CN110642271A - 一种工业废盐熔融处理与精制的装置与方法 - Google Patents

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赵笛
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Abstract

本发明公开了一种工业废盐熔融处理与精制的装置与方法，采用回转窑高温处理工业废盐，可高效去除盐中混杂的有机物，焚烧后废盐中仍存在一些不溶性碳质以及氮、磷、硫元素的无机盐，通过水溶过滤，去除盐水中的不溶性碳质，继而通过活性炭吸附去色，得到较纯净的饱和浓盐水；回转窑焚烧废气经洗涤冷却塔中的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，二燃室焚烧烟气进入主炉工艺处理达标后排放；与此同时，借助回收的余热锅炉蒸汽及洗涤塔出口烟气与饱和浓盐水进行间接换热，从而实现盐水蒸发结晶，制得精盐。本发明通过对主炉工艺中烟气废热回收利用，避免了能量浪费，获得了额外的能源效益；精制后所得废盐的氯化钠纯度可达97％以上。

Description

一种工业废盐熔融处理与精制的装置与方法
技术领域
本发明涉及工业废盐处理技术领域，特别是一种工业废盐熔融处理与精制的装置与方法。
背景技术
我国是工业大国，随着工业发展，工业盐的需求量大大增加，进而导致相关产业大量工业副产盐的产生。废盐的来源广泛，涉及农药、制药、印染、精细化工等工业行业。2015年，全国化工行业废盐产生量约300万吨，其中农药50万吨、聚碳50万吨、煤化工20万吨、染料40万吨、树脂40万吨、橡胶30万吨，其他化工行业产生量约70万吨。这些废盐渣产量大，含有各种有毒物质，对环境危害严重，且其成分复杂，处理处置成本高，采用传统的焚烧、填埋处置方式均无法妥善处置工业废盐。因而，废盐的处理处置已成为棘手的环境难题之一。
工业废盐主要为酸、碱条件下的化学反应、盐析和固色处理等工艺段产生的高含盐废水，经盐浓缩、蒸发等脱盐工艺处理，得到的含NaCl、Na2SO4、KCl、Na2SO3等一种或多种盐及有机物污染物的混合物。工业废盐含氯化钠为主，根据含有物质种类的不同大致可以分为单一废盐和混盐两类。工业废盐一般含有机污染物，使其具有强烈的刺激性气味，其中还有可能夹带重金属离子、杂原子等杂质元素，属于有毒有害物质。
采用高温熔融法处理工业废盐可高效彻底去除有机物，成为废盐处理的新兴方法。工业废盐的处理处置面临以下几个关键科学技术问题：一是回转窑出口熔盐温度高，在高温通风的条件下，盐易挥发，进而在后续处理单元冷却结晶析出，甚至会堵塞后续处理设备和管道，；二是当前工程应用中多采用单侧天然气供热的回转窑焚烧技术，导致窑体内温度随窑长增加而呈梯度降低，影响窑内废盐的高温处理效果；三是其次，经高温熔融处理后的结晶盐仍无法达到直接资源化利用的要求，其仍属于混盐，且其中可能裹挟着被氧化的碳杂质、N、P、S元素以及少量重金属杂质，需要对熔融后废盐进行深度提纯，使其满足资源化利用的要求，是解决工业废盐资源化利用的重中之重。四是盐的提纯精制过程中，运用的传统MVR蒸发器对盐水进行蒸发结晶，需要较大的设备成本投入，未考虑系统能量回收。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，采用两端天然气供热的回转窑焚烧技术处理工业废盐，避免了回转窑窑体内温度因窑长增加而呈梯度降低的现象；而后立即通过窑尾的急冷塔急冷处理熔盐，规避了传统方法中存在的盐在设备和管道内结垢堵塞的弊端；将去毒后的工业废盐利用流程中产生的废气余热对高浓度饱和盐水进行蒸发结晶精制，从而减少MVR蒸发器的投入；此外，本工艺流程中通过将急冷盐水回送至回转窑内焚烧处置，减轻了含盐废水的处理处置压力。主炉工艺中，将SNCR脱硝工艺设置在余热锅炉内，充分利用二燃室出口烟气的高温营造脱硝的反应环境，无需额外提供烟气脱硝所需的热源。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种工业废盐熔融处理与精制的方法，包括如下步骤：
(1)将待处理的工业废盐送入回转窑高温下熔融处理去除有机物，熔盐送入急冷塔降温结晶，分离得到粗盐；
(2)将步骤(1)所得粗盐用水溶解，过滤掉其中的不溶性碳杂质，然后通过活性炭吸附除色，碱沉淀去除钙镁杂质；
(3)步骤(2)得到的高浓度含盐溶液通过步骤(1)急冷塔中回收的烟气热量进行换热，蒸发结晶得到精制盐。
进一步地，步骤(1)急冷塔产生的熔融废气，经洗涤冷却塔的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，焚烧尾气送入烟气主炉工艺中，通过烟气净化处理与烟气热量回收后排放。
具体地，所述烟气主炉工艺包括余热锅炉废热回收系统、蒸汽减温减压系统、冷却系统、除尘系统、洗涤塔以及吸附塔碱洗工艺；
其中，所述余热锅炉废热回收系统内设有SNCR脱硝装置，经脱硝的烟气依次进过冷却系统、除尘系统、洗涤塔后，一部分烟气回收，作为步骤(3)蒸发结晶的热源，另一部分与蒸发结晶后的烟气一同进入吸附塔碱洗后，再进入烟气加热器中升温，最后经烟囱排放；
余热锅炉废热回收系统产生的高温蒸汽经蒸汽减温减压系统后，一部分作为步骤(3)蒸发结晶的热源，另一部分作为烟气加热器中的热源。
进一步地，步骤(1)回转窑设有头尾两个燃烧器，分别为窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器，两个燃烧器均通过天然气供热，急冷塔产生的含盐废水回送至窑头多组分燃烧器中，进入回转进行焚烧处理；回转窑窑体内涂有耐高温防腐材料。
进一步地，本发明工艺流程中产生的废水通过集水池收集，作为工艺水用于急冷塔、洗涤冷却塔、洗涤塔以及吸附塔的降温洗涤工序，洗涤水一部分进行循环回用，其余废水收集于污水池进入城市废水处理系统。
优选地，步骤(1)中，回转窑的熔融处理温度为950～1100℃，待处理的工业废盐停留时间为30～90min。
优选地，所述二燃室焚烧温度为1100～1150℃，废气停留时间为2s以上。
优选地，步骤(3)蒸发结晶的热源来源于余热锅炉产生的高温蒸汽以及洗涤塔的出口烟气，温度控制在80～160℃之间，热源气体和高浓度含盐溶液采用间接接触换热。
优选地，所述SNCR脱硝装置工作温度范围为850～1050℃，烟气输送管道采用耐酸材质。
进一步地，本发明还提供上述工业废盐的熔融处理与精制的装置，包括回转窑、急冷塔、洗涤冷却塔、捞渣机、换热蒸发器、余热锅炉、洗涤塔、吸附塔以及烟气加热器；
所述回转窑的设有头尾两个燃烧器，分别为窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器；回转窑的出料口与急冷塔连接；所述急冷塔废气出口与洗涤冷却塔连接，液体出口与窑头多组分燃烧器连接，所述捞渣机设置在急冷塔内，将急冷塔内降温结晶产生的粗盐分离出来，并重新溶于水中，通过依次连接的过滤器、活性炭吸附脱色装置、碱沉淀除杂离子装置以及换热蒸发器结晶制得精盐；
所述洗涤冷却塔后端依次连接有二燃室和余热锅炉，所述余热锅炉的烟气出口后端依次连接有冷却系统、除尘系统以及洗涤塔，余热锅炉内设有SNCR脱硝装置；所述洗涤塔烟气出口分别连接吸附塔和换热蒸发器；余热锅炉的蒸汽出口与减温减压系统连接；所述吸附塔烟气出口连接至烟气加热器内，烟气加热器烟气出口与烟囱连接；所述减温减压系统蒸汽出口分别与换热蒸发器和烟气加热器连接；换热蒸发器的烟气出口与吸附塔连接；
所述洗涤冷却塔、捞渣机中的液体出口与集水池连接，集水池分别与急冷塔、污水池连接；所述洗涤塔、吸附塔的废液出口连接至污水池。
更进一步地，本发明工艺流程中的回转窑的窑头窑尾、急冷塔的烟气出口、二燃室、余热锅炉烟气和蒸汽出口、SNCR脱硝装置、冷却系统出气口、除尘系统进气口、洗涤塔进气和出气口、烟气加热器以及盐水换热蒸发工序处均设有温控系统，且通过编入程序实行自动化控制，对应的温控系统和自动化控制程序为本领域技术人员根据需要，进行具体器件的选择和安装，以达到自动化控制控温的目的即可，不作为本发明的创造性贡献。
有益效果：
本发明采用回转窑高温处理工业废盐，可高效去除盐中混杂的有机物，焚烧后废盐中仍存在一些不溶性碳质以及氮、磷、硫元素的无机盐形态，通过水溶过滤，去除盐水中的不溶性碳质，继而通过活性炭吸附去色，得到较纯净的饱和浓盐水；回转窑焚烧废气经洗涤冷却塔中的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，二燃室焚烧烟气进入主炉工艺处理达标后排放；与此同时，借助回收的余热锅炉蒸汽及洗涤塔出口烟气与饱和浓盐水进行间接换热，从而实现盐水蒸发结晶，制得精盐。
本发明的优势在于所用的回转窑通过布设头尾两个燃烧器，即窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器，使得窑内温度均匀，避免因回转窑窑长增加而导致窑体内温度呈梯度降低的现象，进而强化工业废盐高温处理的温度环境，提高工业废盐中有机物去除效果及其焚烧效能；回转窑窑体内壁涂有耐高温防腐材料，延长了回转窑的使用寿命。另外，回转窑熔盐通过窑尾的急冷塔处理，规避了传统方法中存在的盐在设备和管道内结垢堵塞的弊端。
而在主炉工艺中，通过余热锅炉对二燃室焚烧烟气进行废热回收，创收了额外的热源价值；将SNCR脱硝工艺设置在余热锅炉内，充分利用二燃室出口烟气的高温营造脱硝的反应环境，无需额外提供烟气脱硝所需的热源；同时，充分利用了工艺流程中洗涤塔出口烟气废热以及回收的锅炉蒸汽对盐水蒸发结晶，避免了热量浪费，减少了传统蒸发工艺中使用MVR蒸发器的设备投资，大大减少了工业废盐处理成本；与此同时，工艺流程中产生的工艺水通过循环利用，降低了对洁净水量的需求，产生的高含盐废水通过部分回送至回转窑中焚烧，减轻了后续污水处理的压力。本发明中精制后所得废盐的氯化钠纯度可达97％以上，可作为后续氯化钠工业盐使用从而实现资源化。此外，流程中设有温控系统与自动化控制系统，保障了安全化生产以及提高了处理效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本发明装置及处理工艺流程示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
采用如图1所示装置进行工业废盐的熔融处理与精制，该装置包括回转窑、急冷塔、洗涤冷却塔、捞渣机、换热蒸发器、余热锅炉、洗涤塔、吸附塔以及烟气加热器；
所述回转窑的设有头尾两个燃烧器，分别为窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器；回转窑的出料口与急冷塔连接；所述急冷塔废气出口与洗涤冷却塔连接，液体出口与窑头多组分燃烧器连接，所述捞渣机设置在急冷塔内，将急冷塔内降温结晶产生的粗盐分离出来，并重新溶于水中，通过依次连接的过滤器、活性炭吸附脱色装置、碱沉淀除杂离子装置以及换热蒸发器结晶制得精盐；
所述洗涤冷却塔后端依次连接有二燃室和余热锅炉，所述余热锅炉的烟气出口后端依次连接有冷却系统、除尘系统以及洗涤塔，余热锅炉内设有SNCR脱硝装置；所述洗涤塔烟气出口分别连接吸附塔和换热蒸发器；余热锅炉的蒸汽出口与减温减压系统连接；所述吸附塔烟气出口连接至烟气加热器内，烟气加热器烟气出口与烟囱连接；所述减温减压系统蒸汽出口分别与换热蒸发器和烟气加热器连接；换热蒸发器的烟气出口与吸附塔连接；
所述洗涤冷却塔、捞渣机中的液体出口与集水池连接，集水池分别与急冷塔、污水池连接；所述洗涤塔、吸附塔的废液出口连接至污水池。
本发明工业废盐熔融处理与精制工艺具体为：将工业废盐送入回转窑，通过回转窑窑头窑尾两端的天然气燃烧器提供热源将废盐加热至熔融状态，而后熔盐进入急冷塔急速降温结晶后，经捞渣机分离收集。将焚烧后收集的粗盐重溶于水，过滤掉其中的不溶性碳杂质，继而通过活性炭吸附除色，碱沉淀去除钙镁杂质，最后通过回收的烟气热量对饱和浓盐水蒸发结晶制得精盐。在此过程中，从急冷塔排出的焚烧废气经洗涤冷却塔中的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，控制二燃室焚烧温度为1100～1150℃，废气停留时间为2s以上，二燃室焚烧尾气送入烟气主炉工艺中，通过烟气净化处理与废热回收后排放。
而在主炉工艺中，二燃室出口烟气依次经过余热锅炉、SNCR脱硝工艺、冷却系统、除尘系统、洗涤塔以及吸附塔碱洗等工艺后排入大气。其中SNCR脱硝工艺设置在余热锅炉内，控制SNCR脱硝工作温度范围为850～1050℃，通过充分利用二燃室出口烟气的高温营造脱硝的反应环境，无需额外提供烟气脱硝所需的热源；经余热锅炉废热回收系统所收集的副产蒸汽应用途径广泛，本工艺中一方面用于烟气加热，另一方面与洗涤塔的出口烟气一起应用于盐水的蒸发结晶，剩余可用于熔解釜、雾化汽等热工单元，用于其他用途。
此外，工艺流程中产生的水(称工艺水)主要用于急冷塔、洗涤冷却塔、洗涤塔及吸附塔的降温洗涤等工段，并对上述工段处理后的洗涤水一部分进行循环回用，其余废水收集于污水池进入城市污水处理管网处理。
通过本发明方法对某农药企业废盐进行回转窑高温熔融处理并精制，通过工程实况以及产盐检测分析，并辅以一定的工程预估来评价本发明的效益。
工程实况步骤如下：
⑴废盐焚烧：将工业废盐送入回转窑，利用天然气燃烧提供热源将废盐加热至熔融状态，控制回转窑温度为980℃，废盐停留时间为45min，焚烧处理后熔盐通过急冷塔急速降温结晶后，经捞渣机分离收集。
⑵废盐精制：将焚烧后收集的粗盐重溶于水，过滤掉其中的不溶性碳杂质，继而通过活性炭吸附除色，碱沉淀去除钙镁杂质，最后通过回收的烟气热量对饱和浓盐水蒸发结晶制得精盐；其中蒸发结晶所用的烟气温度为90℃。
⑶烟气焚烧：从急冷塔排出的废气经洗涤冷却塔中的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，控制二燃室焚烧温度为1120℃，废气停留时间为3s，二燃室焚烧尾气送入烟气主炉工艺中，通过烟气净化处理与废热回收后排放；其中，SNCR脱硝工作温度为900℃。
通过检测原盐及精制盐的TOC与氯化钠纯度，结果如表1所示。其中盐的TOC测法如下：称取1g盐溶于100毫升水中，超声溶解后(原盐需继续稀释一定倍数)，采用德国耶拿公司的multi N/C 2100s型TOC测试仪进行检测。而氯化钠纯度采用离子色谱检测氯离子浓度换算所得。
从检测数据可见，精制后废盐中氯化钠纯度可达97.60％，对废盐中有机物去除率高达99.66％，处理效果好。
此外，根据MVR设备的功率估算，按一天八小时算，其一天消耗电量近3000KW·h，通过废热回用来实现饱和盐水蒸发结晶，显著节省了能源，降低了处理成本，在工程生产中具有积极意义。
表1原盐、精制盐的TOC和纯度对比
Figure BDA0002255793260000071
本发明提供了一种工业废盐熔融处理与精制的装置与方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将待处理的工业废盐送入回转窑高温下熔融处理去除有机物，熔盐送入急冷塔降温结晶，分离得到粗盐；
(2)将步骤(1)所得粗盐用水溶解，过滤掉其中的不溶性碳杂质，然后通过活性炭吸附脱色，碱沉淀去除钙镁杂质；
(3)步骤(2)得到的高浓度含盐溶液通过步骤(1)急冷塔中回收的烟气热量进行换热，蒸发结晶得到精制盐。
2.根据权利要求1所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，步骤(1)急冷塔产生的熔融废气，经洗涤冷却塔的雾化器洗盐后送入二燃室焚烧，焚烧尾气送入烟气主炉工艺中，通过烟气净化处理与烟气热量回收后排放。
3.根据权利要求2所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，所述烟气主炉工艺包括余热锅炉废热回收系统、蒸汽减温减压系统、冷却系统、除尘系统、洗涤塔以及吸附塔碱洗工艺；
其中，所述余热锅炉废热回收系统内设有SNCR脱硝装置，经脱硝的烟气依次进过冷却系统、除尘系统、洗涤塔后，一部分烟气回收，作为步骤(3)蒸发结晶的热源，另一部分与蒸发结晶后的烟气一同进入吸附塔碱洗后，再进入烟气加热器中升温，最后经烟囱排放；
余热锅炉废热回收系统产生的高温蒸汽经蒸汽减温减压系统后，一部分作为步骤(3)蒸发结晶的热源，另一部分作为烟气加热器中的热源。
4.根据权利要求1所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，步骤(1)回转窑设有头尾两个燃烧器，分别为窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器，两个燃烧器均通过天然气供热，急冷塔产生的含盐废水回送至窑头多组分燃烧器中，进入回转窑进行焚烧处理。
5.根据权利要求3所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，工艺流程中产生的废水通过集水池收集，作为工艺水用于急冷塔、洗涤冷却塔、洗涤塔以及吸附塔的降温洗涤工序，洗涤水一部分进行循环回用，其余废水收集于污水池进入废水处理系统。
6.根据权利要求1所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，步骤(1)中，回转窑的熔融处理温度为950～1100℃，待处理的工业废盐停留时间为30～90min。
7.根据权利要求2所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，所述二燃室焚烧温度为1100～1150℃，废气停留时间为2s以上。
8.根据权利要求3所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，步骤(3)蒸发结晶的热源来源于余热锅炉产生的高温蒸汽以及洗涤塔的出口烟气，温度控制在80～160℃之间，热源气体和高浓度含盐溶液采用间接接触换热。
9.根据权利要求3所述工业废盐熔融处理与精制的方法，其特征在于，SNCR脱硝装置工作温度范围为850～1050℃，烟气输送管道采用耐酸材质。
10.一种工业废盐熔融处理与精制的装置，其特征在于，包括回转窑、急冷塔、洗涤冷却塔、捞渣机、换热蒸发器、余热锅炉、洗涤塔、吸附塔以及烟气加热器；
所述回转窑的设有头尾两个燃烧器，分别为窑头多组分燃烧器和窑尾辅助燃烧器；回转窑的出料口与急冷塔连接；所述急冷塔废气出口与洗涤冷却塔连接，液体出口与窑头多组分燃烧器连接，所述捞渣机设置在急冷塔内，将急冷塔内降温结晶产生的粗盐分离出来，并重新溶于水中，通过依次连接的过滤器、活性炭吸附脱色装置、碱沉淀除杂离子装置以及换热蒸发器结晶制得精盐；
所述洗涤冷却塔后端依次连接有二燃室和余热锅炉，所述余热锅炉的烟气出口后端依次连接有冷却系统、除尘系统以及洗涤塔，余热锅炉内设有SNCR脱硝装置；所述洗涤塔烟气出口分别连接吸附塔和换热蒸发器；余热锅炉的蒸汽出口与减温减压系统连接；所述吸附塔烟气出口连接至烟气加热器内，烟气加热器烟气出口与烟囱连接；所述减温减压系统蒸汽出口分别与换热蒸发器和烟气加热器连接；换热蒸发器的烟气出口与吸附塔连接；
所述洗涤冷却塔、捞渣机中的液体出口与集水池连接，集水池分别与急冷塔、污水池连接；所述洗涤塔、吸附塔的废液出口连接至污水池。
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