CN215692850U - 一种流化床蒸汽重整尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种流化床蒸汽重整尾气处理系统。该处理系统包括依次连通的热氧化炉、浸没式冷却器、气体洗涤器、气体加热器和脱硝反应器；其中，热氧化炉的底部设有第一气体出口，与位于其下方的浸没式冷却器连通；浸没式冷却器的气体出口通过第一尾气管路与气体洗涤器的气体入口连接，浸没式冷却器的第一液体出口通过第一液体管路与气体洗涤器的第一液体入口连接；气体洗涤器的气体出口通过第二尾气管路依次与气体加热器和脱硝反应器连接；气体洗涤器的液体出口通过第二液体管路与浸没式冷却器的第一液体入口连接，形成液体回路。本实用新型的处理系统能够大大减少多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃的形成以及尾气中氮氧化物的去除。

Description

一种流化床蒸汽重整尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种流化床蒸汽重整尾气处理系统。

背景技术

长期存放和/或处置放射性废物非常昂贵。一种减少成本并更好地利用可用的储存和处置空间的方法是减少放射性废物的体积。大多数放射性废物包括大量非放射性材料，尤其是有机物。这种材料可以被去除和/或转变成为一种更密实的形式以减少废物的体积。

蒸汽重整是一种用于在放射性废物中热减容有机物的方法。在蒸汽重整过程中，将放射性废物进料到一个或两个流化床重整器中，将其保持在合适的温度和临近环境压力下，能有效的控制放射性废物的氧化和还原反应。该过程使废物中的水完全蒸发，有机物被破坏以及硝酸盐转化为氮气而不会使放射性核素挥发。

尽管蒸汽重整工艺已经取得了一定程度的成功，并获得了商业上的认可，但是它仍然具有许多缺点。例如CN209343792U公开了处理放射性有机废物的工艺系统，其在处理放射性有机废物的过程中会产生大量的多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃等有害物质，其尾气中的氮氧化物含量也过高，排放仍不符合环境要求。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的流化床蒸汽重整工艺处理放射性有机废物的过程中会产生大量的多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃等有害物质，尾气中的氮氧化物含量也过高，排放仍不符合环境要求，而提供了一种流化床蒸汽重整尾气处理系统及其尾气处理方法。本实用新型的流化床蒸汽重整尾气处理系统和尾气处理方法能够大大减少多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃的形成以及尾气中氮氧化物的去除。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种流化床蒸汽重整尾气处理系统，其包括依次连通的热氧化炉、浸没式冷却器、气体洗涤器、气体加热器和脱硝反应器；

其中，所述热氧化炉的底部设有第一气体出口，与位于其下方的所述浸没式冷却器连通；

所述浸没式冷却器的气体出口通过第一尾气管路与所述气体洗涤器的气体入口连接，所述浸没式冷却器的第一液体出口通过第一液体管路与所述气体洗涤器的第一液体入口连接；

所述气体洗涤器的气体出口通过第二尾气管路依次与所述气体加热器和所述脱硝反应器连接；所述气体洗涤器的液体出口通过第二液体管路与所述浸没式冷却器的第一液体入口连接，形成液体回路，可对碱液(洗涤液)进行循环利用。

本实用新型中，所述热氧化炉与所述浸没式冷却器为一体式的设备，所述热氧化炉位于所述浸没式冷却器的上方。

其中，较佳地，所述热氧化炉的燃料入口处设有热氧化炉鼓风机，用于将燃料气体输送进入所述热氧化炉。所述热氧化炉的燃料入口一般位于所述热氧化炉的顶部。

其中，较佳地，所述热氧化炉的尾气入口位于所述热氧化炉的上方。

其中，较佳地，所述浸没式冷却器的第二液体入口与碱液储罐连接，所述第二液体入口与所述碱液储罐之间的管路中一般还设有碱液进料泵。

较佳地，所述浸没式冷却器的第二液体入口位于所述浸没式冷却器的下方。

其中，较佳地，所述浸没式冷却器的第二液体出口还与盐液后处理系统连接。

较佳地，所述浸没式冷却器的第二液体出口位于所述浸没式冷却器的底部。

较佳地，所述盐液后处理系统包括依次连通的盐液储罐、喷雾干燥器和干料过滤器。其中，所述盐液储罐用于储存盐液，便于后续的盐液后处理操作。所述喷雾干燥器一般利用热空气将进入所述喷雾干燥器的盐液干燥成固体颗粒。

所述盐液储罐较佳地设有除盐水入口。

所述盐液储罐与所述喷雾干燥器连接的管路中一般还设有盐液进料泵。

所述喷雾干燥器的入口处较佳地设有空气加热器。

较佳地，所述干料过滤器包括袋式过滤器、管式过滤器和高效过滤器的一种或多种；更佳地包括依次连接的袋式过滤器、管式过滤器和高效过滤器。所述袋式过滤器可为本领域常规的袋式过滤器，其工作气体一般为氮气，用于第一级过滤收集所述喷雾干燥器排出的气体中的固体颗粒物。所述管式过滤器可为本领域常规的管式过滤器，其工作气体一般为氮气，用于第二级过滤所述喷雾干燥器排出的气体中的固体颗粒物。所述袋式过滤器和/或所述管式过滤器底部的固体出口一般与料斗连接。所述高效过滤器可为本领域常规的高效过滤器，用于将含有固体颗粒的尾气经过高效过滤器后高空排放，所述高效过滤器的出口气体最大含尘量：≤5mg/Nm³(干)，粒径≤1μm，可满足环保要求的固体颗粒含量。

其中，较佳地，所述浸没式冷却器的气体出口位于所述浸没式冷却器的上方。

本实用新型中，所述浸没式冷却器和所述气体洗涤器之间通过所述第一液体管路和所述第二液体管路连接形成所述液体回路，所述第一液体管路和所述第二液体管路中一般设有液体泵，可控制液体回流的速率。所述气体洗涤器可将对尾气中酸性物质再次洗涤除去。

其中，较佳地，所述浸没式冷却器的第一液体出口位于所述浸没式冷却器的底部。

其中，较佳地，所述浸没式冷却器的第一液体入口位于所述浸没式冷却器的上方。

其中，较佳地，所述气体洗涤器的第一液体入口的个数为2个以上。

较佳地，2个以上的所述气体洗涤器的第一液体入口沿所述气体洗涤器的高度分布。

其中，较佳地，所述气体洗涤器的液体出口位于所述气体洗涤器的底部。

其中，较佳地，所述液体回路中设有循环碱液冷却器，在回路中可进一步控制所述浸没式冷却器中碱液的温度。

较佳地，所述循环碱液冷却器设于所述第二液体管路上。

其中，较佳地，所述气体洗涤器的气体入口位于所述气体洗涤器的底部。

其中，较佳地，所述气体洗涤器的气体出口位于所述气体洗涤器的顶部。

本实用新型中，所述气体加热器可为本领域常规的烟气电加热器，用于加热尾气后进一步通入所述脱硝反应器中。

本实用新型中，所述脱硝反应器可为本领域常规的脱硝反应器，用于除去尾气中的氮氧化物。

其中，较佳地，所述脱硝反应器的出口与气体后处理系统连接。

较佳地，所述气体后处理系统包括依次连接的冷凝器、除雾器、尾气加热器和高效过滤器。所述除雾器用于将所述冷凝器排出的气体中水分的去除。所述尾气加热器将所述除雾器排出的气体加热至120℃～140℃，以确保其中的水蒸气不会在所述高效过滤器和下述的烟囱中冷凝。

更佳地，所述冷凝器的液体出口通过第三液体管路与所述气体洗涤器的第二液体入口连接；和/或，所述除雾器的液体出口通过第四液体管路与所述气体洗涤器的第二液体入口连接。

本实用新型一优选实施方式中，所述第三液体管路与所述第四液体管路汇集为一条管路后，与所述气体洗涤器的第二液体入口连接。

本实用新型一优选实施方式中，所述干料过滤器的高效过滤器和所述气体后处理系统的高效过滤器为同一高效过滤器，所述高效过滤器的出口与烟囱连接。所述高效过滤器出口与所述烟囱连接的管路中一般设有烟囱鼓风机。

本实用新型中，较佳地，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统中还包括连通的旋风分离器和高温过滤器，所述高温过滤器与所述热氧化炉的气体入口连接。所述旋风分离器可为本领域常规的旋风分离器；所述高温过滤器可为本领域常规的高温过滤器，其工作气体一般为氮气。所述流化床蒸汽重整尾气处理系统运行时，一般先将流化床蒸汽炉的尾气通入所述旋风分离器后通入所述高温过滤器。所述旋风分离器和所述高温过滤器用于将反应炉的尾气进行气固分离后，分离效率可达到99％以上，将气固分离后的尾气通入所述热氧化炉。所述旋风分离器和所述高温过滤器底部的固体出口一般与料斗连接。

一种流化床蒸汽重整尾气处理方法，其采用如前所述的流化床蒸汽重整尾气处理系统进行；

其中，所述热氧化炉的燃烧温度为1100℃以上，尾气在所述热氧化炉的停留时间为2s以上；

所述浸没式冷却器内含有碱液；所述碱液的温度低于80℃；

所述气体加热器的加热温度为250～350℃。

本实用新型中的流化床蒸汽重整尾气处理系统运行时，流化床蒸汽重整炉产生的尾气从所述热氧化炉的尾气入口进入所述热氧化炉，通过与可燃气体(例如空气和天然气的混合物)混合燃烧，将尾气中例如氢气、一氧化碳、甲烷、和蒸汽重整炉中不完全转化的其他气体等加热以完全氧化。随后通过所述热氧化炉的底部设有第一气体出口进入位于所述热氧化炉下方的所述浸没式冷却器。所述浸没式冷却器中含有所述碱液，其作用为将所述热氧化炉的燃烧处理后的尾气进行骤冷和洗涤，吸收经过所述热氧化炉燃烧处理后气体中的酸性气体如氯气、氯化氢、二氧化硫(含量为10ppm～8000ppm)、以及烟气中的飞灰颗粒。经过所述碱液洗涤、冷却，除去酸性气体和腐蚀性气体(例如HCl，SO₂等)；且所述碱液的温度低于80℃，尾气被快速冷却，可减少多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃的形成。随后将经过进一步在气体洗涤器中洗涤的尾气通入气体加热器和脱硝反应器，除去尾气中的氮氧化物，防止其排入大气中污染环境。

其中，较佳地，所述碱液为氢氧化钠溶液，更佳地为浓度为5％-10％的氢氧化钠溶液。

其中，较佳地，所述气体加热器的加热温度为300℃。

其中，较佳地，所述脱硝反应器中的反应介质为氨水和空气的混合物，或者为尿素和空气的混合物。

较佳地，所述氨水的浓度为10％～15％。

其中，较佳地，所述脱硝反应器的出口与气体后处理系统连接，所述气体后处理系统包括依次连接的冷凝器、除雾器、尾气加热器和高效过滤器，所述尾气加热器将所述除雾器排出的气体加热至120℃～140℃。

其中，较佳地，所述尾气的成分包括10％～40％的H₂、5％～40％的CO、10％～40％的CO₂、10000ppm以下的H₂S、1％～10％的CH₄和15％～60％的N₂，百分比为体积百分比。一般来说，经所述流化床蒸汽重整尾气处理方法处理的尾气，其包括1％～20％的O₂、60％～90％的N₂、20mg/m³～60mg/m³的SO₂和40mg/m³～110mg/m³的NO_X，百分比为体积百分比。

一种如前所述的流化床蒸汽重整尾气处理系统在处理放射性有机废物中的应用。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的流化床蒸汽重整尾气处理系统和尾气处理方法能够大大减少多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃的形成以及尾气中氮氧化物的去除。

附图说明

图1为实施例1的流化床蒸汽重整尾气处理系统示意图。

附图标记说明

热氧化炉 1

浸没式冷却器 2

气体洗涤器 3

气体加热器 4

脱硝反应器 5

第一气体出口 6

第一尾气管路 7

第一液体管路 8

第二尾气管路 9

第二液体管路 10

燃料入口 11

尾气入口 12

碱液储罐 13

盐液储罐 14

喷雾干燥器 15

除盐水入口 16

空气加热器 17

袋式过滤器 18

管式过滤器 19

高效过滤器 20

循环碱液冷却器 21

冷凝器 22

除雾器 23

尾气加热器 24

第三液体管路 25

第四液体管路 26

烟囱 27

旋风分离器 28

高温过滤器 29

流化床蒸汽炉 30

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，实施例1提供了一种流化床蒸汽重整尾气处理系统，其包括依次连通的热氧化炉1、浸没式冷却器2、气体洗涤器3、气体加热器4和脱硝反应器5；热氧化炉1的底部设有第一气体出口6，与位于其下方的浸没式冷却器2连通；浸没式冷却器2的气体出口通过第一尾气管路7与气体洗涤器3的气体入口连接，浸没式冷却器2的第一液体出口通过第一液体管路8与气体洗涤器3的第一液体入口连接；气体洗涤器3的气体出口通过第二尾气管路9依次与气体加热器4和脱硝反应器5连接；气体洗涤器3的液体出口通过第二液体管路10与浸没式冷却器2的第一液体入口连接，形成液体回路，可对碱液(洗涤液)进行循环利用。

热氧化炉1与浸没式冷却器2为一体式的设备，热氧化炉1位于浸没式冷却器2的上方。

其中，热氧化炉1的燃料入口11处设有热氧化炉鼓风机，用于将燃料气体输送进入热氧化炉1。热氧化炉1的燃料入口11位于热氧化炉1的顶部。

其中，热氧化炉1的尾气入口12位于热氧化炉1的上方。

其中，浸没式冷却器2的第二液体入口与碱液储罐13连接，第二液体入口与碱液储罐13之间的管路中还设有碱液进料泵。浸没式冷却器2的第二液体入口位于浸没式冷却器2的下方。

其中，浸没式冷却器2的第二液体出口还与盐液后处理系统连接。浸没式冷却器2的第二液体出口位于浸没式冷却器2的底部。

盐液后处理系统包括依次连通的盐液储罐14、喷雾干燥器15和干料过滤器。其中，盐液储罐14用于储存盐液，便于后续的盐液后处理操作。喷雾干燥器15利用热空气将进入喷雾干燥器15的盐液干燥成固体颗粒。盐液储罐14设有除盐水入口16。盐液储罐14与喷雾干燥器15连接的管路中还设有盐液进料泵。喷雾干燥器15的入口处设有空气加热器17。

干料过滤器包括依次连接的袋式过滤器18、管式过滤器19和高效过滤器20。袋式过滤器18的工作气体为氮气，用于第一级过滤收集喷雾干燥器15排出的气体中的固体颗粒物。管式过滤器19的工作气体为氮气，用于第二级过滤喷雾干燥器15排出的气体中的固体颗粒物。袋式过滤器18和管式过滤器19底部的固体出口与料斗连接。高效过滤器20用于将含有固体颗粒的尾气经过高效过滤器20后高空排放。

其中，浸没式冷却器2的气体出口位于浸没式冷却器2的上方。浸没式冷却器2和气体洗涤器3之间通过第一液体管路8和第二液体管路10连接形成液体回路，第一液体管路8和第二液体管路10中设有液体泵，可控制液体回流的速率。气体洗涤器3可将对尾气中酸性物质再次洗涤除去。

其中，浸没式冷却器2的第一液体出口位于浸没式冷却器2的底部。

其中，浸没式冷却器2的第一液体入口位于浸没式冷却器2的上方。

其中，气体洗涤器3的第一液体入口的个数为3个。3个气体洗涤器3的第一液体入口沿气体洗涤器3的高度分布。

其中，气体洗涤器3的液体出口位于气体洗涤器3的底部。

其中，液体回路中设有循环碱液冷却器21，在回路中可进一步控制浸没式冷却器2中碱液的温度。循环碱液冷却器21设于第二液体管路10上。

其中，气体洗涤器3的气体入口位于气体洗涤器3的底部。

其中，气体洗涤器3的气体出口位于气体洗涤器3的顶部。

气体加热器4为烟气电加热器，用于加热尾气后进一步通入脱硝反应器5中。

脱硝反应器5用于除去尾气中的氮氧化物。

其中，脱硝反应器5的出口与气体后处理系统连接。

气体后处理系统包括依次连接的冷凝器22、除雾器23、尾气加热器24和高效过滤器20。除雾器23用于将冷凝器22排出的气体中水分的去除。尾气加热器24将除雾器23排出的气体加热至120℃～140℃，以确保其中的水蒸气不会在高效过滤器20和下述的烟囱27中冷凝。

冷凝器22的液体出口通过第三液体管路25与气体洗涤器3的第二液体入口连接；除雾器23的液体出口通过第四液体管路26与气体洗涤器3的第二液体入口连接。第三液体管路25与第四液体管路26汇集为一条管路后，与气体洗涤器3的第二液体入口连接。

高效过滤器20的出口与烟囱27连接。高效过滤器20出口与烟囱27连接的管路中设有烟囱27鼓风机。

流化床蒸汽重整尾气处理系统中还包括连通的旋风分离器28和高温过滤器29，高温过滤器29与热氧化炉1的气体入口连接。高温过滤器29的工作气体为氮气。流化床蒸汽重整尾气处理系统运行时，先将流化床蒸汽炉30的尾气通入旋风分离器28后通入高温过滤器29。旋风分离器28和高温过滤器29用于将反应炉的尾气进行气固分离后，分离效率可达到99％以上，将气固分离后的尾气通入热氧化炉1。旋风分离器28和高温过滤器29底部的固体出口与料斗连接。

实施例1中的流化床蒸汽重整尾气处理方法，采用如前所述的流化床蒸汽重整尾气处理系统进行；

其中，热氧化炉1的燃烧温度为1100℃以上，尾气在热氧化炉1的停留时间为2s以上；

浸没式冷却器2内含有碱液；碱液的温度低于80℃；

气体加热器4的加热温度为300℃。

其中，碱液为浓度为5％-10％的氢氧化钠溶液。

其中，脱硝反应器5中的反应介质为氨水和空气的混合物。氨水的浓度为10％～15％。

采用实施例1的流化床蒸汽重整尾气处理系统和尾气处理方法，工况为处理干杂废物，处理前后的组分如表1所示。

表1处理干杂废物排放物排放量及其浓度

采用实施例1的流化床蒸汽重整尾气处理系统和尾气处理方法，工况为处理树脂，处理前后的组分如表2所示。

表2处理树脂排放物排放量及其浓度

其中，VOCs是指烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他挥发性有机物。

监测经实施例1中的盐液储罐14、喷雾干燥器15、袋式过滤器18、管式过滤器19和高效过滤器20处理，前后尾气组成变化(其中，喷雾干燥器15为间歇运行)，如表3所示。

表3经盐液储罐14至高效过滤器20处理前后尾气组成变化

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，其包括依次连通的热氧化炉、浸没式冷却器、气体洗涤器、气体加热器和脱硝反应器；

其中，所述热氧化炉的底部设有第一气体出口，与位于其下方的所述浸没式冷却器连通；

所述浸没式冷却器的气体出口通过第一尾气管路与所述气体洗涤器的气体入口连接，所述浸没式冷却器的第一液体出口通过第一液体管路与所述气体洗涤器的第一液体入口连接；

所述气体洗涤器的气体出口通过第二尾气管路依次与所述气体加热器和所述脱硝反应器连接；所述气体洗涤器的液体出口通过第二液体管路与所述浸没式冷却器的第一液体入口连接，形成液体回路。

2.如权利要求1所述的流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统满足下述条件中的一种或多种：

(1)所述热氧化炉的燃料入口处设有热氧化炉鼓风机；

(2)所述热氧化炉的燃料入口位于所述热氧化炉的顶部；

(3)所述热氧化炉的尾气入口位于所述热氧化炉的上方。

3.如权利要求1所述的流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统满足下述条件中的一种或多种：

(1)所述浸没式冷却器的第一液体入口位于所述浸没式冷却器的上方；

(2)所述浸没式冷却器的第一液体出口位于所述浸没式冷却器的底部；

(3)所述浸没式冷却器的第二液体入口与碱液储罐连接；

(4)所述浸没式冷却器的第二液体出口还与盐液后处理系统连接；

(5)所述浸没式冷却器的气体出口位于所述浸没式冷却器的上方；

(6)所述气体洗涤器的气体入口位于所述气体洗涤器的底部；

(7)所述气体洗涤器的第一液体入口的个数为2个以上；

(8)所述气体洗涤器的气体出口位于所述气体洗涤器的顶部；

(9)所述气体洗涤器的液体出口位于所述气体洗涤器的底部；

(10)所述液体回路中设有循环碱液冷却器。

4.如权利要求3所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统满足下述条件中的一种或多种：

(1)所述浸没式冷却器的第二液体入口位于所述浸没式冷却器的下方；

(2)所述浸没式冷却器的第二液体出口位于所述浸没式冷却器的底部；

(3)2个以上的所述气体洗涤器的第一液体入口沿所述气体洗涤器的高度分布；

(4)所述盐液后处理系统包括依次连通的盐液储罐、喷雾干燥器和干料过滤器；

(5)所述循环碱液冷却器设于所述第二液体管路上。

5.如权利要求4所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统满足下述条件中的一种或多种：

(1)所述干料过滤器包括袋式过滤器、管式过滤器和高效过滤器的一种或多种；

(2)所述盐液储罐设有除盐水入口；

(3)所述喷雾干燥器的入口处设有空气加热器。

6.如权利要求5所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述流化床蒸汽重整尾气处理系统满足下述条件中的一种或多种：

(1)所述干料过滤器包括依次连接的袋式过滤器、管式过滤器和高效过滤器；

(2)所述脱硝反应器的出口与气体后处理系统连接；

(3)所述流化床蒸汽重整尾气处理系统中还包括连通的旋风分离器和高温过滤器，所述高温过滤器与所述热氧化炉的气体入口连接。

7.如权利要求6所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述气体后处理系统包括依次连接的冷凝器、除雾器、尾气加热器和高效过滤器。

8.如权利要求7所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述冷凝器的液体出口通过第三液体管路与所述气体洗涤器的第二液体入口连接；和/或，所述除雾器的液体出口通过第四液体管路与所述气体洗涤器的第二液体入口连接。

9.如权利要求8所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述第三液体管路与所述第四液体管路汇集为一条管路后，与所述气体洗涤器的第二液体入口连接。

10.如权利要求9所述流化床蒸汽重整尾气处理系统，其特征在于，所述干料过滤器的高效过滤器和所述气体后处理系统的高效过滤器为同一高效过滤器，所述高效过滤器的出口与烟囱连接。

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