一种含氯有机废气环保型资源化利用系统的制作方法

本发明涉及节能环保行业，具体为一种把化工、农药、印染等行业在生产过程中产生的洁净含氯有机废气进行无害化处理并资源化利用的单元系统。

背景技术：

近年来，随着经济的快速发展，在化工、农药、印染等行业的生产过程中，经常会产生一些含有氯元素的废气，其中氯元素的存在形式主要为氯气、氯化氢和含有氯元素的有机物。含氯有机物大部分为大分子结构，其中氯代芳烃具有毒性，且化学性质稳定，难以生物降解，在环境中可以存留很长时间；氯气具有毒性，对植物的危害是二氧化硫的两倍，与湿空气接触可以形成盐酸烟雾；氯化氢有窒息性气味，对上呼吸道有强刺激，对眼、皮肤、黏膜有腐蚀。因此，这些废气不能直接排放到大自然中，否则会对环境造成污染，破坏生态环境，损害人体健康。因而找到一种合理、有效的处理含氯有机废气技术，从而减少该部分废气对环境的污染，对促进环境和行业可持续发展具有重要意义。目前，国内对于含氯有机废气的处理方法主要有吸附-解析法、催化氧化法、热分解法、高温焚烧法等。

吸附-解析法的主要吸附载体为活性炭和硅胶，在较低的温度下对废气中的氯化物进行吸附，并且可以在高温下解析。但是吸附过程中既有物理吸附也有化学吸附，化学吸附中吸附载体会与含氯有机物发生反应，所以吸附载体是一种消耗品，在实际的应用中，必须要不断加入新的吸附载体来保证废气中氯化物的去除率。

催化氧化法是在有催化剂的情况下，降低反应活化能，使在温度较低的情况下就可以把含氯有机物氧化分解成co2、h2o、hcl和少量cl2，此方法的操作温度一般在100-300℃，但是这个温度区间内会生成二噁英类物质，二噁英类物质具有剧毒，对环境和人体都有很大的影响。

热分解法采用蓄热氧化对含氯废气进行氧化分解，其氧化温度能达到800℃以上，能够避免二噁英的生成。然而，由于含氯废气蓄热氧化产生的hcl对管道和蓄热氧化切换阀产生严重的氯离子腐蚀，切换阀密封一般采用聚四氟乙烯等抗氯离子腐蚀的软材质密封，但是此密封材料无法在1200℃以上的工况下使用，当排烟温度较高时，无法保证装置的稳定运行；切换阀密封也可以选择具有抗氯离子腐蚀能力的合金硬密封，但此阀门的成本是普通阀门成本的3-5倍，大大增加了装置的建设成本。

授权号cn103736378b的专利提出了一种含氯吸收系统，包括：预洗塔、一级塔、二级塔和与二级塔连接加碱泵，还有控制装置，由加碱泵向二级塔中加入液碱，当控制装置检测到一级塔吸收液的ph值低于标准值时，一级塔吸收液自动排到预洗塔，二级塔吸收液自动排到一级塔；当控制装置检测到预洗塔中的洗涤液的ph值低于标准值时，洗涤液自动排出，一级塔吸收液自动排到预洗塔中。该装置尽管结构简单，连接方便，同时能保证含氯烟气得到充分的中和，然而一方面由于本装置需要准备大量碱液，而且浪费了大部分烟气热量。另一方面，烟气的利用率极低，而且不排除烟气内含有nox等其他污染物超标排放，难以满足污染防治与资源利用的要求。

授权号cn101634453a的专利提出了一种含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺及其装置，其工艺路线为将含氯废液/废气送到焚烧炉内，通过焚烧辅助燃料使焚烧炉内的温度升高，使含氯有机物氧化分解，生成co2、h2o、hcl和少量cl2。焚烧后的高温烟气直接进入急冷塔，在喷入的冷却水的作用下迅速冷却到90℃，避免二噁英类物质的产生。然后烟气进入脱酸塔后用碱液来中和烟气中的hcl和cl2，碱洗后的烟气达到排放标准后由烟囱排入大气。该专利工艺装置主要包括焚烧炉、急冷塔、脱酸塔、烟囱等，急冷塔用循环酸液对烟气进行急冷，待酸液达到一定浓度后排出。该专利可以将含氯有机废气完全氧化分解，污染物排放满足国家标准。但是，该专利工艺含有以下几个缺点：（1）、由于标准规定含氯有机物的焚烧温度必须大于1200℃，这么高温度的烟气直接急冷，不仅白白浪费了巨大的热量，而且对于急冷塔的材料要求也很高，必须要求急冷塔材料具有良好的抗热震性，而且从1200℃急冷到90℃，冷却水的消耗量巨大。（2）在高温焚烧的时候，有机物中的氮元素会生成nox，1200℃的时候热力型nox也会生成，该专利并未考虑到nox的脱除，在环保要求日益严格的情况下，该专利烟气排放nox浓度很难达标。（3）该专利工艺流程只布置一级急冷塔吸收烟气中的hcl，随着循环酸液浓度越来越大，吸收效率会越来越差，有更多的hcl逃逸到脱酸塔，需要消耗更多的碱液，生成更多的中性盐水，增加后续水处理负担。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对上述现有技术的缺陷，提供一种危险废弃物焚毁率高、余热回收效率高、hcl回收效率高、工艺简单、维护方便的洁净含氯有机废气资源化利用单元系统。

为实现以上目的，实施以下技术方案：

一种含氯有机废气环保型资源化利用系统，包含绝热焚烧炉、卧式烟管余热锅炉、石墨急冷塔、hcl吸收塔、脱酸填料塔、烟气再加热器、scr脱硝装置、烟囱，其特征在于：所述绝热焚烧炉上部布置有组合式燃烧器，所述组合式燃烧器内安装废弃烧嘴，辅助燃料直接输送到组合式燃烧器，所述绝热焚烧炉后设置卧式烟管余热锅炉，选用卧式锅炉是为了使高温烟气经过管内受热面，保证含有hcl的高温烟气不泄漏到锅炉的外护板。所述卧式烟管余热锅炉上方安装有汽包，卧式烟管余热锅炉与汽包组成自然循环回路，汽包与分汽缸连接，外部注入的软化水依次经过热力式除氧器、锅炉给水泵后进入汽包；在所述卧式烟管余热锅炉后布置石墨急冷塔，所述石墨急冷塔依次连接急冷塔循环泵和石墨换热器，石墨急冷塔下部的酸液依次经过急冷塔循环泵、石墨急冷塔下部的石墨换热器和急冷塔上部雾化喷枪，回到石墨急冷塔下部，形成循环回路，石墨急冷塔下部安装有排酸阀门；在所述石墨急冷塔后布置一级hcl吸收塔，所述hcl吸收塔顶端安装有脱盐水喷嘴，脱盐水喷嘴下部有一层泡罩，所述hcl吸收塔中部设置填料层，使烟气与循环酸液在填料层内充分接触，hcl吸收塔的安装位置高于石墨急冷塔，hcl吸收塔下部的酸液经过吸收塔循环泵送到hcl吸收塔上部酸液喷嘴喷入，酸液在hcl吸收塔内部自上向下经过填料层后落入吸收塔下部，形成闭合循环回路；急冷塔排出酸液时，由hcl吸收塔向石墨急冷塔内补充酸液，而同时从hcl吸收塔上部脱盐水喷嘴补充脱盐水。在所述hcl吸收塔后布置脱酸填料塔，脱酸填料塔的上端安装有碱液喷嘴，在脱酸填料塔5顶部还设置一层除雾器，脱除烟气中携带的较大水滴，其下方自上至下设置三层填料层，填料的形式为鲍尔环，保证碱液与烟气充分接触；从脱酸塔出来的烟气温度为60℃，为了达到脱硝催化剂的适宜温度，在所述脱酸填料塔后布置烟气再加热器，所述烟气再加热器的左侧连接烟气再加热燃烧器，辅助燃料和助燃空气经管道输送到烟气再加热燃烧器中，加热烟气；在所述烟气再加热器后的烟道布置有两排氨气喷嘴，在氨气喷嘴后面的烟道内设置喷氨格栅，促进氨气和烟气的混合，所述喷氨格栅后布置scr脱硝装置；在scr脱硝装置后布置烟囱，在两者之间的烟道上安装有引风机。

优选的，所述的绝热焚烧炉的炉墙采用耐hcl腐蚀的高铝质耐火浇注料浇筑而成，可有效延长绝热焚烧炉的使用寿命。

优选的，所述分汽缸上设有两个出汽管道，其中一个与热力式除氧器连接，另一个与外部用汽设备连接。

本发明的突出特点集中体现在以下技术措施上：

（1）在绝热焚烧炉后设置卧式烟管余热锅炉，经过热力计算，设计合理的锅炉受热面，可将烟气温度降低到550℃，回收烟气中的绝大部分热量用来产生蒸汽供厂区自用或并入蒸汽管网，有效避免二噁英类污染物产生的二次污染。余热锅炉采用卧式烟管余热锅炉，使高温烟气走受热面管内，保证含有hcl的高温烟气不容易泄漏到锅炉的外护板，以避免盐酸腐蚀锅炉。同时，余热锅炉的设置降低了进入急冷塔的烟气温度，550℃的烟气进入急冷塔降低了对急冷塔塔壁材料的要求，还节省了大量冷却水。

（2）在急冷塔后布置一级hcl吸收塔，进一步吸收烟气中的hcl，并且优化了hcl吸收系统。经过急冷塔后，烟气中的hcl含量降低了很多，所以hcl吸收塔内设置填料层，使烟气与循环酸液在填料层内充分接触，保证hcl的吸收效率。由于急冷塔吸收的hcl的量比吸收塔要多，所以急冷塔的循环酸液会比吸收塔的循环酸液更快地达到排放浓度，当急冷塔循环酸液的浓度达到排放值而排出处理后，由hcl吸收塔的循环酸液向急冷塔补充，同时向吸收塔内补充新鲜水。简而言之，hcl吸收系统在急冷塔出酸，在吸收塔补充水，从而真正实现了高浓度酸液吸收高浓度hcl烟气，低浓度酸液吸收低浓度hcl烟气的目的，使hcl吸收效率提高到99%以上。循环酸液的热量由石墨换热器中的循环冷却水带走，保证喷入急冷塔的循环酸液的温度稳定。

（3）在hcl吸收塔后布置一级脱酸塔，采用naoh溶液中和烟气中剩余的hcl和游离的cl2，生成nacl溶液。naoh溶液循环喷淋，当循环碱液的浓度降低到设定值后，打开阀门将接近中性的盐水排到污水处理厂，然后将新进入的naoh溶液继续脱酸。

（4）绝大多数有机物中都含有氮元素，这部分氮元素在高温下氧化成nox，而且在1200℃的焚烧炉内，热力型nox的生成量也比较大，因此本发明设置了scr脱硝装置，用来脱除烟气中的nox，使烟气中的污染物浓度完全达到国家排放标准。

本发明的有益效果：本发明提供了一种含氯有机废气环保型资源化利用系统，消除了传统的含氯有机废气处理系统的弊端，使洁净含氯有机废气资源化利用单元系统更加简单、完善、可靠。具体来说，本发明的一种含氯有机废气环保型资源化利用系统：第一、焚烧炉焚烧温度不低于1200℃，完全达到有机成分彻底焚毁的环保效果；第二、焚烧炉采用高铝耐火浇注料，抗hcl腐蚀，保证焚烧炉长期、稳定运行。第三、设置卧式烟管余热锅炉，满足含氯高温烟气的热能回收要求；第四、设置两级hcl吸收装置，第一级为急冷塔，第二级为hcl吸收塔，使hcl吸收效率提高到99%以上，并且副产20%浓度盐酸，达到了hcl资源化利用目的。第五、本发明全系统没有膨胀节，热膨胀由管道弯头吸收，有效减少了系统泄漏点，防止hcl泄漏后腐蚀设备。第六、本发明系统还可以在特定情况下的洁净含氯有机废液资源化利用单元系统中推广使用。总之，本发明在处理废气的同时还能回收热能产生蒸汽或热水，并且可以回收烟气中的hcl气体，产生20%左右浓度的盐酸，达到节约能源、减少废弃物排放、资源化利用的环保目的。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本资源化利用系统的系统流程图。

如图所示：1、绝热焚烧炉，2、卧式烟管余热锅炉，3、石墨急冷塔，4、hcl吸收塔，5、脱酸填料塔，6、烟气再加热器，7、scr脱硝装置，8、烟囱，9、热力式除氧器，10、汽包，11、分汽缸，12、石墨换热器，13、废气增压风机，14、助燃风机，15、锅炉给水泵，16、急冷塔循环泵，17、吸收塔循环泵，18、脱酸塔循环泵，19、引风机，20、高位水罐，21、组合式燃烧器，22、废气烧嘴，23、泡罩，24、吸收塔填料层，25、除雾器，26、脱酸塔填料层，27、低温脱硝催化剂，28、烟气再加热器燃烧器，29、喷氨格栅，30、排酸阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分优选实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种含氯有机废气环保型资源化利用系统，从左向右为本发明烟气走行流程及主要设备；其工艺设备主要包括：绝热焚烧炉1、卧式烟管余热锅炉2、石墨急冷塔3、hcl吸收塔4、脱酸填料塔5、烟气再加热器6、scr脱硝装置7、烟囱8。一种含氯有机废气环保型资源化利用系统，所述绝热焚烧炉1上部布置有组合式燃烧器21，所述组合式燃烧器21内安装废气烧嘴22，辅助燃料直接输送到组合式燃烧器21。所述绝热焚烧炉1后设置高温下密闭良好的卧式烟管余热锅炉2，所述卧式烟管余热锅炉2上方安装有汽包10，卧式烟管余热锅炉2与汽包10组成自然循环回路，所述汽包10与分汽缸11连接，加入的软化水依次经过热力式除氧器9、锅炉给水泵15后进入汽包10；在所述卧式烟管余热锅炉2后布置石墨急冷塔3，所述石墨急冷塔3依次连接急冷塔循环泵16和石墨换热器12，所述石墨换热器12安装在石墨急冷塔3下部，石墨急冷塔3上半部套接有一圈夹套；在所述石墨急冷塔3后布置一级hcl吸收塔4，所述hcl吸收塔4顶端安装有脱盐水喷嘴，脱盐水喷嘴下部有一层泡罩23，所述hcl吸收塔4中部设置填料层24；在所述hcl吸收塔4后布置脱酸填料塔5，脱酸填料塔5的顶端安装有碱液喷嘴，在喷嘴下方还设置有一层除雾器，其下方自上至下设置三层填料层；在所述脱酸填料塔5后布置烟气再加热器6，所述烟气再加热器6的左侧连接烟气再加热燃烧器28，辅助燃料和助燃空气经管道输送到烟气再加热燃烧器28中；在所述烟气再加热器6后的烟道布置有氨气喷嘴，在氨气喷嘴后面的烟道内设置喷氨格栅29，所述喷氨格栅29后布置scr脱硝装置7，所述scr脱销装置7中装有低温脱硝催化剂27；在scr脱硝装置7后布置烟囱8，在scr脱硝装置7和烟囱8之间安装有引风机19。

图2是本发明的工作流程示意图，下面将结合该流程图进一步描述本发明的实施例，一种含氯有机废气环保型资源化利用系统，在绝热焚烧炉1上部布置组合式燃烧器21，辅助燃料输送到组合式燃烧器21，助燃空气由助燃风机14输送到组合式燃烧器21，洁净含氯有机废气由增压风机13输送到废气烧嘴22，辅助燃料在空气中持续燃烧，使焚烧炉内温度不低于1200℃，在这个温度下，废气中的含氯有机物与氧气反应发生氧化分解，生成co2、h2o、nox、hcl和少量游离态的cl2。此外，绝热焚烧炉1向火侧炉壁采用高铝质耐火浇注料浇筑而成，不与烟气中的hcl反应。

高温烟气从绝热焚烧炉1出口进入卧式烟管余热锅炉2，在余热锅炉中与锅炉水换热。另一方向上软化水进入热力式除氧器9，经过低压蒸汽除氧后温度升高为104℃，经过锅炉给水泵输送到汽包10，汽包10与余热锅炉本体组成循环回路，与高温烟气换热，生成饱和蒸汽。饱和蒸汽进入分汽缸11，分汽缸11上设有两个出汽管道，其中一个与热力式除氧器9连接，另一个与外部用汽设备连接。

烟气从卧式烟管余热锅炉2出来后的温度为550℃，然后进入石墨急冷塔3，烟气在石墨急冷塔3中与喷入的循环酸液接触换热，在极短的时间内烟气温度由550℃降低到60℃，并吸收hcl。烟气的热量被石墨急冷塔3上部的夹套中的循环冷却水带走一部分，循环酸液依次经过急冷塔循环泵16、石墨换热器12降温后，再次喷入石墨急冷塔3循环，循环酸液的热量在石墨换热器12中被循环冷却水吸收并带走。

从石墨急冷塔3出来的烟气温度为60℃，然后进入hcl吸收塔4。hcl吸收塔4中设置填料层24，hcl吸收塔4下部的酸液由吸收塔循环泵17送到填料层24上部喷入，烟气在填料层24中与循环酸液相向而行，充分接触，进一步吸收烟气中的hcl。石墨急冷塔3中的循环酸液的定时测量值达到20%浓度后，将急冷塔底部的循环酸液从排酸阀门30处排到界区外处理，然后由hcl吸收塔4下部的酸液补充到石墨急冷塔3下部，同时新鲜的脱盐水补充到hcl吸收塔4上部泡罩23上，由泡罩23均匀分布后落入填料层24。

烟气从hcl吸收塔4出来后进入脱酸填料塔5，脱酸填料塔5底部的naoh溶液由脱酸塔循环泵17输送到脱酸塔填料层26上部喷洒，脱酸填料塔5内共布置三层脱酸塔填料层26，保证烟气与循环碱液充分接触，将烟气中的hcl和cl2中和掉。循环一段时间后，碱液逐渐变成中性盐水，吸收效率大大降低，此时打开脱酸填料塔5的底部阀门将中性盐水排出，重新加入新的naoh溶液继续循环。从脱酸填料塔5出来的烟气携带很多的水分，在脱酸填料塔5顶部布置一层除雾器25，用来脱除烟气中携带的较大液滴。

烟气从脱酸填料塔5出来后进入烟气再加热器6，辅助燃料和助燃空气通过管路输送到烟气再加热器燃烧器28中进行燃烧，将烟气的温度从60℃加热到220℃。

从烟气再加热器6出来后的烟气通过管道引入scr脱硝装置7，在scr脱硝装置7之前的烟道布置氨气喷嘴，为了充分混合烟气和氨气，在氨气喷嘴后布置有喷氨格栅29。混合后的烟气进入scr脱硝装置7，在低温脱硝催化剂27的作用下，将烟气中的nox还原成n2和h2o。

从scr脱硝装置7排放出来的烟气中的hcl、cl2、nox等大气污染物的浓度均满足国家标准的要求，最后通过引风机19引出后送入烟囱8排入大气中。

本发明不但对含氯有机废气进行了无害化、减量化、废弃物资源化利用处理，而且回收了其焚烧产生的热能，回收20%浓度的盐酸可作为工业用品使用，实现了含氯有机废气的环保、节能和资源利用要求，既节约了能源又保护了大气环境。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。