一种有机工业废盐处理方法、熔融床及处理系统与流程

本发明涉及工业废盐处理技术领域，具体涉及一种有机工业废盐处理方法、及其熔融床与相关处理系统。

背景技术：

随着我国经济社会的快速发展，医药、农药、印染、精细化学品、煤化工、石油化工等行业每年产生大量的有机工业废盐，该类废盐的特点是含有有机物。

据统计，每年产生量超过500万吨。工业废盐种类繁多、成分复杂、来源广泛、环境危害巨大，列入国家危废名录。如何对如此众多的有机工业废盐进行无害化和资源化利用，已成为影响行业发展的一个亟待解决的问题。

目前由于缺乏有效的废盐处理方法，企业多采用堆存、暂存的方式进行处理，而终端处置技术主要包括填埋、焚烧和物理化学法综合利用。填埋是将废盐与混凝土等固化，再按照技术规范要求送入填埋场处置，占用大量的土地，也易造成地下水资源和生态系统污染。焚烧通常采用回转窑或热解炉等设备，将废盐加热到900℃以上，有机物在高温下挥发和分解，由于废盐熔点区间波动大，在焚烧处理过程中极易发生结渣、结块等不利现象，影响工艺稳定性。物理化学法综合利用往往局限在组分简单、有机物含量低等特殊工业废盐场合，并且产生一定的二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷或不足，本发明一方面提供了一种有机工业废盐处理方法。

为此，本发明所提供的有机工业废盐处理方法包括：

在反应温度为500-1300℃的条件下，含氧气体喷向有机工业废盐和炭基物料的混合料对有机工业废盐进行反应处理，产生熔渣、粗烟气或/和烟气，所述炭基物料选自煤、兰炭、碳棒、废碳棒、碳精、木炭、炭黑、活性炭和废活性炭中的一种或多种混合物。

进一步，本发明的方法包括：在反应温度为700-1100℃的条件下，含氧气体喷向有机工业废盐和炭基物料的混合料对有机工业废盐进行反应处理，产生粗烟气与熔渣；所述粗烟气在反应温度为1100-1300℃的条件下被进一步分解得烟气。

可选的，所述炭基物料料在混合料中的质量占比为20％-50％。

可选的，所述混合料的粒度小于等于50mm。

可选的，所述含氧气体从混合料上方、四周或/和底部喷向混合料。

可选的，所述含氧气体中的氧气体积浓度为20％～70％，且在0.1～0.5mpa的压力作用下喷向混合料。

另一发明，本发明提供了一种有机工业废盐处理熔融床为此，本发明提供的有机工业废盐处理熔融床包括炉体，沿轴向，所述炉体内底部区域为液相区，且炉体内液相区上方设有气相区；所述炉体底部设有排渣口、顶部设有烟气出口；所述炉体上设有进料口、第一含氧气体进口和加热源或加热源进口，所述进料口位于液相区和气相区之间，所述第一含氧气体进口位于液相区，所述加热源或加热源进口位于气相区。

进一步，所述炉体底部设有排盐口，且排盐口轴向上位于排渣口上方。

进一步，所述炉体底部设有第二含氧气体进口。

可选的，所述炉体上设有多个第一含氧气体进口，且多个第一含氧气体进口沿炉体周向均匀分布。

进一步，所述第一含氧气体进口或/和第二气体进口处安装有喷枪。

可选的，所述炉体上设有多个加热源进口，且多个加热源进口沿炉体的周向或/和轴向交错分布。

进一步，所述加热源进口处安装有燃烧器。

进一步，所述炉体内气相区安装有多个涡流挡板，各涡流挡板相对于炉体轴向倾斜向下安装，且多个涡流挡板之间设有烟气通道。

进一步，所述炉体内气相区上方设有余热回收区，所述余热回收区安装有换热管，该换热管外接换热装置。

进一步，所述炉体内顶部设有喷淋清洗装置，用于对炉内进行喷射清洗。

本发明还提供了一种有机工业废盐处理熔系统。所提供的系统包括上述熔融床，所述熔融床烟气出口处外接烟气处理与净化装置。

本发明的有益效果在于：

1)本发明以成本低廉的炭基材料为燃料，通过炭基材料与工业废盐的充分混合，保证熔池温度的稳定和可控；同时采用含氧气体对混合料进行搅拌，快速发生传热传质过程，废盐中有机物裂解速度快，分解彻底，反应效率高。

2)本发明采用高温熔融技术路线，保证熔池操作温度高于废盐的熔点，使废盐完全处于熔融液态，通过特殊耐盐耐火材料，解决一般窑炉处理废盐存在的结块、板结等影响工艺稳定性的问题。

3)本发明的熔融床内可采用三段三区设置，即达到废盐中有机有害物质彻底分解的目的，又能回收热量，并且包括在线清洗设施，提高系统的集成度和长周期运行的可靠性。

附图说明

图1为实施例中有机工业废盐处理系统的结构示意图。

具体实施方式

除非有特殊说明，本文中的术语或方法均按照相关领域普通技术人员的认识理解或采用已有方法实现。

理论上本发明的方案适用于含有有机物的工业废盐，现实情况中有机工业废盐中的有机物含量大于1％时采用本发明的方案较经济。

本发明所述喷向是指含氧气体以一定流速喷射向或吹向被作用混合料表面或内部与混合料混合并使混合料呈流动态，也可理解为含氧气体对混合料产生搅动作用，可以采用气体喷枪或风机等设备发生。

本发明所述轴向、底部、上方、下方、四周、周向、水平面等方向或方位性术语与附图中的相应方向或方位一致，需要说明的是，附图中所示方向或方位下的方案是本发明的一具体示例，不对本发明的方案做唯一限定，本领域技术人员在本发明所公开的各部件、特征的相对位置关系基础上进行的同等调换、旋转等均属于本发明的具体实施方案。

本发明的有机工业废盐处理方法是在合理反应温度至少包含500-1300℃温度区间或局部温度区间的条件下，含氧气体如空气富氧气体等喷向有机工业废盐和炭基物料混合料对有机工业废盐进行熔融反应处理，产生熔渣、粗烟气或/和烟气，处理过程中在含氧气体搅动下，混合料发生加热、融化等物理过程和燃烧、氧化、还原、裂解等化学过程，有机有害物质充分燃烧裂解；其中的炭基物料选自煤、兰炭、碳棒、废碳棒、碳精、木炭、炭黑、活性炭和废活性炭中的一种或多种混合物，所述煤包括但不限于无烟煤、烟煤和褐煤等；所述废碳棒可来自电解铝等行业，所述废活性炭可来自化工、石油、医药等行业。所述烟气是较粗烟气降解更充分的烟气。

一些方案中可分阶段实现对有机工业废盐的处理，具体是在反应温度为700-1100℃的条件下，含氧气体喷向或/和吹向料温为的有机工业废盐和炭基物料的混合料对有机工业废盐进行反应处理，产生粗烟气与熔渣；所述粗烟气在反应温度为1100-1300℃的条件下被进一步分解得烟气。

在具体处理工艺中，包括但不限于混合料的颗粒度、炭基物料的用量、含氧气体喷入方式或方向、以及含氧气体中氧气含量及其喷射压力都是可控反应因素，本领域技术人员采用公知实验方法选择合理的条件。本发明提供了上述反应可控条件的参考示例，如：炭基物料料在混合料中的质量占比为20％-50％。混合料的粒度小于等于50mm。含氧气体从混合料上方、四周或/和底部喷向混合料。含氧气体中的氧气体积浓度为20％～70％，且在0.1～0.5mpa的压力作用下喷向混合料。

本发明的处理方法可在设有相应功能结构的反应器或反应床中进行，一种具体的有机工业废盐熔融床包括炉体，沿其轴向，炉体底部设有液相区，且液相区上方设有气相区，炉体底部设有排渣口、顶部设有烟气出口，同时炉体上设有进料口、第一含氧气体进口和加热源或加热源进口，其中进料口位于液相区和气相区之间，第一含氧气体进口位于进料口下方，加热源或加热源进口位于气相区。所述的加热源可选用电加热等常规的加热方式，还有些方案中可以设置为加热源进口，该方案中的加热源可为天然气等清洁燃料燃烧产生的高温气体。

采用上述熔融床实现本发明处理方法时，将有机工业废盐和炭基物料从进料口送入炉中，含氧气体从其进口处喷入并喷向混合料，气相区的加热是炉中温度升至反应温度，同时炭基原料降解释放热量为有机工业废盐处理提供更充分的热源，并且含氧气体可对混合料产生搅拌作用加快废盐融化处理，经充分处理后产生熔渣从底部排渣口排出，所产生的粗烟气上升进入温度高于1100℃如1100-1300℃的气相区进一步被高温降解，产生烟气。该烟气可经热量回收、净化后排放。过程中，为避免气体泄漏，液相区的压力可控制为负压，如-10～-1000pa。

进一步的方案中，考虑到熔渣中物料的不同特性，借助其分层存在的现象分离纯度较高的盐，在炉体底部且位于排渣口上方设有排烟口，更进一步的方案中，该排烟口外接有精盐提纯设备。

为充分发挥含氧气体对混合料的搅拌作用，同时确保反应均匀，在有些方案中炉体的底部设有第二含氧气体进口。具体可根据炉体的尺寸和工作负荷设置多个第二含氧气体进口。例如，多个含氧气体进口呈一排布置，相互之间设置合理距离，如为300～1500mm。

优选方案中，炉体相应区域设置多个第一含氧气体进口，且沿炉体周向均匀分布。进一步的产品中，第一含氧气体进口和第二含氧气体进口处安装有气体喷枪，且喷向的气体喷射方向朝向混合料。例如第一含氧气体喷枪的喷射方向与水平方向呈15°-45°。

在炉体气相区设置有加热源进口的方案中，进一步优选的方案是，炉体气相区设置多个加热源进口，且加热源进口沿炉体的轴向或/和周向交错分布，以为炉内提供均匀充分的热量。更进一步的组合产品中，各加热源进口处安装有燃烧器，该燃烧器通过燃烧清洁能源为炉体提供热源。

为确保炉中粗烟气有较长时间停留和加强粗烟气的湍流，有些方案中，炉体内的气相区安装有多个涡流挡板，且各涡流挡板相对于炉体轴向倾斜向下如与水平方向呈15°-45°安装，各涡流挡板之间留有烟气通道。

还有些方案中，炉体顶部区域即气相区上方设有余热回收区，该余热回收区安装有换热管，换热管外接换热装置。余热回收区设换热管和与换热管相连接的锅炉水、中压蒸汽；反应器顶部设工艺水和在线清洗喷枪，烟气出口与烟气净化系统相连；

有些方案中，炉体内顶部设有喷淋清洗装置，用于对炉内部件、结构进行定期清洗，避免盐的累积和堵塞。具体可在炉体内顶部安装呈一字型或圆周形分布的清，清洗喷枪之间间隔合理距离，如200～2000mm。

基于上述熔融床的处理系统，在上述熔融床的烟气出口处外接烟气处理与净化装置。

为确保炉体使用寿命和避免反应过程中热量流式，炉体内壁可设置有一层由耐盐材料和隔热保温材料制成的支撑层。

需要说明的是，本领域技术人员在本发明公开内容基础对上述相关特征进行组合或删减所得到的方案均在本发明的保护范围之内。一种具体示例参考图1所示，该实施例的有机废盐处理系统包括熔融床和烟气净化装置，其中的熔融床包括炉体，炉体内有底部至顶部依次设有液相区i、气相区ii和余热回收区iii；且在液相区和气相区之间设有进料口，且在炉体顶部设有烟气出口；

炉体进料口外依次接进料机4和多尺度混合器3；

液相反应区i设第一空气喷枪5、第二空气喷枪6、排盐口7、排渣口11，第一空气喷枪5设置于液相区i侧壁，其沿炉体周向均匀布置，周向上位于液面以下、排盐口7以上，喷出口朝下，与水平方向角度为30°；第二空气喷枪6设置于液相区i炉体底部，呈一字型间隔布置，间隔距离为400mm，喷出口朝上；排渣口11设置于液相区i侧壁底部，排盐口7高于排渣口11，排盐口7与排渣口11对向布置；

排盐口7依次外接冷却器8和精制装置9，该精制装置主要作用为溶解和吸附，通过例如活性炭等填料，将熔盐中的少量有机物和重金属去除，得到精制盐；

气相区ii内设交错布置的燃烧器15和涡流挡板16；涡流挡板16斜向下安装，与水平方向角度为30°；炉体顶部的烟气出口22与烟气净化系统相连；烟气净化系统包括依次相连的急冷器23、净化器24、加热器26和排放装置27，急冷器23和净化器24底端与灰分收集器25相连，急冷器23顶端与工艺水21相连；

余热回收区iii内设换热管17，换热管17外接锅炉18和中压蒸汽19；

炉体内顶部设工艺水21和在线清洗喷枪20，在线清洗喷枪20位于炉顶，呈一字型或圆周型间隔布置，间隔距离为500mm。

采用该实施例的系统对有机工业废盐进行处理时：

首先，经过干燥后的有机工业废盐1与炭基物料2经称重计量，按照配方量加入多尺度混合器3，在混合器内充分混合均匀，经进料机4连续加入温度为700-1100℃的液相区中；

在第一空气喷枪5和第二空气喷枪6的组合作用下，进入液相区内的有机工业废盐和炭料快速发生升温、融化、反应，炭料燃烧放热补充熔池热量，工业废盐中的有机有害组分与空气中的氧气快速发生燃烧反应和裂解反应，熔池剧烈搅拌，传热传质速率快；反应完毕后的洁净熔盐从排盐口7排出，依次经过冷却、精制，得到精制盐10；反应残渣和惰性物质12从排渣口11排出；

反应处理产生的粗烟气夹带部分挥发的熔盐上升进入气相区，在间隔布置的燃烧器15作用下，进一步升温至1100℃以上，烟气中未完全反应的有机组分、co、h2、杂环化合物、二噁英等物质在湍流、高温、过氧的情况下彻底燃烧和裂解，形成以n2、co2、h2o为主的烟气，涡流挡板16起到增加烟气停留时间和湍流程度的作用；

降解后的烟气进入余热回收区，温度从1100℃降低至500℃，产生中压蒸汽回收热量。从反应器出口的烟气陆续经过急冷器23、净化器24、加热器26后，达标排放。

根据反应器压差情况或其他控制条件，顶部清洗喷枪20定期清洗换热管17和涡流挡板16上积累的熔盐颗粒。