CN102305410B - 高n-s基含盐有机废液焚烧及尾气净化处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及其尾气净化处理方法及其系统。其包括依次连接的废液焚烧系统、烟气脱硫脱硝系统、烟气除尘系统、余热回收系统以及烟气洗涤系统。高N-S基有机废液在高温状态下氧化，完全氧化后的高温烟气进入脱硫脱硝反应器对烟气彻底净化，净化后的烟气进行余热回收。本发明采用废液焚烧与烟气净化分段进行，不仅满足废液中有机组分彻底分解所需的焚烧温度，而且为后续脱硫脱硝反应创造有利条件。在处理废液、废气的同时，回收大量烟气余热，副产饱和蒸汽，有效地降低焚烧装置的运行成本。
Description
技术领域
本发明属于化工含盐有机废液处理环保技术领域，具体涉及一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及其尾气净化处理方法及其系统。
背景技术
所谓高N-S有机废液是富含NO3 -、NH4 +、SO4 2-、CN-等离子的有机溶液，该废液特点是浓度高((NH4)2SO4浓度高达15％以上)、毒性大、热值高且通常含有钠盐。采用常规的处理方法包括生化法、深度氧化法以及流态化焚烧法都因存在一些弊端而无法实现工业化。因此，该类废水的排放给农药、染料、医药等精细化工行业的环保造成很大的压力，甚至威胁到一些精细化工企业的生存。
生化处理法应用于化工废水如印染、农药及农药中间体等高含盐废水时效果并不理想。因为废水中盐浓度过高，会对微生物生长产生抑制，当废水中的NaCl超过4000mg/L，Na2SO4含量超过2500mg/L，对活性污泥有较强的抑制作用，另外，废水中有毒成分(CN-)对微生物有杀灭作用，直接影响了生物处理的效果，致使生化法处理废水无法实施。
深度氧化法处理浓度很高的有机废水并不经济，因为氧化剂的消耗随着污染物的浓度的增加而增加。并且，实际氧化过程中产生的中间产物和氧化产物可能对环境的危害更大。
采用流态化焚烧方法来处理高N-S基有机废液，由于废水中碱金属盐的存在，势必会在床内形成低熔点的共晶体(熔点635～815℃之间)，随着熔融态共晶体盐的积累，最终将导致床料团聚而流化失败。
发明内容
本发明目的在于提供一种既无害化处理了有机废液，又回收了废液的热能，同时又副产饱和蒸汽的高N-S基含盐有机废液焚烧及尾气净化处理方法及系统。
实现本发明目的的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理方法，其包括如下步骤：
(a)高N-S基含盐有机废液和助燃空气同时从焚烧炉顶部进入焚烧炉内的燃烧器进行燃烧，通过调节助燃空气量控制焚烧炉内反应温度在1100～1200℃，该高N-S基含盐有机废液在高温下氧化分解，生成的高温烟气中含有SO2和NOX；
(b)步骤(a)中的含有SO2和NOX的高温烟气从焚烧炉底部出来经过烟气喷射器从脱硫脱硝反应器底部进入脱硫脱硝反应器内；同时脱硫剂和脱硝剂从脱硫脱硝反应器的下部进入脱硫脱硝反应器内，促进脱硫反应进行的雾化工业水从脱硫脱硝反应器的中上部进入脱硫脱硝反应器内；脱硫脱硝反应器内采用流态化原理，反应温度在850℃～950℃，高温烟气停留时间在1.5～2.0秒，循环物料的循环倍率K为20～25，高温烟气中的SO2和NOx同脱硫剂、脱硝剂发生反应而被去除掉；
(c)步骤(b)所得的除掉SO2和NOx的高温烟气从脱硫脱硝反应器顶部出来通过旋风除尘器除去细小的脱硫剂和脱销剂，然后烟气进入到余热锅炉进行换热，将锅炉给水管路输入的水加热成饱和蒸汽后输出并入管网再利用；此时烟气温度降至240～280℃，再经过省煤器降温至180℃以下；
(d)步骤(c)所得烟气经过碱洗塔淋洗除去微量的SO2，最后烟气直接通过烟囱排入大气。
如上所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理方法，其所述的脱硫剂采用平均粒径小于0.5mm的粉状石灰石，其中CaCO3含量大于90％；所述的脱硝剂采用尿素。
实现本发明目的的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理系统，其包括依次连接的废液焚烧系统、烟气脱硫脱硝系统、烟气除尘系统、余热回收系统以及烟气洗涤系统；
所述的废液焚烧系统包括焚烧炉，废液供应管路和助燃空气供应管路分别与焚烧炉的顶板入口相连通；所述的废液供应管路起始端连接废液罐，在废液供应管路上还设有废液泵；所述的助燃空气供应管路上设有鼓风机；
所述的烟气脱硫脱硝系统包括烟气喷射器、料仓、脱硫脱硝反应器、分离器、返料器、除渣机以及工业水补水管道；其中，焚烧炉底部出口通过烟气喷射器与脱硫脱硝反应器底部相连通；脱硫剂与脱硝剂置于料仓中，料仓通过管路与脱硫脱硝反应器下部相连通；工业水补水管道与脱硫脱硝反应器中上部相连通；脱硫脱硝反应器顶部出口与分离器顶部入口相连通；分离器底部出口与返料器顶部入口相连通，返料器中部出口通过管道与脱硫脱硝反应器下部相连通，返料器底部出口通过管道与除渣机入口相连通；
所述的烟气除尘系统包括旋风除尘器和沉降室；其中，旋风除尘器中上部入口与分离器顶部出口相连通；旋风除尘器顶部出口与沉降室顶部入口相连通；旋风除尘器底部出口通过管道与除渣机入口相连通，沉降室底部出口通过管道与除渣机入口相连通；
所述的余热回收系统包括余热锅炉、锅炉给水管路、蒸汽输出管路、省煤器；其中，余热锅炉上部入口与沉降室中下部出口相连通，余热锅炉下部出口与省煤器上部入口相连通；锅炉给水管路经过省煤器与余热锅炉中下部的入水口相连通；蒸汽输出管路与余热锅炉上部的出汽口相连通；
所述的烟气洗涤系统包括碱洗塔、碱液循环泵、碱液储罐、引风机、烟囱；所述的引风机入口与省煤器下部出口相连通；引风机出口通过管道与碱洗塔下部入口相连；碱洗塔底部出口与碱液储罐入口相连通；碱液储罐出口与碱液循环泵入口相连通；碱液循环泵出口通过管道与碱洗塔顶部碱液入口相连，碱洗塔顶部烟气出口与烟囱入口相连。
如上所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理系统，其所述的焚烧炉为“L”型，焚烧炉内反应温度为1100～1200℃。
本发明的效果在于：
本发明所述的高N-S基含盐有机废液焚烧及尾气净化处理方法，是针对该废水的特点对传统含盐有机废水流态化焚烧工艺的改进，其利用废水自身热值稳定燃烧，破坏有机废液中有机组分，并运用“流态化”机理来净化废液焚烧后的烟气。该方法中将高N-S基有机废液在高温状态下氧化，完全氧化后的高温烟气进入脱硫脱硝反应器，在脱硫脱硝反应器内利用流化床原理以脱硫脱硝剂为床料对烟气彻底净化，净化后的烟气进入余热回收装置。在处理废液、废气的同时，回收大量烟气余热，副产饱和蒸汽，有效地降低焚烧装置的运行成本。这一环保新工艺方法巅覆了传统的含盐废水流态化焚烧工艺，有望彻底解决农药、染料、医药等精细化工行业排放的高浓度含硫、含硝基有机废液环保处理的瓶颈问题。
本发明所述的高N-S基含盐有机废液焚烧及尾气净化处理系统，其采用废液焚烧与烟气净化分段进行，不仅满足废液中有机组分彻底分解所需的焚烧温度，而且为后续脱硫脱硝反应创造有利条件。焚烧后的高温烟气净化系统以流化床原理为基础，使脱硫剂、脱硝剂在反应器内多次再循环，延长了脱硫、脱硝剂与烟气的接触时间，从而大大提高了吸收剂的利用率。本发明的烟气净化系统有效地避免了含盐废液焚烧后烟气余热回收过程中造成锅炉堵管危害，成功地实现了含盐废液焚烧系统与热能回收装置一体化，在处理废液的同时，回收大量烟气余热，副产饱和蒸汽，有效地降低焚烧装置的运行成本。
附图说明
图1为本发明所述的一种高N-S基含盐有机废液焚烧及尾气净化处理系统示意图。
图中：1.废液罐；2.废液泵；3.鼓风机；4.焚烧炉；5.烟气喷射器；6.料仓；7.脱硫脱硝反应器；8.分离器；9.返料器；10.冷渣机；11.旋风除尘器；12.沉降室；13.余热锅炉；14.省煤器；15.引风机；16.碱洗塔；17.碱液储罐；18.碱液循环泵；19.锅炉给水管路；20.蒸汽输出管路；21.烟囱；22.工业水补水管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及其尾气净化处理方法及其系统作进一步描述。
实施例1
待焚烧净化处理的高N-S基含盐有机废液组成见下表1：
表1
| 样品1 | 组成(wt％) |
| 羟基乙腈 | 7.38％ |
| 甘氨腈 | 0.97％ |
| 亚氨基二乙腈 | 13.46％ |
| 氮川三乙腈 | 5.14％ |
| 硫铵 | 16.33％ |
| 水分 | 46.72％ |
| 其它有机物 | 10％ |
| 合计 | 100％ |
采用本发明所述方法处理上述高N-S基含盐有机废液的步骤如下：
(1)高N-S基含盐有机废液和助燃空气从“L”型焚烧炉4顶部进入焚烧炉，在焚烧炉4内反应温度为1100～1200℃(例如1100℃、1150℃或1200℃)，在有氧气存在的条件下，废液在高温下氧化分解，生成的高温烟气中含有大量SO2和少量NOX等；通过调节助燃风量来控制焚烧炉4的炉膛温度在1100～1200℃(例如1100℃、1150℃或1200℃)。
从工厂工艺装置产生的高N-S基含盐有机废液经过废液罐1后通过废液泵2送到焚烧炉4顶部的燃烧器进行雾化燃烧，由鼓风机3通过管道向焚烧炉4内补充过量的助燃空气；
(2)步骤(1)中的高温烟气从焚烧炉4底部出来经过烟气喷射器5从脱硫脱硝反应器7底部进入脱硫脱硝反应器7内，同时脱硫剂(采用平均粒径小于0.5mm的粉状石灰石，其中CaCO3含量大于90％)和脱硝剂(采用尿素)从脱硫脱硝反应器7的下部进入脱硫脱硝反应器7内，促进脱硫反应进行的雾化工业水从脱硫脱硝反应器7的中上部进入脱硫脱硝反应器7内；脱硫脱硝反应器7内采用流态化原理，反应温度在850℃～950℃(例如850℃、900℃或950℃)，高温烟气停留时间在1.5～2.0秒(例如1.5秒或2.0秒)，循环物料的循环倍率K为20～25(例如K为20、22或25)，高温烟气中的SO2和NOx同脱硫剂、脱硝剂发生反应而被去除掉；
(3)步骤(2)所得的除掉SO2和NOx的高温烟气从脱硫脱硝反应器7顶部出来通过旋风除尘器11除尘后，清洁的烟气进入到余热锅炉进行换热，将锅炉给水管路19输入的水加热成1.25MPaG的饱和蒸汽，由蒸汽输出管路20输出并入管网再利用；此时烟气温度也相应地由1100℃左右降至250℃左右，再经过省煤器14降温至180℃；
(4)步骤(3)所得烟气经过碱洗塔16洗涤，除去微量SO2后，直接通过烟囱21排入大气。排放满足GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
实施例2
如图1所示，本发明所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及其尾气净化处理系统包括依次连接的废液焚烧系统、烟气脱硫脱硝系统、烟气除尘系统、余热回收系统以及烟气洗涤系统；
所述的废液焚烧系统包括焚烧炉4，废液供应管路和助燃空气供应管路分别与焚烧炉4的顶板入口相连通；所述的废液供应管路起始端连接废液罐1，在废液供应管路上还设有废液泵2；所述的助燃空气供应管路上设有鼓风机3；
所述的烟气脱硫脱硝系统包括烟气喷射器5、料仓6、脱硫脱硝反应器7、分离器8、返料器9、除渣机10以及工业水补水管道22；其中，焚烧炉4底部出口通过烟气喷射器5与脱硫脱硝反应器7底部相连通；脱硫剂与脱硝剂置于料仓6中，料仓6通过管路与脱硫脱硝反应器7下部相连通；工业水补水管道22与脱硫脱硝反应器7中上部相连通；脱硫脱硝反应器7顶部出口与分离器8顶部入口相连通；分离器8底部出口与返料器9顶部入口相连通，返料器9中部出口通过管道与脱硫脱硝反应器7下部相连通，返料器9底部出口通过管道与除渣机10入口相连通；
所述的烟气除尘系统包括旋风除尘器11和沉降室12；其中，旋风除尘器11中上部入口与分离器8顶部出口相连通；旋风除尘器11顶部出口与沉降室12顶部入口相连通；旋风除尘器11底部出口通过管道与除渣机10入口相连通，沉降室12底部出口通过管道与除渣机10入口相连通；
所述的余热回收系统包括余热锅炉13、锅炉给水管路19、蒸汽输出管路20、省煤器14；其中，余热锅炉13上部入口与沉降室12中下部出口相连通，余热锅炉13下部出口与省煤器14上部入口相连通；锅炉给水管路19经过省煤器14与余热锅炉13中下部的入水口相连通；蒸汽输出管路20与余热锅炉13上部的出汽口相连通；
所述的烟气洗涤系统包括碱洗塔16、碱液循环泵18、碱液储罐17、引风机15、烟囱21；所述的引风机15入口与省煤器14下部出口相连通；引风机15出口通过管道与碱洗塔16下部入口相连；碱洗塔16底部出口与碱液储罐17入口相连通；碱液储罐17出口与碱液循环泵18入口相连通；碱液循环泵18出口通过管道与碱洗塔16顶部碱液入口相连，碱洗塔16顶部烟气出口与烟囱入口相连。
采用上述系统处理表2所示的高N-S基含盐有机废液：
表2
| 样品 | 组成(wt％) |
| 羟基乙腈 | 8.30％ |
| 甘氨腈 | 0.93％ |
| 亚氨基二乙腈 | 8.29％ |
| 氮川三乙腈 | 3.04％ |
| 硫铵 | 14.14％ |
| 水分 | 53.30％ |
| 其它有机物 | 12％ |
| 合计 | 100％ |
从工厂工艺装置产生的高N-S基含盐有机废液经过废液罐1后通过废液泵2送到焚烧炉4顶部进行雾化燃烧，由鼓风机3通过管道向焚烧炉4内补充过量的助燃空气；通过调节助燃风量来控制焚烧炉4的炉膛温度在1100～1200℃之间，焚烧炉4内的高温的烟气通过烟气喷射器5进入脱硫脱硝反应器7，在脱硫脱硝反应器7及分离器8内完成烟气的脱硫脱硝反应，反应温度控制在850℃～950℃，烟气停留时间在1.5s以上，且循环物料的循环倍率K取20以上，脱硫脱硝后的烟气进入旋风除尘器11，除去烟气携带的少量脱硫剂后，纯净的高温烟气经沉降室12进入余热锅炉13。高温烟气经过与余热锅炉13进行换热，将锅炉给水管路19输入的水加热成1.25MPaG的饱和蒸汽，从而使燃烧后的高温烟气中含有的大量热量回收，烟气温度也相应地由1100℃左右降至250℃左右，再经过省煤器降温至180℃；所得蒸汽由蒸汽输出管路20输出并入管网再利用。降温后的烟气经引风机15引至碱洗塔16喷淋后由烟囱排入大气。
本发明整套工艺系统的操作压力零点定在沉降室，及沉降室之前为正压，沉降室之后呈负压状态，排放的尾气符合GB16297-1996标准。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（a）高N-S基含盐有机废液和助燃空气同时从焚烧炉（4）顶部进入焚烧炉（4）内的燃烧器进行燃烧，通过调节助燃空气量控制焚烧炉（4）内反应温度在1100～1200℃，该高N-S基含盐有机废液在高温下氧化分解，生成的高温烟气中含有SO2和NOX；
（b）步骤（a）中的含有SO2和NOX的高温烟气从焚烧炉（4）底部出来经过烟气喷射器（5）从脱硫脱硝反应器（7）底部进入脱硫脱硝反应器（7）内；同时脱硫剂和脱硝剂从脱硫脱硝反应器（7）的下部进入脱硫脱硝反应器（7）内，促进脱硫反应进行的雾化工业水从脱硫脱硝反应器（7）的中上部进入脱硫脱硝反应器（7）内；脱硫脱硝反应器（7）内采用流态化原理，反应温度在850℃～950℃，高温烟气停留时间在1.5～2.0秒，循环物料的循环倍率K为20～25，高温烟气中的SO2和NOx同脱硫剂、脱硝剂发生反应而被去除掉；
（c）步骤（b）所得的除掉SO2和NOx的高温烟气从脱硫脱硝反应器（7）顶部出来通过旋风除尘器（11）除去细小的脱硫剂和脱硝剂，然后烟气进入到余热锅炉（13）进行换热，将锅炉给水管路（19）输入的水加热成饱和蒸汽后输出并入管网再利用；此时烟气温度降至240～280℃，再经过省煤器（14）降温至180℃以下；
（d）步骤（c）所得烟气经过碱洗塔（16）淋洗除去微量的SO2，最后烟气直接通过烟囱（21）排入大气。
2.根据权利要求1所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理方法，其特征在于：所述的脱硫剂采用平均粒径小于0.5mm的粉状石灰石，其中CaCO3含量大于90%；所述的脱硝剂采用尿素。
3.一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理系统，其特征在于：该系统包括依次连接的废液焚烧系统、烟气脱硫脱硝系统、烟气除尘系统、余热回收系统以及烟气洗涤系统；
所述的废液焚烧系统包括焚烧炉（4），废液供应管路和助燃空气供应管路分别与焚烧炉（4）的顶板入口相连通；所述的废液供应管路起始端连接废液罐（1），在废液供应管路上还设有废液泵（2）；所述的助燃空气供应管路上设有鼓风机（3）；
所述的烟气脱硫脱硝系统包括烟气喷射器（5）、料仓（6）、脱硫脱硝反应器（7）、分离器（8）、返料器（9）、除渣机（10）以及工业水补水管道（22）；其中，焚烧炉（4）底部出口通过烟气喷射器（5）与脱硫脱硝反应器（7）底部相连通；脱硫剂与脱硝剂置于料仓（6）中，料仓（6）通过管路与脱硫脱硝反应器（7）下部相连通；工业水补水管道（22）与脱硫脱硝反应器（7）中上部相连通；脱硫脱硝反应器（7）顶部出口与分离器（8）顶部入口相连通；分离器（8）底部出口与返料器（9）顶部入口相连通，返料器（9）中部出口通过管道与脱硫脱硝反应器（7）下部相连通，返料器（9）底部出口通过管道与除渣机（10）入口相连通；
所述的烟气除尘系统包括旋风除尘器（11）和沉降室（12）；其中，旋风除尘器（11）中上部入口与分离器（8）顶部出口相连通；旋风除尘器（11）顶部出口与沉降室（12）顶部入口相连通；旋风除尘器（11）底部出口通过管道与除渣机（10）入口相连通，沉降室（12）底部出口通过管道与除渣机（10）入口相连通；
所述的余热回收系统包括余热锅炉（13）、锅炉给水管路（19）、蒸汽输出管路（20）、省煤器（14）；其中，余热锅炉（13）上部入口与沉降室（12）中下部出口相连通，余热锅炉（13）下部出口与省煤器（14）上部入口相连通；锅炉给水管路（19）经过省煤器（14）与余热锅炉（13）中下部的入水口相连通；蒸汽输出管路（20）与余热锅炉（13）上部的出汽口相连通；
所述的烟气洗涤系统包括碱洗塔（16）、碱液循环泵（18）、碱液储罐（17）、引风机（15）、烟囱（21）；所述的引风机（15）入口与省煤器（14）下部出口相连通；引风机（15）出口通过管道与碱洗塔（16）下部入口相连；碱洗塔（16）底部出口与碱液储罐（17）入口相连通；碱液储罐（17）出口与碱液循环泵（18）入口相连通；碱液循环泵（18）出口通过管道与碱洗塔（16）顶部碱液入口相连，碱洗塔（16）顶部烟气出口与烟囱入口相连。
4.根据权利要求3所述的一种高N-S基含盐有机废液的焚烧及尾气净化处理系统，其特征在于：所述的焚烧炉（4）为“L”型，焚烧炉内反应温度为1100～1200℃。
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