一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置与流程

1.本发明涉及一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置，属于净化技术领域。


背景技术：

2.生活垃圾焚烧后，会产生原垃圾2％-5％的飞灰，该飞灰含有较多的汞、铅、铬等多种易挥发的重金属以及二恶英等剧毒物质，国家规定垃圾飞灰为危废，必须经特殊处理。目前，常用的处理方法有：水泥固化法、药剂处理法、熔融固化法。其中，熔融固化法具有减量化、无害化、资源化等优势，已经成为最具前景的处理方法。熔融固化法是在高温(大于1300℃)形成稳定的玻璃相，大大降低重金属溶出的可能性。但是，飞灰熔融过程中伴随着尾气二次污染排放问题，排放的尾气中含有大量的二氧化硫、氯化氢、氮氧化物、碱盐和重金属。熔融固化法有燃料熔融和电热熔融两种方式。电阻炉飞灰熔融的尾气净化工艺一般采用“喷水降温 干法/湿法脱酸”工艺；而对于煤富氧飞灰熔融尾气，由于飞灰熔融过程中采用煤粉，熔融炉温度又高，因此，尾气不仅存在上述污染物，同时释放较多的氮氧化物和灰尘，目前的净化工艺不能彻底解决尾气二次污染，尤其是高氮氧化物(nox高达1000mg/m3)、高尘(高达20g/m3)、重金属单质汞不易捕集脱除的问题突出。因此，对于这种污染物种类多、浓度高、温度高、捕集难度大的尾气，需要一种有效的、可靠的、投资少的尾气净化工艺路线，彻底解决上述污染物的排放问题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足,本发明提供一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置。
4.一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法,含有以下步骤:煤富氧飞灰熔融炉释放的高温尾气经急冷塔降温至120-150℃以下；依次进入水洗塔预除尘、除酸、降温到80℃以下；经过湿式静电除尘器深度除尘；经过氧化吸收塔脱硝、脱硫、脱汞、降温到50-70℃；再经过碱洗塔进一步脱酸、最后净化后的尾气通过引风机排入烟囱中；从水洗塔、氧化吸收塔排出的废水分别进行净化处理，得到金属氯盐、硫酸盐和硝酸盐进行回收利用。
5.飞灰熔融炉上部释放出高温尾气，进入急冷塔瞬间降温到120-150℃，进入水洗塔进行预除尘、除酸、降温到80℃以下，进入湿式静电除尘器深度除尘，进入氧化吸收塔脱硝、脱酸、脱汞、降温到50-70℃，再进入碱洗塔进一步脱除残余的酸气，最后净化后的尾气经引风机排入烟囱中。
6.水洗塔、氧化吸收塔和碱洗塔均分别设置第一循环水泵、第二循环水泵及第三循环水泵，循环液从塔顶经过喷嘴喷入，经过与尾气充分接触后，流入到塔底储液池，再经循环泵第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵送入到塔顶的喷嘴实现连续循环喷淋。湿式静电除尘器和碱洗塔的废水分别由第一废水输送泵和第二废水输送泵输送至水洗塔和氧化吸收塔的储液池中实现水资源的分梯度再利用，水洗塔和氧化吸收塔的废水由第一废
水排放泵和第二废水排放泵分别排至第一废水储罐和第二废水储罐，实现初步分选后，最后进入到废水净化工段进行净化和资源化利用。
7.设置第一补液泵、第二补液泵、第三补液泵分别给急冷器、氧化吸收塔、碱洗塔补充冷却水、naclo2/naclo氧化剂 氢氧化钠碱液、氢氧化钠碱液，以便保证尾气中的污染物充分氧化、吸收和捕集。
8.尾气降温释放热量和酸性气体的溶解产热转移到循环液中，通过在水洗塔和氧化吸收塔的循环管道上设置第一冷却水换热器和第二冷却水换热器来带出系统热，换热器为管式换热器，冷介质采用25℃-32℃工业冷却水，维持水洗塔的80℃和氧化吸收塔的50-70℃的操作温度。
9.一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法装置，飞灰熔融炉的上部与急冷器顶部连接，急冷器底部与水洗塔顶部连接，水洗塔上部与湿式静电除尘器下部连接，湿式静电除尘器上部与氧化吸收塔下部连接，氧化吸收塔上部与碱洗塔下部连接，碱洗塔上部与引风机连接，引风机与烟囱连接，第一补液泵与急冷器连接，第一冷却水换热器分别与第一循环水泵及水洗塔连接，第一循环水泵的另一端与水洗塔连接，第一废水输送泵分别与水洗塔及第一废水储罐连接，第一废水排放泵分别与水洗塔及湿式静电除尘器连接，第二废水输送泵分别与氧化吸收塔及第二废水储罐连接，第二冷却水换热器与氧化吸收塔连接，第二循环水泵分别与第二冷却水换热器、第二补液泵及氧化吸收塔连接，第二废水排放泵分别与氧化吸收塔及碱洗塔连接，第三循环水泵分别与碱洗塔及第三补液泵连接。
10.本发明的优点是:
11.(1)有效地发挥脱酸、脱硝、脱汞、除尘的一体化协同处理的优点，投资少，节省空间，有效实现烟气的达标，甚至超净排放。
12.(2)急冷装置气液两相在装置内部顺流操作，在保证较高传热与传质效率前提下，有效的降低了减温水喷嘴的结垢堵塞的风险。
13.(3)针对尾气中污染气体性质和高浓度的特点，采用水洗、碱洗、除尘、氧化吸收等多道、多层工艺设置进行深度脱除，保证污染气体的达标、甚至超净排放。
14.(4)水洗塔选择文丘里水膜除尘器设计，不仅脱除尾气中的hcl，同时脱出了绝大部分的烟尘，还可以进一步把尾气降温80℃以下，实现除尘、脱酸、降温多效合一，满足后续设备最佳工艺操作参数和深度净化的需求。
15.(5)采用湿式静电除尘器去除细小粉尘、除尘效率高达99％，针对含尘量较大的尾气，很好的保证烟尘30mg/m3以下的达标排放。
16.(6)氧化吸收塔采用naclo2氧化剂，可以实现no/so2/hg的一塔内同时脱除。为了降低氧化剂的使用成本，naclo2中可混合化学性质接近、价格低廉的naclo，利用naclo2/naclo复合吸收液进行脱除。
17.(7)水洗塔、氧化吸收塔、碱洗塔均设置循环泵抽取储液池的液体，再送入到塔顶的喷嘴实现连续循环使用，大大提高了塔内传热传质和捕集效率；最大程度的实现系统的节能节水。
18.(8)湿式静电除尘器、碱洗塔的多余废水分别汇流到水洗塔、氧化吸收塔的储液池进一步循环再利用，实现系统内水资源的分级别、分梯度的合理利用。
19.(9)水洗塔和氧化吸收塔废水单独进行净化处理，分别获得氯盐、硫酸盐、硝酸盐，
实现资源化利用。
20.本发明可以充分有效地发挥脱酸、脱硝、脱汞、除尘的一体化协同处理的优点，实现烟气的达标，甚至超净排放；废水净化处理获得可再利用的盐类，实现资源化利用。
附图说明
21.当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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，如图其中：
22.图1为本发明的结构及流程示意图。
23.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
24.显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
25.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
26.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
27.为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。
28.实施例1：如图1所示，一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化装置，包括垃圾飞灰熔融炉1、急冷器2、水洗塔3、湿式静电除尘器4、氧化吸收塔5、碱洗塔6、引风机7、烟囱8、第一冷却水换热器9、第二冷却水换热器10、第一循环水泵11、第二循环水泵12、第三循环水泵13、第一废水储罐21、第二废水储罐22、第一废水输送泵14、第二废水输送泵16、第一废水排放泵15、第二废水排放泵17、第一补液泵18、第二补液泵19、第三补液泵20。
29.飞灰熔融炉1的上部与急冷器2顶部连接，急冷器2底部与水洗塔3顶部连接，水洗塔3上部与湿式静电除尘器4下部连接，湿式静电除尘器4上部与氧化吸收塔5下部连接，氧化吸收塔5上部与碱洗塔6下部连接，碱洗塔6上部与引风机7连接，引风机7与烟囱8连接，第一补液泵18与急冷器2连接，第一冷却水换热器9分别与第一循环水泵11及水洗塔3连接，第一循环水泵11的另一端与水洗塔3连接，第一废水输送泵14分别与水洗塔3及第一废水储罐21连接，第一废水排放泵15分别与水洗塔3及湿式静电除尘器4连接，第二废水输送泵16分别与氧化吸收塔5及第二废水储罐22连接，第二冷却水换热器10与氧化吸收塔5连接，第二循环水泵12分别与第二冷却水换热器10、第二补液泵19及氧化吸收塔5连接，第二废水排放
泵17分别与氧化吸收塔5及碱洗塔6连接，第三循环水泵13分别与碱洗塔6及第三补液泵20连接。
30.实施例2：如图1所示，一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置,含有以下步骤:
31.飞灰熔融炉1上部释放出高温尾气，进入急冷塔2瞬间降温到120-150℃，进入水洗塔3进行预除尘、除酸、降温到80℃以下，进入湿式静电除尘器4深度除尘，进入氧化吸收塔5脱硝、脱酸、脱汞、降温到50-70℃，再进入碱洗塔6进一步脱除残余的酸气，最后净化后的尾气经引风机7排入烟囱8中。
32.水洗塔3、氧化吸收塔5和碱洗塔6均分别设置第一循环水泵11、第二循环水泵12及第三循环水泵13，循环液从塔顶经过喷嘴喷入，经过与尾气充分接触后，流入到塔底储液池，再经循环泵第一循环水泵11、第二循环水泵12、第三循环水泵13送入到塔顶的喷嘴实现连续循环喷淋。湿式静电除尘器4和碱洗塔6的废水分别由第一废水输送泵14和第二废水输送泵16，输送至水洗塔3和氧化吸收塔5的储液池中实现水资源的分梯度再利用。水洗塔3和氧化吸收塔5的废水由第一废水排放泵15和第二废水排放泵17分别排至第一废水储罐21和第二废水储罐22，实现初步分选后，最后进入到废水净化工段进行净化和资源化利用。
33.设置第一补液泵18、第二补液泵19、第三补液泵20分别给急冷器2、氧化吸收塔5、碱洗塔6补充冷却水、naclo2/naclo氧化剂 氢氧化钠碱液、氢氧化钠碱液，以便保证尾气中的污染物充分氧化、吸收和捕集。
34.尾气降温释放热量和酸性气体的溶解产热转移到循环液中，通过在水洗塔3和氧化吸收塔5的循环管道上设置第一冷却水换热器9和第二冷却水换热器10来带出系统热。换热器为管式换热器，冷介质采用25℃-32℃工业冷却水，维持水洗塔3的80℃和氧化吸收塔5的50-70℃的最佳操作温度。
35.实施例3：如图1所示，一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置，
36.包括如下步骤：
37.(1)煤富氧飞灰熔融尾气经急冷塔降温至120-150℃以下；进入水洗塔预除尘、除酸、降温到80℃以下；经湿式静电除尘器深度除尘；经氧化吸收塔脱硝、脱硫、脱汞、降温到50-70℃；再经过碱洗塔进一步脱酸、最后净化后的尾气通过引风机排入烟囱中；
38.(2)从水洗塔和氧化吸收塔排出的废水分别进行净化处理，得到金属氯盐、硫酸盐、硝酸盐回收利用；
39.急冷塔选自空塔或者文丘里塔。水洗塔选自文丘里水膜除尘器。湿式静电除尘器，采用静电原理除尘。
40.氧化吸收塔选自亚氯酸钠溶液或者亚氯酸钠和次氯酸钠混合液作为氧化剂，脱除尾气中的so2、nox、汞，实现脱硫、脱硝、脱汞一体化。
41.碱洗塔中吸收剂为碱性溶液，氢氧化钠或碳酸钠溶液，脱除残余的hcl和so2等酸性物质。
42.废水净化处理依次包括如下操作：沉淀、絮凝、分离和烘干。
43.实施例4：如图1所示，一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置，可以有效解决飞灰熔融尾气二次污染问题，实现尾气的达标、甚至超净排放。
44.一种煤富氧飞灰熔融尾气的湿法净化方法及装置，包括如下步骤：
45.(1)煤富氧飞灰熔融尾气经急冷塔降温至120-150℃以下；进入水洗塔预除尘、除酸、降温到80℃以下；经过湿式静电除尘器深度除尘；经过氧化吸收塔脱硝、脱硫、脱汞、降温到50-70℃；再经过碱洗塔进一步脱酸、最后净化后的尾气通过引风机排入烟囱中；
46.(2)从水洗塔、氧化吸收塔排出的废水进行净化处理，得到金属氯盐、硫酸盐、硝酸盐进行回收利用；
47.急冷装置选自喷水降温空塔或文丘里急冷塔。采用喷水降温，高温尾气自上而下进入急冷装置，降温水则从喷嘴高速喷射顺向进入气流中，气液两相直接接触、碰撞，形成高效混合的湍流区，强化了传热与传质，使得高温烟气(大于1300℃)在极短的时间内降低到120-150℃以下。
48.水洗塔包括三个作用：(1)预除尘；(2)脱除酸性气体hcl；(3)进一步尾气降温80℃以下，以便满足后续设备最佳操作温度的需求。水洗塔选择文丘里水膜除尘器，烟气进入文丘里管时，首先经过收缩管，在这里烟气速度逐渐提高，在喉管处速度达到最髙值，从喉部喷水装置喷出的水滴受到高速烟气的冲击，雾化成100～200微米的细小水珠，并充满整个喉管，由于水珠与尘粒之间存在很高的相对速度，因而尘粒与小水珠充分碰撞、接触，并吸附水珠和凝并成更大颗粒，尾气达到扩散管后速度逐渐降低，然后进入离心式水膜除尘器，尾气携带的较大颗粒物在离心力作用下被分离出来而流入下部废水池里，净化后的尾气从离心式水膜除尘器顶部排出，实现尾气的湿式除尘。
49.同时，水洗塔兼具酸洗功能。尾气和喷嘴喷出的水雾在喉口处充分混合，尾气中极易溶于水的酸性气体溶解于水滴中，再进入离心式水膜除尘器，被分离的水滴随着颗粒物一起由塔底排出。由于hcl与so2在水中溶解度的差异性较大，80℃时，hcl溶解度38g/100ml，so2溶解度3.4g/100ml。水洗塔主要先脱除尾气中的hcl，再在后续的氧化吸收塔和碱洗塔脱除so2气体。
50.水洗塔顺流布置，尾气自文丘塔顶部进入，经由文丘里喉口后再经过分离器分离后顶部排出；循环水从文丘里顶部经过喷嘴喷入，经过喉口与尾气充分接触后，流入塔底储液池，储液经过循环泵再送入到塔顶的喷嘴实现连续喷淋，多余的废水由废水输送泵排到废水净化工艺段。尾气降温释放热量和酸性气体的溶解产热，通过设置冷却水换热器带出系统热。换热器为管式换热器，管内工质为25℃-32℃工业冷却水，管外工质为需要冷却的循环液。冷却的循环液将尾气降温80℃以下，以满足后续设备最佳工艺操作温度的需要。
51.湿式静电除尘器是采用喷水或溢流水的方式使集尘极表面形成一层水膜，实现极板清灰的静电除尘器。由于文丘里水膜除尘器的除尘效率一般在60％-80％，而尾气原始含尘量高达20g/m3，因此，需要加设湿式静电除尘器进一步降低尾气含尘量。湿式静电除尘器气流阻力小，可以去除细小粉尘、除尘效率高达99％，很好的保证烟尘30mg/m3以下的达标、甚至超净排放。湿式静电除尘器捕集下来的含尘废水汇流到水洗塔的储液池循环再使用。
52.氧化吸收塔主要用来除掉尾气中的nox，so2和重金属汞。采用氧化剂把低价no/so2氧化成高价no2/so3；把难以捕捉的单质hg0氧化成易溶于水的二价汞化合物，大大加强了汞的捕捉脱除率。氧化后的no2/so3/hg
2
，最后通过中和反应生成盐或酸而排除。
53.主要反应：
54.2so2 naclo2 2h2o——2h2so4 nacl，
55.4no 3naclo2 2h2o——4hno3 3nacl。
56.氧化吸收塔逆流布置，尾气自塔低进入，由塔顶排出；氧化吸收液从塔顶经过喷嘴喷入，经过氧化吸收层与尾气充分接触后，流入塔底储液池；在储液池的氧化吸收液经循环泵再次被送入到塔顶的喷嘴实现连续循环喷淋。多余的废水经过废水输送泵排到废水净化工艺段。根据排放要求，可设置一级或者多级氧化吸收层；氧化剂为naclo2溶液或者naclo2/naclo混合液，用于氧化尾气中的nox，so2和汞单质；吸收液为naoh稀溶液，用以中和吸收生成的硝酸、硫酸等酸性物质，控制循环液的ph值在4～5，以达到最佳的氧化吸收效率。
57.氧化吸收塔尾气降温的热量和酸性气体的溶解产热，都是通过循环管道上设置的冷却水换热器来带出系统热，换热器选用管式换热器，管内工质为25-32℃工业冷却水，管外工质为循环液，可以进一步将尾气降温至50-70℃，该温度是氧化吸收循环液的最佳反应温度。
58.碱洗塔主要用来除掉尾气中残留的so2和其他酸性气体，可使得气相中的酸性气体浓度降至很低的数值，满足达标排放要求。碱洗塔采用的碱液可为氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液。根据排放要求不同，碱洗塔可采用一级，或者多级填料塔。碱洗塔采用逆流布置，尾气自塔低进入，由塔顶排出；碱液从塔顶通过喷嘴喷入，经过填料与尾气充分接触后，流入塔底储液池，储液池内的碱液经过循环泵再送入到塔顶的喷嘴实现连续喷淋，多余的废水汇流到氧化吸收塔的储液池实现循环再使用。
59.水洗塔和氧化吸收塔的外排废水分别通过废水排放泵排至废水储罐，在通过各自的废水净化处理装置进行中和、沉淀、絮凝、分离、脱除废水中的重金属及悬浮物，最终的浓盐水经过蒸发结晶器获得氯盐、硫酸盐、硝酸盐，水洗塔主要是氯盐或酸；氧化吸收塔主要是硝酸盐或硫酸盐，这些盐可在工业中回收使用，如印染行业助染剂等。
60.如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。