CN211770757U

CN211770757U - 一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置

Info

Publication number: CN211770757U
Application number: CN201921208903.3U
Authority: CN
Inventors: 杨本涛; 李勇; 康建刚; 魏进超; 叶恒棣; 刘昌齐; 颜菲
Original assignee: Hunan Zhongye Changtian Energy Conservation And Environmental Protection Technology Co ltd; Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Current assignee: Hunan Zhongye Changtian Energy Conservation And Environmental Protection Technology Co ltd; Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2029-07-30

Abstract

一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置，该装置包括吸附塔、解析塔、雾化器、除尘器、热风炉；原烟气管道与吸附塔的烟气入口连接；吸附塔的活性炭出口连接至解析塔；解析塔的加热段气体入口与热风炉连接，从解析塔的加热段气体出口引出的第一烟气管道连接至原烟气管道；第一烟气管道上依次设有雾化器和除尘器，雾化器设置在除尘器的上游；废水输送管道连接至雾化器。本实用新型针对热风炉尾气及酸性洗涤废水各自的特点，进行了合理设计，实现了热风炉尾气的余热高效利用及废水零排放。

Description

一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及一种尾气的净化及余热利用装置，具体涉及一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置，属于资源环境保护领域。

背景技术

钢铁企业烧结、焦化工艺烟气活性炭(活性焦)脱硫技术，该技术的活性炭(活性焦) 在解析塔内需要先加热到一定温度(430℃左右)进行解析，将活性炭吸附的酸性物质SO₂等释放出来，恢复活性炭吸附酸性物质的能力，同时释放出来的富硫气体可直接用于制酸。在这过程中，解析塔需要外供热源。

现有技术中，通常使用热风炉将高炉煤气或焦炉煤气燃烧后产生的高温烟气(500℃)作为热源。高温烟气进入解析塔后，通过列管间接换热实现活性炭的加热及再生。而高温烟气经过解析塔后，温度会降低至280℃左右，即热风炉尾气。经检测，当高炉煤气或焦炉煤气燃烧完全时，热风炉尾气主要由CO₂、H₂O、N₂及少量粉尘组成，当高炉煤气或焦炉煤气燃烧不完全时，热风炉尾气还会含有少量CH₄、不饱和烃、CO等污染物。

由于热风炉尾气具有一定温度，而活性炭烟气净化系统对温度较为敏感，因此，热风炉尾气难以直接返回活性炭吸附塔，目前同类工程大多是采用烟囱直排处理，或者将热风炉尾气进行降温后，返回活性炭吸附塔进行净化处理。结合热风炉尾气成分可知，热风炉尾气污染物并未得到有效处理，如上述第一种方法未对热风炉尾气进行处理，第二种方法仅能去除热风炉尾气中的颗粒物。而热风炉尾气中的CO₂是公认的温室气体，CH₄、不饱和烃、CO等是雾霾的前驱体，因此，若不对其进行有效处理，其危害性很大。

另外，钢铁冶炼及其他生产过程中会产生大量高盐废水，如烟气湿法脱硫脱硝废水、活性炭解吸气体制酸洗涤废水等，采用传统逐级处理技术存在成本高、流程长的不足。针对废水处理，本公司通过自主研发，开发了废水零排放技术。在此基础上，考虑到活性炭解析时产生的热风炉尾气具有较高温度，且目前热风炉尾气并未得到有效处理，处理过程中存在污染严重等问题，本申请提出将活性炭解析时产生的热风炉尾气作为热源实现洗涤废水零排放，同时实现热风炉尾气中污染物的处理。

实用新型内容

考虑到热风炉尾气排放会导致热量浪费，同时造成环境污染，以及考虑到废水“零排放”蒸发结晶的热需求，本实用新型提出了一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置。该装置采用热风炉的高温尾气作为废水处理的热源，热风炉尾气与废水接触反应后，尾气中的污染物如CO₂可在高温碱性条件下被脱除，CH₄、不饱和烃、CO等可在高温条件下与金属沉淀发生催化氧化反应而转化，从而大幅度降低热风炉尾气中污染物的浓度，提高热风炉能源回收利用率、减少热风炉污染物排放、减少废气量及实现废水“零排放”。

根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用方法：

一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用方法，该方法包括以下步骤：

1)多污染物烟气(例如烧结烟气)通过原烟气管道输送至吸附塔；

2)活性炭解析时从解析塔的加热段排出的热风炉尾气进入第一烟气管道，第一烟气管道上依次设有雾化器和除尘器，废水通过雾化器进行雾化，雾化后的废水吸收第一烟气管道内的热风炉尾气中的污染物，热风炉尾气蒸发废水，形成含有结晶盐的烟气；含有结晶盐的烟气再经过除尘器进行除尘处理，获得结晶盐和含氨烟气；

3)第一烟气管道的末端合并至原烟气管道，第一烟气管道内的含氨烟气与原烟气管道内的烟气混合后进入吸附塔，由吸附塔内的活性炭吸附、净化后排放。

在本实用新型中，步骤2)中所述的废水为酸性洗涤废水。作为优选，酸性洗涤废水为烟气湿法脱硫脱硝废水、活性炭SRG气体制酸洗涤废水、膜浓缩废水中的一种或多种。

优选的是，步骤2)中，在废水雾化之前还包括对废水的处理工序，具体为：

2a)酸性过滤：将废水通过酸性过滤装置进行酸性过滤，获得悬浮物沉淀和清液；

2b)清液絮凝：将步骤2a)中获得的清液导入絮凝沉淀装置中，加入混合碱，使得清液絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水；

2c)废水调碱：含盐废水与碱液混合后进入雾化器。

在本实用新型中，步骤1)中，原烟气管道分出旁路烟气管道。步骤2)中，旁路烟气管道合并至第一烟气管道，且旁路烟气管道与第一烟气管道的连接位置位于雾化器的上游。旁路烟气管道内的旁路烟气与第一烟气管道内的热风炉尾气混合，废水经雾化后利用第一烟气管道内的旁路烟气与热风炉尾气的混合气体进行蒸发，然后进入除尘器。

优选的是，旁路烟气管道上设有流量控制阀，用于控制从原烟气管道进入旁路烟气管道的烟气的流量。

在本实用新型中，步骤2)中，在第一烟气管道上且位于旁路烟气管道与第一烟气管道连接位置的上游设有流量分配装置，热风炉尾气还通过流量分配装置进入第二烟气管道。步骤3)中，第二烟气管道合并至原烟气管道，第二烟气管道内的热风炉尾气与原烟气管道内的烟气混合后进入吸附塔，由吸附塔内的活性炭吸附、净化后排放。

优选的是，第一烟气管道上且位于流量分配装置的上游设有流量计，用于检测第一烟气管道内热风炉尾气的总流量。

作为优选，向第二烟气管道内通入冷空气来调节第二烟气管道内热风炉尾气的温度。

作为优选，第二烟气管道上设有换热器，第二烟气管道内的热风炉尾气通过换热器控温或调温后再与原烟气管道内的烟气混合。

在本实用新型中，换热器的介质入口与解析塔的冷却段气体出口连接，换热器的换热介质为解析塔冷却段排出的冷风。作为优选，解析塔冷却段排出的冷风与第二烟气管道内的热风炉尾气进行热交换后变成热风，被输送至余热利用系统中。

在本实用新型中，对废水的处理工序还包括：2d)金属回收：将步骤2b)获得的含金属污泥经过金属回收装置进行回收。

优选的是，步骤2b)中还包括氧化工序；具体为：将步骤2a)获得的清液通过氧化装置进行氧化处理，然后再导入絮凝沉淀装置中，加入混合碱，经过弱碱絮凝沉淀工序，使得清液絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。

优选的是，所述氧化处理采用化学氧化、电化学氧化、紫外催化氧化、空气氧化或药剂氧化中的一种或多种。

在本实用新型中，所述酸性洗涤废水是将酸性烟气经过湿法洗涤得到。作为优选，酸性烟气为SRG气体，SRG气体为：多污染物烟气通过吸附塔内的活性炭进行吸附处理，吸附了污染物的活性炭通过解析塔进行解析而获得。

在本实用新型中，步骤2a)中所述悬浮物沉淀为炭粉。作为优选，炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回吸附塔中循环使用。

在本实用新型中，所述的湿法洗涤采用的溶液为酸性溶液(例如0.5-10％浓度的稀盐酸或稀硫酸或稀磷酸溶液，浓度例如是1wt％，4wt％，5wt％或7wt％)。

作为优选，酸性溶液的pH值为0～7，优选1～6，更优选为2～5。作为优选，所述酸性溶液为稀硫酸或稀盐酸。湿法洗涤过程中，SRG气体与酸性溶液的体积流量比为1:10～100，优选为1:20～80，更优选1:30～60。

在本实用新型中，步骤2a)中，酸性过滤具体为：利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除悬浮物，酸性过滤后清液中悬浮物浓度为0～100mg/L，优选1～80mg/L，更优选2～50mg/L。

在本实用新型中，酸性洗涤废水中包括悬浮物、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种。作为优选，所述金属离子为铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。

在本实用新型中，步骤2b)中，絮凝沉淀具体为：在清液中加入混合碱，调节pH值至弱碱性，使得清液弱碱絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。作为优选，调节清液的pH 至7-10，优选为7.2-9，更优选为7.5-8.5。作为优选，混合碱为易溶氢氧化物和易溶碳酸盐组成的混合物，或易溶氢氧化物和易溶碳酸氢盐组成的混合物。更优选，混合碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种，与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种的混合物。

在本实用新型中，步骤2)中，所述雾化具体为：清液和碱液混合物经过雾化器将混合物分散为小雾滴，其粒径为10～100μm，优选为15～80μm，更优选为20～50μm。作为优选，所述碱液为易溶氢氧化物、易溶碳酸盐、易溶碳酸氢盐中的一种或多种，优选为氢氧化钠。作为优选，碱液的加入量为清液量的0～0.5倍，优选为0.01～0.25倍，更优选为0.05～0.1倍。

优选的是，步骤2)中的除尘处理采用的是干法除尘，优选为电除尘、布袋除尘或旋风除尘，优选布袋除尘。除尘处理后，结晶盐从除尘器的固体出口排出。

在本实用新型中，所述多污染物烟气为由SO₂、NOx、粉尘、VOCs、重金属中的一种或多种组成的混合烟气。

在本实用新型中，所述的多污染物烟气来源于钢铁、电力、有色、石化、化工或建材行业产生的含二氧化硫的复杂气体。作为优选，多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.01％～1％，优选为0.03％～0.8％，更优选为0.05％～0.5％。多污染物烟气的温度为100～200℃，优选为120～180℃，更优选130～160℃。

根据本实用新型的第二种实施方案，提供一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置：

一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置或用于上述方法的装置，该装置包括吸附塔、解析塔、雾化器、除尘器、热风炉。原烟气管道与吸附塔的烟气入口连接。吸附塔的活性炭出口连接至解析塔。解析塔的加热段气体入口与热风炉连接，从解析塔的加热段气体出口引出的第一烟气管道连接至原烟气管道。第一烟气管道上依次设有雾化器和除尘器，雾化器设置在除尘器的上游。废水输送管道连接至雾化器。

作为优选，该装置还包括干燥塔。干燥塔设置在第一烟气管道上，雾化器位于干燥塔内的顶部。

在本实用新型中，该装置还包括酸性过滤装置、絮凝沉淀装置。废水输送至酸性过滤装置的入口，酸性过滤装置的液体出口连接至絮凝沉淀装置。絮凝沉淀装置的液体出口连接至雾化器。

优选的是，该装置还包括氧化装置。酸性过滤装置的液体出口连接至氧化装置。氧化装置的出口连接至絮凝沉淀装置。

优选的是，该装置还包括金属回收装置。絮凝沉淀装置的固体出口连接至金属回收装置。

在本实用新型中，从原烟气管道上分出的旁路烟气管道连接至第一烟气管道，旁路烟气管道与第一烟气管道连接的位置位于雾化器的上游。作为优选，旁路烟气管道上设有流量控制阀。

优选的是，该装置还包括设置在第一烟气管道上的流量分配装置，流量分配装置位于旁路烟气管道与第一烟气管道连接位置的上游。从流量分配装置引出的第二烟气管道连接至原烟气管道。作为优选，第一烟气管道上还设有流量计，流量计位于流量分配装置的上游。

作为优选，第二烟气管道上连接有空气管道。

作为优选，第二烟气管道上设有换热器。作为优选，解析塔的冷却段气体出口经由气体输送管道连接至换热器的介质入口。

在本实用新型中，该装置还包括SRG气体制酸系统。解析塔的SRG气体出口通过管道连接至SRG气体制酸系统的气体入口，SRG气体制酸系统的废水出口经由废水输送管道连接至酸性过滤装置的入口。

优选的是，酸性过滤装置的固体出口连接至吸附塔的活性炭入口。

优选的是，雾化器上设有碱液入口。除尘器的气体出口连接至吸附塔的气体入口。

在本实用新型中，在第一烟气管道的前端设有流量计和流量分配装置，流量计用于检测热风炉尾气的总流量，流量分配装置用于控制热风炉尾气用于处理废水的流量及直接进入吸附塔的流量。同时，旁路烟气管道上设有流量控制阀，用于控制从原烟气管道进入旁路烟气管道的烟气的流量。当热风炉尾气的流量足够处理废水时，热风炉尾气通过第一烟气管道与废水接触并对其进行干燥，废水蒸发结晶后得到的含氨烟气回到吸附塔进行净化处理。当热风炉尾气的流量不够处理废水时，本实用新型通过从原烟气管道引入部分烟气进入旁路烟气管道，旁路烟气管道的烟气与热风炉尾气混合后，对废水进行干燥处理。当热风炉尾气的外排量较大时，一部分热风炉尾气用于废水处理，另一部分热风炉尾气则通过换热(通过换热器换热或兑冷风换热)后进入吸附塔进行净化处理。在没有废水的情况下，热风炉尾气则全部进入第二烟气管道通过换热至合适温度后再进入吸附塔进行净化处理。

在本实用新型中，利用热风炉尾气处理废水，废水经过调碱处理，废水为碱性，可以很好的吸收热风炉尾气中的粉尘、二氧化硫、氟化物、氯化物等污染物，通过废水对热风炉尾气的处理，脱除尾气中的污染物，便于后续的处理和利用，避免粉尘对风机等设备的破损，同时避免二氧化硫、氟化物、氯化物等腐蚀性污染物对设备的腐蚀。

此外，热风炉尾气的热量，用于蒸发含盐废水，实现废水中盐分的回收利用，得到结晶盐；蒸发后的烟气变为低温烟气，输送回至原烟气管道，合并进行净化处理。此外，利用热风炉尾气中的粉尘，粉尘在含盐废水蒸发结晶过程中作为“核”，有利于结晶盐的形成和长大。

工艺的技术原理：

1)高温热风炉尾气调控：由于结晶回收通常为布袋除尘，以及烟气经喷雾干燥后是回活性炭烟气净化系统，以上两个装置都要求烟气温度不能过高(＜150℃)。正常情况下，热风炉尾气与从原烟气管道引入旁路烟气管道的烟气混合后，与废水接触会发生降温过程，使混合后烟气温度维持在130℃左右。而在特殊情况下，当没有废水加入时，热风炉烟气与旁路烟气管道的烟气混合后，不会发生明显温降而直接进入到上述两个装置，存在装置超温的风险。或者当热风炉尾气的外排量较大时，一部分热风炉尾气用于处理废水，另一部分热风炉尾气则通过第二烟气管道直接进入吸附塔，同样存在装置超温的风险。因此，本实用新型在第一烟气管道的前端设置了流量计及流量分配装置，通过检测废水流量，结合热风炉尾气的流量检测及温度特征分析，确定并调节热风炉尾气进入第二烟气管道及处理废水所需的流量。当出现异常情况，即在没有废水进入时，热风炉烟气进入换热器，与解析塔产生的冷风发生热交换而后进入吸附塔(或者热风炉烟气通过兑入冷风处理后再输送至吸附塔)，解析塔冷却段的冷风换热后变为热风，可以输送至后续的余热利用装置。

2)酸性沉淀/酸性过滤：利用悬浮物自身易沉降的性质，在酸性条件下，通过重力作用和酸性过滤器，实现悬浮物在酸性过滤。通过酸性过滤，防止炭粉堵塞；防止硫胶体溶解形成硫代硫酸钠，并在干燥时分解。

3)絮凝弱碱沉淀：采用混合碱将废水调节至弱碱性，pH≤10；金属阳离子会与OH^-、CO₃ ^2-或HCO₃ ^-等发生沉淀反应，形成难溶物质。并通过外加絮凝剂，使沉淀沉降，实现废水中金属阳离子的去除，并同时降低废水的硬度。使得重金属形成重金属沉淀，防止重金属进入结晶盐，实现危废减量化；同时，絮凝沉淀工序采用混合碱，保证弱碱环境，避免氨挥发和形成金属氨氮络合物。

4)废水雾化及调碱：由于小液滴易被蒸发干燥，采用空压机对废水加压，也可以采用高速离心机对废水雾化，雾化为10～100μm的粒径再与热废气接触，由于粒径小，其比表面积大和传质速率高，会快速吸收烟气热量实现干燥结晶，提高废水干燥速率。废水与热废气接触的方式有设置单独的干燥塔或直接在热废气烟道中接触。此外，由于酸性洗涤废水中一般含有大量的氟氯，而多污染物烟气(例如烧结烟气)呈弱酸性，为防止废水蒸发过程中产生氟化氢、氯化氢等，需调节废水至碱性。另外，调节废水至碱性还有利于降低废水硬度及去除重金属，避免后续设备结垢及实现重金属沉淀的富集。

5)热风炉烟气污染物净化：由于废水在干燥之前需调节至碱性，热风炉烟气中的主要污染物CO₂、SO₂会与碱液发生反应而被脱除。而热风炉烟气中的粉尘，则可以通过后续的结晶回收，被除尘器捕获而去除。此外，当热风炉燃烧不完全时，烟气中的CH₄、不饱和烃、CO 等可在高温条件下与金属沉淀发生催化氧化反应而转化。避免了污染物直接排放，造成环境污染。

6)结晶回收：溶液蒸发后固体主要以硫酸盐、氯盐、氟盐为主，为常规的无机盐，可采用滤径小于1μm的除尘材料即可进行回收去除。常用的除尘材料包括布袋、陶瓷、金属膜等。废水通过酸性过滤去除悬浮物后，通过雾化器变为小颗粒的酸性雾滴，由于粒径小，其比表面积大和传质速率高，会快速与雾化后的碱液接触并发生中和反应，形成碱性液滴，并快速吸收烟气热量实现干燥结晶。由于已通过弱碱絮凝沉淀去除了重金属，干燥后的结晶盐不含重金属，降低了结晶盐的危害性，实现氟氯无害化处置。

7)炭粉资源化：活性炭吸附和解吸过程会由于化学损耗和机械损耗产生大量活性炭粉，一部分炭粉随解吸后的活性炭被筛分后分离，一部分炭粉会随着解吸气进入废水。本实用新型基于炭粉粒径分析及表面疏水特性，通过合理设计过滤条件，在酸性条件下过滤废水中的炭粉，并干燥后与筛下炭粉混合，用于进行炭粉造粒、燃烧、填埋，实现了炭粉的资源化利用，降低了运行成本。

8)氨氮清洁化回收：氨气进入烟气后，一部分与SO₂结合变为亚硫酸铵，一部分与NOx 发生SCR反应形成氮气。由于亚硫酸铵不稳定，生成的亚硫酸铵极易在活性炭高温再生过程中分解为氨气和SO₂。由于氨气极易溶于水，几乎会全部进入洗涤废水。本实用新型采用混合碱在弱碱(7～9)下沉淀重金属，可有效避免高碱沉淀重金属时造成的氨气逃逸及形成金属氨氮稳定络合物，实现氨氮的清洁化回收或处理。

在本实用新型中，通过湿法洗涤后，产生的酸性洗涤废水包括悬浮状态的炭粉、含有金属离子的废水溶液；将该部分酸性洗涤废水通过酸性过滤，将废水中的悬浮物(例如炭粉) 分离出来，获得炭粉，该部分炭粉可以通过炭粉资源化工序进行回收利用，例如采用再造粒工序获得大颗粒活性炭，然后循环至吸附塔。将悬浮物分离后的废水中含有金属离子(或者金属盐)，为清液；将清液经过絮凝沉淀工序，在清液中加入混合碱，使得清液中的绝大部分重金属离子都形成沉淀物，进入含金属污泥，然后对含金属污泥进行金属回收，获得纯净的金属回收物，可以出售或者将其用于其他用途。经过絮凝沉淀工序后获得的含盐废水，在含盐废水中加入碱溶液，经过雾化后，利用烟气输送管道散发出来的热量进行干燥，通过絮凝沉淀工序没有沉淀下来的金属离子在含盐废水中通过干燥后结晶，与废水中的氯离子、氟离子、硫酸根离子等，通过在含盐废水中加入碱液形成清液与碱液混合物通过烟气输送管道散发出来的热量进行干燥的过程中，挥发的是水分，形成结晶盐。挥发的为无污染物质。该结晶盐可以出售或者将其用作其他用途，产生经济价值。所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐。

采用本实用新型的方法，多污染物烟气采用活性炭处理后，活性炭可以实现完全回收并循环利用。污染物中的硫化物回收为含硫副产物。金属离子可以大部分通过絮凝沉淀工序和金属回收工序进行回收，剩余的氯离子、氟离子、硫酸根离子等变为结晶盐。从而真正实现了多污染物烟气协同治理，废水零排放，不产生二次污染的效果，同时还回收了多污染物烟气中的金属离子(或者重金属离子)。变废为宝，重复利用，节约成本、回收资源，保护环境。

在本实用新型中，所述SRG气体是指解吸塔解析后排出的富集烟气。SRG气体(或称为 SRG烟气)具有温度高、含尘高、SO₂含量高、含水率高、烟气杂物成分复杂等特点。在本领域中，SRG气体也简称为富硫气体；用于输送至制酸系统进行制酸。

本实用新型根据需要处理的废水量，精确控制热风炉尾气和旁路烟气管道内烟气进入干燥塔的量，使得进入热风炉尾气和旁路烟气管道内烟气刚好能够处理该部分废水。如果引入干燥塔的烟气过少，将使得废水处理不完全，失去本实用新型的意义；如果引入干燥塔的烟气过多，将使得旁路烟气管道内烟气过剩，处理废水不需要过剩的烟气，由于经过干燥塔的烟气均需通过除尘器进行处理，因此，引入干燥塔的烟气过多将增加除尘的工作量，对除尘器的要求也更加严格，增大了投入成本。本实用新型通过精确控制引入干燥塔的烟气量，使得该部分烟气刚好能够处理待处理的废水，又不会额外增加除尘的工作量。

在本实用新型中，根据需要处理的废水量、废水的温度、热风炉尾气的温度、废水蒸发所需的温度(根据工艺经验的设定温度)，计算处理废水所需热量。处理废水所需的热量先由热风炉尾气提供，根据热风炉尾气的温度，可以精确计算进入干燥塔内的热风炉尾气的量；从而通过调节和控制，使得进入干燥塔的烟气量刚好可以完全处理废水，又不会存在过剩的情况，从而不会额外增加除尘处理的负荷。如果热风炉尾气过量，过剩的的热风炉尾气通过第二烟气管道，经过调温后输送至原烟气管道。如果热风炉尾气不足以处理废水，通过旁路烟气管道补充相应量的高温烟气输送至干燥塔，用于处理废水。此外，通过精确控制，还可以保证进入吸附塔内的烟气的温度控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内。

在本实用新型中，热风炉尾气是指热风炉和解析塔加热段循环气体中外排的那部分气体。经过热风炉加热的气体用于解析塔加热段作为加热介质，该高温的加热介质输送至解析塔加热段进行换热后，从加热段加热介质出口排出，输送回热风炉。但是，为了保证热风炉内的燃烧效率，就必须保证热风炉内的氧含量，所述输送回热风炉的换热后的介质需要将其中一部分外排，然后再向热风炉补充新的空气，以保证热风炉内的氧含量，从而进一步保证热风炉内燃料的燃烧效率。由于外排这部分烟气也是经过热风炉燃烧产生的，热风炉外排的这部分尾气中含有CO₂、SO₂等污染物，直接排放将污染空气；同时，由于热风炉尾气具有200℃以上的高温，又不能直接输送至原烟气管道经过活性炭吸附塔进行处理。

一般地，热风炉尾气的体积为热风炉与解析塔加热段循环气体体积的10％左右。本实用新型充分利用废水的碱性条件，吸收热风炉尾气中的污染物；同时，利用热风炉尾气的高温条件，用于蒸发废水，回收结晶盐，达到处理废水的目的。此外，利用热风炉尾气中的粉尘，粉尘在蒸发结晶过程中，起到“核”的作用，有利于结晶的形成和长大；利用废水的降温作用，经过处理后的热风炉尾气可以输送至活性炭吸附塔进行后续净化处理。本实用新型的技术方案实现了热风炉尾气与废水的协同处理。

在本实用新型中，吸附塔的高度为10-80m，优选为15-60m，更优选为18-50m。

在本实用新型中，解析塔的高度为10-80m，优选为15-60m，更优选为18-50m。

所述除尘器为电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器或陶瓷除尘器，优选旋风除尘器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型针对热风炉尾气及酸性洗涤废水各自的特点，进行了合理设计，实现了热风炉尾气的余热高效利用及废水“零排放”；

2、解析塔的热风炉尾气经过余热利用，烟气温度大幅降低，热废气量大幅减少，根据气体状态方程(pV＝nRT)可知，本实用新型有效减少烧结排放的废气总量，有效降低后期除尘、脱硫脱硝净化工段建设费用和运行费用；

3、热风炉尾气在与废水接触时，热风炉尾气中的粉尘、二氧化碳等污染物会与废水中的物质发生反应而被协同去除，如二氧化碳可被碱液吸收，而粉尘可通过本实用新型方法中所用的布袋除尘进行去除，从而有利于降低烟气中污染物浓度，避免造成环境污染；

4、采用热风炉高温烟气作为废水处理的热源之一，相对仅采用原烟气管道分出的旁路中温热废气作为热源，具有蒸发设备投资省、占地小、热利用率高、运行可靠的优点；

5、废水处理在引入热风炉尾气后，原烟气管道分出的旁路烟气温度会得到有效升高，因此，在废水喷雾过程中，可增加旁路烟气中的二氧化硫、氮氧化物的去除率，从而有效降低后续活性炭烟气净化系统的负荷；

6、本实用新型的方法处理酸性洗涤废水，通过酸性过滤，防止炭粉堵塞；防止硫胶体溶解形成硫代硫酸钠，并在干燥时分解；

7、酸性过滤后的清液通过絮凝沉淀工序，使得重金属形成重金属沉淀，防止重金属进入结晶盐，实现危废减量化；同时，絮凝沉淀工序采用混合碱，保证弱碱环境，避免氨挥发和形成金属氨氮络合物；

8、絮凝沉淀工序的含氨废水通过雾化器，利用烟道中烟气的余热干燥；采用的是高碱雾化，有利于回收氨气；碱性干燥，防止形成高粘度的硫酸氢铵等副产物；

9、本实用新型采用混合碱在弱碱(7～9)下沉淀重金属，可有效避免高碱沉淀重金属时造成的氨气逃逸及形成金属氨氮稳定络合物，实现氨氮的清洁化回收或处理。

在本申请中，解吸与解析是相同的概念。热风炉尾气与热风炉烟气是相同的概念。“上游”是根据管道内烟气流动的方向设定的。“顶部”是根据设备或装置的高度方向设定的。

附图说明

图1为本实用新型一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用方法的工艺流程图；

图2为本实用新型一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用的第二种装置的结构示意图；

图4为本实用新型热风炉尾气余热利用及废水零排放装置的结构示意图；

图5为本实用新型热风炉尾气余热利用及废水零排放的第二种装置的结构示意图。

附图标记：

1：吸附塔；2：解析塔；201：加热段；202：冷却段；3：雾化器；4：除尘器；5：酸性过滤装置；6：絮凝沉淀装置；7：流量控制阀；8：流量分配装置；9：流量计；10：换热器； 11：金属回收装置；12：氧化装置；13：热风炉；14：SRG气体制酸系统；15：干燥塔；

L0：原烟气管道；L1：第一烟气管道；L2：旁路烟气管道；L3：第二烟气管道；L4：空气管道；L5：废水输送管道。

具体实施方式

根据本实用新型提供的一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置：

一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置或用于上述方法的装置，该装置包括吸附塔1、解析塔2、雾化器3、除尘器4、热风炉13。原烟气管道L0与吸附塔1的烟气入口连接。吸附塔1的活性炭出口连接至解析塔2。解析塔2的加热段201气体入口与热风炉13连接，从解析塔2的加热段201气体出口引出的第一烟气管道L1连接至原烟气管道L0。第一烟气管道L1上依次设有雾化器3和除尘器4，雾化器3设置在除尘器4的上游。

作为优选，该装置还包括干燥塔15。干燥塔15设置在第一烟气管道L1上，雾化器3位于干燥塔15内的顶部。

在本实用新型中，该装置还包括酸性过滤装置5、絮凝沉淀装置6。废水输送至酸性过滤装置5的入口，酸性过滤装置5的液体出口连接至絮凝沉淀装置6。絮凝沉淀装置6的液体出口连接至雾化器3。

优选的是，该装置还包括氧化装置12。酸性过滤装置5的液体出口连接至氧化装置12。氧化装置12的出口连接至絮凝沉淀装置6。

优选的是，该装置还包括金属回收装置11。絮凝沉淀装置6的固体出口连接至金属回收装置11。

在本实用新型中，从原烟气管道L0上分出的旁路烟气管道L2连接至第一烟气管道L1，旁路烟气管道L2与第一烟气管道L1连接的位置位于雾化器3的上游。作为优选，旁路烟气管道L2上设有流量控制阀7。

优选的是，该装置还包括设置在第一烟气管道L1上的流量分配装置8，流量分配装置8 位于旁路烟气管道L2与第一烟气管道L1连接位置的上游。从流量分配装置8引出的第二烟气管道L3连接至原烟气管道L0。作为优选，第一烟气管道L1上还设有流量计9，流量计9位于流量分配装置8的上游。

作为优选，第二烟气管道L3上连接有空气管道L4。

作为优选，第二烟气管道L3上设有换热器10。作为优选，解析塔2的冷却段202气体出口经由气体输送管道连接至换热器10的介质入口。

在本实用新型中，该装置还包括SRG气体制酸系统14。解析塔2的SRG气体出口通过管道连接至SRG气体制酸系统14的气体入口，SRG气体制酸系统14的废水出口经由废水输送管道L5连接至酸性过滤装置5的入口。

优选的是，酸性过滤装置5的固体出口连接至吸附塔1的活性炭入口。

优选的是，雾化器3上设有碱液入口。除尘器4的气体出口连接至吸附塔1的气体入口。

实施例1

如图2所示，一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置，该装置包括吸附塔 1、解析塔2、雾化器3、除尘器4、热风炉13。原烟气管道L0与吸附塔1的烟气入口连接。吸附塔1的活性炭出口连接至解析塔2。解析塔2的加热段201气体入口与热风炉13连接，从解析塔2的加热段201气体出口引出的第一烟气管道L1连接至原烟气管道L0。第一烟气管道L1上依次设有雾化器3和除尘器4，雾化器3设置在除尘器4的上游。雾化器3上设有碱液入口。除尘器4的气体出口连接至吸附塔1的气体入口。

从原烟气管道L0上分出的旁路烟气管道L2连接至第一烟气管道L1，旁路烟气管道L2 与第一烟气管道L1连接的位置位于雾化器3的上游。旁路烟气管道L2上设有流量控制阀7。

该装置还包括设置在第一烟气管道L1上的流量分配装置8，流量分配装置8位于旁路烟气管道L2与第一烟气管道L1连接位置的上游。从流量分配装置8引出的第二烟气管道L3 连接至原烟气管道L0。第一烟气管道L1上还设有流量计9，流量计9位于流量分配装置8的上游。

第二烟气管道L3上设有换热器10。解析塔2的冷却段202气体出口经由气体输送管道连接至换热器10的介质入口。吸附塔的高度为28m；解析塔的高度为24m；除尘器为旋风除尘器。

实施例2

重复实施例1，只是该装置还包括干燥塔15。干燥塔15设置在第一烟气管道L1上，雾化器3位于干燥塔15内的顶部。

实施例3

如图3所示，重复实施例2，只是第二烟气管道L3上连接有空气管道L4，即第二烟气管道L3上的换热器10替换为空气管道L4。

实施例4

如图4所示，重复实施例2，只是该装置还包括酸性过滤装置5、氧化装置12、絮凝沉淀装置6和金属回收装置11。废水输送至酸性过滤装置5的入口，酸性过滤装置5的液体出口连接至氧化装置12。氧化装置12的出口连接至絮凝沉淀装置6。絮凝沉淀装置6的液体出口连接至雾化器3。絮凝沉淀装置6的固体出口连接至金属回收装置11。酸性过滤装置5的固体出口连接至吸附塔1的活性炭入口。

实施例5

如图5所示，重复实施例4，只是该装置还包括SRG气体制酸系统14。解析塔2的SRG气体出口通过管道连接至SRG气体制酸系统14的气体入口，SRG气体制酸系统14的废水出口经由废水输送管道L5连接至酸性过滤装置5的入口。

实施例6

如图1所示，一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用方法，该方法包括以下步骤：

1)多污染物烟气通过原烟气管道L0输送至吸附塔1。

2)活性炭解析时从解析塔2的加热段201排出的热风炉尾气进入第一烟气管道L1，第一烟气管道L1上依次设有雾化器3和除尘器4，废水通过雾化器3进行雾化，雾化后的废水吸收第一烟气管道L1内的热风炉尾气中的污染物，热风炉尾气蒸发废水，形成含有结晶盐的烟气；含有结晶盐的烟气再经过除尘器4进行除尘处理，获得结晶盐和含氨烟气。

其中：步骤2)中所述的废水为酸性洗涤废水。酸性洗涤废水为活性炭SRG气体制酸洗涤废水。步骤2)中，在废水雾化之前还包括对废水的处理工序，具体为：

2a)酸性过滤：将酸性洗涤废水通过酸性过滤装置5进行酸性过滤，利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除悬浮物；获得悬浮物沉淀和清液；

2b)清液絮凝：将步骤2a)中获得的清液导入絮凝沉淀装置6中，加入氢氧化钠和碳酸钠，调节pH为8；使得清液絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水；

2c)废水调碱：含盐废水与氢氧化钠混合后进入雾化器3。

3)第一烟气管道L1的末端合并至原烟气管道L0，第一烟气管道L1内的含氨烟气与原烟气管道L0内的烟气混合后进入吸附塔1，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后排放。

本实施例中，经过酸性过滤后清液中悬浮物浓度为1mg/L。酸性过滤后的清液通过絮凝沉淀，除去了其中的重金属离子，金属离子进入含金属污泥。含盐废水利用第一烟气管道L1 内的热风炉尾气进行蒸发，获得结晶盐，实现废水零排放；同时热风炉尾气中的污染物被协同去除，实现了热风炉尾气的余热高效利用，同时也实现了废气的零排放。

实施例7

重复实施例6，只是步骤1)中，原烟气管道L0分出旁路烟气管道L2。步骤2)中，旁路烟气管道L2合并至第一烟气管道L1，且旁路烟气管道L2与第一烟气管道L1的连接位置位于雾化器3的上游。旁路烟气管道L2内的旁路烟气与第一烟气管道L1内的热风炉尾气混合，废水经雾化后利用第一烟气管道L1内的旁路烟气与热风炉尾气的混合气体进行蒸发，然后进入除尘器4。其中，旁路烟气管道L2上设有流量控制阀7，用于控制从原烟气管道L0进入旁路烟气管道L2的烟气的流量。

本实施例中，当热风炉尾气的量不足以处理废水时，从原烟气管道L0引入部分烟气进入旁路烟气管道L2，进入旁路烟气管道L2的烟气与第一烟气管道L1内的热风炉尾气混合，共同对废水进行蒸发处理。

实施例8

重复实施例7，只是步骤2)中，在第一烟气管道L1上且位于旁路烟气管道L2与第一烟气管道L1连接位置的上游设有流量分配装置8，热风炉尾气还通过流量分配装置8进入第二烟气管道L3。步骤3)中，第二烟气管道L3合并至原烟气管道L0，第二烟气管道L3内的热风炉尾气与原烟气管道L0内的烟气混合后进入吸附塔1，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后排放。其中，第一烟气管道L1上且位于流量分配装置8的上游设有流量计9，用于检测热风炉尾气的总流量。同时向第二烟气管道L3内通入冷空气来调节第二烟气管道L3内热风炉尾气的温度。

本实施例中，根据流量计9对热风炉尾气的流量检测及实际工况分析，当热风炉尾气的流量较大时，一部分热风炉尾气通过第一烟气管道L1进入干燥塔15对废水进行蒸发处理，或者该部分热风炉尾气与进入旁路烟气管道L2的烟气混合后一并对废水进行蒸发处理，另一部分热风炉尾气进入第二烟气管道L3，并与冷空气换热后进入吸附塔1，避免了热风炉尾气直接外排污染环境。其中，热风炉尾气用于处理废水的流量与通过第二烟气管道L3进入吸附塔1的流量由流量分配装置8进行控制。当出现异常工况，在没有废水进入时，热风炉尾气可全部进入第二烟气管道L3，在与冷空气进行换热后进入吸附塔1进行净化处理。

实施例9

重复实施例8，只是第二烟气管道L3上设有换热器10，第二烟气管道L3内的热风炉尾气通过换热器10控温或调温后再与原烟气管道L0内的烟气混合。即第二烟气管道L3内不通入冷空气。换热器10的介质入口与解析塔2的冷却段202气体出口连接，换热器10的换热介质为解析塔2冷却段202排出的冷风。解析塔2冷却段202排出的冷风与第二烟气管道 L3内的热风炉尾气进行热交换后变成热风，被输送至余热利用系统中。

本实施例中，进入第二烟气管道L3的热风炉尾气通过与解析塔2冷却段202排出的冷风进行热交换后再进入吸附塔1进行净化处理。解析塔2冷却段202排出的冷风与第二烟气管道L3内的热风炉尾气进行热交换后变成热风，被输送至余热利用系统，相较于实施例8，本实施例对热风炉尾气的余热利用更为充分，同时解析塔2冷却段202的冷风作为换热介质，减少了废气的产生，也避免了冷风直接外排对环境造成的污染。

实施例10

重复实施例9，只是步骤2b)中还包括氧化工序；具体为：将步骤2a)获得的清液通过氧化装置12采用电化学氧化进行氧化处理，然后再导入絮凝沉淀装置6中，加入混合碱，经过弱碱絮凝沉淀工序，使得清液絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。该方法还包括：2d) 金属回收：将步骤2b)获得的含金属污泥经过金属回收装置11进行回收。

本实施例中，酸性过滤后的清液通过氧化工序，除去清液中COD，使得清液中有机物成分大量减少；然后通过絮凝沉淀，除去了其中的重金属离子。含金属污泥经过金属回收工序，富集和回收金属，直接产生经济价值。

实施例11

重复实施例10，所述酸性洗涤废水是将酸性烟气经过湿法洗涤得到。其中，酸性烟气为 SRG气体。多污染物烟气通过吸附塔1进行吸附处理，吸附塔1内有活性炭，吸附了污染物的活性炭通过解析塔2进行解析而获得SRG气体。步骤2a)中所述悬浮物沉淀为炭粉。炭粉通过炭粉资源化工序(再造粒)用于合成大颗粒活性炭返回吸附塔1中循环使用。SRG气体中包括悬浮物、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物。所述金属离子包括铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝。

湿法洗涤过程中，SRG气体与酸性溶液的体积流量比为1:45。步骤2a)中，酸性过滤后清液中悬浮物浓度为1.8mg/L。通过絮凝沉淀工序，其中含盐废水中的重金属离子含量6.7 mg/L。

SRG气体处理过程中产生的高硫气体经过硫资源化工序后回收硫酸。絮凝沉淀工序后的含盐废水通过加碱、雾化、干燥、除尘等工序变为结晶盐，结晶盐是可以直接出售，产生经济效益；热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭。本实施例完全实现多污染物烟气协同处理、二次污染有效控制的优势。采用本实用新型的方法可以很好的处理二次污染物，余热利用，变废为宝，重复利用，废水零排放，节约成本、回收资源，保护环境。

检测解析塔排出位置热风炉尾气中CO₂、SO₂的含量，然后检测经过干燥塔和除尘器之后烟气中CO₂、SO₂的含量，记录如下：

。

Claims

1.一种活性炭解吸用热风炉的尾气净化及余热利用装置，该装置包括吸附塔(1)、解析塔(2)、雾化器(3)、除尘器(4)、热风炉(13)；原烟气管道(L0)与吸附塔(1)的烟气入口连接；吸附塔(1)的活性炭出口连接至解析塔(2)；解析塔(2)的加热段(201)气体入口与热风炉(13)连接，从解析塔(2)的加热段(201)气体出口引出的第一烟气管道(L1)连接至原烟气管道(L0)；第一烟气管道(L1)上依次设有雾化器(3)和除尘器(4)，雾化器(3)设置在除尘器(4)的上游；废水输送管道(L5)连接至雾化器(3)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括干燥塔(15)；干燥塔(15)设置在第一烟气管道(L1)上，雾化器(3)位于干燥塔(15)内的顶部。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括酸性过滤装置(5)、絮凝沉淀装置(6)；废水输送至酸性过滤装置(5)的入口，酸性过滤装置(5)的液体出口连接至絮凝沉淀装置(6)；絮凝沉淀装置(6)的液体出口连接至雾化器(3)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：该装置还包括氧化装置(12)；酸性过滤装置(5)的液体出口连接至氧化装置(12)；氧化装置(12)的出口连接至絮凝沉淀装置(6)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：该装置还包括金属回收装置(11)；絮凝沉淀装置(6)的固体出口连接至金属回收装置(11)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：从原烟气管道(L0)上分出的旁路烟气管道(L2)连接至第一烟气管道(L1)，旁路烟气管道(L2)与第一烟气管道(L1)连接的位置位于雾化器(3)的上游。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：旁路烟气管道(L2)上设有流量控制阀(7)。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在第一烟气管道(L1)上的流量分配装置(8)，流量分配装置(8)位于旁路烟气管道(L2)与第一烟气管道(L1)连接位置的上游；从流量分配装置(8)引出的第二烟气管道(L3)连接至原烟气管道(L0)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：第一烟气管道(L1)上还设有流量计(9)，流量计(9)位于流量分配装置(8)的上游。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：第二烟气管道(L3)上连接有空气管道(L4)；和/或

第二烟气管道(L3)上设有换热器(10)。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：解析塔(2)的冷却段(202)气体出口经由气体输送管道连接至换热器(10)的介质入口。

12.根据权利要求3-5中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括SRG气体制酸系统(14)；解析塔(2)的SRG气体出口通过管道连接至SRG气体制酸系统(14)的气体入口，SRG气体制酸系统(14)的废水出口经由废水输送管道(L5)连接至酸性过滤装置(5)的入口。

13.根据权利要求3-5中任一项所述的装置，其特征在于：酸性过滤装置(5)的固体出口连接至吸附塔(1)的活性炭入口；和/或

雾化器(3)上设有碱液入口；除尘器(4)的气体出口连接至吸附塔(1)的气体入口。