一种酸再生尾气净化和减排工艺及装备的制作方法

本发明涉及含hcl的高温废弃治理领域，尤其是涉及一种酸再生尾气净化和减排工艺及装备，适合于焙烧法再生盐酸酸洗废液尾气的净化和减排。

背景技术：

大气环境污染是当代具有全球性的环境污染问题，改善环境空气质量，维护人类健康是我们急需解决的时代课题。尾气排放，普遍存在于各类工业生产之中。喷雾焙烧生产系统中，尾气排放是一个最后的生产环节，也是一个非常重要的生产节点。需要对尾气中的各类有害成份进行处理，包括除尘除臭脱酸等。这些处理技术中，往往很多情况下，都是采用湿法处理。因此，其排放的尾气之中，往往存在着大量的水份，而且尾气排放温度均高于环境温度。排入大气环境后被冷却，使原已饱和或过饱和的尾气中的水气进一步冷凝，成为白雾排入大气。给广大民众以滚滚白烟的观感，产生很大的精神压力和心理反感，造成不好的社会影响。

我国对于工业上氯化氢气体的排放有着相关标准：《大气污染物综合排放标准gb16297-1996》规定氯化氢气体允许排放浓度≤100mg/m3；《石油炼制工业污染物排放标准gb31570-2015》规定重整催化剂再生烟气中氯化氢气体允许排放浓度≤30mg/m3；而与钢铁企业相关的《轧钢工业大气污染物排放标准(gb28665-2012)》对氯化氢气体允许排放浓度≤20mg/m3。有些地方的排放标准则更为严格，如《上海市地方标准大气污染物综合排放标准db31-933-2015》规定氯化氢气体允许排放浓度≤10mg/m3。

为降低酸再生烟气中hcl和氧化铁粉的排放，国内许多科研单位对此开展了大量的研究，形成了多项研究成果。河北钢铁股份有限公司唐山分公司(cn201220128803.1)发明了一种可以降低酸再生尾气中酸含量、氧化铁粉含量的装置，该专利可以保证洗涤塔、吸收塔的吸收效果，使酸再生尾气中酸含量、氧化铁粉含量降低，处于正常范围，有效地减少对设备的腐蚀和损坏。成都华西化工科技股份有限公司(cn201310673071.3)发明了一种消除废酸再生装置冒红烟的工艺，用于解决现有技术中废酸再生装置在酸水转换过程中发生冒“红烟”现象的问题。该工艺在预浓缩器和吸收塔之间增加脱氯塔，并引入新酸和再生酸，一方面，增加了预浓缩器的酸浓度，达到氧化铁粉与预浓缩器中的游离酸充分反应的目的；另一方面，极细的氧化铁粉进入脱氯塔后被除去，由此可彻底避免酸再生装置冒“红烟”现象的发生。中国钢研科技集团有限公司等单位发明了一种酸再生酸气吸收和尾气减排系统及其利用方法(cn201410736292.5)，该酸再生酸气吸收和尾气减排系统包括依次连通的一级吸收塔、二级吸收塔、风机、气液分离器和废气洗涤塔。酸再生酸气吸收和尾气减排系统还包括集水槽，集水槽分别与一级吸收塔和二级吸收塔连通。在集水槽与一级吸收塔之间设有换热器，换热器用于使从集水槽流出的吸收水经冷却后进入一级吸收塔，解决了酸再生工程排放的尾气温度过高、水汽含量高、尾气含酸量易超标不稳定等问题，减少了污染和危害。鞍山创新废酸除硅再生工程有限公司发明了一种涉及盐酸再生装置尾气处理工艺及处理系统(cn201510256128.9)，其工艺过程为：1)从吸收塔出来的盐酸再生装置尾气进入冷凝器中与冷却水间接换热，尾气中的部分水蒸汽冷凝后的冷凝液进入收集水罐作为吸收塔的喷洒液；2)冷却水换热升温后去冷却塔，重新冷却后再返回冷凝器循环使用；3)尾气出冷凝器后经排烟风机加压进入碱洗塔，彻底中和其中的盐酸，最终排放的尾气含酸量≤10mg/m3。本发明在实现盐酸再生装置尾气达标排放的同时，过还可减少尾气总排放量，降低排烟风机负荷。中冶南方工程技术有限公司本发明提供了一种酸洗酸再生机组尾气消除系统(cn201610186676.3)，包括洗涤塔和设置在洗涤塔顶部的烟囱，烟囱上部设置有冷热气体混合器，冷热气体混合器的气体出口通过输气管道与输送风机连接，输送风机出口通过排气管道连接循环水池。该酸洗酸再生机组尾气消除系统结构简单，尾气消除方法操作方便，通过循环水有效地吸附了尾气中的hcl气体，并去除了粉尘颗粒，使排放气体的各项指标均优于国家标准，极大地改善了酸洗机组和酸再生机组厂房周边的环境条件；同时，由于烟囱“白烟”的消除，有效地解决了城市钢铁厂频遭投诉的困扰。

针对冷轧带钢厂生产过程中产生的含氯化氢(hcl)尾气，通过换热器及旋流分离器对其进行净化处理，对原有工艺路线进行改造、新增换热设备及旋流分离器以提高尾气净化效果，可大力减少外排白色烟雾浓度与粉尘，大力改善民众观感，提升社会效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种酸再生尾气净化和减排工艺及装备，其针对盐酸再生过程中产生的有毒有害尾气，通过换热器及旋流分离器对其进行净化处理，大幅减少外排白色烟雾浓度与红色粉尘，大力改善尾气排放烟囱的民众观感，具有良好的社会效益。

为解决上述技术问题，本发明的提供了一种酸再生尾气净化和减排工艺，其包括：利用吸收塔接收酸再生烟气；利用换热器对吸收塔所排尾气进行冷却；利用旋流分离器对换热器的过湿尾气进行分离；利用洗涤塔对换热器排出尾气进行净化；利用换热器排出的干空气与洗涤塔排出的湿饱和气体进行混合，而后将混合物排入大气。

本发明的酸再生尾气净化和减排工艺中，所述换热器采用自然空气对吸收塔所排尾气进行冷却。

本发明的酸再生尾气净化和减排工艺中，所述换热器为管式换热器或者板式换热器。

本发明的酸再生尾气净化和减排工艺中，所述换热器冷却液、旋流分离器的冷却液输送至吸收塔。

本发明的酸再生尾气净化和减排工艺中，所述自然空气利用鼓风机送入换热器。

一种用于前文所述酸再生尾气净化和减排工艺的装备，其包括：吸收塔(1)、换热器(2)、旋流分离器(3)、洗涤塔(4)；所述吸收塔(1)的吸收塔入口(1a)用于接收酸再生烟气；所述吸收塔(1)的吸收塔出口(1b)连接于换热器(2)的换热器尾气接入口(2a)；所述换热器(2)具有干空气排出口(2b)、自然空气入口(2c)、过湿尾气出口(2d)，所述自然空气入口(2c)连接有送风装置(5)；所述旋流分离器(3)的过湿尾气入口(3a)连接于换热器(2)的过湿尾气出口(2d)，所述旋流分离器(3)的旋流器尾气出口(3b)连接于洗涤塔(4)的入口，所述洗涤塔入口与旋流器尾气出口之间设置有加压送风装置(6)；所述旋流分离器的冷凝水出口、换热器的冷凝水出口连接于吸收塔的喷淋系统；所述换热器(2)的干空气排出口(2b)连接于洗涤塔的出口，且共同经过混合段后让干空气与湿饱和气体混合后排向大气。

如前文所述装备中，所述换热器为板式换热器或者管式换热器。

如前文所述装备中，所述换热器为热管式换热器。

如前文所述装备中，所述热管式换热器中的热管呈垂直安装，烟气走热管的下部，自然空气走热管的上部。

如前文所述装备中，所述热管式换热器中的热管设置有翅片，所述热管式换热器的热管材料为碳钢衬搪瓷或者贵金属材料。

本发明具有如下有益效果：采用该专利技术，使得吸收塔后酸再生尾气中的hcl得到回收利用，充分净化尾气中的微细fe2o3，使得外排烟气中的hcl和fe2o3的含量均控制在10mg/nm3以下，达到国家和各行业标准的排放要求。同时由于烟气中的湿度大幅降低，外排烟气不会产生冒“白烟”的现象，大力改善民众观感，具有良好的社会效益。

附图说明

图1为酸再生工艺流程示意图。

图2为本发明中酸再生尾气净化和减排装备原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种酸再生尾气净化和减排工艺(以下简称“该工艺”)，其包括烟气的冷却、分离、混合等工艺过程。这里的“烟气”指代焙烧法再生盐酸酸洗废液尾气。下面详细描述该工艺的过程。

首先，利用吸收塔接收酸再生烟气，利用吸收塔接收酸再生烟气时，吸收塔的结构采用填料塔，由填料塔构成的吸收塔中，吸收塔的入口位于塔体底部，吸收塔的出口位于塔体顶部。

然后，利用换热器对吸收塔所排尾气进行冷却，所述换热器采用自然空气对吸收塔所排尾气进行冷却，自然空气通过鼓风机等送风装置吹入到换热器中，而换热器优选热管式换热器。也可以采用耐盐酸腐蚀的钽、铌、锆、非金属复合材料制作的板式或管式换热器。在选择热管式换热器时，热管式换热器中的热管呈垂直安装，烟气走热管的下部，自然空气走热管的上部，热管式换热器中的热管带有翅片，热管材料首选碳钢衬搪瓷，也可以采用钽、铌、锆等贵金属材料。烟气经换热后温度下降到50～60℃。

而后，利用旋流分离器对换热器的过湿尾气进行分离，经冷却的烟气(过湿尾气)进入到旋流分离器中，该旋流分离器中安装有若干根旋流管，尾气从侧面进入到旋流器中，分离下来的液体聚集在旋流器的底部，分离后的尾气从顶部流出，进入尾气风机。

再利用洗涤塔对换热器排出尾气进行净化，经除液滴后的尾气，进入到尾气风机经尾气风机加压后进入到尾气洗涤塔，尾气经水或低浓度氢氧化钠溶液吸收后，进入烟囱，此时的尾气为湿饱和气体。

最后，利用换热器排出的干空气与洗涤塔排出的湿饱和气体进行混合，而后将混合物排入大气。酸再生尾气在烟囱中与经热管换热器加热的空气混合，混合后的尾气为干空气，这一干空气可排入大气。

在该工艺中，所述换热器冷却液、旋流分离器的冷却液输送至吸收塔。冷却液送至吸收塔后直接进入到吸收塔的喷淋系统，利用喷淋系统的喷头喷洒进入到吸收塔的酸再生烟气。

本发明还提供了一种用于酸再生尾气净化和减排工艺的装备，参见图2，其具备包括吸收塔1、换热器2、旋流分离器3、洗涤塔4。

从图2可知，所述吸收塔1的吸收塔入口1a用于接收酸再生烟气，该吸收塔入口1a位于吸收塔的底部。吸收塔出口1b位于吸收塔的顶部，吸收塔1的吸收塔出口1b通过管道而连接于换热器2的换热器尾气接入口2a。所述换热器2具有干空气排出口2b、自然空气入口2c、过湿尾气出口2d，所述自然空气入口2c连接有送风装置5，例如鼓风机。所述旋流分离器3的过湿尾气入口3a通过管道而连接于换热器2的过湿尾气出口2d，所述旋流分离器3的旋流器尾气出口3b连接于洗涤塔4的入口，所述洗涤塔入口与旋流器尾气出口之间设置有加压送风装置6，例如尾气风机。所述旋流分离器的冷凝水出口、换热器的冷凝水出口通过管道而连接于吸收塔的喷淋系统。所述换热器2的干空气排出口2b连接于洗涤塔的出口，且共同经过混合段后让干空气与湿饱和气体混合后排向大气，这里可以在洗涤塔顶部出口设置一个烟囱，从而让烟囱作为混合段来实现干空气与湿饱和气体的混合。

洗涤塔可以设置多个洗涤段，例如两个洗涤段，洗涤塔内为填料结构。

需要注意的是，图2中所示换热器为热管式换热器，所述热管式换热器中的热管呈垂直安装，烟气走热管的下部，自然空气走热管的上部。所述热管式换热器中的热管设置有翅片，所述热管式换热器的热管材料为碳钢衬搪瓷或者贵金属材料。而换热器包括但不仅限于此，还可以是采用耐盐酸腐蚀的钽、铌、锆、非金属符合材料制作的板式或者管式换热器

在图2中，换热器和旋流分离器的冷凝液出口均未示出连接至吸收塔的管路。

本发明提供的工艺及装备使得吸收塔后酸再生尾气中的hcl得到回收利用，充分净化尾气中的微细fe2o3，使得外排烟气中的hcl和fe2o3的含量均控制在10mg/nm3以下，达到国家和各行业标准的排放要求。同时由于烟气中的湿度大幅降低，外排烟气不会产生冒“白烟”的现象，大力改善民众观感，具有良好的社会效益。

喷雾焙烧法是盐酸再生的主流技术，其工艺流程是酸洗废液首先进入预浓缩器，废酸与热焙烧气体通过直接接触换热，降低烟气的温度。降温后烟气中的氯化氢气体在吸收塔内用漂洗水进行吸收，转化为盐酸。吸收塔出来的尾气进入到气体洗涤塔，用水喷淋吸收蒸汽中残余的氯化氢，洗涤塔出来的尾气则通过烟囱排入大气其典型的工艺流程如图1所示，该图各英文部分的译文如下：gas为燃气、air为空气、reactor为反应器、fe2o3station为三氧化二铁站、spray为喷雾、cycloneseparator为旋风分离器、preconcentrator为预浓缩器、venturi为文丘里管、absorptioncolumn为吸收塔、todevice为去设备、regenerationacid为再生酸、columnwasher为洗涤柱或者洗涤塔、fumestack为烟尘、sio2removalsystem为二氧化硅去除系统、wasteacid为废酸。

在该酸再生流程中：从吸收塔出来的烟气温度约80℃，这种气体经尾气风机直接送入洗涤塔，由于这一气体呈过饱和状态，气体的湿含量高，导致气体经洗涤后温度和湿度下降并不明显，当这种气体排入大气后，气体与环境冷空气混合，温度下降，气体中的水汽凝结成大量的小水滴，形成“白烟”。而当气体中含有一定的量的fe2o3铁粉后，气体就成为红颜色，出现“红烟”，而且由于烟气中含有盐酸，极大污染烟囱附近周围的环境。

分析烟气中主要污染物为hcl和fe2o3，烟气中的hcl气体是一种以溶于水的物质，在高湿度情况下，绝大多数的hcl气体均以盐酸的形式存在，而气体中的fe2o3为一种微细的颗粒，这种颗粒可被小水滴吸附捕集，因此只要降低烟气的温度，使得烟气中的水汽凝结为水滴，去除烟气中的水滴，就可大大降低烟气中氯化氢和氧化铁粉的排放，消除烟气冒“白烟”现象。而利用本发明提供的工艺及装备即可解决此问题。参见图2，从吸收塔排出的烟气进入到换热器，冷介质为自然空气，尾气经换热后温度大幅下降，水汽大部均冷凝成水滴，而自然空气得到加热，空气的干度增加。被冷却的酸再生尾气进入到水力旋流器中，尾气中的气液在旋流器中分离，所得到的液体为含有fe2o3的稀盐酸溶液，可以回流到吸收塔中进一步提高浓度，成为再生酸。经气液分离后的尾气，其中大部分的水滴已去除，气体基本呈饱和状态，其中的hcl和fe2o3的浓度已大幅降低，这种气体再在洗涤塔中经洗涤后，在相对湿度为100％的情况下进入到烟囱，与换热器出口的干空气混合，使得尾气的湿度大幅降低，从而降低了排空烟气的露点温度。由于排放的尾气在烟囱附近区域无法达到露点温度，从视觉上就无法观察到烟囱排放的“白烟”。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。