一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置和方法与流程

1.本发明属于危险废物处置技术领域，具体涉及一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置和方法。


背景技术：

2.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。
3.危废处置企业回收的危险废物中物料来源、成分组成等十分复杂，通常含有大量的氯、硫、氟、氮、磷等化学元素。这些化学元素在高温焚烧过程中会产生大量的氯化氢、二氧化硫、氟化氢、氮氧化物、磷化物等各类酸性气体，在烟气外排前必须进行有效的脱除。
4.氮氧化物可以借助焚烧系统中sncr与scr装置进行有效脱除。而对于氯化氢、二氧化硫、氟化氢等酸性气体，目前危废行业普遍采用的脱酸工艺为干法脱酸+两级碱洗相结合的方法，即焚烧炉出来的高温烟气首先进行降温，然后通过喷洒消石灰脱除一部分酸性气体，之后烟气通过布袋除尘器脱除烟气中的颗粒物，最后进入通过碱液来脱除各类酸性气体，实现达标排放。在这个工艺过程中两级碱洗是脱酸的核心工段，所用碱洗液的成分为氢氧化钠。然而，目前危废市场竞争越来越激烈，液碱或固体氢氧化钠的市场价格不断攀高，这使得危废企业在消耗大量液碱来进行烟气脱酸的同时面临着巨大的成本压力。
5.现有的一种双干法脱酸工艺，利用喷洒小苏打的方法。该工艺的缺点在于脱酸使用的小苏打价格较高，不利于企业控制成本，小苏打与酸反应后产生大量的二氧化碳，会使得整个焚烧系统的碳排放量显著增加。


技术实现要素：

6.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危废焚烧系统烟气脱酸的装置和方法。
7.为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
8.第一方面，一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置，包括脱酸塔、急冷塔，脱酸塔中的上部设置喷淋结构，脱酸塔的下部设置固液分离区，脱酸塔的中部设置烟气进口，脱酸塔中烟气进口的下方、固液分离区的上方设置为曝气区，脱酸塔的顶部为烟气出口，固液分离区得到的浓浆液通入到急冷塔中。
9.本发明中提出了一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置，脱酸塔内部的喷淋区、曝气区、固液分离区协同作用，能够同步脱除氯化氢、氟化氢等卤素元素产生的酸性气体以及含硫的酸性气体，实现烟气达标排放；脱酸塔排出的浓浆液通入到急冷塔中实现脱酸废水的零排放。相比于现有的半干法脱酸，提高了脱酸效率。脱氯之后产生大量的氯化物，都是水溶性的，里面阳离子的浓度会明显增加。而脱硫产生的亚硫酸盐往往是微溶性的。根据同离子效应，易溶的浓度高会抑制微溶的，本发明解决了氧化镁作为脱酸剂卤素含量超标同样
会导致脱硫效率下降的问题，且脱酸废液经曝气后产生大量的含镁离子废水难以处理的问题。
10.第二方面，一种危废焚烧系统烟气脱酸的方法，所述方法为：
11.将烟气通入脱酸塔中，利用喷淋液对烟气进行直接逆流式接触喷淋处理，所述喷淋液的成分中含有氧化镁；
12.喷淋后的脱酸喷淋液中含有氯化镁、氟化镁和亚硫酸镁等可溶性镁盐，与曝气进行接触，脱酸喷淋液中的亚硫酸镁被氧化成为硫酸镁，得到氧化喷淋液；
13.氧化喷淋液在脱酸塔中的固液分离区进行固液分离，得到浓浆液和澄清液体；
14.浓浆液在急冷塔中与烟气接触，在烟气的高温作用下浓浆液中氯化镁、氟化镁硫酸镁等可溶性镁盐成为镁盐固体。
15.烟气与喷淋液直接接触，最后通过镁盐固体的形式收集，解决了含镁离子废水难以处理的问题。
16.本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
17.(1)本发明首次在危险废物焚烧系统中使用廉价的氧化镁作为脱酸剂来替代常规的氢氧化钠脱酸剂、或者以氧化镁为基础的多组分脱酸剂，可实现多种酸性气体的同步脱除。
18.(2)本发明利用脱酸塔，采用危废处置中湿法脱酸的方法，集喷淋脱酸、曝气、固液分离等技术于一体，并增加了换热技术。该技术既能保证良好的脱酸效果，还可以实现脱酸剂用量的良好控制，提高脱酸剂的利用率。
19.(2)本发明脱酸塔产生的脱酸废液通过连续性外排(或间歇性外排)，避免了浆液中氯等卤素富集对脱硫效果的影响，最终实现同步的脱除卤素、脱硫。
20.(3)脱酸废水回用急冷塔与烟气接触结晶出盐，实现废水零排放。
21.(4)经济效益，与使用氢氧化钠作为脱酸剂进行对比，使用氧化镁作为脱酸剂，由于氧化镁成本远低于液碱，再加上脱酸废液回用急冷塔降低的废水处理成本，每年可为危废处置企业带来十分可观的经济效益。
22.(3)环境效益，本发明提供的脱酸方法，可广泛应用于危废焚烧系统与医废焚烧系统中，烟气可实现达标排放，还实现了脱酸废水的零排放，整个系统无污染物外排。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，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。
24.图1为本发明的危废焚烧系统烟气脱酸的装置结构图；
25.图2为本发明的危废焚烧系统烟气脱酸方法流程图；
26.其中，1、工业水源，2、烟气，3、脱酸塔，4、喷淋结构，5、曝气区，6、曝气风机，7、固液分离区，8、中心管，9、填料，10、去急冷塔，11、ph计，12、换热器，13、脱酸烟气，14、制浆罐，15、料仓，16、罐车。
具体实施方式
27.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。
28.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技术的示例性实施方式。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。
29.第一方面，一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置，包括脱酸塔3、急冷塔，脱酸塔3中的上部设置喷淋结构4，脱酸塔3的下部设置固液分离区7，脱酸塔的中部设置烟气进口，脱酸塔3中烟气进口的下方、固液分离区的上方设置为曝气区5，脱酸塔的顶部为烟气出口，固液分离区7得到的浓浆液通入到急冷塔中。
30.半干法脱酸的工艺为将浆液与烟气沿同一方向顺流接触后一起喷洒到塔中，这种方法很难实现烟气2中酸性气体的达标排放，且，脱酸剂与烟气2同向运动并接触，势必造成脱酸效率显著下降。本发明是一种湿法脱酸，即烟气向上，脱酸塔上部的喷淋区向下喷出喷淋液，然后逆流接触，使烟气中的酸性气体被充分吸收，这样得到的浆液较多，通过下部的固液分离区进行分离。
31.本发明中脱酸塔内部的结构为喷淋结构、曝气区、固液分离区，三部分结构相互协调作用，喷淋结构喷出的喷淋液从脱酸塔顶部进入，自上向下流动，烟气自下而上，喷淋液与烟气二者在脱酸塔内逆流接触，将酸性气体脱除，然后进入曝气区被曝气氧化，然后进入固液分离区进行分离，三个结构顺序不可颠倒，配合使最后的浆液中含有氯化镁、硫酸镁、氟化镁等镁盐。硫酸镁易溶于水，而亚硫酸镁微溶于水，本发明中将亚硫酸镁氧化为硫酸镁，然后将含硫酸镁、氯化镁、氟化镁的浆液作为浆液通过固液分离区后进行连续性外排(或间歇性外排)，避免了浆液中氯的富集对脱硫效果的影响，最终实现同步的脱含卤素与硫的酸性气体。
32.在急冷塔中，浆液中的氯化镁、硫酸镁、氟化镁等可溶性镁盐被烟气干燥，水分蒸发，得到固体镁盐进行回收。解决了镁盐溶液后处理的问题。
33.优选的，脱酸塔设置一级或者两级，两级脱酸塔串联设置。
34.在本发明的一些实施方式中，脱酸塔上固液分离区7的底部设置浓浆液出口，所述浆液出口与急冷塔连接，脱酸塔上固液分离区设置澄清浆液出口。浓浆液中含有大部分镁盐，澄清浆液中含有极少的镁盐。
35.在本发明的一些实施方式中，还包括固液分离装置，脱酸塔的浓浆液出口与固液分离装置连接，固液分离装置的出口与急冷塔连接。进一步固液分离装置为陶瓷膜微过滤设备。
36.浓浆液出口排出的浓浆液去急冷塔10，在去急冷塔10的管道上经过固液分离装置，截留浓浆液中的一些固体杂质，而含有硫酸镁、氯化镁、氟化镁及其它可溶性镁盐的滤液进入急冷塔，干燥脱水，析出的镁盐固体在急冷塔底部落出。
37.在本发明的一些实施方式中，急冷塔中设置双流体回喷枪。液体在双流体回喷枪内被压缩空气切割为细小的雾化颗粒后沿高温烟气流动方向喷出，最终盐分以固体颗粒形态析出并从急冷塔底部落下，水分在高温烟气作用下变为水蒸汽外排。特别地，该技术成功解决了以氧化镁作为脱酸剂时产生大量含镁废水的处理处置问题。
38.在本发明的一些实施方式中，还包括料仓15、制浆罐14，脱酸塔的澄清浆液出口与制浆罐连接，料仓15与制浆罐14连接。进一步，还包括罐车16，所述罐车16向料仓15内输送原料。
39.脱酸后的吸收液进行固液分离，分离后的液体一部分被泵送至制浆罐溶解mgo再次循环使用，另一部分经换热器降温冷却后与脱酸料桨混合后再次进入脱酸塔。分离后浓浆体在脱酸塔底部排出，并通过渣浆泵输送至下游的连续式固液分离系统。料仓15通过称重螺旋给料机向底部的制浆罐进行投料(氧化镁)，流化风系统使用空气炮对粉体进行流化搅动，确保无结块落下，制浆完成后，由供浆泵将浆体送入喷淋管道，与换热器产生的冷却水并流后喷入脱酸塔。
40.在本发明的一些实施方式中，还包括换热器12，脱酸塔3的澄清浆液出口与换热器12连接，换热器12的出口与脱酸塔3的喷淋结构连接。脱酸塔3流出的液体一部分进入换热器12进行降温冷却，后与料桨混合后再次进入脱酸塔3。设置换热器12可保证进入脱酸塔3的混合物温度足够低，充分降低烟气的温度，增强酸性气体的吸收，同时减少水分在高温环境中随烟气外排流失。换热器还设置有旁路，在气温较低的季节不经换热器直接提供冷却水。
41.在本发明的一些实施方式中，还包括干式反应器和除尘器，急冷塔的烟气出口依次连接干式反应器、除尘器，除尘器的出口连接脱酸塔。通过干式反应器进行预脱酸。从干式反应器的顶部，与烟气逆流，投加碱性的固体脱酸剂，如消石灰。
42.在本发明的一些实施方式中，固液分离区内设置中心管8和填料9、隔板，隔板分离固液分离区7和曝气区5，填料9位于隔板的下方，中心管8的顶端穿过隔板与曝气区5相通，中心管的底端穿过填料区位于填料区的下方。有利于脱酸喷淋液的分离得到浓浆液和澄清液体。曝气之后的浆液，直接流入中心管，在中心管底部向上返流，返流时固体被填料截留，液体通过填料向上运动至清液区，然后排出。底部截留的浓浆从塔底排出。
43.在本发明的一些实施方式中，脱酸塔3内设置多层的喷淋结构4。喷淋结构4为喷头。设置多层的喷淋结构，能够更好的让烟气脱酸。所用喷头为304不锈钢、316不锈钢、316l不锈钢或碳化硅材质。浆液喷淋循环使用泥浆式离心泵。
44.在本发明的一些实施方式中，还包括曝气风机6，曝气风机6与脱酸塔3的曝气区连接。可选离心式风机、罗茨鼓风机、回转式风机、水环式风机、空气压缩机、吹吸式气泵；进一步，曝气风机为罗茨风机，更优选地为三叶式罗茨风机。曝气管道在长、宽、高三个维度进行布置，通过向曝气区域鼓入大量空气来将难溶性的亚硫酸镁氧化物易溶性的硫酸镁，同时对浆液具有搅动作用，防止固相在池中沉积。
45.在本发明的一些实施方式中，在脱酸塔底部固液分离区的清液外排出口处设置ph计11，并将其与供浆泵进行联锁控制，ph计11实时检测脱酸废液酸碱性的变化，反馈给供浆泵用来实时调节供料量的大小，从而解决了烟气中酸性气体发生变化时，投加脱酸剂不足或过量的问题，既能实现烟气达标排放又能避免原料浪费。脱酸塔内的液气比根据烟气中酸类型与含量控制在4-18之间。
46.在本发明的一些实施方式中，脱酸塔设置一个或者设置多个进行串联。脱酸塔的数量为1-3级。
47.第二方面，一种危废焚烧系统烟气脱酸的方法，所述方法为：
48.将烟气通入脱酸塔中，利用喷淋液对烟气进行直接逆流式接触喷淋处理，所述喷淋液的成分中含有氧化镁；
49.喷淋后的脱酸喷淋液中含有氯化镁、亚硫酸镁、氟化镁等可溶性镁盐，与曝气进行接触，脱酸喷淋液中的亚硫酸镁被氧化成为硫酸镁，得到氧化喷淋液；
50.氧化喷淋液在脱酸塔中在固液分离区进行固液分离，得到浓浆液和澄清液体；
51.浓浆液在急冷塔中与烟气接触，在烟气的高温作用下浓浆液中氯化镁、硫酸镁、氟化镁等可溶性镁盐成为镁盐固体。
52.本发明中喷淋液选择的是氧化镁的成分，利用氧化镁进行脱酸。
53.在本发明的一些实施方式中，脱酸塔没喷淋液与烟气的液气比为4-18。
54.在本发明的一些实施方式中，脱酸塔内曝气量为3-10m3/min。
55.在本发明的一些实施方式中，进入脱酸塔的喷淋液中氧化镁与水的质量比例为1:3-1:10；进一步，所述氧化镁的粒度在150目-500目；优选为250-400目；进一步，氧化镁的有效含量在55-98％；优选为75％-90％。
56.在本发明的一些实施方式中，急冷塔的烟气出口温度为480-550℃，脱酸塔入口烟气温度140-190℃。急冷塔可以将烟气进行降温，然后经过干式反应器和除尘器后温度进一步降低。
57.在本发明的一些实施方式中，烟气中二氧化硫浓度4500-6600mg/nm3，氯化氢浓度2000-3500mg/nm3，氟化氢浓度低于100mg/nm3。
58.在本发明的一些实施方式中，本发明的烟气可以为医疗废物焚烧产生的烟气。
59.在本发明的一些实施方式中，还包括工业水源1，所述工业水源1分别与脱酸塔的曝气区、循环泵、制浆罐连接。所述循环泵包括固液分离区的浓浆液出口与急冷塔连接的管道上设置的排渣泵，澄清浆液出口与换热器连接的管道上设置的泥浆离心泵，制浆罐与喷淋结构入口连接的管道上设置的供浆泵。
60.下面结合实施例对本发明进一步说明
61.实施例1
62.某危废焚烧生产线，工况烟气量66832-68661nm3/h，急冷塔烟气出口温度490-510℃，脱酸塔塔入口烟气温度150-180℃，二氧化硫浓度4500-6600mg/nm3，氯化氢浓度2000-3500mg/nm3，氟化氢浓度低于100mg/nm3，用本发明中的方法进行烟气脱酸，附图1为脱酸装置，采用两级脱酸塔进行吸收。
63.如图2所示，按照氧化镁与水比例为1:5进行制浆，氧化镁的用量为200kg/h。所得浆液由供浆泵将浆液分别送入一、二级脱酸塔，液气比控制在9左右。吸收酸性气体后的液体经曝气、固液分离后，液体一部分回流至制浆罐，另一部分通过泥浆离心泵后进入换热器降温后再次喷入脱酸塔。使用罗茨风机进行曝气处理，曝气风量为6.2m3/min。与此同时，脱酸塔底部浓浆液进行连续性外排，通过排渣泵经过超细陶瓷膜过滤器截留不溶物，液体喷入急冷塔与高温烟气接触，实现废液的零排放。
64.按照本发明的方法连续运行一个月，二级塔脱酸烟气13排放温度为维持在50-55℃，so2的浓度维持在20-26mg/nm3，hcl的浓度维持在15-21mg/nm3，氟化氢的浓度维持在3-5mg/nm3，整个过程中烟气中的酸性气体均可达标排放。与此同时，脱酸废水利用急冷塔的高温烟气处理，实现了零排放，急冷塔底部落下的镁盐进行了资源化回收利用。
65.实施例2
66.某医废焚烧生产线，工况烟气量8000-12000nm3/h，急冷塔烟气出口温度500-520℃，酸吸收塔入口烟气温度150-180℃，氯化氢浓度3900-4700mg/nm3，二氧化硫浓度低于50mg/nm3，氟化氢浓度低于100mg/nm3，用本发明中的方法进行烟气脱酸，附图1为脱酸装置，采用单级脱酸塔进行吸收。
67.如图2所示，按照氧化镁与水比例为1:6进行制浆，氧化镁的用量为50kg/h。所得浆液由泥浆离心泵将浆液分别送入单级脱酸塔，液气比控制在10左右。吸收酸性气体后的液体经曝气、固液分离后，液体一部分自塔底部回流至浆液池制浆罐14，另一部分进入换热器降温后再次喷入脱酸塔。使用曝气风机6(罗茨风机)进行曝气处理，曝气风量为0.3m3/min。与此同时，由脱酸塔底部排出的浓浆液进行连续性外排，经过超细陶瓷膜过滤器截留不溶物，液体喷入急冷塔与高温烟气接触，实现废液的零排放。
68.按照本发明的方法连续运行20天，脱酸塔脱酸烟气13排放温度维持在51-54℃，hcl的浓度维持在5-8mg/nm3，so2的浓度为0mg/nm3，氟化氢的浓度为0mg/nm3，整个过程中烟气中的酸性气体均可达标排放。与此同时，脱酸废水利用急冷塔的高温烟气处理，实现了零排放，急冷塔底部落下的氯化镁固体盐进行了资源化回收利用。
69.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。