一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法

摘要

本发明涉及焙烧烟气处理技术领域，具体是一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法，处理装置包括烟气预处理装置，反应器，除尘器，制球装置；烟气预处理装置的烟气入口与焙烧炉连接，以对焙烧烟气进行吸附反应前的预处理；烟气预处理装置的烟气出口与反应器连接，反应器与吸附剂仓连接，以使吸附剂仓内的吸附剂与烟气发生吸附反应；反应器的上部与除尘器连接，除尘器的烟气出口与下一净化工序连接，除尘器的物料出口与制球装置连接，制球装置制备的成品料再返回焙烧炉。本发明可以同时处理沥青烟和苯并芘；吸附剂完成吸附后进行制球，以填充料形式返回焙烧车间循环使用；无废水及废弃物产生；投资运行成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及焙烧烟气处理技术领域，尤其涉及一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法。

背景技术

我国预焙阳极产量巨大，约为3100万吨/年，阳极焙烧是生产预焙阳极的重要工艺，对其烟气的处理十分重要。有机烟气是焙烧烟气中的重要污染物，主要包括沥青烟（100-300mg/Nm

苯并芘是高活性间接致癌物，对人体伤害巨大，在《大气污染物综合排放标准》（GB-16297）中对于苯并芘的排放限值要求为3×10

目前，针对焙烧烟气中有机烟气的常用处理技术为电捕焦油器法和RTO焚烧法。电捕焦油器可以去除烟气中的沥青烟和粉尘，但不能处理苯并芘，且其捕集效率低，捕集下来的沥青为危废，处理成本高，冲洗水回用困难，电极放电有安全隐患。RTO焚烧法可以有效去除烟气中的沥青烟和苯并芘，净化效率高，但投资和运行成本高，少有企业使用。

发明内容

针对焙烧烟气中有机烟气的处理问题，本发明提供一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法。本发明可以同时处理沥青烟和苯并芘，没有废水和固废产生，投资运行成本低。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置，包括烟气预处理装置，反应器，除尘器，制球装置；烟气预处理装置的烟气入口与焙烧炉连接，以对焙烧烟气进行吸附反应前的预处理；烟气预处理装置的烟气出口与反应器连接，反应器与吸附剂仓连接，以使吸附剂仓内的吸附剂与烟气发生吸附反应；反应器的上部与除尘器连接，除尘器的烟气出口与下一净化工序连接，除尘器的物料出口与制球装置连接，制球装置制备的成品料再返回焙烧炉。

进一步地，除尘器的物料出口还与反应器连接，用于将除尘器的部分物料返回至反应器。

进一步地，烟气预处理装置包括阻火器，用于脱除焙烧烟气中的未燃尽的颗粒物。

进一步地，烟气预处理装置还包括温控器，温控器设置在阻火器和反应器之间的烟气管道上，用于控制进入反应器内烟气的温度。

进一步地，制球装置包括返回仓、粘结剂仓、水箱、轮碾机、压球机、烘干机和成品料仓；返回仓的进料口与除尘器的物料出口连接，返回仓、粘结剂仓和水箱的出料口均与轮碾机连接，轮碾机与压球机连接，压球机与烘干机连接，烘干机与成品料仓连接。

进一步地，反应器与除尘器之间的管道上设置钟罩阀。

进一步地，反应器内设置感温及喷水组件。

进一步地，阻火器的前面和/或后面的烟气管道上设置感温及喷水组件。

进一步地，阻火器的前面和/或后面的烟气管道上设置泄爆阀。

第二方面，本发明提供一种焙烧烟气中有机烟气的处理方法，包括以下步骤：

S1：焙烧炉内的焙烧烟气通过烟气预处理装置，完成吸附反应前的烟气预处理；

S2：预处理后的烟气进入反应器，并在反应器内与吸附剂仓内的吸附剂发生吸附反应；

S3：吸附反应后的烟气在除尘器中完成气固分离；

S4：气固分离后的烟气进入下一净化工序，气固分离后的固体物料进入制球装置；

S5：进入制球装置的物料制作的成品料，用作焙烧炉的填充料。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法，主要优点在于：

（1）可以同时处理沥青烟和苯并芘；

（2）吸附剂可利用焙烧车间产生的收尘粉，变废为宝；

（3）吸附剂完成吸附后进行制球，以填充料形式返回焙烧车间循环使用；

（4）无废水及废弃物产生；

（5）投资运行成本低。

附图说明

图1为本发明的一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置的流程图；

图2为本发明的一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置的结构图。

图中：1、阻火器；2、温控器；3、吸附剂仓；4、反应器；5、除尘器；6、返回仓；7、粘结剂仓；8、水箱；9、轮碾机；10、压球机；11、烘干机；12、成品料仓；13、钟罩阀；14、感温及喷水组件；15、泄爆阀。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明公开了一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法。焙烧烟气在烟气预处理装置内完成阻火控温后，在反应器中与吸附剂发生吸附反应，并在除尘器中完成气固分离。气固分离后的烟气进入下一净化工序，气固分离后的固体物料一部分进入反应器循环吸附，另一部分进入返回仓，再进入制球装置制球后，用作焙烧炉的填充料。

实施例：

参照图1和图2，本发明提供一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置，其中，图2中的箭头方向表示烟气流动方向。该处理装置包括烟气预处理装置，反应器4，除尘器5和制球装置。烟气预处理装置的烟气入口与焙烧炉连接，以对焙烧烟气进行吸附反应前的预处理。烟气预处理装置的烟气出口与反应器4连接，反应器4的下部与吸附剂仓3连接，以使吸附剂仓3内的吸附剂与烟气发生吸附反应。反应器4的上部与除尘器5连接，除尘器5的烟气出口与下一净化工序连接，除尘器5的物料出口与制球装置连接，制球装置制备的成品料再以填充料的形式返回焙烧炉，使吸附剂形成闭环，不产生其他的废弃物。除尘器5的物料出口还与反应器4连接，用于将除尘器5的部分物料返回至反应器4，再次进行吸附反应，提高吸附剂的利用率。除尘器5的部分物料返回至反应器4的输送机构上可以设置破碎机，用于将吸附后的返回物料破碎，提高返回物料的吸附效率。

具体地，烟气预处理装置包括阻火器1，用于脱除焙烧烟气中未燃尽的颗粒物，保证系统的安全性。阻火器1包含任何采用惯性撞击原理的阻火装置，装置本体结构不局限于钢结构或混凝土砖砌等形式。阻火器1内部设置一级或多级组合的阻火隔板，第一级阻火隔板内设加热部件，防止焦油凝结于第一级阻火隔板的表面。阻火器1还应含底部的冷却区，冷却区的一侧设置为防止火星引燃堆积焦油的火星探测器和耐高温喷头。冷却区底部设置排灰口，排灰口处采用电加热保温，防止水或焦油凝结，以堵塞排灰口。

烟气预处理装置还包括温控器2，温控器2设置在阻火器1和反应器4之间的烟气管道上，用于控制进入反应器4内烟气的温度。温控器2主要用于将焙烧烟气温度控制在80~120℃，适合吸附剂发生吸附反应，有利于吸附反应的进行。温控器2包含任何形式的烟气管道外换热，换热介质包括水、空气等，换热后的空气可排空，换热后的水可用于脱硫或冷却后循环利用。本发明的温控器2为翅片换热器，翅片换热器的进水口和出水口可以设置温度传感器，可以更加精确的控制烟气温度。温控器2也可以采用在烟气管道内设置喷淋头，进行喷淋降温。

吸附剂可以为焙烧车间收尘粉，也可以为外购的、适合吸附有机烟气的、吸附效果较好的其他碳粉。吸附剂在完成吸附后，可以以填充料的形式，返回焙烧炉循环使用。

所有物料输送机构可以是螺旋输送机、刮板机、溜槽等适合运送此吸附剂的输送设备。除尘器可以为布袋除尘器。

粘结剂为环保粘结剂，制球过程中不再产生二次污染。

制球车间产量与吸附剂用量及工作制度有关。

具体地，制球装置包括返回仓6、粘结剂仓7、水箱8、轮碾机9、压球机10、烘干机11和成品料仓12。返回仓6的进料口与除尘器5的物料出口连接，返回仓6、粘结剂仓7和水箱8的出料口均与轮碾机9连接，轮碾机9与压球机10连接，压球机10与烘干机11连接，烘干机11与成品料仓12连接。

此外，本发明所用的吸附剂属于可燃爆但不易燃爆粉尘，因此，需考虑防爆泄爆以及灭火措施，本发明包括但不限于以下安全措施：

（1）反应器4与除尘器5之间设置钟罩阀13，在发生燃爆的情况下，感温及喷水组件14的温度传感器检测到附近温度高于设定温度，会将信号反馈给控制器，控制器控制喷头喷水降温，并且控制钟罩阀13关闭，可以迅速自动切断后续系统，保护后续系统。

（2）阻火器1的前面和/或后面的烟气管道上设有感温及喷水组件14；反应器4内设置感温及喷水组件14。感温及喷水组件14包括温度传感器和喷头，温度传感器可以监测烟气温度，当烟气温度超过设定值时，喷头自动喷水灭火。

（3）阻火器1的前面和/或后面的烟气管道上设置泄爆阀15，能够防止阻火器1内部发生焦油燃烧造成的气体膨胀，进而发生爆炸事故。

（4）阻火器1内部设置冷却区，冷却区侧部设置火星探测器和耐高温喷头，火星探测器用于检测阻火器1内部的带火星颗粒，检测到之后会将信号反馈给控制器，控制器控制耐高温喷头进行灭火。

本发明还提供一种焙烧烟气中有机烟气的处理方法，包括以下步骤：

S1：焙烧炉内的焙烧烟气通过烟气预处理装置，完成阻火控温；

S2：阻火控温后的烟气进入反应器，并在反应器内与吸附剂仓内的吸附剂发生吸附反应；

S3：吸附反应后的烟气在除尘器中完成气固分离；

S4：气固分离后的烟气进入下一净化工序，气固分离后的固体物料一部分返回反应器继续进行吸附反应，另一部分进入制球装置；

S5：进入制球装置的物料制作的成品料，用作焙烧炉的填充料。

本发明的工艺流程如图1所示，通过管道收集焙烧炉排放出来的焙烧烟气。焙烧烟气首先进入阻火器1，脱除焙烧烟气中的未燃尽的颗粒物；而后进入反应器4，与吸附剂仓3内的吸附剂发生吸附反应。由于温度过高影响吸附反应效率，因此，在进入反应器4前需采取控温措施，即在阻火器1与反应器4之间的烟气管道上设置温控器2，进而控制烟气的温度。在反应器4中，吸附剂与烟气充分混合，吸附烟气中的沥青烟和苯并芘。吸附后的吸附剂随烟气进入除尘器5进行气固分离。气固分离后的烟气进入下一净化工序，气固分离后的固体物料，一部分作为循环料再次进入反应器4进行循环吸附反应，另一部分进入返回仓6。返回仓6中的固体物料与粘结剂仓7中的粘结剂和水箱8中的水在轮碾机9内混合，然后进入压球机10制球，之后进入烘干机11干燥，干燥后的成品进入成品料仓12，制球后的吸附剂以填充料的形式进入焙烧炉再次使用。

该工艺的优点在于：

（1）可以同时处理沥青烟和苯并芘。

（2）吸附剂来源于焙烧车间收尘粉或其他碳粉，实现了对收尘粉的回收再利用。

焙烧车间收尘粉是焙烧车间布袋除尘器收集固体废弃物，具有重量轻、颗粒细、易飞扬等特征，给生产企业带来一系列处理难题，对其回收利用一直是制约阳极焙烧企业绿色生产的重要问题。企业大多采用堆积存放或低价外卖等形式处理，造成了资源浪费。此外，粉尘露天堆放、装卸、运输带来扬尘污染，危害工人及附近居民身体健康。该工艺变废为宝，既处理了有机烟气，又回收利用了收尘粉，大大减少了焙烧车间污染。

（3）形成了循环经济，符合国家环保理念。

该工艺中，吸附后的碳粉制球后，以焙烧填充料的形式返回焙烧车间，既没有危废产生，又节省了焙烧填充料的购买成本，形成了循环经济。

（4）全程无废水和废弃物产生。

本发明工艺无需处理废水，吸附后的吸附剂重复利用，无废弃物产生，没有二次污染。

（5）投资运行成本低。

下面按照烟气和物料的走向分别说明本发明的运行方式。

按照烟气的走向来说，来自焙烧炉的烟气首先进入阻火器1，去除烟气中的带火星颗粒，阻火器1出口烟气管道连接温控器2，将烟气温度控制在适合吸附反应的温度，温控器2出口烟气管道连接至反应器4入口，烟气进入反应器4与来自吸附剂仓3的吸附剂发生吸附反应，反应器4出口烟道连接除尘器5入口烟道，吸附反应后的烟气和物料进入除尘器5进行气固分离，除尘器5出口烟道接至下一焙烧烟气净化工序。

按照物料的走向来说，来自焙烧车间的收尘粉储存在吸附剂仓3里，物料从吸附剂仓3通过物料输送机构输送至反应器4，在反应器4中与烟气发生吸附反应，反应后的物料随烟气至除尘器5中，完成气固分离，分离下来的物料有两个走向，一部分物料通过物料输送机构输送至反应器4中，循环参与吸附反应，另一部分物料通过物料输送机构输送至返回仓6，返回仓6中的物料，与粘结剂仓7中的粘结剂以及水箱8中的水在轮碾机9上完全混合后，通过物料输送机构输送至压球机10中进行制球，压球机10出口通过物料输送机构连接至烘干机11，球团物料经过烘干后得到成品小球，通过物料输送机构连接至成品料仓12，再送至焙烧车间作为填充料循环使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。