CN113648821A - 一种铁合金尾气的处理方法及处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种铁合金尾气的处理方法及处理系统，属于尾气处理技术领域，方法包括：将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇；将对环境有污染的铁合金工业尾气直接转化成清洁能源乙醇和高蛋白蛋白饲料，有效降低铁合金尾气对大气及周边环境的影响。
Description
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种铁合金尾气的处理方法及处理系统。
背景技术
铁合金冶炼工业中，根据产品品质和质量要求的不同，主要采用碳还原电炉进行精炼，铁合金溶液连续从出铁口放出，同时富含CO、H2和CO2等组分的尾气在电炉中也连续排出。在现有技术中，铁合金尾气主要用途是直接作为热源进行燃烧发电等，能源利用率较低，同时燃烧尾气中的CO2、粉尘、VOC等还会对环境造成一定的污染。
发明内容
本申请的目的在于提供一种铁合金尾气的处理方法及处理系统，以对铁合金尾气进行高效清洁利用，进而降低铁合金尾气对环境的污染。
本发明实施例提供了一种铁合金尾气的处理方法，所述方法包括：
将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
可选的，所述将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体，具体包括：
将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体。
可选的，所述不含尘气体的粉尘直径＜1μm。
可选的，所述适温气体的温度＜30℃。
可选的，所述洁净气体的含氧量＜1000ppm，所述洁净气体的压力＞0.6MPa。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种铁合金尾气的处理系统，所述系统包括：
预处理系统，用以将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
发酵单元，所述发酵单元连通所述预处理系统，用以将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
浓缩单元，所述浓缩单元连通所述发酵单元，用于将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
蛋白干燥单元，所述蛋白干燥单元连通所述浓缩单元，用以将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
蒸馏脱水单元，所述蒸馏脱水单元分别连通所述发酵单元和所述浓缩单元，用以将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
可选的，所述预处理系统包括：
除尘单元，用以将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
降温单元，所述降温单元连通所述除尘单元，用以将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
脱焦单元，所述脱焦单元连通所述降温单元，用以将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
脱氧压缩单元，所述脱氧压缩单元连通所述脱焦单元，用以将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体。
可选的，所述系统还包括：
尾气处理单元，所述尾气处理单元连通所述发酵单元，用以处理所述生物发酵产生的尾气。
可选的，所述系统还包括：
污水处理单元，所述污水处理单元连通所述蒸馏脱水单元，用以处理所述蒸发产生的废水。
可选的，所述系统还包括：
乙醇储存单元，所述乙醇储存单元连通所述蒸馏脱水单元，用以储存所述产品乙醇。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的铁合金尾气的处理方法，所述方法包括：将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇；将对环境有污染的铁合金工业尾气直接转化成清洁能源乙醇和高蛋白蛋白饲料，有效降低铁合金尾气对大气及周边环境的影响。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的浓缩单元、蒸馏脱水单元和蛋白干燥单元的结构示意图；
附图标记：1-预处理系统，11-除尘单元，12-降温单元，13-脱焦单元，14-脱氧压缩单元，2-发酵单元，3-尾气处理单元，4-浓缩单元，5-蒸馏脱水单元，6-乙醇储存单元，7-蛋白干燥单元，8-污水处理单元。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种铁合金尾气的处理方法，所述方法包括：
S1.将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
作为一种可选的实施方式，将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体，具体包括：
S1.1.将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
需要说明的是，不含尘气体并非完全不含粉尘，而是几乎不含粉尘，且粉尘直径＜1μm。
S1.2.将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
作为一种可选的实施方式，适温气体的温度＜30℃，具体的降温方式可以选用常见的，例如喷淋等方式。
S1.3.将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
具体而言，焦油脱除可以采用电捕焦油的形式实现。
S1.4.将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体；
作为一种可选的实施方式，洁净气体的含氧量＜1000ppm，所述洁净气体的压力＞0.6Mpa。
S2.将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
S3.将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
具体而言，浓缩可以采用蒸发浓缩系统。
S4.将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
S5.将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了铁合金尾气的处理系统，所述系统包括：预处理系统、发酵单元、浓缩单元、蛋白干燥单元和蒸馏脱水单元。
预处理系统，用以将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
作为一种可选的实施方式，预处理系统包括：除尘单元、降温单元、脱焦单元和脱氧压缩单元。
除尘单元，用以将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
作为一种选择，除尘单元包括布袋除尘器、除尘器离线喷吹装置和泄爆装置。具体的，所述布袋除尘器滤袋材质为针刺毡。所述布袋除尘器和随时除尘器离线喷吹装置与所述泄爆装置分别连通。
降温单元，所述降温单元连通所述除尘单元，用以将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
作为一种选择，降温单元包括喷淋降温塔、喷淋循环泵、喷淋循环池。具体的所述喷淋降温塔内设置有不锈钢填料。所述喷淋降温塔和所述喷淋循环泵与所述喷淋循环池分别连通，所述喷淋循环池和所述喷淋循环泵连通。
脱焦单元，所述脱焦单元连通所述降温单元，用以将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
作为一种选择，脱焦单元包括电捕焦油器、冲洗水罐、冲洗水加热装置、焦油储存装置。所述电捕焦油器和所述冲洗水罐与所述焦油储存装置分别连通，所述冲洗水罐和所述喷淋降温塔和所述冲洗水加热装置分别连通。
脱氧压缩单元，所述脱氧压缩单元连通所述脱焦单元，用以将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体。
作为一种选择，脱氧压缩单元包括煤气压缩机、TSA净化塔、电加热器、脱氧塔、煤气换热器、精密过滤器。所述煤气压缩机和所述TSA净化塔连通，所述TSA净化塔和所述电加热器连通，所述电加热器和所述脱氧塔连通，所述脱氧塔和所述煤气换热器连通，所述煤气换热器和所述精密过滤器连通。
发酵单元，所述发酵单元连通所述预处理系统，用以将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
作为一种选择，发酵单元包括发酵罐、发酵液循环池、发酵液循环泵、发酵醪液过滤器。所述发酵罐和所述发酵液循环池、所述发酵循环泵分别连通。所述发酵罐还与所述发酵醪液过滤器连通。
浓缩单元，所述浓缩单元连通所述发酵单元，用于将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
作为一种选择，浓缩单元包括第一蒸发浓缩装置、第二蒸发浓缩装置和第三蒸发浓缩装置、终端冷凝器、终端分离器和真空泵。所述第一浓缩装置和所述第二浓缩装置连通，所述第二浓缩装置和所述第三浓缩装置连通，所述第三浓缩装置和所述终端分离器连通，所述终端分离器和所述真空泵连通。
蛋白干燥单元，所述蛋白干燥单元连通所述浓缩单元，用以将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
作为一种选择，蛋白干燥单元包括干燥装置和尾气净化装置。所述干燥装置和所述尾气净化装置连通。具体的，所述干燥装置为离心式喷雾干燥装置或压力式喷雾干燥装置。具体的，所述尾气净化装置包括布袋除尘器和尾气系统洗涤塔，所述布袋除尘器和所述干燥装置与所述尾气洗涤塔分别连通。
蒸馏脱水单元，所述蒸馏脱水单元分别连通所述发酵单元和所述浓缩单元，用以将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
作为一种选择，蒸馏脱水单元包括乙醇精馏浓缩和膜脱水装置。所述乙醇精馏浓缩系统和所述膜脱水系统连通。
作为一种可选的实施方式，系统还包括：尾气处理单元，所述尾气处理单元连通所述发酵单元，用以处理所述生物发酵产生的尾气。
作为一种选择，尾气处理单元包括燃烧器、氧化炉、尾气塔、除氧器、尾气换热器和汽包。所述燃烧器和所述氧化炉连通，所述氧化炉和所述尾气换热器连通，所述尾气换热器和所述尾气塔连通，所述除氧器和所述汽包连通。
作为一种可选的实施方式，系统还包括：污水处理单元，所述污水处理单元连通所述蒸馏脱水单元，用以处理所述蒸发产生的废水。
作为一种选择，污水处理单元包括IC反应器、缺氧好氧池、除磷系统、污水净化系统。所述IC反应器和所述除磷系统连通，所述除磷系统和所述缺氧好氧池连通，所述缺氧好氧池和所述污水净化系统连通。
作为一种可选的实施方式，系统还包括：乙醇储存单元，所述乙醇储存单元连通所述蒸馏脱水单元，用以储存所述产品乙醇。
作为一种选择，乙醇储存单元包括成品乙醇储存系统、不合格乙醇储存系统和乙醇发货系统。所述乙醇储存系统和所述乙醇发货系统连通，所述不合格乙醇储存系统和所述蒸馏脱水装置连通。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的铁合金尾气的处理方法及处理系统进行详细说明。
实施例1
一种铁合金尾气发酵制乙醇系统，铁合金尾气净化系统、铁合金尾气发酵产乙醇系统、产品制备与储存系统和废气与废水处理系统。
S1、获得净化铁合金尾气：所述铁合金尾气排入管和所述铁合金尾气除尘单元连通，脱除所述铁合金尾气中粉尘等颗粒，获得含尘量直径＜1μm的净化气；所述铁合金尾气除尘单元和所述喷淋降温单元连通，控制所述喷淋降温水温度＜25℃，获得温度＜30℃的净化气；所述喷淋降温单元和所述电捕焦油单元连通，控制所述电捕焦油电压45KV±1KVA，脱除铁合金尾气中99％以上的焦油；所述电捕焦油单元和所述脱氧压缩单元连通，获得耗氧量＜1000ppm、压力＞0.6MPa的净化气。
S2、获得含乙醇醪液：所述脱氧压缩单元和所述发酵单元连通，获得乙醇浓度3％-10％的含菌液醪液和3.5％-11％的几乎不含菌体的清液。
S3、产品制备与储存：所述发酵单元和所述蒸发浓缩单元和所述蒸馏脱水单元分别连通，所述蒸发浓缩单元还和所述蒸馏脱水单元连通。获得含水量8％-20％的蒸发浓缩液，获得含水量＜0.5％的无水乙醇。所述乙醇储存单元和所述蒸馏脱水单元连通，用于产品储存和发货。所述蛋白干燥单元和所述蒸发浓缩单元连通，获得含水量＜10％、粗蛋白含量＞70％的蛋白粉。
S4、废气废水处理：所述蒸馏脱水单元和所述污水处理单元连通，获得COD＜30mg/L、氨氮＜5mg/L的合格水。所述发酵单元和所述尾气处理单元连通，获得蒸汽和不含CO的尾气。
对比例1
本对比例中将铁合金工业尾气直接用于燃烧发电。
实验例
比较铁合金尾气发酵与燃料发电方程式：
铁合金尾气发酵：6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2；
铁合金尾气燃烧发电：2CO+O2→2CO2。
计算各实施例与对比例获得乙醇和蛋白粉的收率、CO2的排放量、粉尘的排放量，结果如下表所示：
| 乙醇的收率 | 蛋白粉的收率 | CO<sub>2</sub>减排量 | 粉尘排放量 | |
| 实施例1 | ＞98％ | ＞92％ | 33％ | 0％ |
| 对比例1 | 0％ | 0％ | 0％ | 未固定，全部排放 |
由上表数据可知，对比例1将铁合金工业尾气燃烧发电，无其他副产品产生，铁合金尾气中粉尘未得到回收固定，全部排往大气中，造成环境污染；而采用本申请实施例提供的方法和系统对铁合金进行处理，获得乙醇和蛋白粉等产品，一次减排CO2量33％以上，同时无粉尘等污染物排放。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的方法和系统将铁合金工业尾气经除尘、降温、电捕焦油、脱氧压缩，获得净化气，净化气经厌氧生物发酵，获得的富含乙醇的两种醪液，醪液经蒸发及精馏脱水，获得含水量≤0.5％的无水乙醇，蒸发浓缩液经蛋白干燥系统，获得含水量＜7％的蛋白饲料，铁合金工业尾气经本发明系统处理，将对环境有污染的铁合金工业尾气直接转化成清洁能源乙醇和高蛋白蛋白饲料，有效降低铁合金尾气对大气及周边环境的影响。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种铁合金尾气的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
2.根据权利要求1所述的铁合金尾气的处理方法，其特征在于，所述将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体，具体包括：
将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体。
3.根据权利要求2所述的铁合金尾气的处理方法，其特征在于，所述不含尘气体的粉尘直径＜1μm。
4.根据权利要求2所述的铁合金尾气的处理方法，其特征在于，所述适温气体的温度＜30℃。
5.根据权利要求1所述的铁合金尾气的处理方法，其特征在于，所述洁净气体的含氧量＜1000ppm，所述洁净气体的压力＞0.6MPa。
6.一种铁合金尾气的处理系统，其特征在于，所述系统包括：
预处理系统，用以将铁合金尾气进行预处理，获得符合发酵条件的洁净气体；
发酵单元，所述发酵单元连通所述预处理系统，用以将所述洁净气体进行生物发酵处理，获得含菌体醪液和不含菌体清液；
浓缩单元，所述浓缩单元连通所述发酵单元，用于将所述含菌体醪液进行浓缩，获得重液和轻液；
蛋白干燥单元，所述蛋白干燥单元连通所述浓缩单元，用以将所述重液进行干燥，获得产品蛋白饲料；
蒸馏脱水单元，所述蒸馏脱水单元分别连通所述发酵单元和所述浓缩单元，用以将所述不含菌体清液和所述轻液进行混合，后进行蒸发，获得产品乙醇。
7.根据权利要求6所述的铁合金尾气的处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括：
除尘单元，用以将铁合金尾气进行粉尘脱除，获得不含尘气体；
降温单元，所述降温单元连通所述除尘单元，用以将所述不含尘气体进行降温，获得适温气体；
脱焦单元，所述脱焦单元连通所述降温单元，用以将所述适温气体进行焦油脱除，获得净化气体；
脱氧压缩单元，所述脱氧压缩单元连通所述脱焦单元，用以将所述净化气体进行脱氧及压缩，获得符合发酵条件的洁净气体。
8.根据权利要求6所述的铁合金尾气的处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
尾气处理单元，所述尾气处理单元连通所述发酵单元，用以处理所述生物发酵产生的尾气。
9.根据权利要求6所述的铁合金尾气的处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
污水处理单元，所述污水处理单元连通所述蒸馏脱水单元，用以处理所述蒸发产生的废水。
10.根据权利要求6所述的铁合金尾气的处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
乙醇储存单元，所述乙醇储存单元连通所述蒸馏脱水单元，用以储存所述产品乙醇。
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