CN113042499B - 一种处置含炭固/危废协同还原so2的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统及方法，先把废活性炭粉碎、筛分，然后将废活性炭粉料投加至热还原塔中，达到设定温度后，向热还原塔中通入含硫烟气，炭与SO2发生炭热还原反应生成硫蒸汽，硫蒸汽冷凝后得硫磺，废活性炭中得重金属被固化于硫磺中。高温条件下，废活性炭(焦)和SO2发生炭热还原反应生成硫磺，同时，吸附在废活性炭(焦)中的汞等重金属和二噁英等有机污染物解析出来，二噁英等有机污染物完全分解，重金属随硫蒸汽排出，冷凝后固化在硫磺中，尤其汞可与硫发生反应固定在硫磺中，可以有效防止重金属的外排。
Description
技术领域
本发明属于固废处理和资源化技术领域，具体涉及一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统及方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
新版《国家危险废物名录》(2021年版)中明确规定：烟气、VOCs治理过程产生的废活性炭属于危废。烟气和VOCs中除了含有SO2、NOX外，还含有SO3、HCl、HF等酸性气体，以及含有烟尘、重金属和二噁英等多种污染物，活性炭(焦)吸附过程中同步吸附上述其他污染物。
之前，国内一些钢企为了“固废不出厂”，一般都是将废活性炭(焦)当作燃料，送往高炉直接焚烧。按这处置方式，富集在废活性炭(焦)颗粒上的砷、汞、铅、铊等重金属和二噁英一起受热挥发，混杂在高炉煤气中外排。由于高炉煤气净化装置并没有针对重金属和二噁英等的高效净化措施，因此，这些吸附在废活性炭(焦)里的重金属和二噁英等剧毒污染物，等于换一种方式最终重新排放到大气中，并通过干、湿沉降进入土壤，进而通过食物链最终危害人体健康。此外，交由专业危险废物处置公司进行规范处置废活性炭(焦)的成本较高，约为3000元/吨。
发明内容
针对上述所存在的问题，本发明提出了一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统及方法。
为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统，包括依次连接的粉碎筛分装置、热还原装置和冷凝装置，其中，
粉碎筛分装置与废活性炭源连接；
热还原装置与含硫烟气源连接。
第二方面，本发明提供一种处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，包括如下步骤：
先把废活性炭粉碎、筛分，然后将废活性炭粉料投加至热还原塔中，达到设定温度后，向热还原塔中通入含硫烟气，炭与SO2发生炭热还原反应生成硫蒸汽，硫蒸汽冷凝后得硫磺，废活性炭中得重金属被固化于硫磺中。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
本发明提供了一种处置废活性炭(焦)的新方法，高温条件下，废活性炭 (焦)和SO2发生炭热还原反应生成硫磺，同时，吸附在废活性炭(焦)中的汞等重金属和二噁英等有机污染物解析出来，二噁英等有机污染物完全分解，重金属随硫蒸汽排出，冷凝后固化在硫磺中，尤其汞可与硫发生反应固定在硫磺中，可以有效防止重金属的外排。
本发明的方法适用于烟气、VOCs治理过程产生的废活性炭(焦)的处置和还原SO2，不仅可以缓解我国硫磺资源短缺情况，实现资源化脱硫，还合理处置了废活性炭(焦)，使解析出的二噁英和重金属得到处理，避免了二次污染，并且降低了废活性炭(焦)的处置成本。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例的处置含炭固危废协同还原SO2的系统结构示意图；
图2为本发明实施例的热还原塔的结构示意图。
其中，1、粉碎筛分装置，2、热还原塔，3、冷凝装置，4、尾气处理装置， 5、烟气进口，6、废活性炭，7、支撑结构，8、烟气出口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，本发明提供一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统，包括依次连接的粉碎筛分装置、热还原装置和冷凝装置，其中，
粉碎筛分装置与废活性炭源连接；
热还原装置与含硫烟气源连接。
在一些实施例中，所述热还原装置为热还原塔，热还原塔包括壳体和支撑结构，支撑结构设置于壳体的横截面上，支撑结构为网状支撑结构；
壳体上设置有烟气进口、烟气出口和固体进口，所述支撑结构位于烟气进口和烟气出口之间。
网状支撑结构不但可以对废活性炭起到一定的支撑作用，还可以允许烟气的通过，进而使烟气与废活性炭充分接触反应。
在一些实施例中，还包括尾气处理装置，尾气处理装置与所述冷凝装置连接。
第二方面，本发明提供一种处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，包括如下步骤：
先把废活性炭粉碎、筛分，然后将废活性炭粉料投加至热还原塔中，达到设定温度后，向热还原塔中通入含硫烟气，炭与SO2发生炭热还原反应生成硫蒸汽，硫蒸汽冷凝后得硫磺，废活性炭中得重金属被固化于硫磺中。
高温下，废活性炭(焦)和SO2发生C+SO2→CO2+1/2S2的炭热还原反应，即废活性炭(焦)能够作为还原SO2的催化剂和还原剂。
在一些实施例中，废活性炭粉碎、筛分后的粒径为40-80目。
粉末状炭和SO2的接触面积更大，促进还原反应，且有利于重金属和二噁英等有机污染物的解析。
在一些实施例中，炭热还原的温度为大于800℃。
进一步的，炭热还原的温度为850-1000℃。
更进一步的，烟气在炭热还原塔中的停留时间为0.5-3s。
在该停留时间范围内，既可以对废活性炭进行有效处理，又可以对解析出来的二噁英等有机物进行有效分解。
重金属随硫蒸汽排出，冷凝后固华在硫磺中，尤其汞和硫发生反应，固定效果更好。二噁英等有机物在800℃以上环境中会进行有效分解。
实施例1
如图1和图2所示，一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统，包括依次连接的粉碎筛分装置1、热还原装置、冷凝装置3和尾气处理装置4等，热还原装置为热还原塔2，热还原塔2包括壳体和支撑结构7，支撑结构7设置于壳体的横截面上，支撑结构7为网状支撑结构；壳体5上设置有烟气进口5、烟气出口8和固体进口，所述支撑结构7位于烟气进口5和烟气出口8之间。
先把脱汞废活性炭(焦)粉碎成40-80目的粉料，再将粉料置于热还原塔，将还原塔内的温度设置为900℃，粉料预热至该温度后，通入含硫烟气，含硫烟气中二氧化硫的浓度为10000ppm，活性炭(焦)和SO2发生碳热还原反应生成硫蒸汽，废活性炭粉料与含硫烟气的接触反应时间为0.8s，硫蒸汽冷凝后得到硫磺。在上述过程中，吸附在废活性炭(焦)中的汞等重金属解析出来，解析出来的汞和硫蒸汽发生反应Hg+S→HgS冷凝后固定在硫磺中，其他重金属随硫蒸汽排出，经过冷凝后固化在硫磺中。
对还原塔出口处烟气进行检测，其中的二氧化硫的浓度为50ppm、汞的浓度为0.0003mg/m3，二噁英的浓度为0.1ng TEQ/Nm3。
实施例2
一种处置含炭固/危废协同还原SO2的方法及装置，主要装置包括粉碎装置，热还原装置，冷凝装置，尾气处理装置等。先把VOCs废活性炭(焦)粉碎成40-80目的粉料，再将粉料置于热还原塔，温度区间850℃，废活性炭粉料达到该温度后，通入含硫烟气，含硫烟气中二氧化硫的浓度为10000ppm，活性炭(焦)和SO2发生碳热还原反应生成硫蒸汽，废活性炭粉料与含硫烟气的接触反应时间为0.8s，硫蒸汽冷凝后得到硫磺，硫磺和汞的化合物为硫化汞，可做朱砂，使用硫磺时，可根据汞和硫磺的不同物理特性，利用温度控制分离硫磺和汞。
在上述过程中，吸附在废活性炭(焦)中的二噁英等有机污染物解析出来，二噁英等有机污染物在此850℃高度下能完全分解。
对还原塔出口处烟气进行检测，其中的二氧化硫的浓度为120ppm、汞的浓度为0.0003mg/m3，二噁英的浓度为0.1ng TEQ/Nm3。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，其特征在于：一种处置含炭固/危废协同还原SO2的系统，包括依次连接的粉碎筛分装置、热还原装置和冷凝装置，其中，
粉碎筛分装置与废活性炭源连接；
热还原装置与含硫烟气源连接；
其中，所述热还原装置为热还原塔，热还原塔包括壳体和支撑结构，支撑结构设置于壳体的横截面上，支撑结构为网状支撑结构，壳体上设置有烟气进口、烟气出口和固体进口，所述支撑结构位于烟气进口和烟气出口之间；
所述的方法包括如下步骤：
先把废活性炭粉碎、筛分，然后将废活性炭粉料投加至热还原塔中，达到设定温度后，向热还原塔中通入含硫烟气，炭与SO2发生炭热还原反应生成硫蒸汽，硫蒸汽冷凝后得硫磺，废活性炭中的重金属被固化于硫磺中；
其中，废活性炭粉碎、筛分后的粒径为40-80目；烟气在热还原塔中的停留时间为0.5-3s；炭热还原的温度为大于800℃。
2.根据权利要求1所述的处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，其特征在于：还包括尾气处理装置，尾气处理装置与所述冷凝装置连接。
3.根据权利要求1所述的处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，其特征在于：炭热还原的温度为850-1000℃。
4.根据权利要求1所述的处置含炭固/危废协同还原SO2的方法，其特征在于：烟气在热还原塔中的停留时间为1-3s。
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| CN113042499A (zh) | 2021-06-29 |
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