CN111514723A - 一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，解决了现有废轮胎热解炉热源废气净化处理不够全面、效果差的问题，技术方案是：包括步骤：将热解炉热源废气通入水膜除尘塔去除烟尘；通入脱硫塔中镁法预脱硫，通入深度脱硫脱硝装置脱硫脱硝；使用电除雾器进行除湿；通入低温等离子体反应器降解除湿气体中的非甲烷总烃及二噁英物质，再进入氧化触媒床深度吸附形成净化排放尾气。其可避免产生大量废物弃置，稳定实现废轮胎热解炉热源废气超低排放。

Description

一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法
技术领域
本发明涉及工业废气净化处理技术领域，特别是一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，用于对该废气净化处理。
背景技术
废轮胎的大量废弃造成了环境污染，世界各国纷纷致力于废轮胎的回收再利用。目前我国废旧轮胎综合利用的途径大致有：废轮胎加工处理制造再生胶、废旧轮胎翻新再制造、废旧轮胎加工生产胶粉以及废旧轮胎热裂解。废轮胎热裂解技术相对轮胎翻新、再生等技术相比具有废轮胎处理量大、效益高、环境污染小等优点。
现有的废轮胎热解工艺有固定床热解工艺、流化床热解工艺、烧蚀床热解工艺等。以上工艺大都采用热解不凝气作热源，热解不凝气燃烧会产生大量废气。该废气含有烟尘、SOX、NOX、非甲烷总烃及少量的二噁英等，若处理不当会造成污染，会影响当地人民的身体健康，加重生态环境破坏。
目前，土法炼油产生的热源废气无任何环保设施，直接排入大气，造成大气、土壤、水体污染，并屡禁不止。比较规范的废轮胎热解企业也仅采用除尘+碱洗脱硫工艺，该工艺不能完全满足环保排放要求，更不能实现超低排放，随着国家环境质量要求的提高，人民群众对美好生活环境的追求，强烈需要废轮胎热解炉热源废气处理净化实现新突破，能够实现超低排放。
公开号为CN209576153U的实用新型专利提供了一种废轮胎橡胶热解尾气治理的除尘装置。烟气经磁化激活、静电电离、滤尘、水洗进行净化，虽有除尘效果，其中可燃性油脂并未彻底解决，对废气整体净化效果不佳。
公开号为CN209221859U的实用新型专利提供了一种热解烟气处理系统。热解烟气通入壳程换热、水膜及碱液喷淋除尘降温；再经壳程换热器、吸附后、壳程换热器对烟气二次预热，将饱和蒸汽变为不饱和蒸汽后排放。该实用新型兼具备脱酸和脱白能力，可实现热解废气的达标排放，且烟气本身热量利用率高，能耗低。但该方法仅能除尘脱硫脱白，对脱硝、二噁英脱除无效。
公开号为CN107596880的发明专利公布了一种生活垃圾、油泥污泥、废轮胎废塑料热解尾气治理的磁化和高压静电组合装置。热解的烟气经磁场磁化、高压静电电离得到极大净化。该方案未提供具体的烟气处理方法和效果，因此难以保证烟气超低排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，解决了现有废轮胎热解炉热源废气净化处理不够全面、效果差的问题，尤其是难以进一步实现废气超低排放的问题，其能够对废轮胎热解炉热源废气中多种污染物协同净化处理。
本发明所采用的技术方案是：该废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法包括：
步骤一：将热解炉热源废气通入水膜除尘塔去除烟尘，形成除尘气体，洗水通过沉降过滤回用。
步骤二：将除尘气体通入脱硫塔中，进行镁法脱硫，形成预脱硫气体；其中，镁法脱硫使MgO熟化后制成的Mg(OH)2与除尘气体中的SO2充分接触，对SO2进行预脱除，生成MgSO3，产生的MgSO3通过曝气氧化得到MgSO4，再经过净液、冷却工艺过程转化成一水硫酸镁用于制成肥料。
步骤三：将预脱硫气体通入深度脱硫脱硝装置，其中，预脱硫气体先通过氧化塔，使用氧化剂将预脱硫气体中的NO氧化为NO2，再进入一级吸收塔，使用氢氧化物碱性吸收剂对NOX和SO2进行吸收；然后进入二级吸收塔，使用还原剂将NOX还原为N2进行脱除，形成脱硫脱硝气体。
步骤四：使用电除雾器对脱硫脱硝气体进行除湿，形成除湿气体。
步骤五：除湿气体通入低温等离子体反应器，通过对反应器施加15~20 kV电压使得反应介质放电，降解除湿气体中的剩余SO2、NOx、非甲烷总烃及二噁英物质，再进入氧化触媒床，经深度吸附形成净化排放尾气。
所述氧化剂为H2O2、KMnO4或NaClO，氢氧化物碱性吸收剂为NaOH，还原剂为Na2S2O3。
所述低温等离子体反应器为线筒式双介质阻挡放电低温等离子体反应器。
本发明具有的优点及积极效果是：
（1）本发明依次采用除尘-镁法预脱硫-氧化还原碱洗脱硫脱硝-除湿-等离子体和氧化触媒床吸附的组合式烟气净化工艺，可稳定实现废轮胎热解炉热源废气超低排放。
（2）本发明采用镁法预脱硫-氧化还原法脱硫脱硝相结合技术，不同于常规的双碱法脱硫脱硝技术，其优越性在于脱硫脱硝效率高，满足超低排放环境要求，而脱硫脱硝副产物MgSO4及MgNO3可资源化利用，避免产生大量废物弃置的问题。
（3）本发明经过除尘除湿脱硫脱硝后，采用低温等离子体反应器超级氧化和氧化触媒床吸附工艺，能保证后端深度净化装置的稳定性运行；这是因为低温等离子体运行条件严格，若入口湿度高于相对湿度80%，二氧化硫、氮氧化物浓度高，会与二噁英存在竞争反应，降低了二噁英摧毁效率。而经过除尘脱硫脱硝除湿后，废气中有害物质明显减少，有效降低了低温等离子体设备运行负荷，大大提高了二噁英摧毁效果。而针对残留的低浓度SO2、NOx可以协同去除，达到超低排放的目标。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1为本发明实施例热源废气超低排放处理方法流程图；
图2为本发明实施例废轮胎热解炉热源废气超低排放的原则工艺流程图。
图中序号说明：1-废气进口、2-水膜除尘塔、3-除尘泵、4-喷淋装置、5-脱硫塔、6-浆液出口、7-脱硫泵、8-氧化塔、9-脱硫脱硝泵、10-一级吸收塔、11-脱硝泵、12-二级吸收塔、13-出水口、14-电除雾器、15-低温等离子体反应器、16-电源装置、17-氧化触媒床、18-废气出口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，其整体处理方法流程如图1所示，废轮胎热解炉热源废气→除尘单元→预脱硫单元→深度脱硫脱硝单元→除湿干燥单元→非甲烷总烃及二噁英脱除单元→尾气超低排放。预脱硫单元使用镁法脱硫；深度脱硫脱硝单元为碱洗脱硫脱硝，具体包括氧化过程、吸收过程、还原过程；非甲烷总烃及二噁英脱除单元包括有低温等离体反应器及氧化触媒床，具体包括超级氧化过程及深度氧化吸附过程。
如图2所示，实施例1：
步骤一：首先将轮胎热解炉热源废气进入除尘单元，具体为：由废气进口1进入水膜除尘塔2，去除其中的烟尘，形成除尘气体，洗水通过沉降过滤回用。
步骤二：进入预脱硫单元，具体为：除尘气体由水膜除尘塔2排出后经管道通入脱硫塔5，脱硫塔连接有除尘泵3，内部设置有喷淋装置4，进行镁法脱硫，形成预脱硫气体。其中，镁法脱硫使MgO熟化后制成质量分数为6%的Mg(OH)2溶液，与除尘气体中的SO2充分接触，对SO2进行预脱除，生成MgSO3，产生的MgSO3通过曝气氧化得到MgSO4。整体过程反应原理如化学反应式（1）至（6）所示：
MgO+ H2O =Mg(OH)2 （1）
SO2+H2O=H2SO3 （2）
H2SO3+Mg(OH)2=MgSO3+H2O （3）
MgSO3+ SO2+H2O= Mg(HSO3)2 （4）
Mg(HSO3)2+Mg(OH)2=2 MgSO3+2H2O （5）
2MgSO3+O2=2MgSO4 （6）
MgSO4经浆液出口6排出，再经过净液、冷却工艺过程转化成一水硫酸镁用于制成肥料。
步骤三：进入深度脱硫脱硝单元，具体为：将预脱硫气体经管道通入由氧化塔8和吸收塔10组成的深度脱硫脱硝装置，预脱硫气体先通过氧化塔8，氧化塔连接有脱硫泵7，使用质量分数为6%的NaClO溶液作为氧化剂将NO氧化为NO2，经管道再进入一级吸收塔10，一级吸收塔连接有脱硫脱硝泵9，使用质量分数为5 %的NaOH溶液作为碱性吸收剂对NOX及SO2进行吸收；然后经管道进入二级吸收塔12，二级吸收塔连接有脱硝泵11，使用质量分数为5%的Na2S2O3溶液作为还原剂将NOX还原为N2进行脱除，形成脱硫脱硝气体。整体过程反应原理如化学反应式（7）至（11）所示：
NO+NaClO =NaCl+NO2 （7）
NO+ NO2+ NaOH =2NaNO2+H2O （8）
4NO+Na2S2O3+2NaOH =2Na2SO4+2N2↑+H2O （9）
NO2 + Na2S2O3 +2NaOH = 2Na2SO4 +N2↑+ H2O （10）
SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O （11）
氧化剂还可以选用H2O2或KMnO4。
步骤四：进入除湿干燥单元，具体为：脱硫脱硝气体经管道进入电除雾器14，电除雾器设置有出水口13，使用电除雾器对气体除湿，控制湿度接近4%，形成除湿气体。
步骤五：进入非甲烷总烃及二噁英脱除单元，具体为：除湿气体经管道通入低温等离子体反应器15，低温等离子体反应器可以选用市售的线筒式双介质阻挡放电低温等离子体反应器，效果更佳，打开电源装置16，给反应器施加电压15 kV，使得除湿气体中含有的非甲烷总烃及二噁英降解，随后经管道进入氧化触媒床17对气体进行深度吸附，经深度吸附形成净化排放尾气，由废气出口18排出。
通过上述方法，净化排放尾气的烟尘去除率为91.2%，由48.7mg/m3降至4. 3 mg/m3；SO2去除率为96.7%，由201.2 mg/m3降至6.5 mg/m3；NOX去除率为91.4%，由83.4 mg/m3降至7.2 mg/m3；非甲烷总烃去除率为85.7%，由42 mg/m3降至6.02 mg/m3；二噁英排放浓度为0.035 ngTEQ/Nm3。
本实施例1与《大气污染物综合排放标准》对比分析表
污染物 最高允许排放浓度 本发明尾气检测值 对比
颗粒物，mg/m<sup>3</sup> 10 4.3 降低57%
二氧化硫，mg/m<sup>3</sup> 20 6.5 降低67.5%
氮氧化物，mg/Nm<sup>3</sup> 100 7.2 降低92.8%
汞及其化合物，µg/Nm<sup>3</sup> 8 4 降低50%
非甲烷总烃 150 6.02 降低96%
二噁英 0.1 ngTEQ/Nm<sup>3</sup> 0.035 ngTEQ/Nm<sup>3</sup> 降低65%
通过本实施例1的检测值与《大气污染物综合排放标准》要求的排放标准相比，极大的降低了多种污染物的浓度，能够到达超低排放，实现了本发明的目的。
实施例2
步骤一：首先将轮胎热解炉热源废气进入除尘单元，具体为：由废气进口1进入水膜除尘塔2，去除其中的烟尘，形成除尘气体，洗水通过沉降过滤回用。
步骤二：进入预脱硫单元，具体为：除尘气体由水膜除尘塔2排出后经管道通入脱硫塔5，脱硫塔连接有除尘泵3，内部设置有喷淋装置4，进行镁法脱硫，形成预脱硫气体。其中，镁法脱硫使MgO熟化后制成质量分数为6%的Mg(OH)2溶液，与除尘气体中的SO2充分接触，对SO2进行预脱除，生成MgSO3，产生的MgSO3通过曝气氧化得到MgSO4。整体过程反应原理如实施例1的化学反应式（1）至（6）所示，MgSO4经浆液出口6排出，再经过净液、冷却工艺过程转化成一水硫酸镁用于制成肥料。
步骤三：进入深度脱硫脱硝单元，具体为：将预脱硫气体通入由氧化塔8和吸收塔10组成的深度脱硫脱硝装置，预脱硫气体先经管道通过氧化塔8，氧化塔连接有脱硫泵7，使用质量分数为6%的NaClO溶液作为氧化剂将NO氧化为NO2，再经管道进入一级吸收塔10，一级吸收塔连接有脱硫脱硝泵9，使用质量分数为10 %的NaOH溶液作为碱性吸收剂对NOX及SO2进行吸收；然后经管道进入二级吸收塔12，二级吸收塔连接有脱硝泵11，使用质量分数为5%的Na2S2O3溶液作为还原剂将NOX还原为N2进行脱除，形成脱硫脱硝气体。整体过程反应原理如实施例1的化学反应式（7）至（11）所示，氧化剂还可以选用H2O2或KMnO4。
步骤四：进入除湿干燥单元，具体为：脱硫脱硝气体经管道进入电除雾器14，电除雾器设置有出水口13，使用电除雾器对气体除湿，控制湿度接近4%，形成除湿气体。
步骤五：进入非甲烷总烃及二噁英脱除单元，具体为：除湿气体通入低温等离子体反应器，低温等离子体反应器选用介质阻挡放电等离子体反应器15，打开电源装置16，给反应器施加电压18 kV，使得除湿气体中含有的非甲烷总烃及二噁英降解，随后进入氧化触媒床17对气体进行深度吸附，经深度吸附形成净化排放尾气，由废气出口18排出。
通过上述方法，净化排放尾气的烟尘去除率为91.7%，由42.1mg/m3降至3.5 mg/m3；SO2去除率为97.6%，由213.9 mg/m3降至5.2 mg/m3；NOX去除率为96%，由147.3 mg/m3降至5.9mg/m3；非甲烷总烃去除率为98.7%，由44 mg/m3降至0.58 mg/m3；二噁英排放浓度为0.019ngTEQ/Nm3。
本实施例2与《大气污染物综合排放标准》对比分析表
污染物 最高允许排放浓度 排放值 对比
颗粒物，mg/m<sup>3</sup> 10 3.5 降低65%
二氧化硫，mg/m<sup>3</sup> 20 5.2 降低74%
氮氧化物，mg/Nm<sup>3</sup> 100 5.9 降低94.1%
汞及其化合物，µg/Nm<sup>3</sup> 8 4 降低50%
非甲烷总烃，mg/Nm<sup>3</sup> 150 0.58 降低99.6%
二噁英 0.1 ngTEQ/Nm<sup>3</sup> 0.019ngTEQ/Nm<sup>3</sup> 降低81%
通过本实施例2的检测值与《大气污染物综合排放标准》要求的排放标准相比，极大的降低了多种污染物的浓度，能够到达超低排放，实现了本发明的目的。

Claims (3)

1.一种废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一：将热解炉热源废气通入水膜除尘塔去除烟尘，形成除尘气体，洗水通过沉降过滤回用；
步骤二：将除尘气体通入脱硫塔中，进行镁法脱硫，形成预脱硫气体；其中，镁法脱硫使MgO熟化后制成的Mg(OH)2与除尘气体中的SO2充分接触，对SO2进行预脱除，生成MgSO3，产生的MgSO3通过曝气氧化得到MgSO4，再经过净液、冷却工艺过程转化成一水硫酸镁用于制成肥料；
步骤三：将预脱硫气体通入深度脱硫脱硝装置，其中，预脱硫气体先通过氧化塔，使用氧化剂将预脱硫气体中的NO氧化为NO2，再进入一级吸收塔，使用氢氧化物碱性吸收剂对NOX和SO2进行吸收；然后进入二级吸收塔，使用还原剂将NOX还原为N2进行脱除，形成脱硫脱硝气体；
步骤四：使用电除雾器对脱硫脱硝气体进行除湿，形成除湿气体；
步骤五：除湿气体通入低温等离子体反应器，通过对反应器施加15~20 kV电压使得反应介质放电，降解除湿气体中的非甲烷总烃及二噁英物质，再进入氧化触媒床，经深度吸附形成净化排放尾气。
2.根据权利要求1所述的废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，其特征在于：所述氧化剂为H2O2、KMnO4或NaClO，氢氧化物碱性吸收剂为NaOH，还原剂为Na2S2O3。
3.根据权利要求1所述的废轮胎热解炉热源废气超低排放处理方法，其特征在于：所述低温等离子体反应器为线筒式双介质阻挡放电低温等离子体反应器。
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