含氯含硅废液、废气无公害处理方法及其回收系统 【技术领域】
本发明涉及一种废物处理方法及其焚烧物的回收系统，具体涉及一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法及其回收系统。
背景技术
在我国，随着人们环境保护意识的增强和政策法规的强化以及化工生产装置的大批迅速兴建，对有害废弃物的处置技术要求越来越高，焚烧技术已成为化工行业中的一门重要技术，焚烧装置已成为化工装置中的重要组成部分。
通常有机化合物的废弃物经过高温焚烧，转化成CO2和H2O后，向大气排放。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的停留时间，则废弃物基本上能完全分解，实现无公害排放。但是，一些化工生产装置副产的废液废气中有很多是含氯含硅的有机物质，它们在焚烧时会排放出HCl、SiO2颗粒和游离态的氯；氯有很强的腐蚀性，会造成受热面的高温腐蚀损毁、尾部受热面和烟道的低温腐蚀；更严重的是，氯是极毒介质，易对环境造成巨大伤害，各国对此都有严格的规定。此外，SiO2粘结性强，会对余热锅炉换热面产生严重的粘结堵塞问题。因此，如何实现含氯含硅废弃物的达标排放，并且经济高效地回收余热，是摆在工程设计工作者面前的重要课题。
目前，国内化工厂新上项目若有含氯含硅废液废气产生，都必须有独立的废液、废气焚烧单元。而国内对含氯含硅废液废气的焚烧处理大多停留在试验研究阶段，而引进国外技术设备投资很大，成本极高。
申请人前期申请了一项关于“含氯废液、废气无公害处理方法及其专用装置”的专利(申请号：200810094373.4)。该专利申请公开了一种含氯废液、废气无公害处理方法，它包括以下步骤：(1)焚烧：将废液、废气通入燃烧器和焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为800℃～1400℃；(2)余热吸收：将由步骤(1)产生的含氯烟气通入急冷式余热锅炉使高温烟气温度由800℃～1400℃降至200℃～300℃，降温时间小于0.3秒；(3)干法除尘：将由步骤(2)得到的烟气通入旋风分离器进行干法除尘；(4)急冷：将由步骤(3)得到的烟气通入急冷塔急冷降温至60℃～70℃；(5)湿法除尘：对由步骤(4)得到的烟气通入文丘里管和气液分离器进行湿法除尘；(6)吸收：步骤(5)的烟气通入降膜吸收器与稀盐酸传热传质，使烟气中的HCl气体溶解于稀盐酸中，水蒸汽冷凝为水；(7)洗涤：将由步骤(6)得到的烟气通入填料塔，在填料塔中加入NaOH和Na2SO3水溶液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放。该专利申请还公开了一种能够实现上述方法的含氯废液、废气无公害处理专用装置，它包括燃烧器，与燃烧器相连通的焚烧炉，焚烧炉连接着急冷式余热锅炉，急冷式余热锅炉出口连接着一级旋风分离器，一级旋风分离器连接着二级旋风分离器，一级旋风分离器和二级旋风分离器的下方的出灰口连接着置换仓，二级旋风分离器的出气口和置换仓的出气口同时与急冷塔上部的烟气进口连通，急冷塔下端的稀盐酸溶液出口经过泵后有一条支路连通着文丘里管，同时另一条支路与设在急冷塔上部的稀盐酸出口连通；急冷塔的烟气出口连接着文丘里管的烟气进口，文丘里管的出口与气液分离器连接，气液分离器底部的回流口与急冷塔的酸液回流口相连通，气液分离器的烟气出口连接着降膜吸收器的烟气进口，降膜吸收器底部的稀盐酸出口经过泵与降膜吸收器顶部的稀盐酸进口连通，降膜吸收器的烟气出口与填料塔底侧的烟气进口相连通，填料塔底部的洗涤液出口经循环泵与填料塔肩部的洗涤液进口相连通，填料塔的顶部为烟囱。
上述含氯废液废气焚烧处理系统工艺及装置，只适合于处理含氯但不含硅的废液废气，一旦废液废气中同时含有氯化合物和硅化合物，在焚烧之后会产生大量的SiO2等具有较强粘附性的固体颗粒，会造成余热回收装置堵塞，使整个工艺装备运行受到严重影响。本发明就是针对这个问题而提出新的工艺方法，能有效地解决余热回收装置被堵塞的问题，同时还可以将有用的物质集中回收再利用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种无公害处理效果优、环保节能性好的含氯含硅废液、废气无公害处理方法及其回收系统。
本发明所述的一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法，它包括以下步骤：
(1)焚烧：将废液、废气进行焚烧；
(2)余热吸收：对产生地含氯含硅烟气降温；
(3)干法除尘：对降温后的烟气进行干法除尘；
(5)急冷：将干法除尘后的烟气再降温；
(6)湿法除尘：对上述所得烟气进行湿法除尘；
(7)吸收：采用盐酸吸收湿法除尘后的烟气中的HCl气体；
(8)洗涤：最后采用NaOH和Na2SO3水溶液洗涤烟气，使烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放。
其在步骤(1)焚烧后，步骤(2)余热吸收前，对步骤(1)产生的含氯含硅烟气进行气固分离，使烟气中50％以上直径大于10微米的SiO2固体颗粒分离出来。
如上所述的一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法，其具体步骤如下：
(1)焚烧：将废液、废气通入燃烧器和焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为800℃～1400℃；
(2)气固分离：将由步骤(1)产生的含氯含硅烟气通入高温分离器，使高温烟气中50％以上直径大于10微米的SiO2固体颗粒分离出来；
(3)余热吸收：将由步骤(2)产生的含氯含硅烟气通入急冷式余热锅炉使高温烟气温度由800℃～1400℃降至200℃～300℃，降温时间小于0.3秒；
(4)干法除尘：将由步骤(3)得到的烟气通入旋风分离器进行干法除尘；
(5)急冷：将由步骤(4)得到的烟气通入急冷塔急冷降温至60℃～70℃；
(6)湿法除尘：对由步骤(5)得到的烟气通入文丘里管和气液分离器进行湿法除尘；
(7)吸收：步骤(6)的烟气通入降膜吸收器与稀盐酸传热传质，使烟气中的HCl气体溶解于稀盐酸中，水蒸汽冷凝为水；所述的稀盐酸浓度为5wt％～25wt％；
(8)洗涤：将由步骤(7)得到的烟气通入填料塔，在填料塔中加入NaOH和Na2SO3水溶液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放；所述的NaOH和Na2SO3水溶液的浓度分别在5wt％～10wt％。
本发明所述的一种含氯含硅废液、废气无公害处理回收系统，它包括燃烧器，与燃烧器相连通焚烧炉；急冷式余热锅炉出口连接着一级旋风分离器，一级旋风分离器连接着二级旋风分离器，一级旋风分离器和二级旋风分离器的下方的出灰口连接着置换仓，二级旋风分离器的出气口和置换仓的出气口同时与急冷塔上部的烟气进口连通，急冷塔下端的稀盐酸溶液出口经过泵后有一条支路连通着文丘里管，同时另一条支路与设在急冷塔上部的稀盐酸出口连通；急冷塔的烟气出口连接着文丘里管的烟气进口，文丘里管的出口与气液分离器连接，气液分离器底部的回流口与急冷塔的酸液回流口相连通，气液分离器的烟气出口连接着降膜吸收器的烟气进口，降膜吸收器底部的稀盐酸出口经过泵与降膜吸收器顶部的稀盐酸进口连通，降膜吸收器的烟气出口与填料塔底侧的烟气进口相连通，填料塔底部的洗涤液出口经循环泵与填料塔肩部的洗涤液进口相连通，填料塔的顶部为烟囱；其焚烧炉出口处连接有高温分离器，高温分离器的出口与急冷式余热锅炉入口相连。
如上所述的一种含氯含硅废液、废气无公害处理回收系统，其所述的高温分离器采用旋风分离器结构，具有水冷或汽冷装置，工作温度在1400℃以下。
本发明的效果在于：本发明的无公害处理方法中，800-1400℃的烟气在高温分离器内分离掉直径较大的SiO2颗粒，效率达50％以上，有效地避免余热锅炉换热面结灰堵塞，并提高了余热锅炉换热效率。本发明装置中，焚烧炉连接着高温分离器，高温分离器连接着急冷式余热锅炉，急冷式余热锅炉出口连接着一级旋风分离器，由于采用高温分离器，避免了余热锅炉换热面积灰堵塞问题，并提高了换热效率。
采用本发明的方法和装置，能有效解决余热回收装置被堵塞的问题，烟气净化后HCl去除率达99％，烟气中含氧气量为7％时，粉尘含量小于183mg/m3，主要有害有机组成的去除率达到99.99％，烟气排放达到国家标准。
【附图说明】
图1为本发明的含氯含硅废液、废气无公害处理方法的流程示意图；
图2为本发明的含氯含硅废液、废气无公害处理回收系统的结构原理示意图；
图中：1燃烧器，2焚烧炉，3高温分离器，4急冷式余热锅炉，5一级旋风分离器，6二级旋风分离器，7置换仓，8急冷塔，9文丘里管，10气液分离器，11降膜吸收器，12烟囱，13填料塔。
A为处理前的废液、废气，A1-A10为不同状态的烟气，B1-B4为不同管路内的稀盐酸，C1-C2为不同压力的稀盐酸，D1-D2为不同压力的洗涤液，E为饱和/过热蒸汽，F为汽包给水，G为固体尘粒，H为稀盐酸。
【具体实施方式】
下面结合实施例和附图对本发明所述的含氯含硅废液、废气无公害处理方法及其回收系统进一步描述。
实施例1
如图1所述，一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法，它包括以下步骤：
(1)焚烧：将废液、废气通入燃烧器和焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为800℃；
(2)气固分离：将由步骤(1)产生的含氯含硅烟气通入高温分离器，高温分离器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的技术特性，有多种规格和型号，例如，采用旋风分离器结构，具有水冷装置，工作温度在1400℃以下，使高温烟气中50％以上直径大于10微米的SiO2等固体颗粒分离出来；
(3)余热吸收：将由步骤(2)得到的烟气通入急冷式余热锅炉使高温烟气温度由800℃降至200℃，降温时间为0.3秒；
(4)干法除尘：将由步骤(3)得到的烟气通入旋风分离器进行干法除尘；
(5)急冷：将由步骤(4)得到的烟气通入急冷塔急冷降温至60℃；
(6)湿法除尘：对由步骤(5)得到的烟气通入文丘里管和气液分离器进行湿法除尘；
(7)吸收：步骤(6)的烟气通入降膜吸收器与稀盐酸传热传质，使烟气中的HCl气体溶解于5wt％的稀盐酸中，水蒸汽冷凝为水；
(8)洗涤：将由步骤(7)得到的烟气通入填料塔，在填料塔中加入浓度为5wt％的NaOH和5wt％的Na2SO3水溶液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放。
如图2所示，一种能实现上述方法的含氯含硅废液、废气无公害处理回收系统，它包括燃烧器1，与燃烧器1相连通的焚烧炉2，焚烧炉2出口处连接有高温分离器3，高温分离器3的出口与急冷式余热锅炉4入口相连，急冷式余热锅炉4出口连接着一级旋风分离器5，一级旋风分离器5连接着二级旋风分离器6，一级旋风分离器5和二级旋风分离器6的下方的出灰口连接着置换仓7，二级旋风分离器6的出气口和置换仓7的出气口同时与急冷塔8上部的烟气进口连通，急冷塔8下端的稀盐酸溶液出口经过泵后有一条支路连通着文丘里管9，同时另一条支路与设在急冷塔8上部的稀盐酸出口连通；急冷塔8的烟气出口连接着文丘里管9的烟气进口，文丘里管9的出口与气液分离器10连接，气液分离器10底部的回流口与急冷塔7的酸液回流口相连通，气液分离器10的烟气出口连接着降膜吸收器11的烟气进口，降膜吸收器11底部的稀盐酸出口经过泵与降膜吸收器11顶部的稀盐酸进口连通，降膜吸收器11的烟气出口与填料塔13底侧的烟气进口相连通，填料塔13底部的洗涤液出口经循环泵与填料塔13肩部的洗涤液进口相连通，填料塔13的顶部为烟囱12。
本发明的具体工作过程为：废液、废气A经过燃烧器1在焚烧炉2内焚烧，根据废液、废气具体情况决定是否添加辅助燃料，如果废液、废气的热值很高，能够达到稳定燃烧所需要的热值，则不需要辅助燃料，反之则需要添加辅助燃料，辅助燃料可以是燃料气，也可以是燃料油，以保证焚烧炉内处于合理温度在800℃～1200℃；焚烧系统底部的焚烧残渣进行填埋或用于其他用途。产生的800℃～1200℃高温烟气通过高温分离器3，将直径较大的SiO2等颗粒分离掉，然后通入急冷式余热锅炉4降温至200℃～300℃左右并回收热量，产生的饱和/过热蒸汽E去工厂其他部门加以使用；从急冷余热锅炉烟气出口出来的烟气进入一级、二级旋风分离器5和6进行干法除尘，经过高温分离器3、一级、二级旋风分离器5和6除去的固体尘粒由其底部的出灰口进入下部的置换仓7，采用氮气置换方式除掉混在置换仓7内固体尘粒G中的HCl；经过一级、二级旋风分离器5和6除尘后的烟气从急冷塔8上部进入急冷塔8内，与从泵后来的浓度为1％～5％的稀盐酸并行进行传热传质，将烟气温度急冷至60℃～70℃，从急冷塔8烟气出口出来的烟气再进入文丘里管9和气液分离器10，与从泵后来的稀酸液B3并行进行传热传质，进行湿法除尘。湿法除尘效率，根据固体尘粒粒径大小的不同而异，微米级除尘效率高达99％以上，纳米级级除尘效率高达95％以上；经过干、湿法除尘后的烟气从气液分离器10的上部出来，经降膜吸收器11的烟气进口进入降膜吸收器11，烟气与从泵后来的稀酸液C2并行进行传热传质，烟气中的HCl气体溶解于循环吸收稀酸液中，烟气中HCl的几乎全部被稀盐酸吸收，同时烟气中的水蒸汽冷凝为水；从降膜吸收器11烟气出口出来的烟气经填料塔13的烟气进口进入填料塔13内，与从泵后来的含有Na2SO3的NaOH水溶液D2逆向接触，把烟气中残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，从填料塔13顶部出来的烟气随后从烟囱12排放。
本发明工作时的烟气流程如下：
从焚烧炉2出来的烟气A1通过高温分离器3后成烟气A2；
A2通过急冷式余热锅炉4后成烟气A3；
A3经过一级旋风分离器5成烟气A4；
A4经过二级旋风分离器6的烟气成烟气A5；
置换仓置换出来的HCl、N2混合成烟气A6；
A5和A6混合进入急冷塔8急冷成60-70℃的烟气A7；
A7进入文丘里管9和气液分离器10进行湿法除尘成烟气A8；
A8进入降膜吸收器11吸收其中95％以上的HCl后成烟气A9；
A9经过填料塔13洗涤中和成达到国家排放标准的烟气A10；
A10经过烟囱12排放。
急冷塔8同文丘里管9、气液分离器10间的循环流程如下：
急冷塔8底部稀盐酸B1经过循环泵后分成两股，稀盐酸B2和稀盐酸B3，稀盐酸B2直接回到急冷塔8中急冷烟气，稀盐酸B3进入到文丘里管9中用来湿法除尘，除尘后的稀盐酸B4经由气液分离器10底部回流到急冷塔8中。
降膜吸收器11的循环流程如下：
降膜吸收器11底部的稀盐酸Cl经由循环泵变为稀盐酸C2，循环吸收烟气中的HCl。
填料塔13的循环流程如下：
填料塔13底部洗涤液D1经循环泵变为洗涤液D2，用于循环洗涤中和烟气中的HCl和Cl2。
本发明的高温分离器的分离效率在50％以上，采用旋风分离器结构，具有水冷装置，工作温度在1400℃以下。余热回收系统采用急冷式废热锅炉回收热能；锅炉运行负荷在30％～130％范围内，锅炉的排烟温度大于HCl露点温度50℃以上。余热回收系统产生的蒸汽和吸收系统副产的稀盐酸都送到工厂其他部门使用。分离除尘系统分离出的固体尘粒收集起来进行其他处理。
实施例2
如图1所述，一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法，它包括以下步骤：
(1)焚烧：将废液、废气通入燃烧器和焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为1400℃；
(2)气固分离：将由步骤(1)产生的含氯含硅烟气通入高温分离器，高温分离器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的技术特性，有多种规格和型号，例如，采用旋风分离器结构，具有汽冷装置，工作温度在1400℃以下，使高温烟气中50％以上直径大于10微米的SiO2等固体颗粒分离出来；
(3)余热吸收：将由步骤(2)得到的烟气通入急冷式余热锅炉使高温烟气温度由1400℃降至300℃，降温时间为0.2秒；
(4)干法除尘：将由步骤(3)得到的烟气通入旋风分离器进行干法除尘；
(5)急冷：将由步骤(4)得到的烟气通入急冷塔急冷降温至70℃；
(6)湿法除尘：对由步骤(5)得到的烟气通入文丘里管和气液分离器进行湿法除尘；
(7)吸收：步骤(6)的烟气通入降膜吸收器与稀盐酸传热传质，使烟气中的HCl气体溶解于25wt％的稀盐酸中，水蒸汽冷凝为水；
(8)洗涤：将由步骤(7)得到的烟气通入填料塔，在填料塔中加入浓度为10wt％的NaOH和10wt％的Na2SO3水溶液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放。
实施例3
如图1所述，一种含氯含硅废液、废气无公害处理方法，它包括以下步骤：
(1)焚烧：将废液、废气通入燃烧器和焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为1200℃；
(2)气固分离：将由步骤(1)产生的含氯含硅烟气通入高温分离器，高温分离器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的技术特性，有多种规格和型号，例如，采用旋风分离器结构，具有水冷或汽冷装置，工作温度在1400℃以下，使高温烟气中50％以上直径大于10微米的SiO2等固体颗粒分离出来；
(3)余热吸收：将由步骤(2)得到的烟气通入急冷式余热锅炉使高温烟气温度由1200℃降至250℃，降温时间小于0.3秒；
(4)干法除尘：将由步骤(3)得到的烟气通入旋风分离器进行干法除尘；
(5)急冷：将由步骤(4)得到的烟气通入急冷塔急冷降温至65℃；
(6)湿法除尘：对由步骤(5)得到的烟气通入文丘里管和气液分离器进行湿法除尘；
(7)吸收：步骤(6)的烟气通入降膜吸收器与稀盐酸传热传质，使烟气中的HCl气体溶解于15wt％的稀盐酸中，水蒸汽冷凝为水；
(8)洗涤：将由步骤(7)得到的烟气通入填料塔，在填料塔中加入浓度为7wt％的NaOH和8wt％的Na2SO3水溶液作为洗涤液，把烟气中的残余的HCl和游离态的Cl2气中和掉，然后排放。
采用本发明的方法和装置，能有效解决余热回收装置被堵塞的问题，烟气净化后HCl去除率达99％，烟气中含氧气量为7％时，粉尘含量小于183mg/m3，主要有害有机组成的去除率达到99.99％，烟气排放达到国家标准。本发明适用于化工行业的含氯含硅废液、废气无公害处理。