一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法与流程

1.本发明涉及一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，其中也包含逆流式活性炭法烧结烟气脱硫脱硝等工艺的活性炭解析尾气的处理方法，属于工业烟气治理技术领域。


背景技术：

2.我国钢铁产量据世界前列，是钢铁制造大国，但在推动工业发展的同时，也伴随着严重的环境污染。据统计，钢铁企业排放的烟气中so2、nox、粉尘占全国污染物总量的11.4％、4.2％、14.7％。烧结作为钢铁制造工艺单元之一，其排放的烟气中so2、nox、粉尘分别占钢铁排放总量的40％～60％、50％～55％、15％～20％，因此，烧结烟气治理是我国目前环境污染治理的重要领域之一。
3.例如，中国专利文献cn112062378a公开了一种烧结烟气脱硫废水零排放处理系统和方法，其中，零排放处理系统包括依次首尾连通的一级除油机构、氯氧化池、软化机构、二级除油机构和浓缩机构；其中，浓缩机构包括依次连通的纳滤装置、膜浓缩装置和蒸发结晶装置；二级除油机构与纳滤装置连通，纳滤装置与软化机构反向连通。本发明的零排放处理系统可满足复杂的烧结烟气脱硫废水水质的处理需求，特别是含有中低浓度油类和氨氮的废水，能够高效去除有害组分，同时处理过程中产生的淡水能够回用于厂内其他工艺，产生的纳滤浓水可作为药剂回用于软化机构，系统整体运行维护成本低，各个单元各自发挥作用又相互服务从而实现烧结烟气脱硫废水的零排放。该工艺属于湿法烧结烟气脱硫工艺，其废水所含的杂质成分较为复杂。
4.中国专利文献cn110227342a公开了一种新型逆流式移动床脱硫脱硝装置及其烟气处理系统，该脱硫脱硝装置包括两个累加的烟气处理系统，烟气处理系统包括脱硫床层和脱硝床层；脱硫床层和脱硝床层内添加有活性炭，脱硫床层下部设置有烟气进口；脱硝床层位于脱硫床层的上方，且与脱硫床层连通，脱硝床层的上方设置有烟气出口；脱硝床层内的下部设置有喷氨管，喷氨管上设置有喷氨口，喷氨管通过喷氨口向脱硝床层内喷射氨气，取代原有的喷氨烟箱、隔板和布料漏斗，显著降低了整个脱硫脱硝装置的高度和关联系统的高度，在很大程度上减少钢材用量，降低系统高度，使整个脱硫脱硝装置的结构简化，制作、安装更加简单，缩短了脱硫脱硝装置的制作与安装工期。
5.如今，活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺技术，是一种先进的干法烧结烟气脱硫工艺，它是目前世界上唯一可以实现同时脱除烟气中多种污染物的烟气净化技术，是未来烟气脱硫脱硝技术的发展方向，尤其是，逆流式活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺技术，在当前的实际应用较为突出。但是，该工艺在烧结烟气处理领域的应用，受运行成本、二次污染、设施合理性等多因素的制约与影响，活性炭的解析气体(尾气)的处理技术目前仍然不够成熟，问题主要体现在对尾气进行处理时，会生成富含大量无机盐或重金属的工业废水，比如，硫酸盐、氯化物等，这些无机盐的浓度可分别高达5.08
×
104mg/l、6.75
×
103mg/l等等，
依照现有的技术工艺，在对这些工业废水进行净化处理时，会产生新的二次污染物(多种盐分的混合溶液)，因此，如何实现尾气治理的零污染排放，使得尾气治理水平更加经济化、清洁化、高效化，这一难题成为了制约活性炭法工艺技术进一步广泛推广应用的关键性因素。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，该方法对活性炭解析尾气进行科学、合理的工序处理，可实现生产工艺全过程的零污染排放，并能够生产出价值高、产量高的副产品，是一种真正意义上的绿色环保治污工艺。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，利用该处理方法对活性炭解析尾气进行多种工艺的配套处理，其处理过程包括以下步骤：
9.1)将解析尾气送入湿式洗涤塔，在湿式洗涤塔里与洗涤循环液混合反应，去除尾气中的nh3、hcl、hf、so3及炭粉杂质，形成洁净的含有so2的尾气，洗涤循环液反应完成后形成洗涤废水；
10.2)将洁净的含有so2的尾气送入焦亚硫酸钠生成器进行化学反应，得到焦亚硫酸钠副产品和生产尾气，生产尾气在风机作用之下被重新导入到烧结烟气管道内进行循环再处理；
11.3)洗涤废水被泵入到三级沉淀池：第一步，将纯碱溶液泵入到第一沉淀池，第一沉淀池中的搅拌器持续匀速搅动；第二步，将凝絮剂pac、pam的混合溶液泵入到第二沉淀池中；第三步，第一沉淀池的溢出液依次流淌至第二沉淀池、第三沉淀池，分别进行凝絮沉淀，第三沉淀池中溶液的上清液原水溢出至原水收集器；
12.4)将原水送入活性炭过滤器，通过活性炭的过滤，将原水中的cod、灰粉、沉淀物去除，并析出后外运它用，原水经过滤后形成新的水溶液；
13.5)将水溶液送入nf纳滤过滤系统，进行一二价离子的分离，分别形成nacl溶液、na2so4溶液，其中，na2so4溶液外运它用；
14.6)nacl溶液被送入ro反渗透过滤膜系统，通过反渗透作用分别产生浓盐水、除盐水，浓盐水被送入蒸发系统进行蒸发处理，形成结晶nacl，除盐水则外运它用。
15.优选的，步骤1)中，形成洁净的含有so2的尾气中so2含量在600～1400mg/nm3。
16.优选的，步骤1)中，洗涤循环液采用工业用清水。
17.优选的，步骤3)中，凝絮剂采用由聚合氯化铝、聚丙烯酰胺组成的混合物，第一沉淀池洗涤废水中的纯碱浓度为1.25％，第二沉淀池中的聚合氯化铝浓度为8％～12％，聚丙烯酰胺的浓度为0.1％；凝絮剂溶液与洗涤废水溶液的混凝时间大于3min，絮凝时间大于8min。
18.优选的，步骤3)中，第一沉淀池、第二沉淀池中分别设有自动化搅拌器，第一沉淀池、第二沉淀池分别与自动化加药泵相连，通过自动化加药泵实现纯碱、凝絮剂溶液的定时、定量加注。
19.优选的，步骤4)中，采用两级活性炭过滤器，过滤器采用的活性炭系水处理专用的涡壳式活性炭，当活性炭过滤器的进水浊度与其出水浊度的比值小于2.0时，应更换活性
炭。
20.优选的，步骤5)中，选用的nf纳滤过滤系统要求nacl透过率高于90％，nf纳滤过滤系统包括两级nf系统。
21.优选的，步骤6)中，蒸发系统选用三效蒸发器，蒸发量5t/h。
22.本发明的技术特点和有益效果：
23.1、本发明处理方法，利用物理沉淀、化学反应、分级过滤等措施，通过对活性炭解析尾气的处理，把解析尾气中的有害物质进行变废为宝的再利用，最终形成的生产尾气被重新并入到烧结原始烟气当中，形成了封闭的生产尾气循环系统，并可生产出产量大、价值高的副产品——焦亚硫酸钠。该方法既可解决尾气直排的大气污染问题，又可实现中间处理产物的零污染排放，并能够新创造出可观的经济效益，是一种真正意义上的绿色环保治污工艺。
24.2、本发明处理方法整个工艺过程设计科学合理，操作流程简便高效，所用设备均为现有装置，成本低，效果好，值得推广应用。
附图说明
25.图1为本发明活性炭解析尾气的处理方法的工艺流程图；
具体实施方式
26.下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
27.实施例1：
28.如图1所示，本实施例提供一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，并以逆流式活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺为例，利用该处理方法对其活性炭解析尾气进行多种配套工艺的处理，具体处理过程包括以下步骤：
29.1)将从活性炭解析塔反应后的解析尾气送入湿式洗涤塔，在湿式洗涤塔里与洗涤循环液混合反应，洗涤循环液为工业用清水，去除尾气中的nh3、hcl、hf、so3及炭粉杂质，形成洁净的富含so2的尾气，尾气中的so2含量一般在600～1400mg/nm3左右。
30.洗涤循环液反应完成后形成洗涤废水，洗涤废水原水质浓度的检测指标：
[0031][0032]
2)将洁净的富含so2的尾气送入焦亚硫酸钠生成器进行化学反应，得到焦亚硫酸钠副产品和生产尾气，生产尾气在风机作用之下被重新导入到烧结烟气管道内进行循环再处理。
[0033]
焦亚硫酸钠副产品价值高、产量大，可另作他用。
[0034]
3)从湿式洗涤塔底部排出的洗涤废水源源不断地被输送至容积约为10m3左右的积淀池，第一沉淀池、第二沉淀池分别与自动化加药泵相连，通过加药泵实现纯碱、凝絮剂的定时、定量的加注；将纯碱加入到第一沉淀池之中，将凝絮剂加入到第二沉淀池；第一沉淀池的溢出液依次流淌至第二沉淀池、第三沉淀池，分别进行凝絮沉淀，第三沉淀池中溶液的上清液原水溢出至原水收集器(水箱)；凝絮剂与洗涤废水溶液的混凝时间大于3min，絮凝时间大于8min。
[0035]
第一沉淀池、第二沉淀池内设有自动化搅拌器，通过其搅拌作用，使洗涤废水加速中和反应，并与凝絮剂充分混合，沉淀过程更迅速、更彻底；
[0036]
凝絮剂采用由pac(聚合氯化铝)、pam(聚丙烯酰胺)组成的混合物，第一沉淀池中的na2co3浓度1.25％，第二沉淀池的pac浓度8％～12％、pam的浓度0.1％。
[0037]
4)将原水送入活性炭过滤器，通过活性炭的过滤，将原水中的cod(化学需氧量，一般指为有机物)、灰粉、沉淀物去除，并析出后外运它用，原水被过滤后形成新的水溶液；
[0038]
其中，采用两级活性炭过滤器，过滤器采用的活性炭系水处理专用的涡壳式活性炭，单个过滤器体量约3m3左右，当活性炭过滤器的进水浊度与其出水浊度的比值小于2.0时，应及时更换活性炭；
[0039]
5)将水溶液送入nf纳滤过滤系统，选用的nf纳滤过滤系统要求nacl透过率高于90％，进行一二价离子的分离，分别形成nacl溶液、na2so4溶液，其中，na2so4溶液外运它用；
[0040]
得到的nacl溶液的水质浓度检测指标：
[0041][0042]
6)nacl溶液被送入ro反渗透过滤膜系统，通过反渗透作用分别产生浓盐水、除盐水，浓盐水被送入蒸发系统进行蒸发处理，形成结晶nacl，除盐水则外运它用。
[0043]
蒸发系统选用三效蒸发器，钛合金材质，蒸发量5t/h。脱盐水是指水中盐类(主要是溶于水的强电解质)除去或降低到一定程度的水，其电导率一般为1.0～10.0μs/cm，电阻率(25℃)0.1～1.0mω.cm，含盐量为1～5mg/l。
[0044]
本实施例中，活性炭的解析与再生原理：
[0045]
将饱和吸附so2的活性炭加热到390～450℃，蓄积在活性炭中的硫酸或硫酸盐分解脱附，产生的主要分解物是so2、n2、co2、h2o，其物理形态为高浓度so2的气体。主要反应是硫酸与活性炭反应：
[0046]
2h2so4 c
→
2so2 co2 2h2o
[0047]
再生反应能够恢复活性炭的活性，而且其吸附和催化能力还会得到提高。
[0048]
副产品的转化生成原理：
[0049]
(1)在碳酸钠溶液中通入so2，生成亚硫酸氢钠溶液。
[0050]
na2co3 2so2 h2o
→
2nahso3 co2[0051]
(2)亚硫酸氢钠溶液中再加碳酸钠，即转化为亚硫酸钠。
[0052]
na2co3 2nahso3→
2na2so3 co2 h2o
[0053]
(3)亚硫酸钠再与so2反应，又生成亚硫酸氢钠溶液。
[0054]
na2so3 so2 h2o
→
2nahso3[0055]
(4)当溶液中亚硫酸氢钠含量达到过饱和浓度时，就析出焦亚硫酸钠结晶体。
[0056]
2nahso3→
na2s2o5 h2o
[0057]
(5)na

与ca
2
、mg
2
的交换反应
[0058]
na2co3 ca
2
→
caco3↓
2na

[0059]
na2co3 mg
2
→
mgco3↓
2na

[0060]
(6)当溶液中nacl含量超过饱和浓度时，析出nacl晶体，na

与cl-的离子反应：
[0061]
na

cl-→
nacl
[0062]
实施例2：
[0063]
一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，操作过程如实施例1所述，其不同之处在于：
[0064]
步骤5)中，nf纳滤过滤系统包括两级nf系统，一级nf系统包括：原水进水泵、5μm保安过滤器、一级nf高压泵、一级nf装置(聚酰胺复合膜材质，元件型号nf810，单膜面积37
㎡
，数量10支)、水箱；二级nf系统包括：原水进水泵、5μm保安过滤器、二级nf高压泵、二级nf装置(聚酰胺复合膜材质，元件型号nf810，单膜面积37
㎡
，数量4支，设计水处理能力2m3/h)、
水箱。
[0065]
实施例3：
[0066]
一种基于活性炭法烧结烟气脱硫脱硝工艺的活性炭解析尾气的处理方法，操作过程如实施例1所述，其不同之处在于：
[0067]
步骤6)中，ro反渗透过滤膜系统包括进水泵、5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜、循环泵、化学清洗装置等组成，反渗透膜材质为聚酰胺复合膜，采用海水淡化膜tm810m，单膜面积8.08m3，数量30支，产水能力4.0m3/h，设计回收率》66.7％。
[0068]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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。