申请日2017.07.27
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号F23G7/00; F23G5/033; F23G5/04; F23G5/50; C02F9/00
摘要
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法，所述方法采用负压循环蓄热焚烧回收设备，检修和更换容易，设备使用成本低廉，能够实现高含盐化工污泥的无害化处置，回收污泥中的盐，且能够克服高含盐化工污泥在高温条件下熔融、结圈、结块等对焚烧炉造成严重毁坏的技术难题，改善焚烧效果，节能环保。
权利要求书
1.一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法，包括以下步骤：
步骤1：将高含盐化工污泥破碎至粒径为3-12mm目，与石灰、糠壳、生物质燃料按照质量比40-80：0-5：10-20：10-35的比例混合制得混合物，所述糠壳的粒径为2-8mm，所述的生物质燃料的粒径为1-8mm，发热量为4500-6500大卡;
步骤2：将步骤1所得物输送至负压循环蓄热焚烧回收设备中进行焚烧回收处理，所述步骤1所得物的厚度不超过900mm，输送的速度为0-2m/s，所述负压循环蓄热焚烧回收设备包括混合系统(1)，台车式焚烧系统(2)，抽风系统(3)，烟气循环系统(4)，盐回收系统(5)，传送系统(6)和烟气净化系统(7);
所述混合系统(1)包括多个料仓(11)、计量称(12)、混合搅拌装置(13)，所述料仓(11)的出料口对准计量称(12)的称量盘，所述计量称(12)的称量盘与混合搅拌装置(13)的进料口对应，所述混合搅拌装置(13)的出料口连接传送系统(6)，料仓(11)内的石灰、糠壳和生物质燃料经计量称(12)称量后，送入混合搅拌装置(13)内与高含盐化工污泥混合搅拌得到步骤1所述的混合物，经传送系统(6)送入台车式焚烧系统(2)中;
所述台车式焚烧系统(2)包括布料器(20)、预热罩(21)、轨道(22)和在轨道(22)上移动的串联台车(23)，所述轨道(22)由前至后依次分为布料段、预热点火段、焚烧段和冷却段，所述布料器(20)对应轨道(22)的布料段，所述预热罩(21)内设有点火器(25)，所述预热罩(21)上设有废气进口(26)和燃料喷嘴(27)，对应轨道(22)的预热点火段，所述轨道(22)的焚烧段上方与烟气循环系统(4)密封连接，所述轨道(22)的预热点火段、焚烧段和冷却段的下方与抽风系统(3)密封连接;
所述抽风系统(3)包括多个与轨道(22)的预热点火段、焚烧段和冷却段下方密封连接的抽风罩(31)，每个抽风罩(31)连接一套由抽风管(32)和抽风机(33)组成的抽风管路，所述抽风管(32)和抽风机(33)之间设有汽水分离器(34)，所述汽水分离器(34)的水出口端与盐回收系统(5)连通;
所述烟气循环系统(4)包括多个与轨道(22)的焚烧段上方密封连接的烟气罩(41)，每个烟气罩(41)上均设有废气入口(42)和新风配入口(43)，所述烟气罩(41)的废气入口(42)与上一级抽风管路的尾端连通;
所述盐回收系统(5)包括依次管路连接的球磨装置(51)、浸出洗涤装置(52)、pH调节罐(53)、MVR装置(54)和固液分离装置(55);
所述烟气净化装置(7)的出气管经过抽风机连接至烟囱，将净化达标的废气排出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中所述高含盐化工污泥、石灰、糠壳和生物质燃料的质量比为50-80：1-5：10-15：10-35;步骤2中所述的混合物厚度为300-900mm，行进速度为0.2-1.5m/s。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述球磨装置(51)由球磨机(511)、入口与球磨机(511)出口连通的水喷淋收尘箱(512)和若干废渣料仓(513)组成，所述废渣料仓(513)的入口与水喷淋收尘箱(512)的出口连通，所述废渣料仓(513)的出口与浸出洗涤装置(52)连通，进入水喷淋收尘箱(512)中除尘处理后储存至废渣料仓(513)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述浸出洗涤装置(52)包括多级由搅拌罐、压滤机和中转罐组成的浸出洗涤组件，每级浸出洗涤组件中，搅拌罐出口与压滤机入口连通，压滤机的固体出口与下一级浸出洗涤组件的搅拌罐物料入口连通，压滤机的液体出口与中转罐入口连通，第一级浸出洗涤组件的中转罐的出口与pH调节罐(53)连通，其它各级浸出洗涤组件的中转罐的出口与上一级浸出洗涤组件的搅拌罐浸出溶剂入口连通，第一级浸出洗涤组件的搅拌罐的进出溶剂入口同时与抽风系统(3)的汽水分离器(34)的水出口端出口和下一级浸出洗涤组件中转罐的出口连通。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述浸出洗涤装置(52)包括第一搅拌罐(521)、第一压滤机(522)、第一中转罐(523)、第二搅拌罐(524)、第二压滤机(525)、第二中转罐(526)、第三搅拌罐(527)、第三压滤机(528)和第三中转罐(529)，所述第一搅拌罐(521)的物料入口与废渣料仓(513)出口连接，所述第一搅拌罐(521)的浸出溶剂入口与抽风系统(3)的汽水分离器(34)的水出口端出口连接，所述第一搅拌罐(521)的出口与第一压滤机(522)连通，所述第一压滤机(522)的固体出口与第二搅拌罐(524)的物料入口连通，所述第一压滤机(522)的液体出口与第一中转罐(523)的入口连通，所述第一中转罐(523)的出口与pH调节罐(53)连通，所述第二搅拌罐(524)的出口与第二压滤机(525)连接，所述第二压滤机(525)的固体出口与第三搅拌罐(527)的入口连通，所述第二压滤机(525)的液体出口与第二中转罐(526)的入口连通，所述第二中转罐(526)的出口与第一搅拌罐(521)的浸出溶剂入口连通，所述第三搅拌罐(527)的出口与第三压滤机(528)连接，所述第三压滤机(528)的固体出口与滤渣堆放池连接，所述第三压滤机(528)的液体出口与第三中转罐(529)连通，所述第三中转罐(529)的出口与第二搅拌罐(524)的浸出溶剂入口连通。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述pH调节罐(53)内设有pH计和pH剂添加盒，调节pH调节罐(53)内的液体pH至7-8。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述MVR装置(54)包括加热器(541)、结晶器(542)、分离器(543)、蒸汽压缩机(544)和悬液稠厚器(545)，所述加热器(541)与结晶器(542)连接，为结晶器(542)提供热蒸汽供热，所述结晶器(542)的上部通过分离器(543)与蒸汽压缩机(544)连通，所述结晶器(542)的下部与悬液稠厚器(545)连通，所述蒸汽压缩机(544)的出口与加热器(541)连通。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述固液分离装置(55)包括离心机(551)、盐回收罐(552)和母液罐(553)，所述离心机的入口与悬液稠厚器内(545)的出口连接，所述离心机(551)的固体出口与盐回收罐(552)连通，所述离心机(551)的液体出口与母液罐(553)连通，所述母液罐(553)通过阀门控制泵与浸出洗涤装置(52)和MVR装置(54)连通。
9.如权利要求1-8之任一项所述的方法，其特征在于：与轨道(22)预热点火段下方连通的抽风管路的尾端与烟气净化系统(7)连通，与轨道(22)焚烧段下方连通的抽风管路的尾端与下一级烟气循环系统(4)连通，与轨道(22)焚烧段下方连通的最后一级抽风管路的出口与废气进口(26)连通，与轨道(22)冷却段下方连通的抽风管路与机尾除尘装置连通。
10.如权利要求1-8之任一项所述的方法，其特征在于：所述布料器(20)为螺旋式布料器，内设有物料打散器(24)，对应轨道(22)的布料段;步骤2中所述的烟气装置(4)的新风配入口上设有进风管调节阀，通过控制其开度控制新风的配入量。
说明书
一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法。
背景技术
高含盐化工污泥指的是工业生产过程产生的含有有机物、其他有毒有害物质以及水分，并以无机废盐为主的污泥，在许多精细化工、化学农药产品或中间体的生产过程中，都会伴随大量高含盐化工污泥的产生，如每生产1吨水合肼就会产生4～5吨含有毒有害化学物质的副产高含盐化工污泥，每生产1吨草甘膦农药，则产生1.1～1.4吨含有毒有害化学物质的副产高含盐化工污泥，随着许多重要精细化工及中间体产品的发展，高含盐化工污泥的量还在不断增加，成为阻碍行业发展的一大瓶颈。
高含盐化工污泥一方面因含有水分，易结块，处理难度大;另一方面又因含有毒有害化学物质，不能直接作为工业原料使用，因此目前大部分企业的处理方式主要有以下几种：①洗盐法，将盐渣用水或有机溶剂洗涤，尽量洗去盐渣中的杂质，处理后的盐用于联碱工业，但该法仅适用于杂质含量少且杂质成份单一的副产盐渣，且洗涤用的水或有机溶剂存在再处理等二次污染的问题，此外，副产盐渣中的杂质难以洗净，残留量也不稳定，难以实现工业化;②高温处理法，将盐渣高温处理，使盐渣中含的有机杂质在高温下分解成气体以达到去除有机杂质的目的，但该法的关键在于分解设备的研发，目前国内有报导采用回转窑、沸腾炉等热工设备进行800℃以上高温煅烧处理，但该法存在高含盐化工污泥中的无机盐在高温下易发生熔融、结圈、结块，致使设备无法正常运行等工程问题，难以实现工业化;③填埋或倾倒法，将盐渣露天堆存或直接向江河中倾倒，但该法简单粗暴，长期堆存的盐渣不仅占用大量土地，还对环境构成巨大威胁，且这些高含盐化工污泥的可溶性盐和有毒有害化学物质如随雨水流失，会严重盐化周围土壤，破坏周围植被，恶化水质，污染水源，对人们的生活构成严重威胁。
因此，对这些高含盐化工污泥进行无害化处理并进行资源化利用，成为本行业急需解决的重大问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法，所述方法能够实现高含盐化工污泥的无害化处置，回收污泥中的盐，且能够克服高含盐化工污泥在高温条件下熔融、结圈、结块等对焚烧炉造成严重毁坏的技术难题，改善焚烧效果，节能环保。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种高含盐化工污泥的无害化处置综合利用方法，包括以下步骤：
步骤1：将高含盐化工污泥破碎至粒径为3-12mm，污泥与石灰、糠壳、生物质燃料按照质量比40-80：0-5：10-20：10-35的比例混合制得混合物，所述糠壳的粒径为2-8mm，所述的生物质燃料的粒径为1-8mm，发热量为4500-6500大卡;
步骤2：将步骤1所得物输送至负压循环蓄热焚烧回收设备中进行焚烧回收处理，所述步骤1所得物的厚度不超过900mm，输送的速度为0-2m/s，所述负压循环蓄热焚烧回收设备包括混合系统，台车式焚烧系统，抽风系统，烟气循环系统，盐回收系统，传送系统和烟气净化系统，其特征在于：
所述混合系统包括多个料仓、计量称、混合搅拌装置，所述料仓的出料口对准计量称的称量盘，所述计量称的称量盘与混合搅拌装置的进料口对应，混合搅拌装置的出料口连接传送系统，料仓内的石灰、糠壳和生物质燃料经计量称称量后，送入混合搅拌装置内与高含盐化工污泥混合搅拌得到步骤1所述的混合物，经传送系统送入台车式焚烧系统中;
所述台车式焚烧系统包括螺旋式布料器、预热罩、轨道和在轨道上移动的串联台车，所述轨道由前至后依次分为布料段、预热点火段、焚烧段和冷却段，所述螺旋式布料器内设有物料打散器，对应轨道的布料段，所述预热罩内设有点火器，所述预热罩上设有废气进口和燃料喷嘴，对应轨道的预热点火段，步骤1所得混合物经螺旋式布料器布料于串联台车上，物料松散程度适宜，串联台车行进至预热罩对应的预热点火段，经废气进口通入的废气对台车上的物料预热升温，点火器点火，点火温度为800℃-900℃，既能够避免混合物无法点燃的缺陷，又能够避免温度过高引起的能耗高、混合物表层熔融影响透气性的缺陷;所述串联台车移动焚烧的设计，能够克服高含盐化工污泥在高温条件下熔融、结圈、结块等对焚烧炉的毁坏，高含盐污泥在多台相互独立、串联连接的台车上焚烧，并通过轨道实现台车移动出焚烧炉，然后对台车卸料破碎，不仅不会对焚烧炉产生毁坏，而且焚烧效果更好;此外，台车结构简单，检修更换容易，设备寿命长，使用成本低廉;所述轨道的焚烧段上方与烟气循环系统密封连接，所述轨道的预热点火段、焚烧段和冷却段的下方与抽风系统密封连接;
所述抽风系统包括多个与轨道的预热点火段、焚烧段和冷却段下方密封连接的抽风罩，每个抽风罩连接一套由抽风管和抽风机组成的抽风管路，所述抽风管和抽风机之间设有汽水分离器，所述汽水分离器的水出口端与盐回收系统连通，汽水分离器将焚烧产生的烟气和冷凝水进行分离，分离出的冷凝水经水出口端进入盐回收系统中再次利用，分离出的烟气经抽风机进入烟气循环系统，与轨道预热点火段下方连通的抽风管路的尾端与烟气净化系统连通，将在预热罩内二次燃烧的废气净化达标后排入大气，与轨道焚烧段下方连通的抽风管路的尾端与下一级烟气循环系统连通，对下一级烟气循环系统内的物料进行预热干燥，充分利用废气中的热能，降低能耗，与轨道焚烧段下方连通的最后一级抽风管路的出口与废气进口连通，既对预热罩内的物料进行干燥预热，又将废气进行二次燃烧深度处理，与轨道冷却段下方连通的抽风管路与机尾除尘装置连通;
所述的烟气循环系统包括多个与轨道的焚烧段上方密封连接的烟气罩，每个烟气罩上均设有废气入口和新风配入口，所述烟气罩的废气入口与上一级抽风管路的尾端连通，混合物料中的有害物质在高温焚烧中分解形成的烟气，经抽风罩进入抽风管路，送至下一级烟气罩，完成对后段混合物料的干燥和预热;
所述的盐回收系统包括依次管路连接的球磨装置、浸出洗涤装置、pH调节罐、MVR装置(又称蒸汽机械再压缩装置)和固液分离装置，所述球磨装置由球磨机、入口与球磨机出口连通的水喷淋收尘箱和若干废渣料仓组成，所述废渣料仓的入口与水喷淋收尘箱的出口连通，所述废渣料仓的出口与浸出洗涤装置连通，台车式焚烧系统焚烧产生的残渣经球磨机粉碎至粒径不超过100目，能够充分暴露包裹在残渣中的盐，提高浸出洗涤效果，进入水喷淋收尘箱中除尘处理后储存至废渣料仓;所述浸出洗涤装置包括多级由搅拌罐、压滤机和中转罐组成的浸出洗涤组件，每级浸出洗涤组件中，搅拌罐出口与压滤机入口连通，压滤机的固体出口与下一级浸出洗涤组件的搅拌罐物料入口连通，压滤机的液体出口与中转罐入口连通，第一级浸出洗涤组件的中转罐的出口与pH调节罐连通，其它各级浸出洗涤组件的中转罐的出口与上一级浸出洗涤组件的搅拌罐浸出溶剂入口连通，第一级浸出洗涤组件的搅拌罐的进出溶剂入口同时与抽风系统的汽水分离器的水出口端出口和下一级浸出洗涤组件中转罐的出口连通，所述pH调节罐内设有pH计和pH剂添加盒，调节pH调节罐内的液体pH至7-8;所述MVR装置包括加热器、结晶器、分离器、蒸汽压缩机和悬液稠厚器，所述加热器与结晶器连接，为结晶器提供热蒸汽供热，所述结晶器的上部通过分离器与蒸汽压缩机连通，所述结晶器的下部与悬液稠厚器连通，所述蒸汽压缩机的出口与加热器连通，pH调节罐内的液体泵入MVR装置的结晶器内，在加热器供热作用下，液体水分不断蒸发为水蒸气，所述水蒸气经过分离器进入蒸汽压缩机，在蒸汽压缩机压缩作用下，提高所述水蒸气的压力和温度，再次进入加热器内作为热源，不仅能够回收利用所述水蒸气的热能，还能省略所述水蒸气的冷凝工序和设备，结晶器内液体蒸发浓缩后析出盐得到固液混合物，所述固液混合物泵入悬液稠厚器;所述固液分离装置包括离心机、盐回收罐和母液罐，所述离心机的入口与悬液稠厚器内的出口连接，所述离心机的固体出口与盐回收罐连通，所述离心机的的液体出口与母液罐连通，所述母液罐通过阀门控制泵与浸出洗涤装置和MVR装置连通，在离心机作用下完成固液分离，分离的固体进入盐回收罐，能够用于融雪剂等，纯度高、无环境毒害副作用，分离的液体进入母液罐进行纯度检测，若杂质含量不合格则泵回浸出洗涤装置，若杂质含量合格则泵回MVR装置内，既能够重复利用母液罐中残留的盐，实现零排放，又能够确保回收盐的纯度;
所述烟气净化装置的出气管经过抽风机连接至烟囱，将净化达标的废气排出。
根据本发明所述的方法，步骤1中所述高含盐化工污泥、石灰、糠壳和生物质燃料的质量比为50-80：1-5：10-15：10-35。
本发明人发现，高含盐化工污泥、石灰、糠壳和生物质燃料的质量比对混合物的焚烧效果影响较大，当上述四者按质量比40-80：0-5;10-20：10-35的比例，尤其是按质量比50-80：1-5：10-15：10-35的比例混合时，得到的混合物透气性好、热值水平适当、无机盐熔融、结圈、结块少，燃烧充分。
此外，糠壳和生物质燃料的粒径也对混合物的性质影响很大，当糠壳或生物质燃料粒径超过8mm时，制得的混合物透气性过好，燃烧速度过快，大颗粒物料无法得到充分的燃烧;当糠壳粒径小于2mm或生物质燃料粒径小于1mm时，制得的混合物物料与物料之间相互粘连，料层的透气性差，焚烧速度下降，影响焚烧效果;本发明人通过大量的试验发现，当糠壳粒径为2-8mm和生物质燃料粒径为1-8mm时，既能保证制得的混合物透气性好、热值水平适当，又能够减少无机盐熔融、结圈、结块现象，燃烧充分。
根据本发明所述的方法，步骤2中所述的混合物厚度为300-900mm。
本发明人还发现，混合物送入负压循环蓄热回收系统的焚烧装置时，厚度和行进速度对焚烧效果也有很大影响，当厚度超过900mm或行进速度超过2m/s时，混合物的透气性不够，无法焚烧充分，影响焚烧效果;若厚度低于300mm时，混合物的蓄热效果差，无法充分燃烧;只有控制混合物的厚度为300-900mm，且行进速度为0-2m/s，尤其是为0.2-1.5m/s时，既能保证混合物焚烧充分，又能有效减少无机盐熔融、结圈、结块现象，提高固废处理的经济效益和处理效率，同时能够确保系统的稳定运行。
根据本发明所述的方法，步骤2中所述的浸出洗涤装置包括第一搅拌罐、第一压滤机、第一中转罐、第二搅拌罐、第二压滤机、第二中转罐、第三搅拌罐、第三压滤机和第三中转罐，所述第一搅拌罐的物料入口与废渣料仓出口连接，所述第一搅拌罐的浸出溶剂入口与抽风系统的汽水分离器的水出口端出口连接，实现焚烧产生的冷凝水的重复利用，所述第一搅拌罐的出口与第一压滤机连通，所述第一压滤机的固体出口与第二搅拌罐的物料入口连通，所述第一压滤机的液体出口与第一中转罐的入口连通，所述第一中转罐的出口与pH调节罐连通，第一压滤机滤出的液体含盐量高，约为15%-20%，能够显著降低后续MVR装置蒸发浓缩滤液的能耗，提高盐回收的效率和效益;所述第二搅拌罐的出口与第二压滤机连接，所述第二压滤机的固体出口与第三搅拌罐的入口连通，所述第二压滤机的液体出口与第二中转罐的入口连通，所述第二中转罐的出口与第一搅拌罐的浸出溶剂入口连通，第二中转罐内液体流回第一搅拌罐作为残渣浸出溶剂，既能够进一步回收焚烧残渣中残留的盐分，又能够实现回收用水的重复利用，经济环保;所述第三搅拌罐的出口与第三压滤机连接，所述第三压滤机的固体出口与滤渣堆放池连接，经三级逆流洗涤的滤渣含水率小于30%，盐含量小于0.5%，无毒害物质，能够直接用作砖或轻质墙板材料，经济环保，所述第三压滤机的液体出口与第三中转罐连通，所述第三中转罐的出口与第二搅拌罐的浸出溶剂入口连通，同样地，第三中转罐内液体流回第二搅拌罐作为残渣浸出溶剂，既能够进一步回收焚烧残渣中残留的盐分，又能够实现回收用水的循环使用，经济环保。
根据本发明所述的方法，步骤2中所述的烟气装置的新风配入口上设有进风管调节阀，通过控制其开度控制新风的配入量。
本发明的方法，利用负压循环蓄热焚烧回收设备的特点，添加一定的辅助物料，来实现对高含盐污泥的处置，其特点是能够在对高含盐污泥中的有害物质进行焚烧处理的同时，一方面利用串联台车移动焚烧的特点，克服高含盐化工污泥在高温条件下熔融、结圈、结块等对焚烧炉的毁坏，改善焚烧效果;另一方面利用焚烧装置边焚烧边预热的特点，实现热能重复利用，具体优势如下：
1、采用负压循环蓄热焚烧回收设备，焚烧装置是由多个相互独立的焚烧台车串联组成，移动式，且物料静止，高含盐污泥可以在高温条件下熔融在台车上，经过卸料破碎后收集，不会对焚烧炉产生结焦等影响，从而影响到焚烧的效果和设备的寿命及使用功能;
2、采用的焚烧台车结构简单，检修和更换容易，设备使用成本低廉;
3、由于高含盐污泥热值极低，又含有危害严重的少量有机物质，焚烧时必须添加大量的辅助燃料，能耗大，采用本发明的负压循环蓄热焚烧回收技术，有效利用上层物料焚烧产生的高温蒸汽对下部物料进行烘干和预热，提高焚烧处理得特效率，降低能耗;
4、焚烧产生的烟气一方面通过抽风装置和烟气装置循环利用热能，一方面在抽风装置和烟气装置的密封管路中运行，最终在二燃室深度处理后进入烟气净化装置，不产生二次污染，能实现清洁化生产;
5、采用了烟气多级循环二次燃烧技术，气体中的有害成分得到有效处理，同时燃烧过程中废气的含氧量得到有效利用，因此大幅减少新进风量，进而大量减少烟气排放总量，与一般焚烧方式烟气排放总量相比可减少60%以上;
6、排放的水、气、渣均达到国家标准。
