一种铝灰半干法脱氮方法及可调式脱氮机与流程

本发明涉及铝灰固废无害化处理，具体涉及一种用于铝灰半干法脱氮方法及可调式脱氮机。

背景技术：

1、铝灰是电解铝、铝熔铸、铝加工行业产生的典型危险固体废物。铝灰内部含有大量氮化铝（aln），氮化铝遇水发生水解反应生成氨气，氨气具有强刺激性、毒性；铝灰露天堆放或随意填埋时，氮化铝持续水解释放氨气，造成大气恶臭污染，同时产生高氨氮渗滤液污染土壤与地下水。因此，铝灰脱氮（氮化铝水解稳定去除）是铝灰资源化综合利用前必须完成的预处理工序。

2、目前行业主流铝灰脱氮工艺主要包括三种：湿法水洗水解工艺、静态干法堆存喷淋水解工艺、半干式仓式间歇水解工艺。

3、湿法水洗水解工艺：将铝灰投入大量水体进行搅拌水解，氮化铝水解转化率高。但该工艺液固比普遍大于 3：1，耗水量巨大，产生海量高浓度氨氮废水，废水脱氨、达标处理成本极高；处理后铝灰含水率高达 50%~60%，后续资源化利用前必须配套高温干化工序，能耗成本居高不下；开放式水解工况下氨气无序逸散，恶臭废气收集治理难度大。

4、静态干法堆存喷淋水解工艺：铝灰物料平铺堆放，表层间歇性喷淋水雾进行水解。该工艺耗水量低，但物料静态堆积，内部铝灰颗粒难以接触水分，氮化铝水解速率缓慢、脱氮不彻底；完整水解周期长达 15~60 天，占用大量仓储场地；仅能间歇式处理，无法匹配连续化铝灰生产线；氨气无组织排放风险突出，环保管控压力大。

5、间歇式仓式半干法水解工艺：密闭仓体内加入铝灰与少量水雾进行水解，属于批次间歇操作，无法连续进料、连续出料；仓内物料缺少持续翻动，水解均匀性差；工艺参数难以动态调节，不能适配成分波动较大的铝灰原料；不适合大规模工业化连续处置场景。

6、综上，现有铝灰脱氮工艺在实际使用过程中存在以下问题：湿法工艺废水量大、能耗高；静态干法处理周期长、连续性差；间歇式半干法无法连续生产；现有装备缺少多参数协同调控能力，难以同步兼顾耗水量、水解效率、氨气收集、连续运行需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种能够连续运行、低耗水、无大量高氨氮废水产生、密闭控气、工艺参数可调、氨气资源化回收、实现铝灰连续化、无害化处理的脱氮方法及可调式脱氮机。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种铝灰半干法脱氮方法，所述脱氮方法包括以下过程：

4、步骤s1）进料计量：将铝灰原料连续定量送入密闭移动料床系统；

5、步骤s2）半干法水解反应：铝灰依次经过至少一级密闭移动料床，物料在料床内部持续翻转扰动；向行进中的铝灰喷射雾化水，控制喷水量使铝灰含水率维持在5%~50%，保持半湿润松散颗粒状态，且控制所述雾化水处于促进氮化铝水解和设定的ph值，促进铝灰中氮化铝与雾化水发生水解反应生成氨气；

6、步骤s3）负压氨气收集：整套移动料床整体密闭，抽风机持续抽气维持系统微负压，所述微负压为-5 pa ~ -150 pa；水解产生的氨气随气流汇集至各级集气箱，依次经过气体过滤器除尘、气体收集箱集中储存，实现氨气资源化回收；

7、步骤s4）微量积液回收：水解过程物料析出的渗滤液依靠重力汇集至各级移动料床低位集液箱统一收集；

8、步骤s5）出料：实时检测系统负压值、进料流量、喷雾流量、雾化水温度、雾化水ph及料床运行转速；根据检测到的系统负压值调节抽风机频率以维持所述微负压，根据检测到的铝灰含水率反馈值调节喷雾总流量以维持含水率在5%~50%，根据检测到的雾化水温度反馈值调节加热器以维持雾化水温度在25~70℃，根据检测到的雾化水ph反馈值调节计量喷雾泵的运行频率以控制碱性药剂的注入量，从而维持雾化水ph在7~12；经过水解脱氮后的铝灰物料连续输送至第二料仓出料。

9、进一步地，步骤s2中，所述铝灰依次经过多级串联密闭移动料床进行水解反应；每级移动料床沿长度方向布置若干雾化喷嘴，向行进中的铝灰颗粒喷射雾化水雾，所述雾化喷嘴的喷雾压力为0.2mpa~2.0mpa。

10、进一步地，步骤s2中，控制液固比为0.2：1~0.9：1。

11、进一步地，步骤s2中，所述雾化水中为水或添加有药剂的碱性溶液，所述药剂选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙水溶液中的一种或多种。

12、本发明还提供了一种可调式脱氮机，所述可调式脱氮机包括

13、进料单元，包括第一料仓和计量给料机，所述计量给料机配置有计量控制器，用于铝灰原料的储存和连续定量进料；

14、密闭移动料床反应单元，包含至少一级密闭移动料床，每级所述移动料床内部设置有输送翻转构件，所述输送翻转构件用于在输送铝灰的过程中对其进行翻料；其翻转速度和移动速度通过变频调节；所述进料单元的出料端与密闭移动料床反应单元的进料端相连通；

15、喷雾单元，包括水箱、计量喷雾泵、若干雾化喷嘴、流量调节阀，若干雾化喷嘴沿着每级移动料床的长度方向相互间隔布置，所述计量喷雾泵通过输液管路分别与流量调节阀、若干雾化喷嘴相连通，所述水箱中的水体经计量喷雾泵输送至若干雾化喷嘴，所述喷雾单元通过变频电机驱动计量喷雾泵以调节总喷雾量，用于向各级移动料床提供可调节的雾化水；

16、气体收集单元，包括设置于每级移动料床一端的集气箱，所述气体收集单元通过输气管路分别与各级移动料床的集气箱相连通，所述集气箱用于收集水解反应产生的气体；

17、积液收集单元，包括设置于每级移动料床另一端的集液箱，所述集液箱通过排液管路与对应的移动料床相连通，用于收集水解过程析出的积液；

18、以及控制单元，所述控制单元的信号端至少分别与所述计量给料机、计量控制器、所述移动料床的驱动机构以及计量喷雾泵和流量调节阀信号连接，用于根据进料单元的进料量及料床物料含水率，调节所述移动料床的运行速度和计量喷雾泵的喷雾量。

19、进一步地，所述密闭移动料床反应单元包含一级或多级首尾串联布置的移动料床，料床为倾斜布置结构，便于积液向低位汇集，实现铝灰的连续逐级水解反应；最末级移动料床的出料端连通有第二料仓。

20、进一步地，所述喷雾单元还包括加热器、温度控制器和ph控制器，所述加热器设置于水箱内部，用于加热水箱内的液体；所述水箱设有加料口，用于向水箱内添加水和药剂，所述加料口连接有药剂计量阀；所述温度控制器与加热器信号连接，用于调节所述加热器的加热功率以维持雾化水在设定温度范围内；所述ph控制器与药剂计量阀信号连接，用于调节药剂添加量以维持雾化水在设定ph范围内。

21、进一步地，所述气体收集单元包括气体过滤器、抽风机、负压控制器、气体收集箱；各级集气箱的出气口通过输气管路汇合后，连接至气体过滤器的进气口；所述气体过滤器的出气口通过输气管路连接至抽风机的进风口；所述抽风机的出风口通过输气管路连接至气体收集箱的进气口；所述抽风机与负压控制器信号连接，所述负压控制器根据控制单元下发的负压设定值以及检测到的系统负压反馈值，调节抽风机风量，以维持所述系统微负压为-5 pa ~ -150 pa。

22、进一步地，所述控制单元为协调控制器，所述协调控制器的信号端分别与计量给料机的计量控制器、移动料床的驱动机构的转速控制器、流量控制器、流量调节阀、负压控制器、温度控制器和ph控制器信号连接；

23、所述协调控制器向计量控制器输出给料速率设定值，所述计量控制器根据所述给料速率设定值调节计量给料机的给料速率；

24、所述协调控制器向转速控制器输出转速设定值，所述转速控制器根据所述转速设定值调节所述移动料床的驱动电机的转速；

25、所述协调控制器向负压控制器输出负压设定值，所述负压控制器根据所述负压设定值调节抽风机风量以维持系统微负压；

26、所述协调控制器向温度控制器输出温度设定值，所述温度控制器根据所述温度设定值调节加热器功率以维持雾化水温度；

27、所述协调控制器向ph控制器输出ph设定值，所述ph控制器根据所述ph设定值调节药剂添加量以维持雾化水ph；

28、所述协调控制器向流量控制器输出喷雾量设定值，所述流量控制器根据所述喷雾量及分布设定值调节计量喷雾泵及流量调节阀的输出流量。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、（1）本发明的脱氮方法包括进料计量、半干法水解反应、负压氨气收集、微量积液回收、实时检测系统负压值、进料流量、喷雾流量、雾化水温度、雾化水ph及料床运行转速；根据检测到的系统负压值调节抽风机频率以维持微负压，根据检测到的铝灰含水率反馈值调节喷雾总流量以维持含水率在5%~50%，根据检测到的雾化水ph反馈值调节计量喷雾泵的运行频率以控制碱性药剂的注入量，经过水解脱氮后的铝灰物料连续输送至第二料仓出料。本发明采用半干法微量雾化水解模式，通过精准控制喷水量，相比传统湿法工艺，耗水量大幅度降低，铝灰始终保持松散颗粒状态，出料含水率低，无需配套高温干化工序，省去干化工序，体系仅产生微量渗滤液，不存在海量高氨氮废水处理难题。

31、（2）本发明的该可调式脱氮机包括进料单元、密闭移动料床反应单元、喷雾单元、气体收集单元、积液收集单元以及控制单元，控制单元的信号端至少分别与计量给料机、计量控制器、移动料床的驱动机构以及计量喷雾泵信号连接，用于根据进料单元的进料量，调节移动料床的运行速度和计量喷雾泵的喷雾量及ph值。本发明通过进料单元、密闭移动料床反应单元、喷雾单元、气体收集单元、积液收集单元和控制单元经合理布局和管路连接，形成一体化连续生产设备，占地面积小、安装维护便捷，能够满足大规模铝灰无害化处理的工业化生产需求。