含有機(jī)物廢鹽熱解熔融成套裝置--氯化鈉
概述
氯化鈉是白色無臭結(jié)晶粉末，熔點(diǎn)801℃，沸點(diǎn)1465℃。但在實(shí)際生產(chǎn)中，其軟化點(diǎn)可降至500℃左右，其原因可能是氯化鈉為立方晶體，其棱角處先進(jìn)行軟化造成，并且達(dá)到一定的溫度后，會產(chǎn)生黏連結(jié)壁現(xiàn)象，所以會導(dǎo)致系統(tǒng)無法連續(xù)運(yùn)行的問題。而其混雜的有機(jī)化合物屬于非電解質(zhì)，大多易燃，受熱易分解。
目前國內(nèi)很多農(nóng)藥化工、醫(yī)藥化工、精細(xì)化工、石化行業(yè)等在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量有機(jī)物廢鹽。一般的解決方案均無法將鹽分中的有機(jī)物全部分解，處理后的鹽達(dá)不到直接使用的程度；我公司經(jīng)過多年的摸索，結(jié)合玻璃窯爐、金屬冶煉技術(shù)形成了自己的工藝技術(shù)：第一步先進(jìn)行熱解，充分利用系統(tǒng)熱量，相比一般工藝節(jié)能60%以上。第二步采用鼓氧熔融使未熱解完成的有機(jī)物全部氧化分解。通過我公司工藝處理得到的產(chǎn)品滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過高溫?zé)峤飧G熱解和高溫熔融爐熔融后的氯化鈉，產(chǎn)品達(dá)到《日曬工業(yè)鹽（GB/T5462-2015）》標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)合當(dāng)前常見的處理方法，公司進(jìn)行了歸納總結(jié)，根據(jù)處理類型基本分為火法和濕法兩種，以下做出簡單的工藝比較。
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火法 |
濕法 |
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工藝單元 |
單元處理成本 |
單元投資 |
工藝單元 |
單元處理成本 |
單元投資 |
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溶解壓濾 |
20元/噸 |
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溶解壓濾 |
20元/噸 |
/ |
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MVR濃縮結(jié)晶分鹽 |
240元/噸 |
小 |
催化氧化超濾納濾反滲透 |
100元/噸 |
小 |
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氧化熱解熔融 |
250元/噸 |
大 |
MVR濃縮結(jié)晶分鹽 |
600元/噸 |
大 |
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總體運(yùn)行成本 |
510元/噸 |
小 |
總體 |
720元/噸 |
大 |
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產(chǎn)品品質(zhì) |
TOC<10毫克 |
產(chǎn)品品質(zhì) |
對有機(jī)物有選擇性，處理不完全 |
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- 火法采用溶解壓濾再進(jìn)行濃縮結(jié)晶的方式分離出含有機(jī)物的固體氯化鈉和硫酸鈉再進(jìn)行處理。
- 由上述對比可見，火法工藝在合理進(jìn)行余熱利用的前提下，處理成本低于濕法，其原因在于過濾膜處理鹽水過程中鹽水的濃度不會很高，導(dǎo)致濃縮結(jié)晶能耗高，投資大。
工藝流程示意
- 本裝置工藝適合處理缺氧條件下不與有機(jī)碳發(fā)生反應(yīng)的無機(jī)鹽。
- 本裝置可處理含有機(jī)物高濃度的鹽水。
- 本裝置工藝采用合理除塵工藝處理大大避免了尾氣處理過程中堵塞通道的現(xiàn)象。
裝置組成簡介
裝置主要由定量加料系統(tǒng)、高溫?zé)峤飧G、熔融爐、二燃室、余熱回收器、急冷塔、脫硝脫酸系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、輸送系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)組成。
物料流程
含有機(jī)物的氯化鈉固體或含有機(jī)物的鹽水進(jìn)入到暫存?zhèn)}/罐由定量加料機(jī)/定量輸送泵定量加入高溫?zé)峤飧G進(jìn)行熱解，熱解后的一部分物料進(jìn)入到旋風(fēng)分離器被分離下來回收進(jìn)入到出料機(jī)，極少部分物料進(jìn)入到袋式除塵器被分離下來回收進(jìn)入到出料機(jī)，熱解后的固體也進(jìn)入到提升輸送機(jī)輸送至密封進(jìn)料機(jī)，在密封進(jìn)料機(jī)的作用下流入高溫熔融窯。物料流入富氧熔融爐的進(jìn)料段后被加熱并被熔融，由于物料處于緩慢流動(dòng)狀態(tài)，基本沒有飛揚(yáng)的廢鹽顆粒，所以，排出熔融爐的煙氣中基本沒有夾帶鹽塵。隨著熔融過程的進(jìn)行，熔融物料流動(dòng)至鼓氧區(qū)，在富氧鼓泡狀態(tài)下將殘余有機(jī)物全部焚燒干凈，隨后熔融態(tài)鹽漿流出熔融爐至間接冷卻器進(jìn)行間接快速冷卻降溫成為固態(tài)鹽塊，在間接冷卻器的初步破碎作用下輸送出來落入提升輸送機(jī)提升至粉碎機(jī)，在粉碎機(jī)內(nèi)被粉碎成為粉狀鹽，粉狀鹽被輸送至包裝暫存?zhèn)}暫存并被包裝作為成品外賣。
氣體流程
- 天然氣燃燒后形成的熱煙氣作為加熱介質(zhì)對熱解窯進(jìn)行間接加熱，從而對物料進(jìn)行熱解。換熱后的煙氣進(jìn)行熱利用后進(jìn)入到尾氣處理。
- 熱解窯內(nèi)的的有機(jī)物在高溫?zé)峤飧G內(nèi)被熱解分解成為小分子有機(jī)氣體和部分高沸點(diǎn)有機(jī)物，經(jīng)過除塵裝置進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入到降溫?fù)Q熱器進(jìn)行降溫，在降溫?fù)Q熱器降溫，一部分高沸點(diǎn)的有機(jī)物在降溫?fù)Q熱器內(nèi)冷凝成為液體自流入降溫?fù)Q熱器底部的暫存槽，低沸點(diǎn)有機(jī)物和小分子氣體有機(jī)物經(jīng)過氣液分離后進(jìn)入到袋式除塵器，并進(jìn)行氣固分離，氣固分離后的有機(jī)氣體經(jīng)過熱解引風(fēng)機(jī)進(jìn)入二燃室，并作為可燃?xì)怏w被燃燒；
- 富氧熔融爐壁面上設(shè)置天然氣燃燒器，在此處燃燒的高溫?zé)煔饽媪鬟M(jìn)入富氧熔融爐，并對物料進(jìn)行加熱使物料充分熔融。富氧熔融爐鼓氧區(qū)鼓入的氧氣對熔融液中的有機(jī)碳產(chǎn)生氧化作用并使之燃燒生成煙氣，兩部分煙氣逆著液體流動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入二燃室，
- 二次燃燒室內(nèi)的煙氣經(jīng)天然氣燃燒加熱至1100度后進(jìn)行全部焚盡，在二燃室內(nèi)有機(jī)物充分燃燒同時(shí)可以進(jìn)行爐內(nèi)脫硝；煙氣自二燃室排出后進(jìn)入到余熱回收器進(jìn)行熱回收利用，隨后進(jìn)入到急冷塔在脫酸劑的作用下急速降溫至200℃以下，避免二噁英的產(chǎn)生，同時(shí)對煙氣中含有的酸性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，降溫后的煙氣進(jìn)入活性炭吸附器，在活性炭吸附器內(nèi)與活性炭接觸，煙氣中攜帶的有機(jī)物或重金屬蒸汽被吸附后夾帶著活性炭粉進(jìn)入到尾氣袋式除塵器，在此處全部完成氣固分離，隨后氣體經(jīng)低溫?zé)煔饷撓跛撓鹾?，在尾氣引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入脫酸塔充分洗滌除霧后達(dá)標(biāo)排放。
裝置優(yōu)勢特點(diǎn)
- 本裝置處理后的氯化鈉產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，TOC低于10mg/kg，滿足使用要求，滿足《日曬工業(yè)鹽（GB/T5462-2015）》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
- 本裝置符合國家關(guān)于危險(xiǎn)廢棄物的處理標(biāo)準(zhǔn)，在具體設(shè)備上進(jìn)行了優(yōu)化。
- 本系統(tǒng)耗能較低，噸產(chǎn)品耗天然氣量低于50m³。本系統(tǒng)與其他工藝路線相比，采用合理的節(jié)能工藝，節(jié)能60%以上，本系統(tǒng)的熱量被充分回用：采用了余熱回收風(fēng)機(jī)，利用余熱回收風(fēng)機(jī)回收的熱量對各個(gè)燃燒器進(jìn)行助燃，減少了燃?xì)饬?；熱解后的小分子有機(jī)物進(jìn)入二燃室燃燒，節(jié)省了天然氣；采用了降溫?fù)Q熱器，將高沸點(diǎn)有機(jī)物進(jìn)行降溫回收，高沸點(diǎn)有機(jī)物回收后進(jìn)入到熔融爐作為燃料燃燒，節(jié)省了天然氣。
- 系統(tǒng)不堵塞，運(yùn)行穩(wěn)定。熱解過程中，采用降溫?fù)Q熱器將高沸點(diǎn)有機(jī)物分離下來，避免了袋式除塵器堵塞；采用了防水、拒油、防靜電袋式除塵器，將氯化鈉粉塵進(jìn)行充分的氣固分離，避免二燃室內(nèi)進(jìn)入粉塵；物料進(jìn)入熔融爐內(nèi)表面為熔融玻璃態(tài)鹽殼，不產(chǎn)生鹽塵，，從而避免煙氣夾帶鹽塵；余熱回收器高溫段采用光壁輻射換熱，減少了死角，避免了鹽塵堆積結(jié)焦；低溫段換熱器采用煙氣走管內(nèi)，并采用合理的在線清灰方式，避免了鹽塵堆積。
- 熔融爐采用全密封投料結(jié)構(gòu)，減少散熱和粉塵，降低系統(tǒng)能耗；采用“深層”澄清與均化技術(shù)，可以改變鹽漿深度方向的熱交換過程，有利于提高鹽漿的均化；采用富氧鼓泡技術(shù)，將殘余有機(jī)物全部焚盡，確保熔鹽品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
- 二燃室采用專業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，滿足有機(jī)物充分燃燒，并能滿足可能排放出來的少量氯化鈉固體的熔融處理，并且，熔融后的氯化鈉液體不需要人工處理就能連續(xù)排出，避免了堵塞現(xiàn)象。
- 運(yùn)行成本低。故障率低，成套裝置故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；除了脫硝催化劑外，相比催化氧化工藝，沒有需要更換的過濾膜及清洗膜的操作。
- 自動(dòng)控制，采用集中電氣控制，可實(shí)現(xiàn)PLC/DCS自動(dòng)控制，自動(dòng)化程度高。
主要設(shè)備簡介
1、高溫?zé)峤飧G
- 高溫?zé)峤飧G是本系統(tǒng)裝置的重要設(shè)備，采用間接換熱方式，由進(jìn)料密封罩、換熱體、煙氣保溫套、出料密封罩、傳動(dòng)裝置等組成。
- 公司可根據(jù)處理量設(shè)計(jì)成不同換熱面積的設(shè)備，單機(jī)處理量可達(dá)20噸/時(shí)。
- 根據(jù)處理量不同，設(shè)備采用合理結(jié)構(gòu)，采用低溫段和高溫段相結(jié)合的方式，充分利用熱能。
- 考慮到熱解過程的高溫，本機(jī)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。設(shè)計(jì)合理的密封結(jié)構(gòu)，確保不因漏風(fēng)降低系統(tǒng)熱效率。
- 本機(jī)充分考慮到固體物料的特點(diǎn)，進(jìn)出料密封罩采用專業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，避免設(shè)備內(nèi)結(jié)疤粘結(jié)現(xiàn)象。熱解效率高，設(shè)備體積小。
- 換熱筒體內(nèi)部設(shè)計(jì)合理的傳熱結(jié)構(gòu)，避免常規(guī)廠家出現(xiàn)的換熱不均勻現(xiàn)象。
2、富氧熔融爐
- 富氧熔融爐是本系統(tǒng)物料能夠達(dá)標(biāo)的重要設(shè)備，主要由進(jìn)料段、熔融段、富氧氧化段、出料裝置組成。
- 內(nèi)部高溫區(qū)采用耐溫耐、腐蝕材料砌筑而成，中間采用保溫結(jié)構(gòu)，外殼采用磚墻加固，經(jīng)久使用。
- 進(jìn)料段采用專業(yè)設(shè)計(jì)的全密封投料口結(jié)構(gòu)，避免揚(yáng)塵的同時(shí)減少了散熱，有利于系統(tǒng)的節(jié)能降耗。
- 熔融段燃燒采用高溫燃燒方式，確保了熔融過程的穩(wěn)定性。
- 富氧氧化段采用“深層”澄清與均化技術(shù)，可以改變鹽漿深度方向的熱交換過程，有利于提高鹽漿的均化；采用富氧鼓泡技術(shù)，將殘余有機(jī)物全部焚盡，確保熔鹽品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
- 出料裝置充分考慮到熔融鹽漿的特性，采用新型的加熱方式，確保了鹽漿溫度，不會產(chǎn)生結(jié)疤現(xiàn)象。
3、二次燃燒室
- 二次燃燒室簡稱二燃室，是滿足有機(jī)物充分燃盡的裝置，滿足3T+E(溫度、時(shí)間、湍流、氧含量）要求。二燃室能確保有機(jī)成分燃燒時(shí)的溫度不低于1100℃和停留時(shí)間不低于2秒同時(shí)滿足湍流燃燒，確保有機(jī)物全部燃燒，設(shè)置合理的防爆門、觀察門、卸料門。內(nèi)部設(shè)置合理結(jié)構(gòu)滿足防粘結(jié)要求。材料選用耐酸耐溫，避免腐蝕損壞。主要部件為脫硝裝置、燃燒裝置、熔渣處理結(jié)構(gòu)。
- 二燃室內(nèi)部高溫區(qū)采用耐溫、耐腐蝕材料砌筑而成，外部采用保溫結(jié)構(gòu)，經(jīng)久使用。
- 二燃室進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，與其他廠家的二燃室結(jié)構(gòu)不同，我公司設(shè)計(jì)的二燃室采用順逆流結(jié)構(gòu)，不需要人工清理，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
- 脫硝裝置是為了滿足排放要求設(shè)置的，一般采用尿素溶液或氨水，霧化后的脫硝劑進(jìn)入到二燃室，與高溫?zé)煔饣旌喜a(chǎn)生脫硝反應(yīng)，從而滿足脫硝過程的進(jìn)行。
- 燃燒裝置的設(shè)置是為了滿足二燃室內(nèi)煙氣溫度達(dá)到1100℃而設(shè)置的，充分考慮到二燃室的特點(diǎn)，將燃燒裝置設(shè)置在合理的位置。
4、余熱回收器
- 余熱回收器是本系統(tǒng)節(jié)能的重要設(shè)備，主要功能是將空氣進(jìn)行加熱，從而回收熱量。主要由兩部分組成，一部分是高溫輻射換熱段，一部分是低溫對流換熱段。
- 高溫輻射換熱段采用耐熱不銹鋼，滿足高溫?fù)Q熱要求。同時(shí)考慮到高溫?fù)Q熱特點(diǎn)，采用光壁換熱方式，避免鹽塵結(jié)焦
- 低溫對流換熱段采用列管式換熱結(jié)構(gòu)，充分滿足換熱要求。并設(shè)置合理的在線清灰裝置，避免堵塞。
5、急冷塔
- 急冷塔能夠滿足煙氣溫度從550℃急速降溫至250℃的需要，主要部件為塔體裝置以及噴淋霧化裝置組成。
- 塔體裝置滿足煙氣均布作用足夠的容積滿足氣體降溫。塔體分為兩個(gè)部分，一部分為下降段，一部分為上升段，內(nèi)部設(shè)置合理結(jié)構(gòu)，避免了堵塞情況。
- 設(shè)置壁面噴淋和空間噴淋等過量噴淋方式，避免設(shè)備堵塞
- 噴淋霧化裝置采用自動(dòng)控溫裝置，確保噴液量滿足降溫要求，并能穩(wěn)定控制排煙溫度，使之滿足脫硝塔脫硝反應(yīng)溫度要求。
6、脫硝塔
- 脫硝塔是為了滿足將氮氧化物反應(yīng)成N2的主要裝置，采用催化反應(yīng)方式進(jìn)行，利用氨氣作為脫硝劑，其主要組成為煙氣均布裝置、塔體、蜂窩催化劑。
- 煙氣均布裝置是為了使煙氣均勻分布通過蜂窩催化劑通道，便于均勻接觸反應(yīng)。
- 塔體裝置設(shè)計(jì)時(shí)考慮到催化劑的加入量、流速及反應(yīng)時(shí)間。內(nèi)部設(shè)置多段催化劑加入結(jié)構(gòu)，考慮到運(yùn)行需要備用催化劑及便于更換催化劑。
- 催化劑選用適用溫度在180℃至300℃之間。蜂窩催化劑采用結(jié)構(gòu)合理的多棱催化劑，便于安裝更換。
7、活性炭吸附器
- 吸附器的應(yīng)用目的是吸附可能逸出的二噁英以及產(chǎn)生的重金屬蒸汽，應(yīng)用懸浮流化原理，將活性炭粉、消石灰等吸附劑與氣流充分接觸吸附，其吸附效率可以達(dá)到95%以上，滿足吸附要求。其主要結(jié)構(gòu)為懸浮輸送裝置、脈沖吸附裝置及噴射進(jìn)料裝置組成。
- 懸浮輸送裝置的作用是將活性炭粉、消石灰等吸附劑充分分散并與煙氣充分接觸，同時(shí)起到輸送的作用。
- 脈沖反應(yīng)裝置是為了延長吸附時(shí)間，通過氣流速度的變化并應(yīng)用脈沖流化原理使吸附劑與氣流充分接觸。
- 噴射進(jìn)料裝置設(shè)置在懸浮輸送裝置部位，與氣流接觸后迅速分散完成以便進(jìn)行吸附過程。裝置采用自動(dòng)化控制，滿足吸附要求。
8、脫酸塔
- 塔體采用常規(guī)的圓筒形塔體，內(nèi)部設(shè)置氣流分布器及液體霧化分布裝置，滿足氣流均勻分布，內(nèi)部設(shè)置多層霧化裝置，滿足覆蓋率。
- 內(nèi)設(shè)多層孔板及除霧結(jié)構(gòu)，采用逆流方法，完成氣體洗滌，達(dá)標(biāo)排放。
- 上部利用清水將氣體進(jìn)一步洗滌，并進(jìn)行深度除霧，使氣體達(dá)標(biāo)排放。
適用物料
固體含有機(jī)物氯化鈉、液體含有機(jī)物氯化鈉、、含有機(jī)物氯化鉀、含有機(jī)物固體廢棄物等含有機(jī)物廢棄物。
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