南京純水探討焦化廢水“零排放”技術(shù)
【www.qgeyew.cn南京純水設(shè)備】焦化廢水的低投入、低成本、無害化處理利用,有助于焦化企業(yè)擺脫環(huán)保困境,而通過增加城市供熱、供氣、廢水、垃圾處理等社會(huì)化功能,也有利于焦化企業(yè)轉(zhuǎn)型,減少損失。在目前可選擇處理的技術(shù)中,在焦?fàn)t煙道氣凈化過程中處理利用焦化廢水被認(rèn)為是比較可行的低成本、甚至是有效益的解決方案。該工藝有望同時(shí)一次性解決焦化脫硫廢液處理、焦化廢水深度處理回用和焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝三大難題。
1 在焦?fàn)t煙道氣凈化過程中處理利用焦化廢水
焦化廢水主要包括脫硫廢液、剩余氨水(主要部分)、其他焦化廢水等。焦?fàn)t煙道氣是煉焦過程中焦?fàn)t煤氣或混合煤氣燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣,有時(shí)會(huì)混入少量串入的焦?fàn)t煤氣。南京工業(yè)純水處理設(shè)備過去,焦?fàn)t煙道氣都是通過地下大煙道、煙囪直排的;現(xiàn)在,環(huán)保要求凈化后排放。參考某廠焦?fàn)t煙道氣的原始參數(shù)、環(huán)??刂茦?biāo)準(zhǔn),除環(huán)保嚴(yán)格要求的除塵、脫硫、脫硝外,還涉及余熱回收利用、節(jié)水和濕法脫硫后的除濕“脫白”。
焦?fàn)t煙道氣凈化處理利用焦化廢水的工藝,在焦?fàn)t大煙道的適當(dāng)位置開孔,通過旁通的方式將焦?fàn)t煙道氣引出,首先可以選擇用余熱鍋爐回收蒸汽,煙氣溫度降低到約160℃進(jìn)入煙道氣凈化系統(tǒng),通過循環(huán)噴淋焦化廢水和清水凈化,凈煙氣單獨(dú)排放,原煙道和煙囪作為脫硫系統(tǒng)事故備用,以確保焦?fàn)t的安全運(yùn)行。
主要設(shè)備由脫硫廢液噴霧干燥塔、高效氨法脫硫塔、濕式風(fēng)機(jī)水洗除氨和濕煙氣除濕“脫白”幾部分組成。
噴霧干燥塔:采用雙流空氣霧化噴槍,將脫硫廢液噴入噴霧干燥塔,首先利用煙道氣的余熱和含氧量,實(shí)現(xiàn)脫硫廢液中酚、氰等有機(jī)有毒成分(COD、BOD)的熱解和熱氧化,轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水,低成本實(shí)現(xiàn)無害化。焦?fàn)t煙道氣溫度從240-300℃降低到90-120℃,理論計(jì)算可以處理10-12t/h焦化廢水,首先確保全部處理脫硫廢液,不足部分處理剩余氨水,剩余氨水中的氨與二氧化硫、氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),焦?fàn)t煙道脫硫脫硝的同時(shí)生成硫酸銨、與脫硫廢液中所含的鹽一起,以干燥雜鹽形式分離出來,從塔底定期排出,初步凈化后的煙氣進(jìn)入高效噴淋洗滌。
高效噴淋洗滌脫硫:由于焦化脫硫廢液和剩余氨水中的氨含量不高,離開噴霧干燥塔頂部的煙道氣,首先進(jìn)入二次蒸發(fā)管道,繼續(xù)循環(huán)噴剩余氨水進(jìn)行二次蒸發(fā)冷卻到飽和溫度,再用剩余氨水噴射式洗滌脫硫系統(tǒng),噴入到一定液面的剩余氨水池中,進(jìn)行濕式氨法脫硫,實(shí)現(xiàn)殘余污染物的凈化,進(jìn)入循環(huán)氨水中。剩余氨水密閉循環(huán)富集到一定鹽濃度后,送入前面的噴霧干燥塔處理干燥提鹽,或凈化后送回硫氨原料系統(tǒng)。煙道氣溫度從90-120℃降低到約50℃。
濕式風(fēng)機(jī)水洗除氨和除濕“脫白”:為了防止煙氣中殘余的氨、有機(jī)有毒污染成分放散,脫硫后凈煙氣進(jìn)入濕式風(fēng)機(jī)洗滌凈化,濕式風(fēng)機(jī)在為系統(tǒng)提供排煙動(dòng)力的同時(shí),還有高效除塵、脫硫、除酸、防止氨逃逸等多種功能,而且由于煙氣溫度低、含蒸汽量減少等因素,其運(yùn)行功率只有干式引風(fēng)機(jī)功率的約50%,具有顯著的節(jié)電效益。洗氣機(jī)洗滌采用循環(huán)水,氣溫度從約50℃降低到40℃以下,可以回收煙氣中43%的飽和水蒸氣和攜帶的余熱,同步冷凝凈化煙氣中的細(xì)顆粒粉塵、二氧化硫、氮氧化物、氨等污染成分,確保焦化廢水中的有機(jī)有毒有害成分不會(huì)轉(zhuǎn)移到大氣中,凈化達(dá)標(biāo)煙氣通過除濕干燥塔頂?shù)臒焽枧欧拧?span>
2 焦?fàn)t煙道氣脫硫消納利用焦化廢水的原理
根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn),采用高溫?zé)峤夂蜔嵫趸贌笤偌崩涞姆绞教幚斫够瘡U水等有機(jī)有毒含鹽廢水能徹底實(shí)現(xiàn)廢水的無害化,也屬于焦化等有機(jī)有毒廢水深度處理的方法之一,但長(zhǎng)期以來,一直存在的難題是處理投資和運(yùn)行費(fèi)用過高。合肥純水處理設(shè)備焦化廢水焚燒除了焚燒爐外,還要配備余熱回收利用、急冷、除塵、脫硝、脫硫等設(shè)備,設(shè)備投資高、運(yùn)行成本均高。利用焦?fàn)t煙道氣脫硫過程消納和處理焦化廢水則解決了運(yùn)行成本和投資高的難題,主要相關(guān)反應(yīng)見下:
1)苯:C6H6+15/2 O2 = 6 CO2↑+3 H2O +△Q
2)酚: C6H6O+ 7O2 = 6CO2↑+ 3H2O +△Q
3)硫化氫:2H2S + 3O2 = 2SO2↑+3 H2O +△Q
4)氨:2NH3+7/2 O2 = 2NO2↑+3 H2O +△Q
5)2HCN+ 9/2O2=2CO2↑ + 2NO2 + 3 H2O + △Q
硫酸銨等鹽類:噴霧干燥分離
前兩個(gè)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)焦化廢水主要有機(jī)污染成分的無害化;有關(guān)研究還表明,反應(yīng)式3)和5)的主要反應(yīng)產(chǎn)物中部分為氮?dú)?,也?shí)現(xiàn)了兩種主要有毒成分的無害化。退一步講,就算是生成SO2、NO2,也易溶于水中,被循環(huán)氨水洗滌吸收后會(huì)與廢水中的氨發(fā)生反應(yīng),生成固體,或液態(tài)硫酸銨、實(shí)現(xiàn)無害化。焦化廢水被噴入焦?fàn)t煙道氣后,有三個(gè)主要去向:放散煙氣、干灰和污水污泥。干灰、污水和污泥都是在焦化企業(yè)內(nèi)部循環(huán)不外排,唯一可能轉(zhuǎn)移排入大氣的途徑只有放散煙氣。采用本工藝通過后步多級(jí)清水洗滌凈化,可確保焦化廢水中的有機(jī)有毒成分不外排。
3 問題與改進(jìn)
焦?fàn)t煙道氣脫硫消納和處理利用焦化廢水技術(shù)得到了初步驗(yàn)證,可以低投入、低成本解決焦化脫硫廢液、焦化廢水深度處理和焦?fàn)t煙道氣凈化三大難題??紤]到節(jié)省開發(fā)投資和控制風(fēng)險(xiǎn),此項(xiàng)技術(shù)還存在以下問題,需改進(jìn)提高。
3.1 提純精鹽
焦化脫硫廢液處理近幾年主要以提鹽法為主,投資多、處理成本高,回收的雜鹽成了新的固廢。本工藝解決了投資和處理成本高的問題,下一步計(jì)劃開發(fā)提純鹽分離技術(shù),生產(chǎn)高純度硫氰酸鈉、硫氰酸銨、等精鹽,在解決污染成分徹底無害化的同時(shí),還可預(yù)期較好的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2 煙道氣脫硝
研究檢測(cè)表明,焦?fàn)t煙道氣中所含的NOx大部分是NO,現(xiàn)有工藝雖然達(dá)到了較高的脫硝率,但距離超低排放指標(biāo)還有差距。南京實(shí)驗(yàn)室純水處理設(shè)備計(jì)劃研發(fā)低溫濕式氧化吸收的工藝,選擇適當(dāng)?shù)难趸瘎ǔ粞?、雙氧水、次氯酸、或硝酸)對(duì)煙氣中NO進(jìn)行有效氧化,然后就可以在后步的噴淋洗滌除濕過程中脫除,確保國(guó)家超低排放要求的小于50mg/m3指標(biāo)。
3.3 焦?fàn)t煙道氣排煙除濕干燥
目前系統(tǒng)排放煙氣溫度為50℃,含濕量還比較高。下步計(jì)劃采取直接噴淋冷凝換熱和混風(fēng)干燥的方式實(shí)現(xiàn)排煙除濕干燥,徹底實(shí)現(xiàn)“脫白”,同時(shí)回收放散煙氣中的水分和余熱,通過熱泵技術(shù)提溫后,用于焦?fàn)t入爐煤的加熱或居民采暖和生活熱水。
3.4 原有廢水處理設(shè)施和能力的利用
采用焦?fàn)t煙道氣脫硫消納處理焦化廢水后,原有的焦化廢水處理蒸氨可以停止運(yùn)行,生化系統(tǒng)將出現(xiàn)能力富裕,可以利用其資源化回收和利用城市垃圾滲漏液、化工廢水、城市生活污水,而減少企業(yè)對(duì)自然水源的取水量,并實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)廢水的零排,這對(duì)低成本保護(hù)我們賴以生存的自然水資源很重要,特別是處理城市污水直接利用,可以降低企業(yè)成本、獲得當(dāng)?shù)卣奈鬯幚碓O(shè)施投資和財(cái)政補(bǔ)貼。
4 結(jié)論與建議
1)焦?fàn)t煙道氣實(shí)現(xiàn)消納利用焦化廢水的功能后,能力富裕的焦化廢水處理設(shè)施具備消納利用城市生活污水等其他類似廢水的條件,發(fā)揮利用這些潛力可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)和有關(guān)污水排放企業(yè)廢水的“零排放”和降低成本,特別是對(duì)改善和保護(hù)自然環(huán)境有利。
2)在焦?fàn)t煙道氣脫硫系統(tǒng)消納處理焦化脫硫廢液和剩余氨水的工業(yè)性試驗(yàn)證明,采用本工藝有望同時(shí)一次性解決焦化脫硫廢液、焦化廢水深度處理回用和焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝三大難題,為煤焦化企業(yè)環(huán)保達(dá)標(biāo)、節(jié)能降低成本、增加效益和淘汰焦化企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了解決方案。
3)本工藝主要提高方向是低溫氧化吸收脫硝、除濕“脫白”、回收低溫冷凝水節(jié)水、回收低溫余熱用于供暖和生活熱水、回收精鹽和節(jié)電。
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