CN114307033B - 一种废盐干燥热解系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废盐干燥热解系统及方法，包括回转圆筒，回转圆筒的两端分别设置进料端和出料端，回转圆筒的内部设置反应腔，回转圆筒设置换热腔，换热腔设置在反应腔的环向外侧，由进料端到出料端的方向，反应腔依次为一级热解段、二级热解段、冷却段；燃烧器，燃烧器设置在二级热解段对应的换热腔内。能够避免废盐的热解过程中粘壁的问题，能够使废盐经过一段、二段热解的过程能够分解的更加彻底，产生的热解尾气不存在二噁英和呋喃等剧毒物质。

Description

一种废盐干燥热解系统及方法

技术领域

本发明属于工业废盐的处理技术领域，具体涉及一种废盐干燥热解系统及方法。

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。

废盐是工业生产中产生的副产结晶盐类，含有大量有害物质。目前对废盐处理方法大致有以下几种：(1)直接焚烧法、(2)溶解除杂+蒸发结晶处理法、(3)无害化填埋处置方法、(4)热解法。目前热解技术采用热解氧化的方法，以燃烧方法产生烟气，将高温烟气与固体废盐物料直接接触，氧化分解废盐中的有机物。由于烟气通过燃烧获得，燃烧过程中的火焰能够与固体废盐直接接触，导致固体废盐中的有机干盐熔融，使得固体废盐胶粘，从而易堵塞后续处理装置，影响固体废盐的热解氧化效果。同时，热解气体与燃烧产生的烟气混合，增加了需要后续处理的尾气量。热解温度较高，热解后的废盐需要采取冷却装置处理降温，高温废盐的后序处理，增加了设备的投资。

目前的废盐处理方法，难以实现废盐中有机物的彻底处理，有机物分解的过程各种固体废盐中的有机干盐熔融，导致有机物的分解不彻底，而且尾气中含有的有毒物质较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种废盐干燥热解系统及方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种废盐干燥热解系统，包括回转圆筒，

回转圆筒的两端分别设置进料端和出料端，回转圆筒的内部设置反应腔，回转圆筒设置换热腔，换热腔设置在反应腔的环向外侧，由进料端到出料端的方向，反应腔依次为一级热解段、二级热解段、冷却段；

燃烧器，燃烧器设置在二级热解段对应的换热腔内。

本发明中利用回转圆筒提供废盐干燥热解的空间和环境，能够避免废盐的热解过程中粘壁的问题，能够使废盐经过一段、二段热解的过程能够分解的更加彻底，产生的热解尾气不存在二噁英和呋喃等剧毒物质。

第二方面，一种废盐干燥热解方法，所述方法为：

回转圆筒内通入空气，废盐在回转圆筒内先在一级热解段进行一级热解，然后进入到二级热解段继续进行二级热解，热解后的废盐进入到回转圆筒的冷却段进行冷却。

在一级热解和二级热解的过程中，废盐在经过回转圆筒内流动的时间内，废盐中的有机物被充分和均匀加热，有助于内部的有机物释放出来并发生分解。一级热解使其中的小分子释放并发生分解，然后进入二级热解使其中的大分子有机物释放并发生分解。并且其中的分解物在高温和氧气的作用下发生进一步的分解，由于一级热解和二级热解的长度内，在一定的温度下、在一定的时间内二噁英和呋喃等剧毒物质发生充分的分解和转化。有利于后续尾气的处理。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明的回转圆筒可以实现废盐的间接加热进行处理。这种加热方式对废盐来说与煅烧的方式相比，热解温度相对较低，换热腔和反应腔隔离设置，燃烧的尾气与热解的尾气分离，需要处理的热解尾气量较少，同时热解的尾气热量可以实现进一步利用。

(2)本发明的回转圆筒分段结构，废盐从一级热解到二级热解的过程中，热解时间可控，有机物的分解更加彻底，产生的热解尾气不存在二噁英和呋喃等剧毒物质，有利于后续尾气的处理，经热解处理后的盐质量稳定，可以达到工业级标准，实现资源化利用。

(3)本发明的回转圆筒分段结构，废盐处理过程中，采用热解、冷却一体回转圆筒设备，实现了一段热解、二段热解、冷却工艺一体完成，设备及工艺集成度提升，减少了设备投资与占地。

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申请的进一步理解，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为废盐干燥热解系统整体结构图；

图2为回转圆筒的二级热解段的横截面图；

图3为回转圆筒的冷却段的横截面图；

其中，1、回转圆筒，2、反应腔，3、换热腔，4、一级热解段，5、二级热解段，6、冷却段，7、燃烧器，8、烟气引出管，9、耐火层，10、保温层，11、外壳，12、冷却水箱，13、喷淋结构，14、流化床干燥机，15、空气换热器，16、除尘器，17、废盐，18、第一空气，19、燃烧尾气，20、打散布料，21、第二空气，22、热解尾气，24、工业盐，25、天然气。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，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申请的示例性实施方式。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，一种废盐干燥热解系统，包括回转圆筒，

回转圆筒的两端分别设置进料端和出料端，回转圆筒的内部设置反应腔，回转圆筒设置换热腔，换热腔设置在反应腔的环向外侧，由进料端到出料端的方向，反应腔依次为一级热解段、二级热解段、冷却段；

燃烧器，燃烧器设置在二级热解段对应的换热腔内。

本发明涉及到对废盐进行干燥热解的系统，主要包括回转圆筒，回转圆筒内部设置反应腔和换热腔，反应腔和换热腔相互隔开设置。换热腔用于对反应腔进行换热，进行间接换热，热解气体与换热腔燃烧的烟气不会发生混合，减少了后续尾气的处理量。

回转圆筒的旋转过程中，实现物料的流化避免废盐胶粘，同时可以控制热解的时间使有机物的分解更加彻底。

二段热解产生的烟气进入到一级热解段，给一级热解段提供热量，在一级热解段中废盐中的小分子有机物发生热解并气化，到二级热解段中，大分子有机物发生热解并气化，经过一级热解，能够使二级热解中大分子有机物的气化和热解更加完全，提高废盐中有机物的去除效果。

在本发明的一些实施方式中，回转圆筒横向倾斜设置，进料端高于出料端。倾斜设置的回转圆筒，有利于废盐的流化过程。

在本发明的一些实施方式中，回转圆筒的横截面下部为方型结构，上部为弧形结构，燃烧器的端部位于回转圆筒的二级热解段对应的反应腔的下方。下部的方型结构有利于进行燃烧器的燃烧过程。

在本发明的一些实施方式中，还包括烟气引出管，一级热解段、二级热解段的换热腔相通设置，烟气引出管的进气端位于一级热解段对应的换热腔，烟气引出管的进气端位于反应腔的上方。二级热解段燃烧产生的尾气进入到一级热解段对应的换热腔，然后通过烟气引出管引出。可以利用尾气加热一级热解段。

在本发明的一些实施方式中，回转圆筒的二级热解段对应的外筒壁由内至外依次为耐火层、保温层、外壳。内层为耐火层，耐火层可以抵抗燃烧器的燃烧热量。

在本发明的一些实施方式中，回转圆筒的冷却段对应的换热腔与一级热解段、二级热解段对应的换热腔隔开设置。冷却段是对反应腔进行冷却，一级热解段、二级热解段是对反应腔进行加热，所以在换热腔中进行不同的换热。

在本发明的一些实施方式中，冷却段对应的回转圆筒在反应腔的下侧设置冷却水箱，反应腔的下部置于冷却水箱的内侧，反应腔的上方设置喷淋结构。冷却段对应的回转圆筒在反应腔的下侧设置冷却水箱，然后上方喷淋下来冷却液体。所述冷却液体可以为冷却水。带走反应腔的热量，然后流入到冷却水箱中，反应腔半浸入冷却水箱中，有利于反应腔的散热。

在本发明的一些实施方式中，还包括流化床干燥机，流化床干燥机的出料端与回转圆筒的进料端连接。流化床干燥机是对废盐进行预热处理，然后通入回转圆筒中进行热解。

在本发明的一些实施方式中，还包括空气换热器，回转圆筒的换热腔出气口与空气换热器连接，空气换热器的空气出口与流化床干燥机连接。换热腔内燃烧器燃烧产生的尾气通入到空气换热器中加热空气，然后空气进入流化床干燥机中作为干燥热源。系统的热量实现了梯级利用，二段热解段的高温烟气可以用于一段热解供热，再进一步形成尾气，用于干燥段供热，从高温的烟气逐步变成了低温的尾气排放，热量得到了进一步的利用，提高了能量利用效率。进一步，还包括除尘器，流化床干燥器的出气口连接除尘器。

在本发明的一些实施方式中，回转圆筒的反应腔的出料端设置空气进口，进料端设置尾气出口。空气进入到反应腔内提供有机物热解所需的氧气，同时可以带走反应腔内热解后的产物。排出后进入下一尾气处理工序。

第二方面，一种废盐干燥热解方法，所述方法为：

回转圆筒内通入空气，废盐在回转圆筒内先在一级热解段进行一级热解，然后进入到二级热解段继续进行二级热解，热解后的废盐进入到回转圆筒的冷却段进行冷却。

在一级热解和二级热解的过程中，废盐在经过回转圆筒内流动的时间内，废盐中的有机物被充分和均匀加热，有助于内部的有机物释放出来并发生分解。一级热解使其中的小分子释放并发生分解，然后进入二级热解使其中的大分子有机物释放并发生分解。并且其中的分解物在高温和氧气的作用下发生进一步的分解，由于一级热解和二级热解的长度内，在一定的温度下、在一定的时间内二噁英和呋喃等剧毒物质发生充分的分解和转化。有利于后续尾气的处理。

在本发明的一些实施方式中，一级热解的温度为300℃～400℃，二级热解的温度580℃～650℃。

在本发明的一些实施方式中，一级热解段的停留时间和二级热解段的停留时间比为1:3-5，一级热解段的停留时间和二级热解段的停留时间合≥2-3h。进一步，一级热解段的停留时间和二级热解段的停留时间合为3-5h。

在本发明的一些实施方式中，废盐进入回转圆筒内进行热解前进行干燥处理，干燥后废盐的温度为120±10℃。

实施例1：含有机质氯化钠废盐(属于危废)，初始水分含量4.8％，颗粒80-120目。实施工艺如下：

(1)氯化钠废盐干燥：初始水分4.8％的氯化钠废盐17从流化床干燥机14进料口进料，进料量为1t/h。第一空气18由鼓风机提供动力进入空气换热器15，与热解段300-400℃烟气尾气进行热交换，空气吸收热量变为120-150℃热空气，进入流化床，使废盐产生流态化，同时热空气通过直接换热的方式也为废盐的干燥提供热量，降温后的废空气携带物料蒸发出的水分在引风机的作用下离开流化床干燥机14，进入除尘器16与夹带的粉尘分离。废盐从出料口排出进入热解系统，排出废盐温度120±10℃，干燥后水分含量≤0.5％。

(2)氯化钠废盐热解：干燥后氯化钠废盐经打散布料20后从热解系统进料口进入回转圆筒1，随着回转圆筒1的转动，在倾斜角作用下，废盐从进料端逐步向出料端运动，依次进入一级热解段4、二级热解段5，通过调节转筒转动的速度，调节氯化钠废盐在转筒停留时间≥2h，第一段热解停留时间与第二段热解停留时间比例控制在1:3，一级热解段热解温度300℃～400℃，二级热解段热解温度580℃～650℃。二级热解段热解结束后，废盐随着转筒的转动，通过转筒支撑段，进入冷却段6。

回转圆筒1热解段外设置换热腔3，回转圆筒1与换热腔3之间采用天燃气燃烧供热，供热尾气进入到步骤(1)干燥系统，作为流化床干燥的热源。回转圆筒1的横截面设计上半部分为圆弧，下半部分为方形，便于安装和检查炉筒。回转圆筒的二级热解段对应的外筒壁结构为3层，外层为外壳，中间层为保温层，内层为耐火层，耐火层与反应腔2中间存在空隙即为换热腔3，供燃气燃烧供热。炉膛端面与回转圆筒1设置动密封，防止外界空气吸入，影响回转圆筒1内的温度，动密封材料可以使用耐高温无尘石棉带。

燃气燃烧器7设置在炉膛的下方方形部位，有利于热量与回转圆筒1进行间接换热，二级热解段设置多组燃烧器7，并进行分组控制，每个燃烧器7对应设置测温点，可以控制回转圆筒1内温度精确分布，有利于废盐热解工艺的稳定。天然气25进入到燃烧器7中进行燃烧。

换热腔产生的燃烧尾气19通过设置在一级热解段的烟气引出管引出进入到流化床干燥机14上游的空气换热器15中加热空气，被加热后的空气进入到流化床干燥机14中预热物料，然后空气携带流化床干燥机14中的部分小颗粒排出进入到除尘器16中。

(3)氯化钠废盐冷却：氯化钠废盐经过步骤(2)热解后，通过支撑段进入冷却段，6冷却段6采用冷却水对反应腔1壁面降温，冷却水从上部喷淋结构13，直接喷淋在反应腔的外壁面，同时在反应腔下部设立冷却水箱12，这里反应腔可以理解为密闭的反应腔体。反应腔下部浸入冷却水箱12内，冷却水与反应腔内物料间接换热，带走筒体热量，降低筒体温度，从而达到降低筒内物料温度目的。经水间接换热冷却后，氯化钠工业盐24从出料口排出后，温度≤60℃，再经自然冷却后，达到工业盐的二级标准。

(4)反应腔内气氛气体：气氛气体采用第二空气21，从出料罩进入换热腔3内，再从进料口的排风口用引风机引出，排出后的热解尾气22进入尾气处理系统。气氛气体一方面为热解提供氧气，另一方面可以带走转筒内的热解后产物。常温空气通过冷却段和支撑段，通过与热盐的热交换，变成了高温热空气进入到热解段。

实施例2：含有机质硫酸钠废盐(属于危废)，初始水分含量6.9％，颗粒80-120目。实施工艺如下：

(1)硫酸钠废盐干燥：初始水分6.9％的硫酸钠废盐从流化床干燥机14进料口进料，进料量为1t/h。空气由鼓风机提供动力进入空气换热器15，与热解段300-400℃烟气尾气进行热交换，空气吸收热量变为120-150℃热空气，进入流化床，使废盐产生流态化，同时热空气通过直接换热的方式也为废盐的干燥提供热量，降温后的废空气携带物料蒸发出的水分在引风机的作用下离开流化床干燥机14，进入除尘器16与夹带的粉尘分离。废盐从出料口排出进入热解系统，排出废盐温度120±10℃，干燥后水分含量≤0.5％。

(2)硫酸钠废盐热解：120℃硫酸钠废盐经打散布料后从热解系统进料口进入回转圆筒1，随着回转圆筒1的转动，在倾斜角作用下，废盐从进料端逐步向出料端运动，依次进入一级热解段4、二级热解段5，通过调节转筒转动的速度，调节硫酸钠废盐在转筒停留时间≥3h，第一段热解停留时间与第二段热解停留时间比例控制在1:5，一级热解段热解温度300℃～400℃，二级热解段热解温度550℃～700℃。二级热解段热解结束后，废盐随着转筒的转动，通过转筒支撑段，进入冷却段6。

回转圆筒1热解段外设置换热腔3，回转圆筒1与换热腔3之间采用天燃气燃烧供热，供热尾气进入到步骤(1)干燥系统，作为流化床干燥的热源。回转圆筒1的横截面设计上半部分为圆弧，下半部分为方形，便于安装和检查炉筒。回转圆筒的二级热解段对应的外筒壁结构为3层，外层为外壳，中间层为保温层，内层为耐火层，耐火层与反应腔2中间存在空隙即为换热腔3，供燃气燃烧供热。炉膛端面与回转圆筒1设置动密封，防止外界空气吸入，影响回转圆筒1内的温度，动密封材料可以使用耐高温无尘石棉带。

燃气燃烧器7设置在炉膛的下方方形部位，有利于热量与回转圆筒1进行间接换热，二级热解段设置多组燃烧器7，并进行分组控制，每个燃烧器7对应设置测温点，可以控制回转圆筒1内温度精确分布，有利于废盐热解工艺的稳定。

换热腔产生的燃烧气通过设置在一级热解段的烟气引出管引出进入到流化床干燥机14上游的空气换热器15中加热空气，被加热后的空气进入到流化床干燥机14中预热物料，然后空气携带流化床干燥机14中的部分小颗粒排出进入到除尘器中。

(3)硫酸钠废盐冷却：硫酸钠废盐经过步骤(2)热解后，通过支撑段进入冷却段，6冷却段6采用冷却水对反应腔1壁面降温，冷却水从上部喷淋结构13，直接喷淋在反应腔的外壁面，同时在反应腔下部设立冷却水箱12，这里反应腔可以理解为密闭的反应腔体。反应腔下部浸入冷却水箱12内，冷却水与反应腔内物料间接换热，带走筒体热量，降低筒体温度，从而达到降低筒内物料温度目的。经水间接换热冷却后，硫酸钠从出料口排出后，温度≤60℃，再经自然冷却后，达到工业盐的二级标准。

(4)反应腔内气氛气体：气氛气体采用空气，从出料罩进入换热腔3内，再从进料口的排风口用引风机引出，排出后的气氛气体进入尾气处理系统。气氛气体一方面为热解提供氧气，另一方面可以带走转筒内的热解后产物。常温空气通过冷却段和支撑段，通过与热盐的热交换，变成了高温热空气进入到热解段。

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 (12)

1.一种废盐干燥热解系统，其特征在于：包括回转圆筒，

回转圆筒的两端分别设置进料端和出料端，回转圆筒的内部设置反应腔，回转圆筒设置换热腔，换热腔设置在反应腔的环向外侧，由进料端到出料端的方向，反应腔依次为一级热解段、二级热解段、冷却段；

燃烧器，燃烧器设置在二级热解段对应的换热腔内。

2.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：回转圆筒横向倾斜设置，进料端高于出料端。

3.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：回转圆筒的横截面下部为方型结构，上部为弧形结构，燃烧器的端部位于回转圆筒的二级热解段对应的反应腔的下方。

4.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：还包括烟气引出管，一级热解段、二级热解段的换热腔相通设置，烟气引出管的进气端位于一级热解段对应的换热腔，烟气引出管的进气端位于反应腔的上方。

5.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：回转圆筒的二级热解段对应的外筒壁由内至外依次为耐火层、保温层、外壳。

6.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：回转圆筒的冷却段对应的换热腔与一级热解段、二级热解段对应的换热腔隔开设置。

7.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：冷却段对应的回转圆筒在反应腔的下侧设置冷却水箱，反应腔的下部置于冷却水箱的内侧，反应腔的上方设置喷淋结构。

8.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：还包括流化床干燥机，流化床干燥机的出料端与回转圆筒的进料端连接。

9.如权利要求1所述的废盐干燥热解系统，其特征在于：还包括空气换热器，回转圆筒的换热腔出气口与空气换热器连接，空气换热器的空气出口与流化床干燥机连接。

10.一种废盐干燥热解方法，其特征在于：采用权利要求1所述的废盐干燥热解系统，所述方法为：

回转圆筒内通入空气，废盐在回转圆筒内先在一级热解段进行一级热解，然后进入到二级热解段继续进行二级热解，热解后的废盐进入到回转圆筒的冷却段进行冷却。

11.如权利要求10所述的废盐干燥热解方法，其特征在于：一级热解的温度为300℃～400℃，二级热解的温度580℃～650℃。

12.如权利要求10所述的废盐干燥热解方法，其特征在于：一级热解段的停留时间和二级热解段的停留时间比为1:3-5，一级热解段的停留时间和二级热解段的停留时间合≥2-3h。

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