，所述烟气循环回路经冷凝器后与间接加热回转炉的进气口连通。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述间接加热回转炉的进料口和出料口分别安装有持续进料机和持续卸料机。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述旋风除尘器的净气口与冷凝器的进气口之间设置有引风机，所述旋风除尘器的净气口与引风机的进气口连通，所述冷凝器的进气口与引风机的出气口连通。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述冷凝器包括相互连通的一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器的进气口与所述引风机的出气口连通，所述二级冷凝器的出气口与所述吸附装置的进气口连通，所述烟气循环回路经一级冷凝器后与间接加热回转炉的进气口连通。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述一级冷凝器为间接换热器，所述二级冷凝器为工业制冷机。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述一级冷凝器的底部设有第一液态汞收集槽，所述二级冷凝器的底部设有第二液态汞收集槽。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述吸附装置为低温等离子装置或活性炭吸附装置。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，包括以下步骤：
加热含汞废物，得到含汞飞灰；
将所述含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将所述含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；
将经过冷凝后的烟气进行净化，将净化后的烟气压缩后与所述含汞烟气进行换热；
将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，其中加热含汞废物的温度设为500℃-600℃。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，其中将所述含汞烟气进行冷凝时，所述含汞烟气要依次经过一级冷凝和二级冷凝，所述含汞烟气经过一级冷凝后温度降为50℃，所述含汞烟气经过二级冷凝后温度降为0℃-5℃。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置通过间接加热回转炉将含汞废物加热，产生的含汞含尘烟气通过旋风除尘器进行除尘，除尘后的烟气经过冷凝器进行冷凝，在这一过程中析出液态汞，除去汞的烟气经过净化、压缩后进入到冷凝器中进行换热，换热后的烟气再次进入到间接加热回转炉内，充当含汞废物加热所产生的汞蒸气的载气。整个过程中，烟气不会排放到大气环境中，成本低且脱硫效率高。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，加热含汞废物，得到含汞飞灰；将所述含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将所述含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；将经过冷凝后的烟气进行净化，将净化后的烟气压缩后与所述含汞烟气进行换热；将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。整个方法的实施过程中并不会将产生的烟气排放到大气环境中，成本低且脱硫效率高。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置结构示意图；
图2为本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置包括间接加热回转炉2，所述间接加热回转炉2的排气口3与旋风除尘器8连通，所述旋风除尘器8的净气口7与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口与吸附装置15的进气口连通，所述吸附装置15的出气口与空压机16的进气口连通，所述空压机16的出气口连接烟气循环回路10，所述烟气循环回路 10经冷凝器后与间接加热回转炉2的进气口6连通。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述间接加热回转炉2的进料口和出料口分别安装有持续进料机1和持续卸料机5。
本实施例中的间接加热回转炉2采用滚筒式加热炉，滚筒4选用耐热不锈钢材料，采用天然气间接加热方式。将滚筒式加热炉的最高加热温度设置为600℃，含汞废物通过持续进料机1进入滚筒4，物料出炉膛后在滚筒4冷却段自然冷却，通过持续卸料机5出料，含尘烟气通过排气口3排出。其中，间接加热回转炉2带自动控温调速功能，可自动调整热解析温度和回转炉旋转速度，以实现汞的最大量挥发。持续进料机1和持续卸料机5采用密封措施将间接加热回转炉2与外界空气隔绝，同时自带调速功能，根据实际情况合理调整进出料速度。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述旋风除尘器8的净气口7与冷凝器的进气口之间设置有引风机9，所述旋风除尘器8的净气口7与引风机9的进气口连通，所述冷凝器的进气口与引风机9的出气口连通。旋风除尘器8将排气口3排出的含尘烟气进行除尘处理，净气通过净气口7排出。
除尘后的烟气经引风机9进入一级冷凝器11，一级冷凝器11的底部设有第一液态汞收集槽12。一级冷凝后的烟气进入二级冷凝器13。二级冷凝器13底部设有第二液态汞收集槽14。从二级冷凝器13排出的烟气经低温等离子装置或活性炭吸附装置15净化后，通过空压机16 做功，经烟气循环回路10进入一级冷凝器11，换热后通过间接加热回转炉2进气口6进入间接加热回转炉2。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述冷凝器包括相互连通的一级冷凝器11 和二级冷凝器13，所述一级冷凝器11的进气口与所述引风机9的出气口连通，所述二级冷凝器13的出气口与所述吸附装置15的进气口连通，所述烟气循环回路10经一级冷凝器11 后与间接加热回转炉2的进气口6连通。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述一级冷凝器11为间接换热器，所述二级冷凝器13为工业制冷机。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述一级冷凝器11的底部设有第一液态汞收集槽12，所述二级冷凝器13的底部设有第二液态汞收集槽14。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置，其中所述吸附装置15为低温等离子装置或活性炭吸附装置15。
如图2所示，本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，包括以下步骤：
加热含汞废物，得到含汞飞灰；
将所述含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将所述含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；
将经过冷凝后的烟气进行净化，将净化后的烟气压缩后与所述含汞烟气进行换热；
将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，其中加热含汞废物的温度设为500℃-600℃。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，其中将所述含汞烟气进行冷凝时，所述含汞烟气要依次经过一级冷凝和二级冷凝，所述含汞烟气经过一级冷凝后温度降为50℃，所述含汞烟气经过二级冷凝后温度降为0℃-5℃。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置通过间接加热回转炉2将含汞废物加热，产生的含汞含尘烟气通过旋风除尘器8进行除尘，除尘后的烟气经过冷凝器进行冷凝，在这一过程中析出液态汞，除去汞的烟气经过净化、压缩后进入到冷凝器中进行换热，换热后的烟气再次进入到间接加热回转炉2内，充当含汞废物加热所产生的汞蒸气的载气。整个过程中，烟气不会排放到大气环境中，成本低且脱硫效率高。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，加热含汞废物，得到含汞飞灰；将所述含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将所述含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；将经过冷凝后的烟气进行净化，将净化后的烟气压缩后与所述含汞烟气进行换热；将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。整个方法的实施过程中并不会将产生的烟气排放到大气环境中，成本低且脱硫效率高。
本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法，以便减少飞灰中汞含量(降低到0.23mg/kg)，为飞灰采用水泥窑协同处置提供该方法，该方法采用自动控温调速的间接加热回转炉2、烟气除尘、两级冷凝净化回收汞及净化后烟气作为载气返回至间接加热回转炉2的烟气闭路循环脱汞方法，将含汞飞灰中的汞经热解蒸发脱除，并冷凝回收，对汞的去除率达到99％以上。该方法具有脱汞效率高、低风量、低能耗、汞资源化回收利用率高等优点。其主要特征在于： 1)采用自动控温调速的间接加热回转炉2，加热温度为500℃，实现含汞飞灰中汞的最大脱除；2)采用旋风除尘器8脱除烟气中的大部分粉尘，为一级冷凝器11提供较好的换热条件； 3)采用两级冷凝器，第一级冷凝器11为间接换热器，将烟气温度降低至约50℃，第二级冷凝器14为工业制冷机，进一步将烟气温度降低至0～5℃，实现了烟气梯级冷凝过程，尽最大可能将烟气中汞冷凝回收；4)最终净化后的烟气经空压机16加压后通过烟气循环回路10经第一级冷凝器11换热升温，然后返回间接加热回转炉2作为载气重复利用，实现了烟气量低、耗能低和成本低的目的。
本发明为解决含汞飞灰处理过程中汞的资源化利用及达标排放问题，采用持续进料机1、间接加热回转炉2、持续卸料机5、旋风除尘器8、一级冷凝器11、二级冷凝器13与烟气循环回路10相互结合的烟气闭路循环脱汞方法，提供了一种零排放含汞废物的处理方法。
使用本发明中的零排放处理含汞飞灰的装置以实施本发明中的零排放处理含汞飞灰的方法的具体步骤如下所述，其与零排放处理含汞飞灰的方法中的步骤一一对应。
首先，含汞废物通过持续进料机1被以适当速率连续加入间接加热回转炉2中，持续进料机1同时起到隔绝外部空气进入的作用。间接加热回转炉2使用天然气将炉内温度加热到 500℃，含汞废物中大部分的汞被挥发，形成含汞飞灰。此外，由于这一温度下，空气中汞的饱和浓度高达7×107mg/m3，因此仅需很低的风量作为热解析汞蒸气的载气。被热解析处理后的含汞废物通过间接加热回转炉2尾端的持续卸料机5导出，持续卸料机5同时也起到隔绝外部空气的作用。
其次，间接加热回转炉2处理含汞废物产生的含汞飞灰通过旋风除尘器8后得到含汞烟气，含汞烟气进入一级冷凝器11，烟气温度被降至50℃。在这一温度下，烟气汞浓度均降至对应的汞饱和浓度，即148.8mg/m3。烟气中大部分的汞在此处被冷凝，形成液态单质汞，并储存于一级冷凝器11底部的第一液态汞收集槽12中待取出。
随后，含汞烟气被引风机9通入二级冷凝器13，经过工业制冷机的作用，烟气被降温至0℃-5℃。烟气中剩余的部分汞在此处被继续冷凝，形成液态单质汞，并储存于二级冷凝器13 底部的第二液态汞收集槽14中待取出。在这一温度下，烟气汞浓度均降至2-3mg/m3。
经以上步骤处理后的烟气通过低温等离子装置或活性炭吸附装置15净化后，再经空压机16压缩，经烟气循环回路10进入间接加热回转炉2，从而形成闭路循环系统。该烟气循环回路10同时作为冷源经过一级冷凝器11(即经过压缩后的烟气与一级冷凝器11中的含汞烟气进行换热)，一方面做到了能源的高效利用，另一方面加热了回炉的循环烟气，避免温差造成的反吹。
本发明的有益效果是：烟气循环零排放，大气污染控制成本低，对飞灰等含汞废物中汞的去除率高达99％。该方法具有脱汞效率高、低风量、低能耗、汞资源化回收利用率高等优点。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：包括间接加热回转炉，所述间接加热回转炉的排气口与旋风除尘器连通，所述旋风除尘器的净气口与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口与吸附装置的进气口连通，所述吸附装置的出气口与空压机的进气口连通，所述空压机的出气口连接烟气循环回路，所述烟气循环回路经冷凝器后与间接加热回转炉的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述间接加热回转炉的进料口和出料口分别安装有持续进料机和持续卸料机。
3.根据权利要求2所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述旋风除尘器的净气口与冷凝器的进气口之间设置有引风机，所述旋风除尘器的净气口与引风机的进气口连通，所述冷凝器的进气口与引风机的出气口连通。
4.根据权利要求3所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述冷凝器包括相互连通的一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器的进气口与所述引风机的出气口连通，所述二级冷凝器的出气口与所述吸附装置的进气口连通，所述烟气循环回路经一级冷凝器后与间接加热回转炉的进气口连通。
5.根据权利要求4所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述一级冷凝器为间接换热器，所述二级冷凝器为工业制冷机。
6.根据权利要求5所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述一级冷凝器的底部设有第一液态汞收集槽，所述二级冷凝器的底部设有第二液态汞收集槽。
7.根据权利要求6所述的零排放处理含汞飞灰的装置，其特征在于：所述吸附装置为低温等离子装置或活性炭吸附装置。
8.一种零排放处理含汞飞灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：
加热含汞废物，得到含汞飞灰；
将所述含汞飞灰进行除尘处理，得到含汞烟气，将所述含汞烟气进行冷凝，得到液态汞；
将经过冷凝后的烟气进行净化，将净化后的烟气压缩后与所述含汞烟气进行换热；
将换热后的烟气用于加热含汞废物所产生的汞蒸气的载气。
9.根据权利要求8所述的零排放处理含汞飞灰的方法，其特征在于：加热含汞废物的温度设为500℃-600℃。
10.根据权利要求9所述的零排放处理含汞飞灰的方法，其特征在于：将所述含汞烟气进行冷凝时，所述含汞烟气要依次经过一级冷凝和二级冷凝，所述含汞烟气经过一级冷凝后温度降为50℃，所述含汞烟气经过二级冷凝后温度降为0℃-5℃。
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