专利名称：高浓度有机废水烧化裂解治理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明是对高浓度有机废水烧化裂解的一种治理方法和装置，特别是对糖蜜酒精废液这种特高浓度有机废水烧化裂解治理方法和装置。
我国南方盛产甘蔗，用于榨糖，糖厂用榨糖后的甘蔗渣发酵生产酒精，效益很好，但用甘蔗渣生产酒精时，每生产1吨酒精，将排出13吨含有20万PPM有机物的特高浓度废水，这种废水称为糖蜜酒精废液。这种废液由于有机物浓度特高，我国从1978年起研究治理办法，先后实施过生化法、蒸煮法、锅炉燃烧法、烟道法等多种治理方法，均告失败，没有一种被公认为技术成熟可靠有效的。随着国务院和国家环保总局对废水达标排放限期临近(2000年底不达标排放的企业关、停)，糖蜜酒精废液能不能有效治理已成为榨糖酒精生产企业能不能生存的大问题。以往对高浓度有机废水，尤其对糖蜜酒精废液的现有治理方法如下1、蒸煮法。这种方法是将锅炉燃烧产生的热烟气(也可以是蒸气)，逐级通入Ⅰ段、Ⅱ段、甚至Ⅲ段蒸发器，称为多段蒸法。蒸发器是一个很大的容器，内有很多弯弯曲曲的钢管。容器中存放着废液，钢管中通过高温蒸气，使钢管外的废液沸腾变成蒸气挥发，得到浓缩，再将化肥掺入浓缩液，生成有机肥料给农民使用。这种方法的缺点在于酒精废液含糖份和呈胶状，很快在钢管处壁积垢结焦，系统无法正常运行。广西16家糖厂利用此法，13家停止运行，3家还在反复改造，尚未能解决问题。
2、烟道法。这种方法是将锅炉燃烧的热烟气，通入很长的烟道内，为节省占地面积，烟道可以是水平形弯弯曲曲，也可以是立起来弯弯曲曲，占地面积很大。烟道直径通常为1.6m左右，总长度通常为60m以内。将酒精废液喷入烟道，使之在热烟气作用下变成蒸气，剩下的浓缩液拿到炉膛燃烧掉。这种方法的缺点在于锅炉的烟气加废液蒸发成水蒸气的总量，糖厂每日产10吨酒精，烟气和蒸气是为6600m3/小时，烟道的直径不可能超过2m，烟气和蒸气在烟道的流速必须在6m-15m/秒才能使烟道畅通。而水吸热变成蒸气需7秒钟，由于流速快蒸发时间不够，废液未能按要求变成蒸气，而是变成雾滴被带出烟囱，造成大气二度污染。试验中曾在烟囱前加水膜除尘器回收未变成蒸气的雾滴，结果水膜除尘器需大量的循环水，造成水的二次污染排放。如果将此污染水回到稀废液池，那就白搞烟道式浓缩。
这种烟道法缺点还在于烟道堵塞这种方法的锅炉不用链条炉排，即炉排是不能运行的。用以燃烧的甘蔗渣是从约8m高的锅炉(也称热风炉)顶上抛下去的。在鼓风机鼓的风的作用下，蔗渣灰随烟气飞入烟道，每24小时约飞入烟道4-8吨灰，一星期飞入烟道的灰为30～60吨。此灰随喷入的废液掉入烟道低层或半浓液槽中，当泵将此半浓液抽上去再次浓缩时，灰悬浮在液体中，在泵的吸力作用下无法沉淀过滤。即使将此半浓液或浓液抽到锅炉并喷进去燃烧，在干燥到可燃烧时，这些灰又飞入了烟道。这些灰在烟道中往复循环越积越多，约一星期左右，烟道被堵死，无法正常运行，且引起二次污染。因此失败。
3、生化法。这种方法是挖很多的塘或挖很长的弯弯曲曲的沟，将培植的专门菌种掺入酒精废液中，使废液中的有机物变成另一种物质沉淀过滤掉。这种方法的失败在于即使进行一级、二级到三级生化后，水中有机物仍为5000-6000PPM。再进行生化处理既无效，与国家标准要求的低于600PPM相比，仍相差甚远。且特别臭。
除以上三种主要方法外，现还有锅炉冲灰水循环沉淀法等多种方法，包括以上三种方法，其共同问题均在于达不到排放标准，二次污染和投资太大，酒精厂无法接受。
本发明是用物理和化学方法相结合，达到了“双零”标准，即高浓度有机废水零排放，没有二次污染，运行费用零成本，即利用废水中的有机物的热值和糖厂、酒精厂的废物滤泥的热值，在将稀废液中的水蒸发成蒸气挥发的同时，将该热量产生的蒸气加以利用，除抵销运行的折旧、电费、工资和燃料成本后，还有盈余。该糖蜜酒精废液烧化裂解治理方法包括以下步序①将甘蔗废渣或煤与糖蜜酒精浓缩废液(包括滤泥)拌和一起做为燃料；②将所述燃料送入烧化炉中燃烧，以900℃以上高温烧化裂解糖蜜酒精废液中的有机物，使之变成符合排放标准的气体和灰渣排放。
③将烧化得到的高温烟气通入蒸发塔腔下部内，并经蒸发塔腔上部送入排放烟囱。
④从蒸发塔腔不同部位喷入稀的糖蜜酒精废液，使与从烧化炉来的高温烟气进行热交换，将烟气除尘并将稀的糖蜜酒精废液中的大部水份蒸发成水蒸气，从蒸发塔的引风管道中随烟气排出，将得到的吸附有烟尘的糖蜜酒精浓缩液，从蒸发塔下部经泵加压送往烧化炉，与甘蔗废渣或煤拌合一起燃烧裂解。
所述步序④中的燃烧，是指将浓缩废液与甘蔗渣或煤拌合一起进行烧化，和将浓缩液用喷雾器喷到烧化炉炉膛内进行悬浮燃烧。
所述烧化裂解治理方法所用装置包括烧化炉、蒸发塔。
烧化炉有链条炉排、燃料入口，燃料入口处装有浓缩液喷雾器，炉膛二次风管中装有浓缩液喷雾器及炉渣上部装有烟气流出的联络管道。炉膛燃料入口与甘蔗渣或煤输送带出口相接，燃料经输关带落入链条炉排，链条炉排由电机驱动，带动燃料进入炉膛。在炉膛入口喉部装有的喷雾器，将浓缩废液连续喷在甘蔗渣或煤的上层，将甘蔗渣或煤压住进炉膛。火焰燃至950℃以上时，炉膛二次风管中的喷雾器向火焰喷出浓缩液一起燃烧，也可以切换燃烧。炉膛上部的联络管道与蒸发塔下部相连。
蒸发塔是一个直径2.5m-6m的立式塔，塔中烟气和蒸气流速为0.3m～2m/秒。塔内分为四段，塔腔最底部是浓缩液储槽，塔腔中下部是冷却段，塔腔中上部为蒸发段，塔腔项部是气液分离段。从烧化炉来的950℃以上的高温烟气首先进入塔腔下部的冷却段，在烧化炉与蒸发塔的联络管道内装有稀酒精废液的喷雾器并喷出，蒸发塔腔中下部也装有稀酒精废液喷雾器并喷出，以将950℃以上烟气降至500℃左右流入蒸发段。塔腔中上部蒸发段装有稀酒精废液喷雾器并喷出，在流速0.3m-2m/秒的塔中，逆向即废液向下烟气向上进行足够时间的蒸发，废液中大部分水份变成蒸气，此时浓缩落入底部自然储槽，烟气和蒸气随流速流入顶部。顶部装有旋流式气液分离器，蒸气流经旋流分离器时，来不及蒸发的雾滴随流速撞在旋流分离器叶片上，形成水滴分离落下，气引入烟囱排出。
所述蒸发塔中的冷却段和旋流分离器(亦称气液分离器)，可以不设置在塔腔内，而是设置在塔的旁边，用联络管道将冷却段与蒸发塔相连，用联络管道将蒸发塔与旋流分离器相连。
通过稀液的喷入，可将烟气中的粉尘吸附落入浓缩储槽。将浓缩液抽入炉膛喷盖在甘蔗渣或煤上进入炉膛燃烧时，灰份只少量被吹起，大部分被盖实燃烬翻入到出渣口的水池中。糖蜜酒精废液通过950℃以上高温燃烧，一部份转化为无害气体(二氧化碳)从烟囱排放，大部份裂解为含钾无害灰渣作肥料，使排出的气体干净达标、排尘达标，灰渣无害。由于有可运行的链条炉排，在炉膛温度达950℃以上时，或将废物即滤泥拌在甘蔗渣或煤中进入炉膛燃烧。过多的热值从蒸发塔顶部引入热交换器，产生5Kg压力的蒸气供糖厂、酒精厂使用，节省了治理费用。因此，在蒸气收入与燃料、电费、工艺、折旧相抵后，本发明做到了糖蜜酒精废液零排放(气、尘、渣达标)，运行费用零成本。
上述所述本发明采用的方法适用于高浓度有机废水如糖业糖蜜酒精废液的治理，也适用于其它行业如石油化工、纺织印染、制药、皮革、造纸、味精等行业治理高浓度有机废液。
下面结合附图以实施例做具体介绍。
图1为本发明的工艺流程及装置示意图。
图2为本发明的一般喷雾器的结构示意图。
图中代号1料斗2皮带运输机 3烧化炉 3A浓液喷雾器3B排灰口 3C喷雾器 4联络管道 5蒸发塔 5A预冷段6旋流分离器 6A入风口 7稀液喷雾器 8浓液喷雾器9烟道10引风机 11烟囱 12管道13管道 14浓液池 15浓液泵16稀液泵17稀液喷雾器 17A稀液喷雾器 18鼓风机19管道20链条炉排本实施例以中等规模蔗糖厂按日产30吨酒精为例，其治理需设备投资占一个榨糖季节酒精销售额的20％。采用本发明设备每处理1吨糖蜜酒精废液，不算蒸气收入时，运行成本每吨废液低于4元。计算蒸气收入时运行成本为零，还有盈余。
如图1，甘蔗废渣经料斗1落入到带有电子称的皮带运输机2上，并被送入烧化炉3中，烧化炉3由鼓风机18送风，将浓缩后即含水量低于60％的浓液与蔗渣或煤一起充分燃烧，烧化炉理论燃烧温度蔗渣为1071℃，煤3000℃，由烧化炉3下部的链条炉排20将送来的拌合好浓液的蔗渣或煤送入炉膛燃烧，利用炉膛的高温将燃料预热干燥、燃烧、燃烬，使燃料充分燃烧，将燃料中的有机物质完全烧尽，炉灰从炉底排灰口3B排出，烟气经联络管道4送入蒸发塔下部预冷段5A，在塔腔顶部装有旋流分离器6，它包括有若干成倾斜角排列的入风口6A，使从蒸发塔下部预冷段5A送来的烟气，经塔腔上部与废液热交换后，经倾斜的入风口6A沿切向进入，形成旋流，在离心力作用下，由烟气气流带来的未及蒸发的废液被分离出来，流到塔底，经管道13流入浓液池14中。烟气向上经旋流分离器6、烟道9、引风机10送入烟囱11中排出，排烟温度为120-150℃。此时用稀液泵16将含水份90％的待处理的糖蜜酒精稀液送入位于蒸发塔预冷段的稀液喷雾器17A和塔上腔部的稀液喷雾器7和位于联络管道4中的喷雾器17，并喷出，被喷出的稀液将烟尘吸附，经高温烟气的加热使其中水份绝大多数变成蒸气，随烟气经塔腔顶的旋流分离器6、烟道9和引风机10送入到烟囱11排出。吸附有烟尘的浓废液落至蒸发塔5底部沿管道13流入浓液池14内，由浓液泵15将浓液池14中的浓液吸出经管道19泵送至位于烧化炉3入口处的喷雾器3C并喷出，将浓液与蔗渣或煤拌合，并泵送至烧化炉3内的喷雾器3A喷出。进行悬浮燃烧，从泵15吸出的浓液如浓度不够，从管道12将浓液送入蒸发塔5的上部和中部的喷雾器8喷出，进行蒸发，除尘，浓缩。
按本实施例的方法及设备其治理效果1．烟囱气体排放技术指标见表一主要技术指标表一
主要经济指标表二
由表1可看出，烟囱排放气体中含二氧化硫浓度为＜100mg/m3，速率＜1Kg/h，氮氧化物＜42mg/m3，烟(粉)尘排放浓度＜100mg/m3，速率＜6mg/h，均优于国际允许排放标准，燃烧后灰渣经检测可做钾肥使用，不含有害物质。由表2可看出以日产酒精30吨，日处理稀废液390吨，设备投资400万元，不计蒸气收入每吨废液运行成本为3.21元，计算蒸气钾灰收入时，每处理1吨废液盈利11.39元。糖厂每生产1吨酒精需5吨5公斤压力的蒸汽，每吨蒸汽成本100元。蒸气是糖厂气需能源。此外，糖厂每年还可节省排污费50到100万元。
权利要求
1.高浓度有机废水烧化裂解治理方法，其特征是它包括以下步序①将甘蔗废渣与糖蜜酒精浓缩废液拌和一起做为燃料，②将所述燃料送入烧化炉中燃烧，以烧掉糖蜜酒精废液中的有机物，稀料由烧化炉下部的炉膛口由运动的链条炉排送入，③将燃烧烟气通入蒸发塔腔下部内，并经蒸发塔腔上部送入排放烟囱，④从蒸发塔腔上部喷入稀的糖蜜酒精废液使与从下部流上的高温烟气进行热交换，将烟气除尘并将稀的糖蜜酒精废液中的大部水份蒸发成水蒸气，从蒸发塔腔上部随烟气排出，将得到的吸附有烟尘的糖蜜酒精浓缩废液从蒸发塔下部送往烧化炉与甘蔗废渣一起燃烧。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法，其特征是所述步序④中，将得到的糖蜜酒精浓缩废液从蒸发塔下部送往烧化炉与甘蔗废渣或煤一起烧化是指将浓缩废液与甘蔗废渣拌合一起进行烧化和将浓缩废液用喷雾器喷到烧化炉炉膛内进行悬浮燃烧。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法，所述烧化炉的燃烧温度为900℃至3000℃。
4.根据权利要求1或2所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是它包括烧化炉、蒸发塔，烧化炉的炉膛具有燃料入口，该入口与蔗渣或煤输送带出口相接，炉膛的燃料入口处和炉膛上部装有浓缩废液喷雾器，炉膛上部具有联络管道与蒸发塔塔腔下部相连；蒸发塔的塔腔上部装有旋流分离器，旋流分离器的出口与烟囱相通连，塔腔上部还装有稀的糖蜜酒精废液喷雾器，塔腔下部经管道与浓缩废液池相连。
5.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是所述旋流分离器包括若干成倾斜角的入风口，使含水份的烟气通过时成烟气旋流，将气与水份分离开来，旋流分离器也可置于塔的外部。
6.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是在所述蒸发塔腔内还装有浓缩废液喷雾器。
7.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是在所述蒸发塔的入口的联络管道中及其出口处装有稀废液喷雾器。
8.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是所述烧化炉节省链条炉排，可烧蔗渣、煤、草、桔等，且具有干燥段、燃烧段和燃烬段，烧化炉底部有排渣口。
9.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是所述喷雾器为单孔柱喷雾器。
10.根据权利要求4所述的高浓度有机废水烧化裂解治理方法所用装置，其特征是所述蒸发器塔包括冷却段、冷却段既可设置于塔的底部，也可单独设立在塔外，以将900℃～3000℃的热烟气通过次序冷却段将温度降至500℃以下。
全文摘要
高浓度有机废水烧化裂解治理方法和装置它包括以下步序:将甘蔗废渣与糖蜜酒精浓缩掺和;送入烧化炉中燃烧,以烧掉废液中的有机物;将燃烧烟气通入蒸发塔腔内向上排放;从蒸发塔上部腔喷入待处理的稀的糖蜜酒精废液,使大部水份蒸发,将吸附有烟尘的浓缩从蒸发塔下部送往烧化炉与蔗渣一起燃烧;所用装置包括烧化炉和蒸发塔,在其中装有喷雾器进行喷雾燃烧,本发明能彻底治理糖蜜酒精废液,排放的气体、烟尘及炉灰均达到规定的环保标准。
文档编号C02F9/10GK1300719SQ99126610
公开日2001年6月27日 申请日期1999年12月22日 优先权日1999年12月22日
发明者石濮珲, 虞顺庆, 张才根, 冯永寿 申请人:溧阳市河海起重设备有限公司