CN101634453B - 一种含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺及其装置，该工艺将含氯废液/废气送入到焚烧炉内，在焚烧炉内与充足的氧气作用下发生反应，其中的有机物被氧化分解成为CO2、H2O、HCl和极微量的Cl2等，高温烟气直接进入急冷塔，在冷却水的作用下迅速冷却到90℃以下，随后在进入填料塔进行碱洗后通过烟囱排出大气。该设备主要包括焚烧炉，焚烧炉与废液/废气供应***、燃料***和助燃风***连接，焚烧炉尾部还直接与急冷塔连接，急冷塔靠冷却水环喷出稀盐酸对烟气进行冷却并吸收烟气中的HCl；急冷塔与填料塔碱吸收***相连。本发明能够有效减少二噁英的生成，满足了环保和节能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气处理的工艺及装置，特别是涉及一种含氯废液废气焚烧烟气的处理工艺及装置。
背景技术
随着生产的发展，化工生产装置大规模的迅速兴建，有害废弃物的产量越来越多。随着人们环保意识的增强和国家政策法规的日益强化，对有害废弃物的处理技术要求也越来越高。焚烧技术以处理彻底，高效，投资省，占地少等优点，已成为化工行业中的一门重要技术，焚烧装置也已成为化工装置中的重要组成部分。焚烧法处理有机废弃物是在高温条件下利用空气深度氧化处理废液中有机物的有效手段，通常有机化合物的废弃物经过高温焚烧，转化成CO2和H2O后，排向大气。只要焚烧炉内温度大于800℃，并且废弃物在炉内高温区有足够长的停留时间，废弃物基本上能完全分解，实现无公害排放。
但是对于某些化工生产中产生的含氯有机废液废气，在高温焚烧时会排放出HCl和游离态的氯。氯有很强的腐蚀性，不但会造成受热面的高温腐蚀损毁，还会造成尾部受热面和烟道的低温腐蚀；更严重的是，氯是极毒介质，易对环境造成巨大污染，各国对此都有严格的规定。因此，如何实现含氯废弃物的达标排放，是摆在工程设计工作者面前一个重要课题。
根据目前的环保要求，国内的石油化工行业产生的废液废气必须有独立的焚烧单元，而目前国内对于含氯废液废气的焚烧处理工艺大多是焚烧后用废热锅炉回收热量。虽然可以焚烧处理掉废液废气并回收热量产生一定的经济效益，但是由于大量氯的存在，焚烧产生的烟气在废热锅炉中回收热量的同时必然会导致二恶英的大量合成，产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有焚烧工艺中废热锅炉回收热量时产生的二噁英再合成和环境污染的缺陷，从而提供一种含氯废液废气焚烧烟气的急冷新工艺及其装置，不仅能保证含氯废液废气的充分焚烧处理，同时也能减小烟气中二恶英的生成量，使焚烧产生的烟气满足越来越严格的环保要求。
本发明提供了一种含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺，具体包括以下步骤：
a.焚烧：将含氯废液废气送入焚烧炉，在助燃空气中氧气的作用下进行高温焚烧，优选焚烧温度为1100-1200℃，高温焚烧后形成高温烟气，废液废气中的有机物被氧化分解成CO2、H2O、HCl和极微量的Cl2；
b.急冷：焚烧产生的高温烟气直接进入急冷塔，自上而下流动，与急冷水充分接触换热，使高温烟气在0.3秒以内降低到90℃以下，高温烟气中的HCl溶于急冷水中形成稀盐酸，部分急冷水沿急冷水环管与急冷塔壁间的缝隙在急冷塔的内表面形成水膜，使急冷塔的壁面得到了冷却，稀盐酸经过换热后作为急冷水循环使用；作为急冷水循环使用的稀盐酸浓度到达20％后，可以经过换热后从急冷塔中输出进行再利用，提高了工艺的经济效益。
c.碱洗：急冷后的烟气进入填料塔，在填料塔内将碱液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2完全吸收，烟气温度被降低到60℃左右。
d.排放：经过处理的干净烟气通过烟囱排放到大气中。
在步骤c中，优选的碱液为NaOH或NaHCO3的水溶液。
本发明还提供了一种应用于上述含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺的装置，包括含氯废液废气供应管路、助燃风供应管路、焚烧炉、急冷塔、酸液循环管路、酸液循环泵、石墨换热器、急冷水环管、循环冷却水管路、酸液输出管路、填料塔、碱液罐、碱液循环泵和烟囱，其中含氯废液废气供应管路和助燃风供应管路分别直接与焚烧炉炉口相连接，焚烧炉末端与急冷塔相连，急冷塔底部与酸液循环管路相连，酸液循环管路从急冷塔底部连出后依次设有酸液循环泵和石墨换热器，而后与急冷塔顶部的急冷水环管相连，酸液循环管路在石墨换热器和急冷塔之间引出连接到急冷塔外的酸液输出管路，急冷塔中部通过管道与填料塔底部相连，填料塔顶部连接烟囱，填料塔底部连接碱液罐，碱液罐经碱液循环泵连接到填料塔顶部。
在上述装置中，急冷水环管上的小孔均匀布置，急冷水在压力作用下进入急冷水环管，再从沿急冷水环管壁均匀分布的小孔中喷出，从小孔中喷出的水滴呈相扣的锥形水雾分布于烟气中。
本发明的效果：采用本发明提供的处理含氯废液废气的焚烧急冷新工艺和装置后，烟气在急冷塔内停留时间极短(含氯等高温烟气从1100℃降到90℃以下所需时间小于0.3秒)，有效抑制或减少了二噁英的再合成，实现了含氯废液废气的无公害处理，达到了严格的环保要求，具有良好的社会效益；同时本发明还实现了HCl的回收，对烟气中的HCl的回收效率高达95％以上，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺的工艺流程图。
图2为本发明提供的应用于含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺的装置的结构图。
图中：1.氯废液废气供应管路，2.助燃风供应管路，3.焚烧炉，4.急冷塔，5.酸液循环管路，6.酸液循环泵，7.石墨换热器，8.冷水环管，9.环冷却水管路，10.酸液输出管路，11.填料塔，12.碱液罐，13.碱液循环泵，14.烟囱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺及装置作进一步描述。
实施例1
如图2所示，本发明所述的应用于含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺的装置包含氯废液废气供应管路1、助燃风供应管路2、焚烧炉3、急冷塔4、酸液循环管路5、酸液循环泵6、石墨换热器7、急冷水环管8、循环冷却水管路9、酸液输出管路10、填料塔11、碱液罐12、碱液循环泵13和烟囱14，其中含氯废液废气供应管路1和助燃风供应管路2分别直接与焚烧炉3炉口相连接，焚烧炉3末端与急冷塔4相连，急冷塔4底部与酸液循环管路5相连，酸液循环管路5从急冷塔4底部连出后依次设有酸液循环泵6和石墨换热器7，而后与急冷塔4顶部的急冷水环管8相连，酸液循环管路5在石墨换热器7和急冷塔4之间引出连接到急冷塔4外的酸液输出管路10，急冷塔 4中部通过管道与填料塔11底部相连，填料塔11顶部连接烟囱14，填料塔11底部连接碱液罐12，碱液罐12经碱液循环泵13连接到填料塔11顶部。
实施例2
如图1和图2所示，本发明所述的含氯废液废气焚烧烟气急冷工艺，第一步是将含氯废液废气送入到焚烧炉内，与助燃空气中的氧气在1100～1200℃的高温下发生反应，废液废气中的有机物被氧化分解成CO2、H2O、HCl和极微量的Cl2；第二步是焚烧产生的高温烟气直接进入急冷塔内，经急冷水环管内喷出的急冷水作用下迅速冷却到90℃以下；第三步，冷却后的烟气进入填料塔与碱液逆向接触发生反应，其中残余的HCl和游离态的Cl2被碱液吸收；第四步，干净的烟气通过烟囱排出大气。
具体而言，含氯废液废气经含氯废液废气供应管路1进入焚烧炉3的炉头，和从助燃风供应管路2进入焚烧炉3的炉头的助燃空气中的氧气发生反应，含氯废液废气中的有机物在焚烧炉3的炉膛内被氧化分解成CO2、H2O、HCl和极微量的Cl2，由这些气体组成的高温烟气直接进入急冷塔4的顶部，自上而下流动。急冷水环管8上喷水小孔均匀分布，急冷水通喷水小孔喷入急冷塔4内部，在急冷塔4内形成分布均匀的锥形水雾，与从焚烧炉3来的高温烟气直接接触，使高温烟气的温度在0.3秒内降低到90℃以下，烟气中的HCl溶于急冷水中形成稀盐酸；部分急冷水沿急冷水环管8与急冷塔4壁间的缝隙在急冷塔4的内表面形成水膜，使急冷塔4的壁面得到了冷却。在急冷塔4下部产生的稀盐酸在酸液循环泵6的作用下，经由酸液循环管路5经过石墨换热器7换热冷却后，进入急冷水环管8，作为急冷水循环使用。在石墨换热器7内，稀盐酸和循环冷却水间接接触换热。当稀盐酸浓度达到20％后，经石墨换热器7换热后通过酸液输出管路10输出急冷塔(4)进行再利用。冷却后的烟气由急冷塔4中部通过管道进入填料塔11底部。在填料塔11内，烟气与从碱液罐12由碱液循环泵13送来的NaOH或NaHCO3水溶液逆向接触发生反应，烟气中游离态的Cl2和残余的HCl与NaOH或NaHCO3水溶液发生反应，使烟气中的Cl2和HCl被彻底去除掉。从填料塔12顶部出来的烟气经烟囱14排出。
实验例
同时进入焚烧炉的三种焚烧废液组成如下：
焚烧后的高温烟气组成如下：
| 主要产物成 分 | 产物含量 | 单位 |
| Ar(气体) | 70.27 | kg/h |
| CO2(气体) | 766.7 | kg/h |
| N2(气体) | 4121 | kg/h |
| H2O(气体) | 348.7 | kg/h |
| NOX(气体) | 1.07 | kg/h |
| Cl2(气体) | 0.27 | kg/h |
| HCl(气体) | 137.1 | kg/h |
| O2(气体) | 557.3 | kg/h |
| CO(气体) | 0.02 | kg/h |
经急冷塔急冷后烟气组成如下：
| 主要产物成分 | 产物含量 | 单位 |
| Ar(气体) | 70.27 | kg/h |
| CO2(气体) | 766.7 | kg/h |
| N2(气体) | 4121 | kg/h |
| H2O(气体) | 1557.3 | kg/h |
| NOX(气体) | 1.07 | kg/h |
| Cl2(气体) | 0.23 | kg/h |
| HCl(气体) | 0.0128 | kg/h |
| O2(气体) | 557.3 | kg/h |
| CO(气体) | 0.02 | kg/h |
经填料塔吸收后烟气组成如下：
| 主要产物成 分 | 产物含量 | 单位 |
| Ar(气体) | 70.27 | kg/h |
| CO2(气体) | 766.7 | kg/h |
| N2(气体) | 4121 | kg/h |
| H2O(气体) | 357.3 | kg/h |
| NOX(气体) | 1.07 | kg/h |
| Cl2(气体) | 0 | kg/h |
| HCl(气体) | 0 | kg/h |
| O2(气体) | 557.3 | kg/h |
| CO(气体) | 0.02 | kg/h |
实验结果及分析：由上述实验数据可知，经过急冷后高温烟气中的HCl的吸收率在99.99％以上，经过填料塔吸收后的高温烟气不含HCl和Cl2。经检测，二噁英检测含量远小于0.5TEQ ng/m3，满足大气排放要求。
Claims (5)
1.一种含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺，其特征在于它包括以下步骤：
a.焚烧：将含氯废液废气送入焚烧炉，在助燃空气中氧气的作用下进行高温焚烧，形成高温烟气，废液废气中的有机物被氧化分解成CO2、H2O、HCl和极微量的Cl2；
b.急冷：焚烧产生的高温烟气直接进入急冷塔，自上而下流动，与急冷水充分接触换热，使高温烟气在0.3秒以内降低到90℃以下，高温烟气中的HCl溶于急冷水中，形成稀盐酸，稀盐酸经过换热后作为急冷水循环使用，当稀盐酸浓度到达20％后，经过换热后的稀盐酸从急冷塔中输出进行再利用；
c.碱洗：急冷后的烟气进入填料塔，在填料塔内将碱液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2完全吸收，烟气温度被降低到60℃左右；
d.排放：经过处理的干净烟气通过烟囱排放到大气中。
2.如权利要求1所述的含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺，其特征在于步骤a中的焚烧温度为1100-1200℃。
3.如权利要求1所述的含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺，其特征在于步骤c中的碱液为NaOH或NaHCO3的水溶液。
4.一种应用于权利要求1的含氯废液废气焚烧烟气的急冷工艺的含氯废液废气焚烧烟气处理装置，其特征在于它包括含氯废液废气供应管路(1)、助燃风供应管路(2)、焚烧炉(3)、急冷塔(4)、酸液循环管路(5)、酸液循环泵(6)、石墨换热器(7)、急冷水环管(8)、循环冷却水管路(9)、酸液输出管路(10)、填料塔(11)、碱液罐(12)、碱液循环泵(13)和烟囱(14)，其中含氯废液废气供应管路(1)和助燃风供应管路(2)分别直接与焚烧炉(3)炉口相连接，焚烧炉(3)末端与急冷塔(4)相连，急冷塔(4)底部与酸液循环管路(5)相连，酸液循环管路(5)从急冷塔(4)底部连出后依次设有酸液循环泵(6)和石墨换热器(7)，而后与急冷塔(4)顶部的急冷水环管(8)相连，酸液循环管路(5)在石墨换热器(7)和急 冷塔(4)之间引出连接到急冷塔(4)外的酸液输出管路(10)，急冷塔(4)中部通过管道与填料塔(11)底部相连，填料塔(11)顶部连接烟囱(14)，填料塔(11)底部连接碱液罐(12)，碱液罐(12)经碱液循环泵(13)连接到填料塔(11)顶部。
5.如权利要求4所述的含氯废液废气焚烧烟气的处理装置，其特征在于急冷塔(4)内的急冷水环管(8)上的小孔均匀布置，急冷水在压力作用下进入急冷水环管(8)，再从沿急冷水环管(8)壁均匀分布的小孔中喷出，从小孔中喷出的水滴呈相扣的锥形水雾分布于烟气中。
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