一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法及系统与流程

1.本发明涉及一种焙烧处理废水方法，具体涉及一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法，属于烧结废水处理技术领域；本发明还涉及一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统。


背景技术：

2.二氧化硫是我国主要的大气污染物之一，年排放量近2000万吨，造成严重的硫资源浪费及酸雨、雾霾等大气环境污染。随着国家环境法律法规与标准日趋严格，实现二氧化硫的减排与回收已成为环保领域急需突破的重大课题。硫酸作为重要的化工原料，在工业生产中被广泛应用，而我国硫资源相对短缺，硫酸长期供不应求。将二氧化硫中的硫资源变为硫酸进行后，不仅能有效缓解我国硫资源短缺的情况，还能减少二氧化硫对环境的污染，同时为企业带来一定的收益。
3.目前将二氧化硫转化为硫酸的工艺主要为采用固体吸附剂或液体将低浓度二氧化硫吸附后，再通过解析使二氧化硫富集为高浓度二氧化硫，用于制备硫酸。为保证硫酸品质及制酸系统的稳定性，常常采用洗涤法对解析气体进行洗涤除杂，由此产生了大量的酸性烟气洗涤废水。
4.由于解析气往往含有大量的二氧化硫，在洗涤过程中会溶解进入水中，使得洗涤废水一般呈酸性。由于洗涤废水成分易受二氧化硫烟气、吸附剂及解析工艺的影响，其种类较为繁多，且由于解析气中的杂质往往较为复杂、浓度高，这样导致了洗涤废水成分特别复杂。通过前期研究，确定制酸废水主要为含单质硫、悬浮物、金属、氨氮、氟氯、有机污染物的复杂废水。该废水处理难度大，亟需自主创新。
5.另外，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。
6.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，热风炉难以直接返回活性炭吸附塔，目前同类工程均是采用烟囱直排处理。或者将热风炉进行降温后，返回活性炭吸附塔进行净化处理。如中国专利《一种解析塔供热热风系统外排烟气净化及余热回收装置》所述。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，而第二种方法则仅能去除热风炉尾气中的颗粒物。实际上，由于co2是公认的温室气体，及ch4、不饱和烃、co等是雾霾的前驱体，若不对其进行有效处理，其危害性更大。
7.因此，如何提供一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法，其能够有效利用热风炉尾气，减少热风炉尾气对环境的影响，确保企业满足环保标准，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
280℃。
22.作为优选，步骤3)中将步骤1)中产生的除杂废水清液通入雾化器具体为：先向除杂废水清液中加入碱剂得到调碱混合溶液，再将调碱混合溶液通入雾化器中雾化成雾化气体。
23.作为优选，雾化气体的雾滴粒径d为10-100μm；优选d为15-80μm；更优选d为20-50μm。
24.作为优选，步骤3)中焙烧炉的燃烧温度tr为500-1200℃；优选tr为600-900℃；更优选tr为650-700℃。
25.作为优选，焙烧烟气中含有氟化氢、氯化氢、氮气、金属氧化物和氯盐一种或多种物质。
26.作为优选，步骤4)中除尘器的除尘方式为高温除尘，旋风除尘、高温滤料除尘、陶瓷膜除尘中的一种或多种。
27.作为优选，除尘器的除尘方式为旋风除尘。
28.作为优选，步骤1)中，废水预处理的方式为酸性过滤；酸性过滤的方法为：将从富硫气体洗涤塔排出的酸性烟气洗涤废水通入酸性过滤装置中，利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除酸性烟气洗涤废水的活性炭除悬浮物，得到除杂废水清液和含水活性炭粉末；除杂废水清液中悬浮物浓度为0-100mg/l，优选1-80mg/l，更优选2-50mg/l。
29.作为优选，酸性烟气洗涤废水中包括：活性炭、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种。
30.作为优选，所述金属离子包括：铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。
31.根据本发明的第二个实施方案，提供一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统：
32.一种应用第一个实施方案所述焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法的焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统，该系统包括：酸性过滤装置、螺旋加料机、焙烧炉、雾化器、除尘器、湿法洗涤装置；酸性过滤装置的第一沉淀物排出口通过螺旋加料机接入热风炉载气管道；酸性过滤装置的排液口与雾化器的进液口连通，雾化器的出气口与焙烧炉的进液口连通；热风炉载气管道通入焙烧炉的燃气加入口，焙烧炉的出气口与除尘器的进气口连通，除尘器的出气口与湿法洗涤装置的进气口连接。
33.作为优选，酸性过滤装置的第二沉淀物排出口通过活性炭运输机连通至活性炭吸附塔或活性炭解析塔的进料口。
34.作为优选，除尘器的固体出口与焙烧炉的固体入口连通。
35.在本技术的第一个实施方案中，对酸性烟气洗涤废水进行废水预处理，即在酸性条件下，利用活性炭粉自身易沉降的特性，结合酸性过滤装置将酸性烟气洗涤废水中的活性炭脱离出来，得到含水活性炭粉末和除杂废水清液。然后将活性炭粉末与热风炉尾气混合形成混合助燃烟气后通入焙烧炉参与燃烧；将除杂废水清液在雾化器中雾化成雾化气体后，通入焙烧炉中参与燃烧，得到焙烧烟气。最后通过除尘器脱除焙烧烟气中的结晶盐。过程中产生了三个特殊效果：第一，含水活性炭粉末利用热风炉尾气的热量干燥，由于热风炉尾气中无氧，活性炭粉末不会在于热风炉尾气混合时点燃。第二，活性炭粉末进入焙烧炉，焙烧炉中含有充足氧气，在燃烧条件下，活性炭粉末参与燃烧释放能量，从而可对应减少焙烧炉本身燃料的使用量。第三，当热风炉中燃烧不充分时，热风炉尾气中含有的少量ch4、不
饱和烃、co等污染物具有还原性，能够与雾化气体中的金属氧化物、金属氢氧化物反应，生成二氧化碳、水、金属单质等非污染物。即能够除去系统自身的污染物。第四，雾化气体中含有氨气，氨气在焙烧炉中燃烧放热，同时生成氮气和水；即在减少污染物的同时，节约了焙烧炉的燃料，降低生产成本。综上，本发明提供的技术方案利用热风炉的尾气对从烟气洗涤废水中分离出来的含水活性炭粉末进行干燥，然后将活性炭粉末和热风炉尾气通入焙烧炉中，活性炭粉末作为燃烧原料节约了燃烧能源，热风炉尾气中的污染物在高温条件下与金属沉淀反应，转变为无害物质，从而即降低了整个工艺的生产成本，又可减少污染物的排放，使企业满足环保要求。
36.在本技术的第一个实施方案中，将结晶盐粉末再送回焙烧炉中参与焙烧，结晶盐相互结合，生成大颗粒结晶盐，并直接沉积在焙烧炉的底部，从而有利于对结晶盐的回收使用。
37.在本技术的第一个实施方案中，除尘后气体中含有大量酸性气体，将除尘后气体通入湿法洗涤装置中回收，从而制取高浓度盐酸。
38.在本技术的第一个实施方案中，混合助燃烟气在进入焙烧炉之前，可提前与焙烧炉的助燃气体和/或燃料混合，从而达到更好的焙烧效果，提高活性炭粉末的燃烧率。采用空气为助燃气体将能够极大降低生产成本。
39.在本技术的第一个实施方案中，含水活性炭粉末除了可用于帮助焙烧炉燃烧之外，还可以通入活性炭吸附塔或活性炭解析塔中，即回到活性炭循环系统中重新制球，参与烧结烟气的吸附和解析的过程。减少活性炭粉末的浪费。
40.需要说明的是，在第一个实施方案的另一个实施例中，含水活性炭粉末可以用于参与烧结球团的制球工艺，然后在烧结机中参与烧结。
41.在本技术的第一个实施方案中，活性炭粉末在螺旋加料机的控制之下进入热风炉载气管道，能够精准控制活性炭粉末混合的流量。能够避免活性炭利用量不足，或避免由于活性炭粉末过量，导致的焙烧炉中燃烧不完全，产生有害气体。活性炭粉末和热风炉尾气的混合量根据焙烧炉的焙烧状态实时调节。
42.在本技术的第一个实施方案中，活性炭的含水率根据酸性过滤装置的工艺和运输过程中的外露时间影响，在一定范围内变化。而热风炉尾气的温度，受热风炉内燃烧反应的状态的影响，在一定范围内变化。
43.在本技术的第一个实施方案中，除杂废水清液在雾化之前，加入碱液调碱，使得除杂废水中的铵根离子处于游离状态易从废水中逃逸。雾化器将除杂废水清液雾化成雾滴，有利于整个除杂废水清液快速受热蒸发，有利于与热风炉尾气中的污染物混合反应。雾化后的液滴会快速吸收焙烧炉的热量，在高温条件下(500-1200℃)，废水中的氟氯离子会以氟化氢、氯化氢形式析出，氨氮会被氧化为氮气，金属离子则会转化为金属氧化物或氯化物。
44.在本技术的第一个实施方案中，焙烧烟气主要为金属氧化物或氯化物粉末、氯化氢及少量氟化氢，烟气通过除尘后，粉末返回至焙烧炉重复烧结，最终形成大颗粒的结晶盐粉末，从焙烧炉炉低排出。而气态氯化氢及少量氟化氢则通过湿法洗涤进行回收，最终得到高浓度的盐酸。
45.在本技术的第二个实施方案中，该系统中的酸性过滤装置、螺旋加料机、焙烧炉、
雾化器、除尘器、湿法洗涤装置按照工艺流程要求依次组合连通，形成整个完整的工艺链。酸性过滤装置对酸性烟气洗涤废水进行过滤得到除杂废水清液和含水活性炭粉末；螺旋加料机将含水活性炭粉末加入热风炉载气管道中与热风炉尾气混合形成混合燃烧烟气，混合燃烧烟气通入焙烧炉中参与燃烧反应。雾化器将除杂废水清液雾化成雾化气体通入焙烧炉中受热结晶，生成焙烧烟气。焙烧烟气通入除尘器中脱出结晶盐粉末，得到除尘后气体。除尘后气体通入湿法洗涤装置中制取盐酸。
46.在本技术的第二个实施方案中，含水活性炭粉末还可以通过活性炭运输机通入活性炭吸附塔或活性炭解析塔中，回到活性炭循环系统中。
47.在本技术的第二个实施方案中，除尘器(5)的结晶盐粉末回到焙烧炉中，结成更大颗粒的结晶盐。
48.需要补充说明的是，根据酸性洗涤废水水质分析，酸性烟气洗涤废水主要为废炭粉、废盐酸、金属离子、氨氮复合而成的污染物。本专利在考虑到炭粉、氨氮可燃烧提供热量的基础上，采用热风炉作为载气雾化酸性洗涤废水，通过焙烧的方式来实现酸性洗涤废水的处理。
49.针对焙烧实现废酸的回收的研究，目前报道较多，如中国专利cn 109718640 a《一种盐酸再生烟气排放系统及排放方法》，提供了一种喷雾焙烧法回收再生废盐酸的方法，废酸通过炉顶的喷枪进行雾化喷淋，燃气在炉膛内形成涡流，逆流烘干由喷嘴喷淋的废酸。废酸在高温区进行热分解，生成氯化氢气体和氧化铁粉尘。氯化氢气体通过湿法洗涤后得到盐酸，氧化铁粉尘从炉底排出。受此方法的启发，有作者将该方法应用于其他废水的处理，如中国专利cn 109775897 a《冷轧酸再生氨氮废水处理工艺》和中国专利cn 107963680 a《一种高氨氮废水处理方法及装置》报道了一种喷雾焙烧处理氨氮废水的方法，利用焙烧炉内600～650℃的高温环境使氨氮转化为氮气及铵盐，简化了处理流程。
50.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
51.1、本发明提供的技术方案，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”；
52.2、本发明提供的技术方案，热风炉尾气通过焙烧处理，热风炉尾气中的粉尘、co等污染物会发生反应而被协同去除，如粉尘可除尘进行去除，co可在高温条件下氧化，从而有利于降低烟气中污染物浓度，避免造成环境污染；
53.3、本发明提供的技术方案，通过一体焙烧处理废水中的多种污染物，回收盐酸的同时，还能去除氨氮，具有投资省、运行成本低、处理高效的优点。
附图说明
54.图1为本发明实施例中焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法的流程图；
55.图2为本发明实施例中焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统的结构示意图。
56.附图标记：
57.a：活性炭吸附塔；b：活性炭解析塔；c：富硫气体洗涤塔；1：酸性过滤装置；101：第一沉淀物排出口；102：第二沉淀物排出口；2：螺旋加料机；3：焙烧炉；4：雾化器；5：除尘器；6：湿法洗涤装置；
58.l1：热风炉载气管道；y：活性炭运输机。
具体实施方式
59.根据本发明的第一个实施方案，提供一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法：
60.一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法，该方法包括以下步骤：1)对酸性烟气洗涤废水进行废水预处理，得到除杂废水清液和含水活性炭粉末；2)干燥含水活性炭粉末：将含水活性炭粉末与热风炉尾气混合，利用热风炉尾气干燥并输送含水活性炭粉末；将含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物输送至焙烧炉3参与燃烧；3)将步骤1)中产生的除杂废水清液通入雾化器4雾化成雾化气体，并将雾化气体通入焙烧炉3中，产生焙烧烟气；4)将焙烧烟气通入除尘器5进行分离处理，回收结晶盐粉末，排出除尘后气体。
61.作为优选，该方法还包括：5)将步骤4)中的结晶盐粉末送入焙烧炉3中参与焙烧，然后在经过除尘器(5)进行分离处理，如此循环，得到大颗粒结晶盐。
62.作为优选，该方法还包括：6)将步骤4)中的除尘后气体通入湿法洗涤装置6中进行湿法洗涤，回收制取盐酸。
63.作为优选，步骤2)中，含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物与助燃气体混合后通入焙烧炉3参与燃烧。
64.作为优选，助燃气体为空气、富氧空气、纯氧中的一种或多种。
65.该方法还包括：含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物与燃料混合后通入焙烧炉3参与燃烧。
66.该方法还包括：步骤2)中还包括：将另一部分含水活性炭粉末通过活性炭运输机y送入活性炭吸附塔a或活性炭解析塔b的进料口中。
67.作为优选，步骤2)中将含水活性炭粉末与热风炉尾气混合具体为，通过螺旋加料机2将含水活性炭粉末送入通有热风炉尾气的热风炉载气管道l1中。
68.作为优选，螺旋加料机2的加料速度s为1-100kg/h；优选s为5-80kg/h；更优选s为20-50kg/h。
69.作为优选，热风炉载气管道l1中热风炉尾气的流量q为200-3000m3/h；优选q为500-2000m3/h；更优选q为800-1500m3/h。
70.作为优选，含水活性炭粉末的含水率m(质量百分含量)为40-80％；优选m为50-70％；更优选m为55-60％。
71.作为优选，热风炉尾气温度tw为200-350℃；优选tw为230-300℃；更优选tw为250-280℃。
72.作为优选，步骤3)中将步骤1)中产生的除杂废水清液通入雾化器4具体为：先向除杂废水清液中加入碱剂得到调碱混合溶液，再将调碱混合溶液通入雾化器4中雾化成雾化气体。
73.作为优选，雾化气体的雾滴粒径d为10-100μm；优选d为15-80μm；更优选d为20-50μm。
74.作为优选，步骤3)中焙烧炉3的燃烧温度tr为500-1200℃；优选tr为600-900℃；更优选tr为650-700℃。
75.作为优选，焙烧烟气中含有氟化氢、氯化氢、氮气、金属氧化物和氯盐一种或多种物质。
76.作为优选，步骤4)中除尘器5的除尘方式为高温除尘，旋风除尘、高温滤料除尘、陶
瓷膜除尘中的一种或多种。
77.作为优选，除尘器5的除尘方式为旋风除尘。
78.作为优选，步骤1)中，废水预处理的方式为酸性过滤；酸性过滤的方法为：将从富硫气体洗涤塔c排出的酸性烟气洗涤废水通入酸性过滤装置1中，利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除酸性烟气洗涤废水的活性炭，得到除杂废水清液；除杂废水清液中悬浮物浓度为0-100mg/l，优选1-80mg/l，更优选2-50mg/l。
79.作为优选，酸性烟气洗涤废水中包括：活性炭、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种。
80.作为优选，所述金属离子包括：铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。
81.根据本发明的第二个实施方案，提供一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统：
82.一种应用第一个实施方案所述焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法的焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统，该系统包括：酸性过滤装置1、螺旋加料机2、焙烧炉3、雾化器4、除尘器5、湿法洗涤装置6；酸性过滤装置1的第一沉淀物排出口101通过螺旋加料机2接入热风炉载气管道l1；酸性过滤装置1的排液口与雾化器4的进液口连通，雾化器4的出气口与焙烧炉3的进液口连通；热风炉载气管道l1通入焙烧炉3的燃气加入口，焙烧炉3的出气口与除尘器5的进气口连通，除尘器5的出气口与湿法洗涤装置6的进气口连接。
83.作为优选，酸性过滤装置1的第二沉淀物排出口102通过活性炭运输机y连通至活性炭吸附塔a或活性炭解析塔b的进料口。
84.作为优选，除尘器5的固体出口与焙烧炉3的固体入口连通。
85.实施例1
86.一种焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法，该方法包括以下步骤：1)对酸性烟气洗涤废水进行废水预处理，得到除杂废水清液和含水活性炭粉末；2)干燥含水活性炭粉末：将含水活性炭粉末与热风炉尾气混合，利用热风炉尾气干燥并输送含水活性炭粉末；将含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物输送至焙烧炉3参与燃烧；3)将步骤1)中产生的除杂废水清液通入雾化器4雾化成雾化气体，并将雾化气体通入焙烧炉3中，产生焙烧烟气；4)将焙烧烟气通入除尘器5进行分离处理，回收结晶盐粉末，排出除尘后气体。
87.实施例2
88.重复实施例1，只是该方法还包括：5)将步骤4)中的结晶盐粉末送入焙烧炉3中参与焙烧，然后在经过除尘器(5)进行分离处理，如此循环，得到大颗粒结晶盐。
89.实施例3
90.重复实施例2，只是该方法还包括：6)将步骤4)中的除尘后气体通入湿法洗涤装置6中进行湿法洗涤，回收制取盐酸。
91.实施例4
92.重复实施例3，只是步骤2)中，含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物与助燃气体混合后通入焙烧炉3参与燃烧。助燃气体为空气、富氧空气、纯氧中的一种或多种。
93.实施例5
94.重复实施例4，只是该方法还包括：含水活性炭粉末与热风炉尾气的混合物与燃料混合后通入焙烧炉3参与燃烧。
95.实施例6
96.重复实施例5，只是该方法还包括：步骤2)中还包括：将另一部分含水活性炭粉末通过活性炭运输机y送入活性炭吸附塔a或活性炭解析塔b的进料口中。
97.实施例7
98.重复实施例6，只是步骤2)中将含水活性炭粉末与热风炉尾气混合具体为，通过螺旋加料机2将含水活性炭粉末送入通有热风炉尾气的热风炉载气管道l1中。
99.实施例8
100.重复实施例7，只是螺旋加料机2的加料速度s为40kg/h。热风炉载气管道l1中热风炉尾气的流量q为1500m3/h。含水活性炭粉末的含水率m(质量百分含量)为7％。
101.实施例9
102.重复实施例8，只是热风炉尾气温度tw为260℃。
103.实施例10
104.重复实施例9，只是步骤3)中将步骤1)中产生的除杂废水清液通入雾化器4具体为：先向除杂废水清液中加入碱剂得到调碱混合溶液，再将调碱混合溶液通入雾化器4中雾化成雾化气体。雾化气体的雾滴粒径d为35μm。步骤3)中焙烧炉3的燃烧温度tr为680℃。
105.实施例11
106.重复实施例10，只是焙烧烟气中含有氟化氢、氯化氢、氮气、金属氧化物和氯盐；
107.实施例12
108.重复实施例11，只是步骤4)中除尘器5的除尘方式为旋风除尘。
109.实施例13
110.重复实施例12，只是步骤1)中，废水预处理的方式为酸性过滤；酸性过滤的方法为：将从富硫气体洗涤塔c排出的酸性烟气洗涤废水通入酸性过滤装置1中，利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除酸性烟气洗涤废水的活性炭，得到除杂废水清液；除杂废水清液中悬浮物浓度为20mg/l。
111.实施例14
112.重复实施例13，只是酸性烟气洗涤废水中包括：活性炭、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。
113.实施例15
114.一种应用实施例14所述焙烧处理酸性烟气洗涤废水方法的焙烧处理酸性烟气洗涤废水系统，该系统包括：酸性过滤装置1、螺旋加料机2、焙烧炉3、雾化器4、除尘器5、湿法洗涤装置6；酸性过滤装置1的第一沉淀物排出口101通过螺旋加料机2接入热风炉载气管道l1；酸性过滤装置1的排液口与雾化器4的进液口连通，雾化器4的出气口与焙烧炉3的进液口连通；热风炉载气管道l1通入焙烧炉3的燃气加入口，焙烧炉3的出气口与除尘器5的进气口连通，除尘器5的出气口与湿法洗涤装置6的进气口连接。
115.实施例16
116.重复实施例15，只是酸性过滤装置1的第二沉淀物排出口102通过活性炭运输机y连通至活性炭吸附塔a或活性炭解析塔b的进料口。
117.实施例17
118.重复实施例16，只是除尘器5的固体出口与焙烧炉3的固体入口连通。