CN220531138U - 烟气、固废协同处理系统 - Google Patents
烟气、固废协同处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型为一种烟气、固废协同处理系统，该系统包括研磨装置、第一除尘装置、预热脱附装置、回转窑和预热装置，研磨装置的出口与电炉的烟气管道相连，第一除尘装置的入口与研磨装置的出口和电炉相连，预热脱附装置的除尘灰入口与第一除尘装置的排灰口相连，回转窑与预热脱附装置的脱附气接口和热风返回口相连，预热装置的出口和预热脱附装置的除尘灰出口分别与回转窑相连。本实用新型能利用活性炭脱硫脱硝产生的碎焦和/或碎炭对电炉烟气中的二噁英进行彻底脱除，脱除的二噁英不会再次合成造成二次污染，同时能够与固废物质、除尘灰进行反应，以便对固废物质、除尘灰中的有价元素进行回收，实现多种废物的协同资源化。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气净化及固废处理技术领域，进一步的，涉及一种烟气、固废协同处理系统，尤其涉及一种利用活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质脱除二噁英，并将含碳、含二噁英的除尘灰与含铁、含锌的尘泥协同处理的系统。
背景技术
钢铁行业中，电炉炼钢和烧结工序是二噁英的主要排放源。电炉冶炼过程中二噁英的生成机制为：在熔化初期/废钢预热期间，油脂、油漆涂料等有机物受热反应生成“前驱物”，然后通过有机化合反应生成二噁英；高温段二噁英能够被彻底分解，但是在降温过程中，二噁英又会再次合成(具体的，当环境温度达到280℃～450℃时，烃类物与有机氯化物经化学反应生成二噁英；当环境温度超过980℃时，二噁英会完全分解；当环境温度降至470℃时，二噁英又会重新合成)。
目前，对于电炉所产生的烟气尚未开展二噁英脱除治理，二噁英的含量为5～12ngTEQ/Nm3，高于烧结烟气的二噁英排放限值(0.5ngTEQ/N m3)。据统计，每年二噁英排放量约10.2kgTEQ，其中钢铁冶炼排放量为4.59kgTEQ，占总量的45％，而电炉工序中二噁英的排放量又约占其中的50％。
另外，活性炭脱硫脱硝是烧结、焦化工序脱硫脱硝常见的工艺之一，由于活性炭的循环过程磨损、粉化，大量的碎炭和炭粉从系统排出，大大拉高了系统运行成本，并造成活性炭的浪费，而钢铁行业会在各个工序中不同程度的产生含铁元素和/或含锌元素的尘泥，其中部分回用，回用循环过程中会导致锌富集，进而导致系统恶化，因此，必须进行脱锌处理或外卖处理。
电炉烟气脱二噁英最成熟的工艺可采用活性炭粉喷射脱除，但随之而来的问题是，吸附了二噁英的活性炭转移到除尘灰中，其是否属于危废物质需要检测判定；另外，由于二噁英及活性炭的引入，会导致电炉的除尘灰无法被利用，如果采用常规的加热回用方式，如上所述会导致二噁英的脱附逸出，造成二次污染。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种烟气、固废协同处理系统，以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种烟气、固废协同处理系统，采用粉化的活性炭脱硫脱硝所产生的废活性物质脱除烟气中的二噁英，并实现含二噁英的除尘灰的资源化利用，对Zn、Fe等有价元素进行回收，且在处理过程中二噁英能够彻底分解脱除，无转移，避免了降温后二噁英的二次生成；与此同时，还可协同处理其他含锌、含铁的尘泥，实现除尘灰的协同资源化利用。
本实用新型的目的可采用下列的方案来实现：
本实用新型提供了一种烟气、固废协同处理系统，包括：
研磨装置，其用于对活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质进行研磨，并通过研磨后的所述废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英，所述研磨装置的出口与电炉的烟气管道相连；
第一除尘装置，其用于从烟气中分离出粉尘以及吸附有所述二噁英的所述废活性物质，所述第一除尘装置的入口分别与所述研磨装置的出口和所述电炉相连；
预热脱附装置，其用于对吸附于所述废活性物质上的所述二噁英进行脱附并对尘灰进行预热，所述预热脱附装置至少具有除尘灰入口、除尘灰出口、脱附气接口、热风入口和热风返回口，所述除尘灰入口与所述第一除尘装置的排灰口相连；
回转窑，其用于对脱附后的所述二噁英进行高温分解并对尘泥进行处理，所述回转窑分别与所述预热脱附装置的所述脱附气接口和所述热风返回口相连；
预热装置，其用于对添加的固废物质进行预热，所述预热装置的出口和所述预热脱附装置的所述除尘灰出口分别与所述回转窑相连，以使所述固废物质和所述除尘灰在所述回转窑内反应，并生成可回收物质，回收过程中冷却所产生的热风，并使所述热风通过所述预热脱附装置的所述热风入口进入至所述预热脱附装置；所述回转窑产生的烟气至少部分进入所述预热脱附装置内作为脱附载气。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述废活性物质为废活性碎焦和/或碎炭。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述固废物质为含锌元素和/或铁元素的尘泥，以及活性炭脱硫脱硝产生的废活性碎焦和/或碎炭；
所述可回收物质为所述固废物质和/或除尘灰高温还原反应后所得到的含铁物质和/或含锌物质。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述烟气、固废协同处理系统包括物料仓，其用于存放活性炭脱硫脱硝产生的所述废活性物质，所述物料仓至少具有第一出料口和第二出料口，所述第一出料口和所述第二出料口分别与所述研磨装置的进口和所述预热装置的进料口相连。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一除尘装置的入口与所述电炉的烟气出口通过除尘前烟道相连，所述研磨装置的出口通过活性炭输出管路与所述除尘前烟道相连，研磨后的所述废活性物质在除尘前烟道内对所述二噁英进行吸附。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述活性炭输出管路上设置喷射装置，以将研磨后的所述废活性物质喷射至所述除尘前烟道内。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述回转窑至少具有窑头和窑尾，由所述窑尾至所述窑头方向，所述回转窑向下倾斜设置，所述回转窑内且靠近所述窑头的位置设置有燃烧器，且所述预热脱附装置的所述脱附气接口和所述热风返回口连接于所述窑头位置，所述窑尾位置与所述预热装置的出料口之间设置有加料腔道，所述预热脱附装置的所述除尘灰出口与所述加料腔道相连。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述预热脱附装置的所述热风返回口与所述窑头位置通过热风返回管路相连，所述热风返回管路上设置有第二风机，所述预热脱附装置的所述脱附气接口通过脱附气管路与所述热风返回管路相连，所述脱附气管路上设置有第三风机。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述预热脱附装置的内部形成有内腔，所述除尘灰入口、所述除尘灰出口、所述脱附气接口、所述热风入口和所述热风返回口分别与所述内腔连通，所述除尘灰入口或与所述除尘灰入口相连的管路上设置有第一气密阀，所述除尘灰出口或与所述除尘灰出口相连的管路上设置有第二气密阀。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述预热脱附装置的内部设置有多根除尘灰通过管路，多根所述除尘灰通过管路的两端分别与所述除尘灰入口和所述除尘灰出口相连，所述除尘灰以及脱附的所述二噁英通过多根所述除尘灰通过管路；
所述预热脱附装置的内部且位于所述热风入口与所述热风返回口之间设置有多个折流板，多个所述折流板用于增大所述热风在所述预热脱附装置内的流程，所述热风与所述除尘灰流向相反，所述热风流经所述除尘灰通过管路的外侧，以对所述除尘灰通过管路内的除尘灰加热，实现所述除尘灰中二噁英的热脱附。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述除尘灰通过管路的上部和下部分别设置有用于将除尘灰与热风隔离的封板，所述除尘灰通过管路穿过所述封板。
在本实用新型的一较佳实施方式中，多个所述折流板由所述热风入口与所述热风返回口方向间隔排布，多个所述折流板的一端固定于所述预热脱附装置的内壁上，多个所述折流板的另一相对端与所述预热脱附装置的内壁之间留有过流间隙，且相邻两个所述折流板所对应的所述过流间隙相错开。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述预热脱附装置的内部采用列管式换热结构或间壁式换热结构。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述烟气、固废协同处理系统还包括第二除尘装置，其用于对所述固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含锌物质进行回收，所述第二除尘装置的进口与所述预热装置通过烟气管路相连，所述第二除尘装置的出口通过净烟气管路与第二烟囱相连，所述净烟气管路上设置有第四风机；
所述预热脱附装置的除尘灰出口处设置有脱附载气入口，所述脱附载气入口通过脱附载气管路与所述净烟气管路相连。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述烟气、固废协同处理系统还包括冷却装置，其用于对所述固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含铁物质进行降温冷却，所述冷却装置至少具有冷风进口、物料出口、物料进口和热风出口，所述物料进口与所述回转窑相连，所述热风出口与所述预热脱附装置的所述热风入口相连。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述冷却装置的所述冷风进口处或与所述冷风进口相连的第二风管上设置有第五风机。
由上所述，本实用新型的烟气、固废协同处理系统的特点及优点是：通过研磨后的活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英，通过第一除尘装置从烟气中分离出粉尘和吸附有二噁英的废活性物质，预热脱附装置的除尘灰入口与第一除尘装置的排灰口相连，吸附有二噁英的废活性物质和粉尘输送至预热脱附装置，通过预热脱附装置对吸附于废活性物质上的二噁英进行脱附，脱附后的二噁英进入回转窑内，在高温的环境中被充分分解，分解后的烟气中无烃类物、有机氯化物等前驱物，即使烟气降温后二噁英也不会再次合成，从而实现对电炉烟气中二噁英的彻底、无害化清除；另外，添加的固废物质以及二噁英脱附后所得除尘灰在回转窑内发生高温还原反应，并生成可回收物质，从而实现烟气净化产生的副产物、固废物质的协同资源化利用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1：为本实用新型烟气、固废协同处理系统的结构示意图。
图2：为本实用新型烟气、固废协同处理系统中预热脱附装置的结构示意图。
图3：为本实用新型烟气、固废协同处理系统中冷却装置的结构示意图。
图4：为本实用新型烟气、固废协同处理系统的工艺流程图。
本实用新型中的附图标号为：
1、电炉；2、研磨装置；3、第一除尘装置；4、预热脱附装置；401、内腔；402、除尘灰通过管路；403、折流板；404、除尘灰入口；405、除尘灰出口；406、脱附气接口；407、热风入口；408、热风返回口；5、预热装置；6、加料腔道；7、回转窑；701、窑尾；702、窑头；703、燃烧器；8、冷却装置；801、冷风进口；802、物料出口；803、热风出口；804、物料进口；9、第五风机；10、第二风机；11、第二除尘装置；12、第四风机；13、第二烟囱；14、第三风机；15、物料仓；16、除尘前烟道；17、活性炭输出管路；18、固定碳配料管路；19、第一风机；20、第一烟囱；21、除尘灰输送管路；22、第一气密阀；23、第二气密阀；24、脱附载气管路；25、脱附气管路；26、烟气管路；27、第二风管；28、第一风管；29、热风返回管路；30、净烟气管路。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
实施方式一
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种烟气、固废协同处理系统，该烟气、固废协同处理系统包括研磨装置2、第一除尘装置3、预热脱附装置4、回转窑7和预热装置5，研磨装置2用于对活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质进行研磨，并通过研磨后的废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英，研磨装置2的出口与电炉1的烟气管道(即：除尘前烟道16)相连；第一除尘装置3用于从烟气中分离出粉尘以及吸附有二噁英的废活性物质，第一除尘装置3的入口分别与研磨装置2的出口和电炉1相连；预热脱附装置4用于对吸附于废活性物质上的二噁英进行脱附并对尘灰进行预热，预热脱附装置4至少具有除尘灰入口404、除尘灰出口405、脱附气接口406、热风入口407和热风返回口408，除尘灰入口404与第一除尘装置3的排灰口相连；回转窑7用于对脱附后的二噁英进行高温分解并对尘泥进行处理，回转窑7分别与预热脱附装置4的脱附气接口406和热风返回口408相连；预热装置5用于对添加的固废物质(含锌、含铁尘泥、活性炭)进行预热，预热装置5的出口和预热脱附装置4的除尘灰出口405分别与回转窑7相连，以使固废物质及除尘灰在回转窑7内反应，并生成可回收物质，回收过程中冷却产生热风，并使热风通过预热脱附装置4的热风入口407进入至预热脱附装置4。回转窑7中燃烧器703产生的热烟气，对预热装置5进行预热升温，热烟气降温后进入第二除尘装置11回收锌后，形成的净烟气经由第二烟囱13排放，部分净烟气送入预热脱附装置4作为脱附载气使用。冷却装置8产生的热风送往预热脱附装置4，用于对二噁英的脱附及对除尘灰的预热。
本实用新型中，通过研磨后的活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质吸附电炉烟气中的毒害物质，通过第一除尘装置3从烟气中分离出粉尘和吸附有二噁英的废活性物质，预热脱附装置4的除尘灰入口404与第一除尘装置3的排灰口相连，吸附有二噁英的废活性物质和粉尘输送至预热脱附装置4，通过预热脱附装置4对吸附于废活性物质上的二噁英进行脱附，脱附后的二噁英毒害物质进入回转窑7内，在高温的环境中被充分分解，分解后的烟气中无烃类物、有机氯化物等前驱物，即使烟气降温后二噁英也不会再次合成，从而实现对电炉烟气中二噁英的彻底、无害化清除；另外，添加的固废物质以及二噁英脱附后所得除尘灰在回转窑内发生高温还原反应，并生成可回收物质，从而实现烟气净化产生的副产物、固废物质的协同资源化利用。
进一步的，研磨装置2可为但不限于研磨机，研磨机可将振动筛筛除的直径小于2mm的活性炭脱硫脱硝产生的碎炭研磨成比表面积大于或等于1000m2/g的碳粉，碳粉的粒径小于或等于250目。
进一步的，废活性物质为废活性碎焦和/或碎炭。
进一步的，添加的固废物质为含锌元素和/或铁元素的尘泥以及活性炭脱硫脱硝产生的废活性碎焦和/或碎炭。可回收物质为固废物质和/或除尘灰高温还原反应后所得到的含锌物质和/或含铁物质。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，烟气、固废协同处理系统包括物料仓15，物料仓15用于存放活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质，物料仓15的顶部设置有进料口，物料仓15的底部至少设置有第一出料口和第二出料口，第一出料口与研磨装置2的进口相连，用于向研磨装置2添加活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质；第二出料口通过固定碳配料管路18与预热装置5的进料口相连，用于向预热装置5内添加活性炭。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，第一除尘装置3的入口与电炉1的烟气出口通过除尘前烟道16相连，研磨装置2的出口通过活性炭输出管路17与除尘前烟道16相连，研磨后的活性炭通过活性炭输出管路17进入至除尘前烟道16内，研磨后的废活性物质在除尘前烟道16内对二噁英进行吸附。
在本实施例中，活性炭输出管路17上设置喷射装置(未示出)，通过喷射装置可将研磨后的废活性物质喷射至除尘前烟道16内。其中，废活性物质的喷入量可为但不限于0～1200mg/Nm3，当然，也可根据实际二噁英排放浓度进行调整，废活性物质的喷入量可大于1200mg/Nm3，保证对二噁英的彻底吸附，废活性物质喷入量的大小不会影响本实用新型的资源化利用效果。
进一步的，如图1所示，第一除尘装置3的出口与第一烟囱20相连，第一除尘装置3的出口与第一烟囱20之间设置有第一风机19，以对外排出第一除尘装置3内的净烟气。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，回转窑7至少具有窑头702和窑尾701，由窑尾701至窑头702方向，回转窑7向下倾斜设置，回转窑7内且靠近窑头702的位置设置有燃烧器703，且预热脱附装置4的脱附气接口406和热风返回口408分别连接于窑头702位置，窑尾701位置与预热装置5的出料口之间设置有加料腔道6，预热脱附装置4的除尘灰出口405与加料腔道6相连。
进一步，如图1所示，预热装置5可为但不限于回转窑预热器，回转窑预热器为立式结构，回转窑预热器的顶部设置有多个物料入口，可分别向回转窑预热器内添加固废物质和活性炭，回转窑预热器的底部设置有出料口。
进一步，回转窑7由窑尾701至窑头702方向向下倾斜2.5％至8％。
进一步的，如图1所示，预热脱附装置4的热风返回口408与窑头702位置通过热风返回管路29相连，热风返回管路29上设置有第二风机10，预热脱附装置4的脱附气接口406通过脱附气管路25与热风返回管路29相连，脱附气管路25上设置有第三风机14。第二风机10为热风风机、第三风机14为载气风机，可通过第二风机10和第三风机14将预热脱附装置4的热风输送至位于回转窑7的窑头702处的燃烧器703中，作为燃烧器703的助燃风使用。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，预热脱附装置4采用立式设置，在预热脱附装置4的内部形成有内腔401，除尘灰入口404、除尘灰出口405、脱附气接口406、热风入口407和热风返回口408分别与内腔401连通，除尘灰入口404和脱附气接口406分别位于预热脱附装置4的顶部，除尘灰出口405位于预热脱附装置4的底部，热风入口407和热风返回口408均位于预热脱附装置4的侧壁上，且热风入口407的高度小于热风返回口408的高度，使得通过预热脱附装置4的热风与除尘灰(含吸附有二噁英的废活性物质)呈相对流向，以便对二噁英进行脱附及对除尘灰进行预热。
进一步的，如图1所示，除尘灰入口404或与除尘灰入口404相连的管路(除尘灰输送管路21)上设置有第一气密阀22，除尘灰出口405或与除尘灰出口405相连的管路上设置有第二气密阀23，可以防止预热脱附装置4与上游和/或下游的设备发生串气，同时防止脱附后的二噁英外溢至上游和/或下游的设备中，可维持预热脱附装置4内的微负压环境，保证工作的安全性。
具体的，如图2所示，预热脱附装置4的内部沿竖向设置有多根除尘灰通过管路402，多根除尘灰通过管路402的一端均与除尘灰入口404和脱附气接口406相连，多根除尘灰通过管路402的另一端均与除尘灰出口405相连，除尘灰以及脱附的二噁英通过多根除尘灰通过管路402；预热脱附装置4的内部且位于热风入口407与热风返回口408之间设置有多个折流板403，折流板403为沿水平方向设置的板状结构，多个折流板403由热风入口407与热风返回口408方向间隔排布，多个折流板403的一端固定于预热脱附装置4的内壁上，多个折流板403的另一相对端与脱附装置4的内壁之间留有过流间隙，且相邻两个折流板403所对应的过流间隙相错开，通过多个折流板403增大热风在预热脱附装置4内的流程，热风与除尘灰流向相反，热风流经除尘灰通过管路402的外侧，以对除尘灰通过管路402内的除尘灰进行加热，并使得除尘灰吸附的二噁英热脱附。在工作过程中，除尘灰走管程，热风走壳程，除尘灰与热风之间不直接接触。
进一步的，如图2所示，除尘灰通过管路的上部和下部分别设置有用于将除尘灰与热风隔离的封板，封板分别位于预热脱附装置4内且靠近其顶部和底部的位置，除尘灰通过管路穿过封板。
在本实用新型中，预热脱附装置的内部可采用列管式换热结构或间壁式换热结构。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，烟气、固废协同处理系统还包括第二除尘装置11，第二除尘装置11用于对固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含锌物质进行回收，第二除尘装置11的进口与预热装置5通过烟气管路26相连，第二除尘装置11的出口通过净烟气管路30与第二烟囱13相连，净烟气管路30上设置有第四风机12；预热脱附装置4的除尘灰出口405处还设置有脱附载气入口，脱附载气入口通过脱附载气管路24与净烟气管路30相连。
进一步的，第二除尘装置11可为但不限于布袋除尘器。
在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，烟气、固废协同处理系统还包括冷却装置8，冷却装置8用于对固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含铁物质进行回收，冷却装置8至少具有冷风进口801、物料出口802、热风出口803和物料进口804，物料进口804与回转窑7相连，热风出口803与预热脱附装置4的热风入口407相连。
进一步的，如图1所示，冷却装置8的冷风进口801处或与冷风进口801相连的第二风管27上设置有第五风机9。第五风机9为冷风风机，通过冷风风机将外部的冷空气送入至冷却装置8内，从而可对高温的含铁物质进行降温，降温后的含铁物质排出收集。
在厂区实际工程过程中，若厂区内无活性炭脱硫脱硝的废活性炭，可通过外购活性炭粉用于对二噁英的吸附，并通过外购焦煤用于为固废物质进行配碳。
本实用新型的烟气、固废协同处理系统的特点及优点是：
一、该烟气、固废协同处理系统通过研磨后的活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英，第一除尘装置3从烟气中分离出粉尘以及吸附有二噁英的废活性物质，将除尘灰(含吸附有二噁英的废活性物质)输送至预热脱附装置4，通过预热脱附装置4对吸附于废活性物质上的二噁英进行脱附，脱附后的二噁英进入回转窑7内，在高温的环境中被充分分解，分解后的烟气中无烃类物、有机氯化物等前驱物，即使烟气降温后二噁英也不会再次合成，从而实现对电炉烟气中二噁英的彻底、无害化清除；另外，添加的固废物质以及二噁英脱附后所得除尘灰在回转窑内发生高温还原反应，并生成可回收物质，从而实现烟气净化产生的副产物、固废物质的协同资源化利用。
二、该烟气、固废协同处理系统中，回转窑7的窑头702位置设置有燃烧器703，窑尾701通过加料腔道6与预热脱附装置4和预热装置5连接，冷却装置8中的热风可进入至预热脱附装置4并完成二噁英的脱附后再作为回转窑7的二次风使用，二噁英直接进入回转窑7内的高温段焚烧分解，能够保证二噁英的分解充分，而不必经过缓慢升温过程，避免了产生较多的二噁英中间产物或前驱物，避免降温后二噁英的再次合成。
三、该烟气、固废协同处理系统中，将热风入口407与热风返回口408之间的热风与通过脱附载气管路24输送的脱附载气分别走不同的流道，脱附载气流量小、流速低，热风不接触除尘灰，因而显著减少了脱附载气和热风中的粉尘含量，避免管道和风机磨损、管道堵塞等问题。
四、该烟气、固废协同处理系统，可实现活性炭脱硫脱硝系统产生的废活性炭的高值利用(而非直接用作燃料)，可利用粉化的脱硫脱硝活性炭的高活性，脱除电炉烟气中的二噁英，节约了高额的活性炭粉购买成本，同时脱硫脱硝的碎活性炭粉可直接用于回转窑7的配料，作为还原剂使用。
五、该烟气、固废协同处理系统，可实现含二噁英的电炉除尘灰资源化利用，回收锌、铁等有价元素，且在处理过程中将二噁英彻底分解脱除，无转移，也避免了降温后二噁英的二次合成，同时还可协同处理含锌含铁尘泥、脱硫脱硝产生的废活性物质(即：固废物质)，实现除尘灰的协同资源化利用。
六、该烟气、固废协同处理系统中，将吸附有二噁英的除尘灰与含锌含铁尘泥分开进行预热处理，降低了处理难度，提高了处理效率，实现含二噁英的除尘灰无害化处置和资源化利用。
七、该烟气、固废协同处理系统中，可采用回转窑7的净烟气作为脱附载气，由于净烟气中含氧量低(可低至1％)，其与预热脱附装置4中的热风一起作为回转窑7的二次风，从而能够拉长回转窑7内燃烧器703的火焰长度，提升回转窑7加热的均匀性，同时还具有低氮燃烧的作用，减少污染物(如NOx)的产生。
实施方式二
如图4所示，本实用新型提供了一种烟气、固废协同处理方法，该烟气、固废协同处理方法采用上述的烟气、固废协同处理系统对电炉1所产生的烟气以及添加的固废物质进行协同处理，该烟气、固废协同处理方法包括如下步骤：
步骤S1：将活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质研磨成粉；
步骤S2：采用研磨后的废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英；
步骤S3：从电炉烟气中分离出粉尘以及吸附有所述二噁英的废活性物质；
步骤S4：对吸附于所述废活性物质上的所述二噁英进行脱附，并对除尘灰进行预热；
步骤S5：对脱附后的所述二噁英在回转窑7内进行高温分解；
步骤S6：对添加的固废物质进行预热，预热后的所述固废物质以及脱附后的除尘灰在回转窑7中进行高温还原反应；
步骤S7：对所述固废物质以及除尘灰高温还原所生成的可回收物质进行处理。
在本实用新型的一个可选实施例中，在步骤S1中，将粒径小于2mm的脱硫脱硝产生的废活性物质研磨成比表面积大于或等于1000m2/g的碳粉，碳粉的粒径小于或等于250目。
在本实用新型的一个可选实施例中，在步骤S4中，将温度升高至450℃至600℃，以使二噁英分解或解析脱附。
在本实用新型的一个可选实施例中，在步骤S5中，回转窑7的窑头702的位置设置有燃烧器703，燃烧器703所产生的高温烟气的温度大于1100℃，使得二噁英充分分解。
在本实用新型的一个可选实施例中，在步骤S6中，在900℃至1200℃温度环境下，固废物质和/或除尘灰中的锌元素被活性炭还原挥发形成锌蒸汽。固废物质和/或除尘灰中的铁元素被活性炭还原形成富铁物质。
在本实用新型得以一个可选实施例中，步骤S6中燃烧产生热烟气进入至预热装置5内，用于预热固废物质和对热烟气进行降温，降温后的烟气回收锌，然后所得的净烟气少量用作脱附载气送入预热脱附装置4带走脱附后的二噁英。步骤S7中产生的热风，首先进入预热脱附装置4，用于加热除尘灰并脱附二噁英，然后送入回转窑7的窑头702用作助燃空气。
厂区内的活性炭脱硫脱硝碎炭由于磨损、粉化，为保持系统的透气性，会采用振动筛筛除直径小于2mm的活性炭碎碳，作为燃料直接燃烧。由于活性炭成本较高，直接作为燃料燃烧价值低，为使其得到高值化利用，本实用新型中该活性炭粉末可用于脱除电炉烟气中的二噁英。本实用新型的具体工艺流程如下：
可通过汽车运输，将活性炭脱硫脱硝产生的碎焦和/或碎炭装入物料仓15内，物料仓15内的部分脱硫脱硝的碎碳给料进入研磨装置2，将粒径小于2mm的活性炭脱硫脱硝碎碳研磨成比表面积(BET)≥1000m2/g，粒径为250目的活性炭粉，然后将活性炭粉喷射至除尘前烟道16内，活性炭粉在除尘前烟道16内对由电炉1排出的烟气中的二噁英进行吸附，之后烟气携带吸附有二噁英的活性炭粉进入第一除尘装置3中，吸附有二噁英的活性炭粉被第一除尘装置3的滤袋捕集，通过清灰落入第一除尘装置3的底部灰斗中，实现了电炉烟气中二噁英的脱除；第一除尘装置3出口净烟气经第一烟囱20外排。
另外，由于电炉除尘灰中全铁含量高，一般会考虑回用，但混入含二噁英的活性炭后，炭粉不易去除，而加热再冶炼则会导致吸附的二噁英脱附，再次进入大气环境导致二次污染。因此，需要对电炉除尘灰进行无害化和资源化处理。本实用新型在进行上述对电炉烟气中二噁英的处理后，可将第一除尘装置3的底部灰斗内的除尘灰(含活性炭粉)，通过除尘灰输送管路21输送至预热脱附装置4中，除尘灰在除尘灰通过管路402中由上向下缓慢流经除尘灰通过管路402的整个管程，而预热脱附装置4内的热风由下向上以折流的方式流经预热脱附装置4的内部，热风将除尘灰通过管路402内的除尘灰进行预热并升温至450℃至600℃，吸附于除尘灰上的二噁英得到分解及充分解析脱附，同时，脱附载气管路24从预热脱附装置4的底部缓慢送入热载气，将预热脱附装置4内解析脱附出的二噁英吹脱带走，被带走的二噁英依次经脱附气管路25和第三风机14送入至热风返回管路29中，二噁英被第二风机10送入回转窑7内进行高温分解处理。其中，第一气密阀22和第二气密阀23的设置，能够防止二噁英外溢，同时第三风机14的抽吸作用能够使预热脱附装置4的内部保持微负压状态，以便二噁英的输出。预热脱附装置4内预热并脱除二噁英的除尘灰经加料腔道6排入至回转窑7内。
而固废物质(其他含锌含铁尘泥，如高炉瓦斯灰、转炉灰、氧化铁皮、轧钢尘泥、电炉灰等)可与由固定碳配料管路18输送至预热装置5内的活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质进行混合，并与来自回转窑7的600℃至900℃的热烟气逆流接触进行预热升温，之后，固废物质(含活性炭)排入至回转窑7内。由于回转窑7沿其轴向倾斜设置且沿其周向缓慢转动，因此，回转窑7内的物料(即：固废物质、活性炭和除尘灰)沿回转窑7的周向滚动、翻转，同时沿回转窑7的轴向由窑尾701向窑头702滑动；经过靠近窑头702处设置的燃烧器703的加热，在回转窑7内形成高温段(温度为900℃至1200℃)，当物料滑动至回转窑的高温段时，固废物质、除尘灰中的锌被活性炭粉还原并挥发形成锌蒸汽，锌蒸汽随着热烟气排出回转窑7，并依次经过加料腔道6、预热装置5进入至第二除尘装置11内，由于第二除尘装置11内温度较低，锌蒸汽在第二除尘装置11内冷凝并被氧化为次氧化锌，通过第二除尘装置11内对次氧化锌进行收集处理，即可得到粗锌粉产品，处理并脱锌后的热烟气依次经净烟气管路30和第四风机12，绝大部分通过第二烟囱13进行外排，小部分热烟气送入预热脱附装置4的底部，作为脱附热载气将二噁英带入至回转窑7内进行分解；而固废物质以及除尘灰中的铁氧化物与活性炭发生还原反应生成富铁窑渣，从靠近窑头702的位置排出进入冷却装置8内，在冷却装置8中，高温富铁窑渣与通过第二风管27送入的冷却空气接触，富铁窑渣在降温后排出(可用于烧结、高炉进行配料)，而高温富铁窑渣在冷却过程中所形成的热风被第一风管28引入至预热脱附装置4的热风入口407，并进入至预热脱附装置4内用于对二噁英的脱附，之后，该热风和脱附载气携带的二噁英由第二风机10送入至回转窑7内靠近窑头702的位置，该热风可作为高温助燃风(即二次风)对通入的燃料气起到助燃空气作用，加热回转窑7的温度大于1100℃，产生的热烟气在该高温区域停留时间在2秒以上，即可保证烟气中含有的二噁英被彻底分解，由于在分解后的热烟气中无烃类物、有机氯化物等前驱物，即使热烟气的温度下降后，二噁英也不会再合成，从而实现电炉烟气的二噁英彻底去除并无害化。
以下提供两对比实施例，以说明本实用新型烟气、固废协同处理系统及方法的效果。
实施例：
某钢铁企业，现有120t电炉一座，电炉一次烟气中的二噁英的含量为10ngTEQ/Nm3，需进行脱除。该企业现有360m2的烧结机一台，采用活性炭脱硫脱硝工艺对机头烟气进行净化，产生的粒径小于2mm的废活性炭300kg/h，将该废活性炭通过吨袋打包，运输并上料进入本实用新型的物料仓15内，一部分活性炭下料进入研磨装置2，将粒径小于2mm的废活性炭研磨至小于200目的活性炭粉，通过计量给料，喷入至除尘前烟道16内，活性炭粉的喷入量0至200mg/Nm3，活性炭粉的用量约为50kg/h，在除尘前烟道16内活性炭粉吸附去除电炉烟气中的二噁英，然后吸附有二噁英的活性炭粉进入至第一除尘装置13内，第一除尘装置13采用覆膜滤料或超细面层滤料，使得过滤风速小于0.8m/min，粉尘以及活性炭粉得以去除，经过反吹清灰，吸附有二噁英的活性炭粉及除尘灰落入灰斗。
将灰斗内的电炉除尘灰(含活性炭粉)通过气力输送至预热脱附装置4内，在预热脱附装置4内吸附有二噁英的电炉除尘灰(含活性炭粉)走管程，其流向与预热脱附装置4内且位于除尘灰通过管路402外的450℃至800℃的热风逆流换热，二噁英得以脱附及部分分解，被从预热脱附装置4底部进入的脱附载气带走送至回转窑7内。
该企业的高炉瓦斯灰、转炉二次灰等中高锌尘泥(大于1％)，与来自上述物料仓15中的废活性炭(粒径小于2mm)进行混合，调整活性炭的总质量占尘泥量的35％以上，混匀后送入预热装置5内。根据如下表1(成分表)，配料原则为尘泥中碳与添加的脱硫脱硝废炭之和达到总量的15％至30％。
| 粉尘种类 | TFe | FeO | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | C | Zn |
| 高炉瓦斯灰 | 55.20 | 8.00 | 8.21 | 6.67 | 1.12 | 4.49 | 17 | 3.49 |
| 转炉二次灰 | ～51 | - | 2～4 | ～9 | ～3 | - | 3～5 | 2～4 |
| 电炉灰 | 45.23 | 8.31 | 2.06 | 2.92 | 1.38 | 0.56 | 4.12 | 2.61 |
表1
在预热装置5内，来自回转窑7的高温烟气可到650℃至1000℃，可在预热装置5对尘泥和废活性炭的混合料预热至650℃至800℃，然后进入加料腔道6内，再与预热脱附装置4内脱附二噁英后的除尘灰混合进入至回转窑7内。
回转窑7由窑尾701至窑头702方向倾斜4％至8％，回转窑7在转动(0至1r/min)的过程中，回转窑7内的物料向窑头702滑动。由于回转窑7内靠近窑头702的位置设置有燃烧器703，通入的燃料气与来自预热脱附装置4的热风接触燃烧，对回转窑7进行升温，由于热风掺混的脱附气中氧含量较低，有利于燃烧火焰的拉长，保证了回转窑7加热的均匀性，热风及脱附气携带的二噁英在燃烧火焰中分解；在燃料气点燃附近区域，能够形成1100℃至1200℃的高温段，在此温度条件下，未被燃尽的二噁英能够进一步分解，从而实现二噁英的彻底去除。由于燃烧充分，二噁英的前驱物也被分解，从而保证热烟气在降温后，二噁英也无法再次合成。
在回转窑7内，物料停留时间控制在1.5h以上，尘泥物料逐渐加热升温，在900℃以上时，尘泥物料中的锌被活性炭粉还原析出锌蒸汽并挥发，温度继续升高，铁等金属氧化物亦被活性炭粉还原，还原后产生富铁窑渣，富铁窑渣中的氧化锌含量低于1％，可排出至冷却装置8内。在冷却装置8内，富铁窑渣与通入的冷却空气接触、降温，然后可排出富铁窑渣产品，该产品可回用于炼铁和炼钢等工序，实现铁元素的回收。同时，冷却空气在冷却装置8内吸热升温至450℃至800℃，被送至预热脱附装置4内用于二噁英的脱附。
锌蒸汽随回转窑7内的高温烟气流依次经加料腔道6和预热装置5，在预热装置5内温度降至240℃以下，然后锌蒸汽进入第二除尘装置11内，在第二除尘装置11内锌蒸汽重新被氧化成固态的氧化锌，随后被第二除尘装置11收集在烟道及布袋内，成为次氧化锌粉产品。第二除尘装置11内，净化后的烟气少部分由送入至预热脱附装置4内，作为带走二噁英的脱附载气，大部分烟气由第二烟囱13外排。
对比例：
某钢铁联合企业，采用活性炭脱二噁英工艺对120t电炉烟气进行处理，由于电炉原料含油含塑料较多，二噁英浓度波动较大，脱二噁英后，对产生的含二噁英的电炉除尘灰进行危险废物检测，二噁英最大浓度达到4μgTEQ/kg，常规浓度0.38μgTEQ/kg。将脱二噁英电炉灰与其他尘泥、炭粉混合，通过上料皮带送入回转窑竖式预热器内，预热器进料端温度为230℃，出料端温度为600℃至800℃，混合料在降流升温过程中，吸附在活性炭上的二噁英会解析挥发，二噁英分解后，在280℃至450℃时，烃类物与有机氯化物经化学反应还会再次合成二噁英，挥发及合成的二噁英随着回转窑烟气进入烟气处理系统，因此，还需要进一步增加专门的二噁英脱除装置，才能达到脱除二噁英的目的。由对比例可见，电炉烟气中的二噁英并未实现无害化处理，只是转移到了回转窑的烟气中，还需进行二次脱除。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (16)
1.一种烟气、固废协同处理系统，其特征在于，包括：
研磨装置，其用于对活性炭脱硫脱硝产生的废活性物质进行研磨，并通过研磨后的所述废活性物质吸附电炉烟气中的二噁英，所述研磨装置的出口与电炉的烟气管道相连；
第一除尘装置，其用于从烟气中分离出粉尘以及吸附有所述二噁英的所述废活性物质，所述第一除尘装置的入口分别与所述研磨装置的出口和所述电炉相连；
预热脱附装置，其用于对吸附于所述废活性物质上的所述二噁英进行脱附并对尘灰进行预热，所述预热脱附装置至少具有除尘灰入口、除尘灰出口、脱附气接口、热风入口和热风返回口，所述除尘灰入口与所述第一除尘装置的排灰口相连；
回转窑，其用于对脱附后的所述二噁英进行高温分解并对尘泥进行处理，所述回转窑分别与所述预热脱附装置的所述脱附气接口和所述热风返回口相连；
预热装置，其用于对添加的固废物质进行预热，所述预热装置的出口和所述预热脱附装置的所述除尘灰出口分别与所述回转窑相连，以使所述固废物质和所述除尘灰在所述回转窑内反应，并生成可回收物质，回收过程中冷却所产生的热风，并使所述热风通过所述预热脱附装置的所述热风入口进入至所述预热脱附装置；所述回转窑产生的烟气至少部分进入所述预热脱附装置内作为脱附载气。
2.如权利要求1所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述废活性物质为废活性碎焦和/或碎炭。
3.如权利要求1或2所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述固废物质为含锌元素和/或铁元素的尘泥，以及活性炭脱硫脱硝产生的废活性碎焦和/或碎炭；
所述可回收物质为所述固废物质和/或除尘灰高温还原反应后所得到的含铁物质和/或含锌物质。
4.如权利要求1所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述烟气、固废协同处理系统包括物料仓，其用于存放活性炭脱硫脱硝产生的所述废活性物质，所述物料仓至少具有第一出料口和第二出料口，所述第一出料口和所述第二出料口分别与所述研磨装置的进口和所述预热装置的进料口相连。
5.如权利要求1所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述第一除尘装置的入口与所述电炉的烟气出口通过除尘前烟道相连，所述研磨装置的出口通过活性炭输出管路与所述除尘前烟道相连，研磨后的所述废活性物质在除尘前烟道内对所述二噁英进行吸附。
6.如权利要求5所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述活性炭输出管路上设置喷射装置，以将研磨后的所述废活性物质喷射至所述除尘前烟道内。
7.如权利要求1所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述回转窑至少具有窑头和窑尾，由所述窑尾至所述窑头方向，所述回转窑向下倾斜设置，所述回转窑内且靠近所述窑头的位置设置有燃烧器，且所述预热脱附装置的所述脱附气接口和所述热风返回口连接于所述窑头位置，所述窑尾位置与所述预热装置的出料口之间设置有加料腔道，所述预热脱附装置的所述除尘灰出口与所述加料腔道相连。
8.如权利要求7所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述预热脱附装置的所述热风返回口与所述窑头位置通过热风返回管路相连，所述热风返回管路上设置有第二风机，所述预热脱附装置的所述脱附气接口通过脱附气管路与所述热风返回管路相连，所述脱附气管路上设置有第三风机。
9.如权利要求1所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述预热脱附装置的内部形成有内腔，所述除尘灰入口、所述除尘灰出口、所述脱附气接口、所述热风入口和所述热风返回口分别与所述内腔连通，所述除尘灰入口或与所述除尘灰入口相连的管路上设置有第一气密阀，所述除尘灰出口或与所述除尘灰出口相连的管路上设置有第二气密阀。
10.如权利要求1或9所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述预热脱附装置的内部设置有多根除尘灰通过管路，多根所述除尘灰通过管路的两端分别与所述除尘灰入口和所述除尘灰出口相连，所述除尘灰以及脱附的所述二噁英通过多根所述除尘灰通过管路；
所述预热脱附装置的内部且位于所述热风入口与所述热风返回口之间设置有多个折流板，多个所述折流板用于增大所述热风在所述预热脱附装置内的流程，所述热风与所述除尘灰流向相反，所述热风流经所述除尘灰通过管路的外侧，以对所述除尘灰通过管路内的除尘灰加热，实现所述除尘灰中二噁英的热脱附。
11.如权利要求10所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述除尘灰通过管路的上部和下部分别设置有用于将除尘灰与热风隔离的封板，所述除尘灰通过管路穿过所述封板。
12.如权利要求10所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，多个所述折流板由所述热风入口与所述热风返回口方向间隔排布，多个所述折流板的一端固定于所述预热脱附装置的内壁上，多个所述折流板的另一相对端与所述预热脱附装置的内壁之间留有过流间隙，且相邻两个所述折流板所对应的所述过流间隙相错开。
13.如权利要求10所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述预热脱附装置的内部采用列管式换热结构或间壁式换热结构。
14.如权利要求3所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述烟气、固废协同处理系统还包括第二除尘装置，其用于对所述固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含锌物质进行回收，所述第二除尘装置的进口与所述预热装置通过烟气管路相连，所述第二除尘装置的出口通过净烟气管路与第二烟囱相连，所述净烟气管路上设置有第四风机；
所述预热脱附装置的除尘灰出口处设置有脱附载气入口，所述脱附载气入口通过脱附载气管路与所述净烟气管路相连。
15.如权利要求3所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述烟气、固废协同处理系统还包括冷却装置，其用于对所述固废物质和/或除尘灰发生还原反应后所得到的含铁物质进行降温冷却，所述冷却装置至少具有冷风进口、物料出口、物料进口和热风出口，所述物料进口与所述回转窑相连，所述热风出口与所述预热脱附装置的所述热风入口相连。
16.如权利要求15所述的烟气、固废协同处理系统，其特征在于，所述冷却装置的所述冷风进口处或与所述冷风进口相连的第二风管上设置有第五风机。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322048383.7U CN220531138U (zh) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 烟气、固废协同处理系统 |
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Family Applications (1)
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