CN110201481A - 一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，由急冷装置、换热器、高效水洗除尘脱氯装置、活性焦脱硫（脱硝）装置、活性焦解吸装置等组成的工艺。本发明从尾气净化工艺源头对尾气中含有的HCl及SO2进行分离，并实现氯盐和SO2的高效率回收，本发明具有节能降耗、氯硫高效分离、SO2回收率高、副产品丰度值高的优点。

Description

一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用工艺
技术领域
本发明属于危险废弃物处置尾气净化技术领域，尤其涉及一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用工艺。
背景技术
生活垃圾焚烧后的飞灰属于危险废弃物，按危废分类名目属于HW18焚烧处置残渣类别，飞灰中含有Zn、Cd、Cr、Pb、Cu、Ni等多种有害重金属物质，并且含有毒性较强的有机致癌物二噁英/呋喃（PCDD/Fs），以及氯、硫等元素。等离子体熔融技术处理飞灰具有减重、减容、消解二噁英、固化重金属等明显优势。
采用等离子体熔融时，所产生的尾气包含了部分易挥发的重金属和碱金属盐类、氯化氢、二氧化硫、氮氧化物等组分，尾气具有小气量、高温、高尘、高氯、高硫等特点。
国外现有的“飞灰+底渣”熔融尾气净化系统采用“喷水降温+干法脱酸”工艺，净化后的尾气汇入垃圾焚烧线尾气净化系统进一步净化后外排。但上述尾气净化系统采用干法脱酸仍会产生大量的二次飞灰，故依然存在二次污染问题。
飞灰熔融尾气中HCl、SO2含量很高，采用传统的生活垃圾焚烧生产线的尾气处理工艺“干法+半干法”达不到排放标准，因此采用“干法+湿法”或“湿法”工艺进行脱酸，保障尾气的达标排放。其中，尾气经湿法脱酸后达标排放，但产生的副产有如下问题：1）吸收液中氯盐、亚硫酸盐、硫酸盐共存，不利于后续处理；2）若采用分步吸收，同样存在亚硫酸盐氧化，从而导致副产品质不高的问题，若增加抗氧化剂无疑会增加处理成本。另，经过湿法脱酸处理后的尾气温度将降至40~50℃，此时尾气为饱和烟气，从烟囱口排放会出现白色“烟羽”。为了“脱白”，还需增加换热装置将尾气加热至110℃以上排放。
目前主流的尾气脱硝工艺有PNCR、SNCR、SCR三种工艺，国内厂家如光大环保，在飞灰熔融尾气降温前预留PNCR脱硝系统，以备NOx排放不达标时使用，该方法需要控通过脱硝区域温度反馈不断调节喷水量和空气量使脱硝温度控制在750~900℃之间，并保证急冷塔内的在该温度区间脱硝剂有2s的反应时间。此方法无疑增加了设备投资、设备占地，同时对操作水平也有较高要求，若采用SNCR工艺脱硝也将面临相同的问题。若采用SCR脱硝工艺，则需将尾气温度提升至SCR催化剂的窗口反应温度，目前较高的氮氧化物去除率的催化剂窗口温度普遍在320~450℃之间。
如何降低飞灰熔融尾气处理成本，提高副产品的附加值已成为等离子体熔融飞灰是否可以长期运行的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用工艺,节能降耗、氯硫高效分离、SO2回收率高、副产品丰度值高。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，包括依次连接的尾气急冷装置、换热器、水洗除尘脱氯装置、活性焦脱硫装置和活性焦解吸装置；所述的急冷装置设置高温尾气进口和尾气出口；所述的换热器设置有热媒入口、热媒出口、冷媒入口和冷媒出口；所述的尾气出口与所述的热媒入口连接；
所述的水洗除尘脱氯装置设置有尾气入口、除尘尾气出口、水洗入口和氯盐溶液出口；所述的尾气入口与所述的热媒出口连接；所述的除尘尾气出口与所述的冷媒入口连接；
所述的活性焦脱硫装置设置有换热尾气入口、洁净尾气排放口、活性焦排出口和活性焦循环入口；所述的换热尾气入口与所述的冷媒出口连接；
所述的活性焦解吸装置设置有活性焦入口、活性焦循环出口、高浓度SO2活性焦气体出口；所述的活性焦入口与所述的性焦排出口连接；所述的活性焦循环出口与所述的活性焦循环入口连接。
进一步地，所述的尾气急冷装置采用水和空气混合冷却的方式快速将尾气降温至200℃以下。
进一步地，所述的换热器将经过急冷装置后的尾气与经过高效水洗除尘脱氯装置后的尾气进行换热，将经过高效水洗除尘脱氯装置后的尾气升温至100～180℃。
进一步地，所述水洗除尘脱氯装置吸收剂为水，包含湍冲塔、填料塔和水洗塔中的一种或者几种的组合。
进一步地，所述的活性焦脱硫装置系统除了连续式操作外，亦可以采用多仓间歇式操作设置；间歇式操作中吸附、解吸操作都在同一个仓内完成。
进一步地，所述的活性焦解吸装置解吸温度控制在300～500℃，完成解吸后的活性焦可重新用于吸附尾气中的SO2。
进一步地，所述的活性焦解吸装置解吸产物为浓度＞20%的SO2，根据不同需要可以生产硫酸、硫磺、硫酸铵和液体SO2或其他含硫化工产品。
进一步地，所述的活性焦脱硫装置根据尾气中NOx浓度，决定是否在活性焦脱硫装置内通入还原剂脱硝。
进一步地，活性焦脱硫装置、活性焦解吸装置磨损的活性焦颗粒收集后送至飞灰熔融系统处理。
本发明还公开了一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用方法，等离子体飞灰熔融尾气经高温管道进入急冷装置将温度降至200℃以下，降温后的尾气作为热媒进入换热器，然后经水洗除尘脱氯装置中完全脱除二次飞灰、重金属溶盐、HCl气体；从水洗除尘脱氯装置中排出的尾气作为冷媒进入换热器与换热器中的热媒进行热交换后进入活性焦脱硫装置去除SO2，洁净的尾气通过引风机抽引经烟囱排放；活性焦脱硫装置中吸附了SO2的活性焦进入活性焦解吸反应器进行再生。
本发明的有益效果：
（1）采用分步脱酸的形式，选用水作为吸收剂与洗涤剂将尾气中的颗粒物及重金属溶盐、HCl去除，剩下组分较为单一的高SO2尾气，便于后续SO2的回收利用；
（2）利用前段尾气的热量将经过高效水洗除尘脱氯装置的尾气温度提升至活性焦脱硫的经济温度进行脱硫，充分利用了尾气的热量。
（3）脱硫过程基本不耗水，无废水、废渣、废气产生，硫资源回收利用率大于99%，适用于高二氧化硫浓度尾气，副产品便于综合利用，达到资源回收要求。
（4）脱硫后尾气排放温度110℃以上，不需增加尾气再热系统。同时可以实现装置模块化设计，工况适应性强，可满足各种规模工程组合要求。
（5）活性焦脱硝窗口反应温度低（120~160℃），只需增加供氨系统即可，无需额外耗能升温。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，为本发明的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，包括依次连接的尾气急冷装置1、换热器2、水洗除尘脱氯装置3、活性焦脱硫装置4和活性焦解吸装置5；所述的急冷装置设置高温尾气进口和尾气出口；所述的换热器设置有热媒入口、热媒出口、冷媒入口和冷媒出口；所述的尾气出口与所述的热媒入口连接；水洗除尘脱氯装置设置有尾气入口、除尘尾气出口、水洗入口和氯盐溶液出口；所述的尾气入口与所述的热媒出口连接；所述的除尘尾气出口与所述的冷媒入口连接；活性焦脱硫装置设置有换热尾气入口、洁净尾气排放口、活性焦排出口和活性焦循环入口；所述的换热尾气入口与所述的冷媒出口连接；活性焦解吸装置设置有活性焦入口、活性焦循环出口、高浓度SO2活性焦气体出口；所述的活性焦入口与所述的性焦排出口连接；所述的活性焦循环出口与所述的活性焦循环入口连接。
本发明的等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用工艺为：垃圾焚烧飞灰经等离子体熔融炉处理产生的尾气经高温管道进入急冷装置将温度降至200℃以下，跨过二噁英再生温度区间500～200℃，通过急冷塔出口温度调节喷水量和冷空气量，确保尾气从1150℃在2s内降温至200℃以下，可以有效避免二噁英的生成。
然后尾气进入换热器将从水洗除尘脱氯装置（水洗塔）的除尘尾气出口排出的尾气升温至100～180℃。经过换热器的尾气在水洗塔中完全脱除二次飞灰、重金属溶盐、HCl气体，经过水洗塔的尾气在换热器中与前端尾气换热后进入活性焦脱硫装置去除SO2，最终洁净的尾气通过引风机抽引经烟囱排放。经过水洗塔洗涤下来的氯盐溶液进入污水处理装置进行中和、沉淀、分离，脱除污水中的重金属及悬浮物，最终的浓盐水分别经过蒸发结晶器获得氯盐。
从水洗塔的除尘尾气出口排出的尾气进入活性焦脱硫装置，本发明的活性焦脱硫装置为移动床反应器,连续式操作，活性焦在反应器内从上到下依靠重力缓慢移动,吸附SO2后从底部排出,进入活性焦解吸反应器进行再生，洁净的尾气通过引风机抽引经烟囱排放。
本发明活性焦解吸装置为移动床反应器,以间接加热的形式把吸附过SO2的活性焦加热到300℃～500℃,使其得到再生,反应器内活性焦同样从上往下移动,停留一定时间后排出反应器,再经筛分送回活性焦脱硫反应器循环使用。
从解吸反应器出来的高浓度SO2活性焦气体送到硫酸生产装置，生产硫酸或其它化工产品。活性焦脱硫（脱硝）装置、活性焦解吸装置磨损的活性焦颗粒收集后送至飞灰熔融系统处理，无需外排。
上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (10)

1.一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：包括依次连接的尾气急冷装置、换热器、水洗除尘脱氯装置、活性焦脱硫装置和活性焦解吸装置；
所述的急冷装置设置高温尾气进口和尾气出口；所述的换热器设置有热媒入口、热媒出口、冷媒入口和冷媒出口；所述的尾气出口与所述的热媒入口连接；
所述的水洗除尘脱氯装置设置有尾气入口、除尘尾气出口、水洗入口和氯盐溶液出口；所述的尾气入口与所述的热媒出口连接；所述的除尘尾气出口与所述的冷媒入口连接；
所述的活性焦脱硫装置设置有换热尾气入口、洁净尾气排放口、活性焦排出口和活性焦循环入口；所述的换热尾气入口与所述的冷媒出口连接；
所述的活性焦解吸装置设置有活性焦入口、活性焦循环出口、高浓度SO2活性焦气体出口；所述的活性焦入口与所述的性焦排出口连接；所述的活性焦循环出口与所述的活性焦循环入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的尾气急冷装置采用水和空气混合冷却的方式快速将尾气降温至200℃以下。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的换热器将经过急冷装置后的尾气与经过高效水洗除尘脱氯装置后的尾气进行换热，将经过高效水洗除尘脱氯装置后的尾气升温至100～180℃。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述水洗除尘脱氯装置吸收剂为水，包含湍冲塔、填料塔和水洗塔中的一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的活性焦脱硫装置系统除了连续式操作外，亦可以采用多仓间歇式操作设置；间歇式操作中吸附、解吸操作都在同一个仓内完成。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的活性焦解吸装置解吸温度控制在300～500℃，完成解吸后的活性焦可重新用于吸附尾气中的SO2。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的活性焦解吸装置解吸产物为浓度＞20%的SO2，根据不同需要可以生产硫酸、硫磺、硫酸铵和液体SO2或其他含硫化工产品。
8.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：所述的活性焦脱硫装置根据尾气中NOx浓度，决定是否在活性焦脱硫装置内通入还原剂脱硝。
9.根据权利要求1所述的一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用系统，其特征在于：活性焦脱硫装置、活性焦解吸装置磨损的活性焦颗粒收集后送至飞灰熔融系统处理。
10.一种等离子体飞灰熔融尾气净化回收利用方法，其特征在于：等离子体飞灰熔融尾气经高温管道进入急冷装置将温度降至200℃以下，降温后的尾气作为热媒进入换热器，然后经水洗除尘脱氯装置中完全脱除二次飞灰、重金属熔盐溶盐、HCl气体；从水洗除尘脱氯装置中排出的尾气作为冷媒进入换热器与换热器中的热媒进行热交换后进入活性焦脱硫装置去除SO2，洁净的尾气通过引风机抽引经烟囱排放；活性焦脱硫装置中吸附了SO2的活性焦进入活性焦解吸反应器进行再生。
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