專利名稱：高濃度有機廢水燒化裂解治理方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明是對高濃度有機廢水燒化裂解的一種治理方法和裝置，特別是對糖蜜酒精廢液這種特高濃度有機廢水燒化裂解治理方法和裝置。
我國南方盛產甘蔗，用于榨糖，糖廠用榨糖后的甘蔗渣發酵生產酒精，效益很好，但用甘蔗渣生產酒精時，每生產1噸酒精，將排出13噸含有20萬PPM有機物的特高濃度廢水，這種廢水稱為糖蜜酒精廢液。這種廢液由于有機物濃度特高，我國從1978年起研究治理辦法，先后實施過生化法、蒸煮法、鍋爐燃燒法、煙道法等多種治理方法，均告失敗，沒有一種被公認為技術成熟可靠有效的。隨著國務院和國家環保總局對廢水達標排放限期臨近(2000年底不達標排放的企業關、停)，糖蜜酒精廢液能不能有效治理已成為榨糖酒精生產企業能不能生存的大問題。以往對高濃度有機廢水，尤其對糖蜜酒精廢液的現有治理方法如下1、蒸煮法。這種方法是將鍋爐燃燒產生的熱煙氣(也可以是蒸氣)，逐級通入Ⅰ段、Ⅱ段、甚至Ⅲ段蒸發器，稱為多段蒸法。蒸發器是一個很大的容器，內有很多彎彎曲曲的鋼管。容器中存放著廢液，鋼管中通過高溫蒸氣，使鋼管外的廢液沸騰變成蒸氣揮發，得到濃縮，再將化肥摻入濃縮液，生成有機肥料給農民使用。這種方法的缺點在于酒精廢液含糖份和呈膠狀，很快在鋼管處壁積垢結焦，系統無法正常運行。廣西16家糖廠利用此法，13家停止運行，3家還在反復改造，尚未能解決問題。
2、煙道法。這種方法是將鍋爐燃燒的熱煙氣，通入很長的煙道內，為節省占地面積，煙道可以是水平形彎彎曲曲，也可以是立起來彎彎曲曲，占地面積很大。煙道直徑通常為1.6m左右，總長度通常為60m以內。將酒精廢液噴入煙道，使之在熱煙氣作用下變成蒸氣，剩下的濃縮液拿到爐膛燃燒掉。這種方法的缺點在于鍋爐的煙氣加廢液蒸發成水蒸氣的總量，糖廠每日產10噸酒精，煙氣和蒸氣是為6600m3/小時，煙道的直徑不可能超過2m，煙氣和蒸氣在煙道的流速必須在6m-15m/秒才能使煙道暢通。而水吸熱變成蒸氣需7秒鐘，由于流速快蒸發時間不夠，廢液未能按要求變成蒸氣，而是變成霧滴被帶出煙囪，造成大氣二度污染。試驗中曾在煙囪前加水膜除塵器回收未變成蒸氣的霧滴，結果水膜除塵器需大量的循環水，造成水的二次污染排放。如果將此污染水回到稀廢液池，那就白搞煙道式濃縮。
這種煙道法缺點還在于煙道堵塞這種方法的鍋爐不用鏈條爐排，即爐排是不能運行的。用以燃燒的甘蔗渣是從約8m高的鍋爐(也稱熱風爐)頂上拋下去的。在鼓風機鼓的風的作用下，蔗渣灰隨煙氣飛入煙道，每24小時約飛入煙道4-8噸灰，一星期飛入煙道的灰為30～60噸。此灰隨噴入的廢液掉入煙道低層或半濃液槽中，當泵將此半濃液抽上去再次濃縮時，灰懸浮在液體中，在泵的吸力作用下無法沉淀過濾。即使將此半濃液或濃液抽到鍋爐并噴進去燃燒，在干燥到可燃燒時，這些灰又飛入了煙道。這些灰在煙道中往復循環越積越多，約一星期左右，煙道被堵死，無法正常運行，且引起二次污染。因此失敗。
3、生化法。這種方法是挖很多的塘或挖很長的彎彎曲曲的溝，將培植的專門菌種摻入酒精廢液中，使廢液中的有機物變成另一種物質沉淀過濾掉。這種方法的失敗在于即使進行一級、二級到三級生化后，水中有機物仍為5000-6000PPM。再進行生化處理既無效，與國家標準要求的低于600PPM相比，仍相差甚遠。且特別臭。
除以上三種主要方法外，現還有鍋爐沖灰水循環沉淀法等多種方法，包括以上三種方法，其共同問題均在于達不到排放標準，二次污染和投資太大，酒精廠無法接受。
本發明是用物理和化學方法相結合，達到了“雙零”標準，即高濃度有機廢水零排放，沒有二次污染，運行費用零成本，即利用廢水中的有機物的熱值和糖廠、酒精廠的廢物濾泥的熱值，在將稀廢液中的水蒸發成蒸氣揮發的同時，將該熱量產生的蒸氣加以利用，除抵銷運行的折舊、電費、工資和燃料成本后，還有盈余。該糖蜜酒精廢液燒化裂解治理方法包括以下步序①將甘蔗廢渣或煤與糖蜜酒精濃縮廢液(包括濾泥)拌和一起做為燃料；②將所述燃料送入燒化爐中燃燒，以900℃以上高溫燒化裂解糖蜜酒精廢液中的有機物，使之變成符合排放標準的氣體和灰渣排放。
③將燒化得到的高溫煙氣通入蒸發塔腔下部內，并經蒸發塔腔上部送入排放煙囪。
④從蒸發塔腔不同部位噴入稀的糖蜜酒精廢液，使與從燒化爐來的高溫煙氣進行熱交換，將煙氣除塵并將稀的糖蜜酒精廢液中的大部水份蒸發成水蒸氣，從蒸發塔的引風管道中隨煙氣排出，將得到的吸附有煙塵的糖蜜酒精濃縮液，從蒸發塔下部經泵加壓送往燒化爐，與甘蔗廢渣或煤拌合一起燃燒裂解。
所述步序④中的燃燒，是指將濃縮廢液與甘蔗渣或煤拌合一起進行燒化，和將濃縮液用噴霧器噴到燒化爐爐膛內進行懸浮燃燒。
所述燒化裂解治理方法所用裝置包括燒化爐、蒸發塔。
燒化爐有鏈條爐排、燃料入口，燃料入口處裝有濃縮液噴霧器，爐膛二次風管中裝有濃縮液噴霧器及爐渣上部裝有煙氣流出的聯絡管道。爐膛燃料入口與甘蔗渣或煤輸送帶出口相接，燃料經輸關帶落入鏈條爐排，鏈條爐排由電機驅動，帶動燃料進入爐膛。在爐膛入口喉部裝有的噴霧器，將濃縮廢液連續噴在甘蔗渣或煤的上層，將甘蔗渣或煤壓住進爐膛。火焰燃至950℃以上時，爐膛二次風管中的噴霧器向火焰噴出濃縮液一起燃燒，也可以切換燃燒。爐膛上部的聯絡管道與蒸發塔下部相連。
蒸發塔是一個直徑2.5m-6m的立式塔，塔中煙氣和蒸氣流速為0.3m～2m/秒。塔內分為四段，塔腔最底部是濃縮液儲槽，塔腔中下部是冷卻段，塔腔中上部為蒸發段，塔腔項部是氣液分離段。從燒化爐來的950℃以上的高溫煙氣首先進入塔腔下部的冷卻段，在燒化爐與蒸發塔的聯絡管道內裝有稀酒精廢液的噴霧器并噴出，蒸發塔腔中下部也裝有稀酒精廢液噴霧器并噴出，以將950℃以上煙氣降至500℃左右流入蒸發段。塔腔中上部蒸發段裝有稀酒精廢液噴霧器并噴出，在流速0.3m-2m/秒的塔中，逆向即廢液向下煙氣向上進行足夠時間的蒸發，廢液中大部分水份變成蒸氣，此時濃縮落入底部自然儲槽，煙氣和蒸氣隨流速流入頂部。頂部裝有旋流式氣液分離器，蒸氣流經旋流分離器時，來不及蒸發的霧滴隨流速撞在旋流分離器葉片上，形成水滴分離落下，氣引入煙囪排出。
所述蒸發塔中的冷卻段和旋流分離器(亦稱氣液分離器)，可以不設置在塔腔內，而是設置在塔的旁邊，用聯絡管道將冷卻段與蒸發塔相連，用聯絡管道將蒸發塔與旋流分離器相連。
通過稀液的噴入，可將煙氣中的粉塵吸附落入濃縮儲槽。將濃縮液抽入爐膛噴蓋在甘蔗渣或煤上進入爐膛燃燒時，灰份只少量被吹起，大部分被蓋實燃燼翻入到出渣口的水池中。糖蜜酒精廢液通過950℃以上高溫燃燒，一部份轉化為無害氣體(二氧化碳)從煙囪排放，大部份裂解為含鉀無害灰渣作肥料，使排出的氣體干凈達標、排塵達標，灰渣無害。由于有可運行的鏈條爐排，在爐膛溫度達950℃以上時，或將廢物即濾泥拌在甘蔗渣或煤中進入爐膛燃燒。過多的熱值從蒸發塔頂部引入熱交換器，產生5Kg壓力的蒸氣供糖廠、酒精廠使用，節省了治理費用。因此，在蒸氣收入與燃料、電費、工藝、折舊相抵后，本發明做到了糖蜜酒精廢液零排放(氣、塵、渣達標)，運行費用零成本。
上述所述本發明采用的方法適用于高濃度有機廢水如糖業糖蜜酒精廢液的治理，也適用于其它行業如石油化工、紡織印染、制藥、皮革、造紙、味精等行業治理高濃度有機廢液。
下面結合附圖以實施例做具體介紹。
圖1為本發明的工藝流程及裝置示意圖。
圖2為本發明的一般噴霧器的結構示意圖。
圖中代號1料斗2皮帶運輸機 3燒化爐 3A濃液噴霧器3B排灰口 3C噴霧器 4聯絡管道 5蒸發塔 5A預冷段6旋流分離器 6A入風口 7稀液噴霧器 8濃液噴霧器9煙道10引風機 11煙囪 12管道13管道 14濃液池 15濃液泵16稀液泵17稀液噴霧器 17A稀液噴霧器 18鼓風機19管道20鏈條爐排本實施例以中等規模蔗糖廠按日產30噸酒精為例，其治理需設備投資占一個榨糖季節酒精銷售額的20％。采用本發明設備每處理1噸糖蜜酒精廢液，不算蒸氣收入時，運行成本每噸廢液低于4元。計算蒸氣收入時運行成本為零，還有盈余。
如圖1，甘蔗廢渣經料斗1落入到帶有電子稱的皮帶運輸機2上，并被送入燒化爐3中，燒化爐3由鼓風機18送風，將濃縮后即含水量低于60％的濃液與蔗渣或煤一起充分燃燒，燒化爐理論燃燒溫度蔗渣為1071℃，煤3000℃，由燒化爐3下部的鏈條爐排20將送來的拌合好濃液的蔗渣或煤送入爐膛燃燒，利用爐膛的高溫將燃料預熱干燥、燃燒、燃燼，使燃料充分燃燒，將燃料中的有機物質完全燒盡，爐灰從爐底排灰口3B排出，煙氣經聯絡管道4送入蒸發塔下部預冷段5A，在塔腔頂部裝有旋流分離器6，它包括有若干成傾斜角排列的入風口6A，使從蒸發塔下部預冷段5A送來的煙氣，經塔腔上部與廢液熱交換后，經傾斜的入風口6A沿切向進入，形成旋流，在離心力作用下，由煙氣氣流帶來的未及蒸發的廢液被分離出來，流到塔底，經管道13流入濃液池14中。煙氣向上經旋流分離器6、煙道9、引風機10送入煙囪11中排出，排煙溫度為120-150℃。此時用稀液泵16將含水份90％的待處理的糖蜜酒精稀液送入位于蒸發塔預冷段的稀液噴霧器17A和塔上腔部的稀液噴霧器7和位于聯絡管道4中的噴霧器17，并噴出，被噴出的稀液將煙塵吸附，經高溫煙氣的加熱使其中水份絕大多數變成蒸氣，隨煙氣經塔腔頂的旋流分離器6、煙道9和引風機10送入到煙囪11排出。吸附有煙塵的濃廢液落至蒸發塔5底部沿管道13流入濃液池14內，由濃液泵15將濃液池14中的濃液吸出經管道19泵送至位于燒化爐3入口處的噴霧器3C并噴出，將濃液與蔗渣或煤拌合，并泵送至燒化爐3內的噴霧器3A噴出。進行懸浮燃燒，從泵15吸出的濃液如濃度不夠，從管道12將濃液送入蒸發塔5的上部和中部的噴霧器8噴出，進行蒸發，除塵，濃縮。
按本實施例的方法及設備其治理效果1．煙囪氣體排放技術指標見表一主要技術指標表一
主要經濟指標表二
由表1可看出，煙囪排放氣體中含二氧化硫濃度為＜100mg/m3，速率＜1Kg/h，氮氧化物＜42mg/m3，煙(粉)塵排放濃度＜100mg/m3，速率＜6mg/h，均優于國際允許排放標準，燃燒后灰渣經檢測可做鉀肥使用，不含有害物質。由表2可看出以日產酒精30噸，日處理稀廢液390噸，設備投資400萬元，不計蒸氣收入每噸廢液運行成本為3.21元，計算蒸氣鉀灰收入時，每處理1噸廢液盈利11.39元。糖廠每生產1噸酒精需5噸5公斤壓力的蒸汽，每噸蒸汽成本100元。蒸氣是糖廠氣需能源。此外，糖廠每年還可節省排污費50到100萬元。
權利要求
1.高濃度有機廢水燒化裂解治理方法，其特征是它包括以下步序①將甘蔗廢渣與糖蜜酒精濃縮廢液拌和一起做為燃料，②將所述燃料送入燒化爐中燃燒，以燒掉糖蜜酒精廢液中的有機物，稀料由燒化爐下部的爐膛口由運動的鏈條爐排送入，③將燃燒煙氣通入蒸發塔腔下部內，并經蒸發塔腔上部送入排放煙囪，④從蒸發塔腔上部噴入稀的糖蜜酒精廢液使與從下部流上的高溫煙氣進行熱交換，將煙氣除塵并將稀的糖蜜酒精廢液中的大部水份蒸發成水蒸氣，從蒸發塔腔上部隨煙氣排出，將得到的吸附有煙塵的糖蜜酒精濃縮廢液從蒸發塔下部送往燒化爐與甘蔗廢渣一起燃燒。
2.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法，其特征是所述步序④中，將得到的糖蜜酒精濃縮廢液從蒸發塔下部送往燒化爐與甘蔗廢渣或煤一起燒化是指將濃縮廢液與甘蔗廢渣拌合一起進行燒化和將濃縮廢液用噴霧器噴到燒化爐爐膛內進行懸浮燃燒。
3.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法，所述燒化爐的燃燒溫度為900℃至3000℃。
4.根據權利要求1或2所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是它包括燒化爐、蒸發塔，燒化爐的爐膛具有燃料入口，該入口與蔗渣或煤輸送帶出口相接，爐膛的燃料入口處和爐膛上部裝有濃縮廢液噴霧器，爐膛上部具有聯絡管道與蒸發塔塔腔下部相連；蒸發塔的塔腔上部裝有旋流分離器，旋流分離器的出口與煙囪相通連，塔腔上部還裝有稀的糖蜜酒精廢液噴霧器，塔腔下部經管道與濃縮廢液池相連。
5.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是所述旋流分離器包括若干成傾斜角的入風口，使含水份的煙氣通過時成煙氣旋流，將氣與水份分離開來，旋流分離器也可置于塔的外部。
6.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是在所述蒸發塔腔內還裝有濃縮廢液噴霧器。
7.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是在所述蒸發塔的入口的聯絡管道中及其出口處裝有稀廢液噴霧器。
8.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是所述燒化爐節省鏈條爐排，可燒蔗渣、煤、草、桔等，且具有干燥段、燃燒段和燃燼段，燒化爐底部有排渣口。
9.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是所述噴霧器為單孔柱噴霧器。
10.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水燒化裂解治理方法所用裝置，其特征是所述蒸發器塔包括冷卻段、冷卻段既可設置于塔的底部，也可單獨設立在塔外，以將900℃～3000℃的熱煙氣通過次序冷卻段將溫度降至500℃以下。
全文摘要
高濃度有機廢水燒化裂解治理方法和裝置它包括以下步序:將甘蔗廢渣與糖蜜酒精濃縮摻和;送入燒化爐中燃燒,以燒掉廢液中的有機物;將燃燒煙氣通入蒸發塔腔內向上排放;從蒸發塔上部腔噴入待處理的稀的糖蜜酒精廢液,使大部水份蒸發,將吸附有煙塵的濃縮從蒸發塔下部送往燒化爐與蔗渣一起燃燒;所用裝置包括燒化爐和蒸發塔,在其中裝有噴霧器進行噴霧燃燒,本發明能徹底治理糖蜜酒精廢液,排放的氣體、煙塵及爐灰均達到規定的環保標準。
文檔編號C02F9/10GK1300719SQ99126610
公開日2001年6月27日 申請日期1999年12月22日 優先權日1999年12月22日
發明者石濮琿, 虞順慶, 張才根, 馮永壽 申請人:溧陽市河海起重設備有限公司