CN217952292U - 一种三废耦合一体化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三废耦合一体化处理系统，包括三废内热反应器(1)、冷却烟道(2)、脱硫除尘排放系统(3)和能源回收系统(4)，废气、废渣和废液能够在三废内热反应器(1)内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气能够进入冷却烟道(2)放热，放热后的所述高温烟气能够进入脱硫除尘排放系统(3)，能源回收系统(4)能够回收所述高温烟气在冷却烟道(2)内放出的热量。所述三废耦合一体化处理系统能够同时处理钢铁行业产生的废气(烟气)、废渣(炉渣、飞灰、煤矸石等)、废液(污水、污泥等)，在消除烧结烟气和其他钢铁工业废物的同时，回收烟气余热，实现能质利用和污染治理的一体化协同控制。

Description

一种三废耦合一体化处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种三废耦合一体化处理系统。

背景技术

近年来，环保政策推动力度空前，大力推动了钢铁行业污染治理进程，在大量生产的同时也衍生出了诸多废气(烟气)、废渣(炉渣、飞灰、煤矸石等)、废液(污水、污泥等)。尤其是烧结工序，作为钢厂的能耗和污染大户，其能耗占钢厂总体能耗的25％，二氧化硫和氮氧化物排放量占钢铁生产总排放量的60％和48％。这些生态环境问题很大程度上制约了钢铁行业的健康持续发展，因此，亟需开发钢铁行业废物处理技术，推进钢铁行业绿色工业化进程。

现有的烧结工序治理技术主要针对烟气污染物，通过串联脱硫塔、除尘器、SCR 脱硝反应器等烟气净化装置，实现对SO₂、NO_x、PM等主要污染物进行控制。但缺乏对废渣和废液的有效处理措施，且这些烟气净化装置额外增加了大量的物料和能源消耗，并会产生新的废渣和废液。同时，烧结烟气的排放温度较高，现有的处理装置不能回收利用这部分余热，造成了资源的浪费。

实用新型内容

为了同时处理三废(废气、废渣和废液)，本实用新型提供了一种三废耦合一体化处理系统，所述三废耦合一体化处理系统能够同时处理钢铁行业产生的废气(烟气)、废渣(炉渣、飞灰、煤矸石等)、废液(污水、污泥等)，在消除烧结烟气和其他钢铁工业废物的同时，回收烟气余热，实现能质利用和污染治理的一体化协同控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三废耦合一体化处理系统，包括三废内热反应器、冷却烟道、脱硫除尘排放系统和能源回收系统，废气、废渣和废液能够在三废内热反应器内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气能够进入冷却烟道放热，放热后的所述高温烟气能够进入脱硫除尘排放系统，能源回收系统能够回收所述高温烟气在冷却烟道内放出的热量。

三废内热反应器为筒形结构，三废内热反应器的底部设有废气入口，三废内热反应器的下部设有废渣入口，三废内热反应器的中下部设有废液入口。

三废内热反应器的下部还设有助燃气入口，废气入口通过第一烧结排烟管道与烧结机的排烟口连接，助燃气入口通过第二烧结排烟管道与烧结机的排烟口连接。

三废内热反应器的上端设有排烟口，三废内热反应器和冷却烟道之间设有旋风除尘器，旋风除尘器的气体出口与冷却烟道的入口连通，旋风除尘器的气体入口与三废内热反应器的排烟口连通，旋风除尘器的排渣口与三废内热反应器的下部连通。

冷却烟道内沿气流方向依次设有高温省煤器、SCR反应器和低温省煤器，冷却烟道内还设有第一换热器组，第一换热器组含有依次连接的第一低温过热器、第一高温过热器和第一末级过热器，第一换热器组位于冷却烟道的入口和高温省煤器之间。

冷却烟道为汽化冷却烟道，冷却烟道内还设有第二换热器组，第二换热器组含有依次连接的第二低温再热器和第二末级再热器，第二换热器组位于冷却烟道的入口和高温省煤器之间。

冷却烟道含有沿气流方向依次设置的汽化冷却烟道段和非汽化冷却烟道段，高温省煤器、第一换热器组和第二换热器组均位于汽化冷却烟道段内，SCR反应器和低温省煤器均位于非汽化冷却烟道段内。

能源回收系统含有依次连接的汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，汽轮机含有高压缸、中压缸和低压缸，给水泵的出口通过第一管线依次与低温省煤器、高温省煤器和第一换热器组连接后再与高压缸的入口连接，高压缸的出口通过第二管线与第二换热器组连接后再与中压缸的入口连接，中压缸的出口通过第三管线与凝汽器的入口连接。

能源回收系统含有依次连接的汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，汽轮机含有高压缸、中压缸和低压缸，给水泵的出口通过第一管线依次与低温省煤器、高温省煤器和第一换热器组连接后再与高压缸的入口连接，高压缸的出口通过第四管线与中压缸的入口连接，中压缸的出口通过第三管线与凝汽器的入口连接。

脱硫除尘排放系统沿气流方向含有依次连接的半干法脱硫塔、除尘器、引风机和烟囱，或者，脱硫除尘排放系统沿气流方向含有依次连接的引风机、湿法脱硫塔、湿电除尘器和烟囱。

本实用新型的有益效果是：在消除烧结烟气和其他钢铁工业废物的同时，回收烟气余热，并产生了大量清洁电能和高温高压蒸汽，实现能质利用和污染治理的一体化协同控制。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是实施例1中本实用新型所述三废耦合一体化处理系统的示意图。

图2是三废内热反应器中有换热器时的示意图。

图3是实施例2中本实用新型所述三废耦合一体化处理系统的示意图。

图4是实施例3中本实用新型所述三废耦合一体化处理系统的示意图。

图5是实施例4中本实用新型所述三废耦合一体化处理系统的示意图。

附图标记说明如下：

1、三废内热反应器；2、冷却烟道；3、脱硫除尘排放系统；4、能源回收系统； 5、烧结机；6、旋风除尘器；

11、废气入口；12、废渣入口；13、废液入口；14、助燃气入口；15、换热器；

21、高温省煤器；22、SCR反应器；23、低温省煤器；24、第一换热器组；25、第二换热器组；26、汽化冷却烟道段；27、非汽化冷却烟道段；

31、半干法脱硫塔；32、除尘器；33、引风机；34、烟囱；35、湿法脱硫塔；36、湿电除尘器；37、气水换热器；38、冷凝器；

41、汽轮机；42、凝汽器；43、凝结水泵；44、除氧器；45、给水泵；46、发电机；47、高压加热器；48、低压加热器；

51、第一烧结排烟管道；52、第二烧结排烟管道；53、送风机；

71、第一管线；72、第二管线；73、第三管线；74、第四管线；

411、高压缸；412、中压缸；413、低压缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

一种三废耦合一体化处理系统，包括三废内热反应器1、冷却烟道2、脱硫除尘排放系统3和能源回收系统4，废气、废渣和废液能够在三废内热反应器1内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气能够进入冷却烟道2放热，放热后的所述高温烟气能够进入脱硫除尘排放系统3，能源回收系统4能够回收所述高温烟气在冷却烟道2内放出的热量，如图1所示。

在本实施例中，三废内热反应器1为筒形结构，三废内热反应器1可以为现有技术产品，三废内热反应器1与现有炉子的构造大致相同，三废内热反应器1内设有燃烧腔，三废内热反应器1的上端设有排烟口，三废内热反应器1的底部设有废气入口 11，三废内热反应器1的下部设有废渣入口12，三废内热反应器1的中下部设有废液入口13，三废内热反应器1的下端可以设有排渣口。

在本实施例中，三废内热反应器1的下部还设有助燃气入口14，废气入口11通过第一烧结排烟管道51与烧结机5的排烟口连接，助燃气入口14通过第二烧结排烟管道52与烧结机5的排烟口连接。第一烧结排烟管道51和第二烧结排烟管道52上均设有送风机53。三废内热反应器1的下端也可以设有废渣入口12，三废内热反应器1的下部还可以设有燃料入口。

在本实施例中，三废内热反应器1和冷却烟道2之间设有旋风除尘器6，旋风除尘器6的气体出口与冷却烟道2的入口连通，旋风除尘器6的气体入口与三废内热反应器1的排烟口连通，旋风除尘器6的排渣口与三废内热反应器1的下部连通，旋风除尘器6的排渣口与三废内热反应器1的废渣入口12连接。

在本实施例中，冷却烟道2内沿气流(高温烟气)方向依次设有高温省煤器21、 SCR反应器22和低温省煤器23，冷却烟道2内还设有第一换热器组24，第一换热器组24含有依次连接的第一低温过热器、第一高温过热器和第一末级过热器，第一换热器组24位于冷却烟道2的入口和高温省煤器21之间。

在本实施例中，冷却烟道2为汽化冷却烟道，冷却烟道2内还设有第二换热器组25，第二换热器组25含有依次连接的第二低温再热器和第二末级再热器，第二换热器组25位于冷却烟道2的入口和高温省煤器21之间。

在本实施例中，能源回收系统4含有依次连接的汽轮机41、凝汽器42、凝结水泵43、除氧器44和给水泵45，汽轮机41含有高压缸411、中压缸412和低压缸413，给水泵45的出口通过第一管线71依次与低温省煤器23、高温省煤器21和第一换热器组24连接后再与高压缸411的入口连接，高压缸411的出口通过第二管线72与第二换热器组25连接后再与中压缸412的入口连接，中压缸412的出口通过第三管线 73与凝汽器42的入口连接。另外，汽轮机41连接有发电机46，给水泵45和低温省煤器23之间设有高压加热器47，高压加热器47位于第一管线71上，凝结水泵43 和除氧器44之间连接有低压加热器48。

在本实施例中，脱硫除尘排放系统3沿气流方向含有依次连接的半干法脱硫塔31、除尘器32、引风机33和烟囱34，高温烟气可以在脱硫除尘排放系统3中依次脱硫、除尘和排放。除尘器32产生的固体颗粒可以送入三废内热反应器1内。三废内热反应器1内也可以有换热器15，第一管线71可以进入三废内热反应器1内与换热器15连接，此时，在第一管线71上，换热器15位于高温省煤器21和第一换热器组 24之间，给水泵45的出口通过第一管线71依次与低温省煤器23、高温省煤器21、换热器15和第一换热器组24连接后再与高压缸411的入口连接。或者第一管线71 也可以不进入三废内热反应器1内，如图2所示。

下面介绍所述三废耦合一体化处理系统(也可以称为烧结烟气三废耦合一体化处理系统)的工作过程。

烧结机5出来的高温烟气分为两路，一路经第一烧结排烟管道51进入三废内热反应器1的底部的废气入口11，另一路经过第二烧结排烟管道52送入三废内热反应器1 的中下部的助燃气入口14，固体废料从三废内热反应器1的下部废渣入口12加入，废液则从三废内热反应器1的中部废液入口13喷入，如图1所示。

三废(废气、废渣和废液)在三废内热反应器1中燃烧产生高温烟气，高温烟气从三废内热反应器1排出后经过旋风除尘器6后进入冷却烟道2，高温烟气从冷却烟道2 的尾部出来依次进入脱硫除尘排放系统3，排入大气。

在三废内热反应器1内加入烧结机炉渣、煤矸石、脱硫固废、污泥和适量废液，三废内热反应器1内经加热后燃烧温度可以达到800℃-1000℃，烧结烟气中的二噁英、VOCs和CO被直接燃烧脱除，高温烟气经旋风除尘器6后进入配有多级换热器的余热回收的冷却烟道2，烟气在冷却烟道2内温度降至300℃-400℃时，设置SCR反应器 22，再经过1级-2级汽化冷却烟道后，烟气降低到110℃-140℃。

尾部脱硫系统的选择可以采用流化床脱硫、钠基干法、固定床或石灰石石膏法，除尘系统可以采用布袋除尘、电除尘或湿式电除尘。脱硫和除尘系统产生的废气物可继续填入三废内热反应器1内作为床料。

除氧给水经过给水泵45进入冷却烟道2内，依次经低温省煤器23、高温省煤器21、第一换热器组24，产生亚临界参数的蒸汽进入汽轮机41的高压缸411做功，做功后的蒸汽再次进入冷却烟道2，经第二换热器组25，再次产生超高温蒸汽并进入汽轮机41 的中压缸412继续做功，从而产生清洁电能。中压缸412排出的蒸汽进入低压缸413继续做功，低压缸413排出的蒸汽进入凝汽器42转变为水，从而形成汽水循环。

与传统三废焚烧炉相比，利用工艺废气为氧气来源，并回收了烧结烟气余热，取消了空气预热器，排烟温度降低约40℃，显著减少了热损失。高温反应器采用低氧低氮燃烧，反应器内温度恒定，运行平稳，减少了原始污染物排放，减低了后续烟气处理装置的控制难度。能源工质做功增加了一次再热抽汽，提高了能量利用率约2％。

实施例2

本实施例是对实施例1的一种改变，本实施例与实施例1的主要区别在于，冷却烟道2含有沿气流方向依次设置的汽化冷却烟道段26和非汽化冷却烟道段27，高温省煤器21、第一换热器组24和第二换热器组25均位于汽化冷却烟道段26内，SCR 反应器22和低温省煤器23均位于非汽化冷却烟道段27内，如图3所示。

本实施例的其它技术特征均与实施例1中的相同，为了节约篇幅，本实施例不再详细介绍。

实施例3

本实施例是对实施例1的一种改变，本实施例与实施例1的主要区别在于，给水泵45的出口通过第一管线71依次与低温省煤器23、高温省煤器21和第一换热器组 24连接后再与高压缸411的入口连接，高压缸411的出口通过第四管线74与中压缸 412的入口连接，中压缸412的出口通过第三管线73与凝汽器42的入口连接。冷却烟道2中不含有第二换热器组25，如图4所示。

本实施例的其它技术特征均与实施例1中的相同，为了节约篇幅，本实施例不再详细介绍。

实施例4

本实施例是对实施例1的一种改变，本实施例与实施例1的主要区别在于，脱硫除尘排放系统3沿气流方向含有依次连接的引风机33、湿法脱硫塔35、湿电除尘器 36和烟囱34。脱硫除尘排放系统3还含有气水换热器37和冷凝器38，气水换热器 37的升温段和冷凝器38均位于烟囱34上，气水换热器37的降温段位于引风机33 和湿法脱硫塔35之间，如图5所示。

本实施例的其它技术特征均与实施例1中的相同，为了节约篇幅，本实施例不再详细介绍。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种三废耦合一体化处理系统，其特征在于，所述三废耦合一体化处理系统包括三废内热反应器（1）、冷却烟道（2）、脱硫除尘排放系统（3）和能源回收系统（4），废气、废渣和废液能够在三废内热反应器（1）内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气能够进入冷却烟道（2）放热，放热后的所述高温烟气能够进入脱硫除尘排放系统（3），能源回收系统（4）能够回收所述高温烟气在冷却烟道（2）内放出的热量。

2.根据权利要求1所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，三废内热反应器（1）为筒形结构，三废内热反应器（1）的底部设有废气入口（11），三废内热反应器（1）的下部设有废渣入口（12），三废内热反应器（1）的中下部设有废液入口（13）。

3.根据权利要求2所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，三废内热反应器（1）的下部还设有助燃气入口（14），废气入口（11）通过第一烧结排烟管道（51）与烧结机（5）的排烟口连接，助燃气入口（14）通过第二烧结排烟管道（52）与烧结机（5）的排烟口连接。

4.根据权利要求1所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，三废内热反应器（1）的上端设有排烟口，三废内热反应器（1）和冷却烟道（2）之间设有旋风除尘器（6），旋风除尘器（6）的气体出口与冷却烟道（2）的入口连通，旋风除尘器（6）的气体入口与三废内热反应器（1）的排烟口连通，旋风除尘器（6）的排渣口与三废内热反应器（1）的下部连通。

5.根据权利要求1所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，冷却烟道（2）内沿气流方向依次设有高温省煤器（21）、SCR反应器（22）和低温省煤器（23），冷却烟道（2）内还设有第一换热器组（24），第一换热器组（24）含有依次连接的第一低温过热器、第一高温过热器和第一末级过热器，第一换热器组（24）位于冷却烟道（2）的入口和高温省煤器（21）之间。

6.根据权利要求5所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，冷却烟道（2）为汽化冷却烟道，冷却烟道（2）内还设有第二换热器组（25），第二换热器组（25）含有依次连接的第二低温再热器和第二末级再热器，第二换热器组（25）位于冷却烟道（2）的入口和高温省煤器（21）之间。

7.根据权利要求6所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，冷却烟道（2）含有沿气流方向依次设置的汽化冷却烟道段（26）和非汽化冷却烟道段（27），高温省煤器（21）、第一换热器组（24）和第二换热器组（25）均位于汽化冷却烟道段（26）内，SCR反应器（22）和低温省煤器（23）均位于非汽化冷却烟道段（27）内。

8.根据权利要求6或7所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，能源回收系统（4）含有依次连接的汽轮机（41）、凝汽器（42）、凝结水泵（43）、除氧器（44）和给水泵（45），汽轮机（41）含有高压缸（411）、中压缸（412）和低压缸（413），给水泵（45）的出口通过第一管线（71）依次与低温省煤器（23）、高温省煤器（21）和第一换热器组（24）连接后再与高压缸（411）的入口连接，高压缸（411）的出口通过第二管线（72）与第二换热器组（25）连接后再与中压缸（412）的入口连接，中压缸（412）的出口通过第三管线（73）与凝汽器（42）的入口连接。

9.根据权利要求5所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，能源回收系统（4）含有依次连接的汽轮机（41）、凝汽器（42）、凝结水泵（43）、除氧器（44）和给水泵（45），汽轮机（41）含有高压缸（411）、中压缸（412）和低压缸（413），给水泵（45）的出口通过第一管线（71）依次与低温省煤器（23）、高温省煤器（21）和第一换热器组（24）连接后再与高压缸（411）的入口连接，高压缸（411）的出口通过第四管线（74）与中压缸（412）的入口连接，中压缸（412）的出口通过第三管线（73）与凝汽器（42）的入口连接。

10.根据权利要求1所述的三废耦合一体化处理系统，其特征在于，脱硫除尘排放系统（3）沿气流方向含有依次连接的半干法脱硫塔（31）、除尘器（32）、引风机（33）和烟囱（34），或者，脱硫除尘排放系统（3）沿气流方向含有依次连接的引风机（33）、湿法脱硫塔（35）、湿电除尘器（36）和烟囱（34）。

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