一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统

技术领域

本发明涉及工业废盐处理技术领域，尤其涉及一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统。

背景技术

工业废盐来源于纯碱、氯碱、农药、制药、精细化工、印染、煤化工等多个领域，是这类副产结晶盐的总称。这些废盐在结晶过程中通常都掺杂有毒、有害有机物或重金属，是极难处理的工业危废固废。

《国家危险废物名录》(2016年3月)明确将化学合成原料药生产过程中产生的蒸馏及反应残余物(包括废盐)、化学合成原料药生产过程中产生的废母液及反应基废物划定为危险废物(包括废盐)，必须按照相应的法律法规要求执行，不得私自排放。

工业废盐年产量超过1,000万吨以上，大多未得到妥善处置，并在很多地方被视为难以填埋、难以处理的危险固废。目前很多公司临时囤积的盐渣量很大，已普遍出现胀库现象。

鉴于这些工业废盐通常都附着和富集有毒、有害的有机物TOC，因此热力处理这些工业废盐，脱除、分解、氧化这些有毒、有害的有机物TOC，使之完全转化为CO

如附图1所示，工业高盐废水首先经过膜浓缩，得到更高浓度的含盐浓缩液。浓缩液直接焚烧不仅能耗很高，而且焚烧后熔融态废盐也难以资源化利用。浓缩液经过机械蒸汽再压缩(MVR)技术或多效蒸发结晶技术(MEE)、及结晶压滤，得到含有机质TOC的工业盐泥。

目前热力处理含有毒、有害有机质TOC工业盐泥的方法主要有三种，分别为高温熔融处理、高温分级碳化裂解处理、及微波热力脱附及氧化处理。但废盐高温熔融处理能耗很高，熔融态废盐被烟气携带至下游冷凝沉积，非常容易堵塞和腐蚀下游设备。而废盐热解碳化处理产生的有机碳颗粒活性低，反倒不容易燃烧除净，会在废盐内孔或表面沉积，产生二次污染。此外，热解碳化温度高，受热不均匀，容易造成较严重的局部废盐熔融粘结现象，腐蚀设备表面，严重时导致设备损坏等。

中国专利CN104344407A、CN106801874A、CN110404943A、CN107098363A、CN107892928A等公开了微波脱附、裂解或氧化处理工业废盐的方法，其中CN104344407A揭示了微波处理废盐的工艺流程，包括废盐混合、微波干燥脱水、及裂解步骤，裂解温度为450℃～500℃，裂解时间在100min以上。微波处理工业废盐的优势在于，微波可以无差别地穿透废盐，快速均匀加热而不会引起废盐表面过热结圈或结渣。但电能为高级能源，同等功率的加热能耗用电成本远大于普通燃料成本。这是微波加热设备推广应用的最主要受限因素。此外，受限于微波衰减性能，微波处理废盐单套设备结构紧凑，难以放大，不能大批量处理废盐。

另外，考虑到由于废盐的成分越来越复杂，即使在经过微波热力脱附及氧化处理后，其产生的烟气仍然可能存在大量未被燃尽的氯代芳烃等有机物，在高温作用下极易产生二噁英。因此，微波热力脱附及氧化处理产生的烟气难以被直接高空排放。

综上可知，目前尚没有一种既能够大批量连续处理含有毒、有害有机质TOC的工业废盐，又同时能够有效处理在处理废盐过程中产生的烟气的方法。本发明旨在解决此问题，提供一种高效节能、不结焦结碳的微波热力脱附及氧化处理大批量工业废盐的技术方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过引入粉体燃料和吸波介质粒子能够有效大幅降低处理废盐的微波能耗，节约成本。

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过引入粉体燃料有效解决了微波加热功率难以放大的问题，适用于大批量工业废盐的处理。

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过高温焚烧尾气，并冷却和净化尾气，能够确保含氯有机物废盐的尾气达标，使在微波热力脱附及氧化处理过程中产生的尾气能够合格排放。

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过引入蒸汽或蒸汽和热空气的混合气能够良好的调节热力脱附或氧化处理的速率，提升净盐的品质。

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过充分利用在处理尾气的过程中产生的热蒸汽或热空气和热蒸汽混合后的混合气排入回转窑，能够有效回收利用热能资源，同时能够有效降低有机质TOC的析碳反应，另外还能够充分搅动废盐，使之充分反应处理，同时能够有效避免局部过热结渣。

本发明的主要目的在于提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法和系统，通过将筛分机构筛分出的筛上物作为混合进料的吸波介质粒子使用，实现吸波介质粒子的回收利用，形成良好的系统循环，能够进一步节约处理工业废盐的成本。

为实现本发明以上至少一个目的，本发明提供一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法，用于处理工业废盐，其中该方法包括以下步骤：

S1，按预定比例混合待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子，以形成混合进料；

S2，微波热力脱附及氧化处理所述混合进料，以形成净盐和吸波介质粒子混合的混合出料；和

S3，处理微波热力脱附及氧化处理过程产生的尾气和所述混合出料，其中所述步骤S3包括：

S31，高温焚烧所述尾气，然后冷却并净化所述尾气，使所述尾气能够合格排放；和

S32，筛分所述混合出料形成筛上物和筛下物，输送所述筛上物返回步骤S1，作为所述混合进料的吸波介质粒子，同时冷却并收集所述筛下物，以得到净盐。

优选地，其中待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子之间的所述预定比例为1～20：1：0.1～0.5。

优选地，所述粉体燃料为锯末、秸秆粉末和煤粉中之任意一种或多种的混合。

优选地，在步骤S31中，依次通过余热锅炉、空气预热器和急冷塔冷却所述烟气。

进一步地，该方法还包括步骤S31-1，输送所述余热锅炉在冷却所述尾气过程中产生的蒸汽至所述回转窑，以喷吹微波热力脱附及氧化处理过程中逐渐堆积的废盐堆积层。

进一步地，该方法还包括步骤S31-2，输送所述空气预热器在冷却所述尾气过程中产生的热空气至所述回转窑，以喷吹微波热力脱附及氧化处理过程中逐渐堆积的废盐堆积层。

本申请还提供了一种微波热力脱附及氧化处理废盐的系统，用于处理工业废盐，其中该系统包括：

混料单元，其中所述混料单元包括粉体混合器，以混合预定比例的待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子，从而形成混合进料；

输送单元，用于计量输送所述混合进料；

微波热力脱附及氧化处理单元，其中所述微波热力脱附及氧化处理单元包括回转窑，所述回转窑包括回转窑本体、螺旋输送轴和若干个微波罩头，其中所述螺旋输送轴沿所述回转窑本体的长度方向被可旋转地设置于所述回转窑本体内，以旋转输送被所述输送单元输送过来的所述混合进料至所述回转窑本体的窑尾，其中若干个所述微波罩头沿所述回转窑本体的长度方向被设置于所述回转窑本体，以加热并引燃所述回转窑本体内的所述粉体燃料；和

尾气处理单元及净盐处理单元，其中所述尾气处理单元包括依次连接的高温焚烧装置、冷却装置和净化装置，其中所述高温焚烧装置的一进气口连接于所述窑头的顶部，以吸收所述微波热力脱附及氧化处理单元处理废盐过程中产生的尾气；

其中所述净盐处理单元包括筛分机构、粒子回收输送机构和冷却收集机构，其中所述筛分机构被连接于所述窑尾的底部，以接收并筛分被所述微波热力脱附及氧化处理单元处理后形成的混合出料，所述粒子回收输送机构被连接于所述筛分机构和所述粉体混合器之间，以将所述筛分机构筛分出的筛上物输送至所述粉体混合器，作为所述混合进料的吸波介质粒子，所述冷却收集机构连接所述筛分机构，以冷却并收集所述筛分机构所筛分出的筛下物而得到净盐。

优选地，所述螺旋输送轴沿轴向具有一轴腔，所述螺旋输送轴的腔壁沿轴向布设有多个连通所述轴腔的出风口；

所述冷却装置包括余热锅炉，其中所述余热锅炉具有一蒸汽出口，所述余热锅炉的蒸汽出口通过一送汽管道连通所述螺旋输送轴的轴腔，以通过所述螺旋输送轴的所述出风口向所述回转窑本体的内腔输送蒸汽，从而在微波热力脱附及氧化处理的过程中喷吹堆积在所述回转窑本体底部的废盐。

进一步地，所述冷却装置还包括空气预热器，其中所述空气预热器被设置于所述余热锅炉的下游；

所述尾气处理单元还包括吹风元件和进风管道，其中所述进风管道的一端连通所述吹风元件的鼓风口，其另一端穿过所述空气预热器后连通所述送汽管道，以通过所述空气预热器加热所述吹风元件吹出的空气，并通过所述送汽管道向所述回转窑本体的内腔输送热空气，从而通过热空气和蒸汽的混合气在微波热力脱附及氧化处理的过程中喷吹堆积在所述回转窑本体底部的废盐。

优选地，所述冷却收集机构包括滚筒冷渣机和净盐收集罐，其中所述滚筒冷渣机的进渣口位于所述筛分机构的出口的下方，以承接所述混合出料，所述净盐收集罐位于所述滚筒冷渣机的出渣口的下方，以收集被冷却后的净盐。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明

图1示出了常规含盐废水的处理工艺示意图。

图2示出了本申请一较佳实施例微波热力脱附及氧化处理废盐的系统的示意图。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

结合说明书附图2，依本发明一较佳实施例的一种微波热力脱附及氧化处理废盐的方法，用于处理工业废盐，该方法包括步骤S1混料、S2废盐处理和S3尾气及混合出料处理。

在步骤S1中，通过粉体混合器按预定比例混合待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子，以形成混合进料，其中待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子之间的所述预定比例为1～20：1：0.1～0.5，其中较佳的是待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子的所述预定比例为1～10：1：0.2～0.5。

值得一提的是，所述粉体燃料为锯末、秸秆粉末和煤粉中之任意一种或多种的混合，以在燃烧时放热提供热量，从而有效降低所述微波热力脱附及氧化处理所需的能耗，从而减少提供热量的微波罩头的设置数量。待处理废盐和粉体燃料的粒径控制在1mm以下，而吸波介质粒子的粒径控制在2mm～3mm。另外，粉体燃料的堆密度优选为与待处理废盐的堆密度相近。

具体地，针对来自某农药厂的NaCl废盐的处理，其中干基废盐及附着有机质TOC组分如下表：

废盐粒径为0.5mm～1.0mm，废盐含水0.5％。

粉体燃料选用单一锯末，其着火点为210℃～230℃，粒径为0.5～1.0mm；

吸波介质粒子为氧化锆瓷球，粒径为2mm～3mm。

其中废盐、锯末和吸波介质粒子之间的质量比为5：1：0.5，废盐进料量为10kg/hr，而相应锯末和吸波介质配料量分别为2kg/hr和1kg/hr。

在步骤S2废盐处理中，具体地，在粉体混合器中混合完毕的混合进料下落至料斗，然后通过单端固定悬臂螺旋给料机输送所述混合进料至回转窑，以在所述回转窑内进行微波热力脱附及氧化处理反应，形成净盐和吸波介质粒子混合的混合出料。

值得一提的是，在所述回转窑内进行微波热力脱附及氧化处理的温度为200℃～700℃，其中较佳的是300℃～600℃，使所述微波热力脱附及氧化处理的温度被控制在废盐附着有机质TOC的挥发温度之上，且在废盐熔融温度之下，来确保废盐表面有机质TOC的挥发，而不使废盐熔融。

值得一提的是，在常规回转窑的微波热力脱附及氧化处理的过程中，如本申请背景技术所提，一般是通过微波进行无差别的穿透废盐进行快速均匀的加热，其受限于微波衰减性能，需要密集设置多个微波罩头进行集中加热处理，一是造成结构紧凑，难以有效放大，也就使得很难大批量集中处理废盐，二是加热用电成本成比例上升，一般企业无法承受这种处理成本。而本申请引入粉体燃料和吸波介质粒子作为待处理废盐的配料，在所述回转窑内进行微波热力脱附和氧化处理时，由于粉体燃料的放热足够用于废盐的升温以及废盐表面有机质TOC的挥发，同时吸波介质粒子能够有效加强废盐的微波吸收能力，使得常规需要密集配置的微波罩头在本申请中仅被用于加热并引燃粉体燃料、废盐辅助加热和反应控温，能够有效减少微波罩头的数量，从而能够合理分配其安装位置，从而使得本申请中不仅能够大幅度降低所述微波罩头的所需数量，降低设备成本，同时还能够有效节约电能资源，响应国家节能降耗的号召；第三，该申请不受结构的局限性，能够大批量处理废盐。

因此，本申请微波热力脱附及氧化处理废盐的方法具有非常广泛的适用性，适用于任何大、中、小企业对于废盐的处理，能够有效节约资源，改善地球环境。

在步骤S3中的S31尾气处理中，首先利用卧式高温焚烧二燃室焚烧在微波热力脱附及氧化处理过程中产生的尾气，以充分焚烧尾气中的氯代芳烃等有机物，然后再冷却并净化所述尾气，使所述尾气能够合格排放。

在步骤S3中的S32混合出料处理中，通过振动筛筛分所述混合出料形成筛上物和筛下物。筛分粒径区分为1mm。由于所述吸波介质粒子的粒径(2mm～3mm)远大于净盐(小于1mm)的粒径，通过筛分形成的所述筛上物即为吸波介质粒子，形成的所述筛下物即为净盐。通过气力输送所述筛上物返回步骤S1混料作为所述混合进料的吸波介质粒子，使所述吸波介质粒子在本申请方法中被循环使用，以节约原材料，节约废盐处理的成本；通过滚筒冷渣机冷却并收集所述筛下物，以得到净盐。经检测，净盐上所残留的有机质TOC量小于100ppm，完全达到废盐资源化利用的要求。

由此，待处理废盐经过配料混合和微波热力脱附及氧化处理后，废盐表面的有机质TOC被挥发形成烟气，烟气被净化处理后进行排放，而所剩下的就是净盐，被冷却并收集。

作为本申请一较佳实施例，在步骤S31冷却尾气的处理方法中，具体依次通过余热锅炉、空气预热器和急冷塔进行冷却。

值得一提的是，所述微波热力脱附及氧化处理废盐的方法还包括步骤S31-1，输送所述余热锅炉在冷却所述尾气过程中产生的蒸汽至所述回转窑。通过持续输入的热蒸汽喷吹所述回转窑底部堆积的废盐，能够有效搅动废盐，使废盐和所述混合进料进行更为充分的混合，从而有效避免可能的局部过热和熔融结圈现象发生，同时还能脱附废盐表面的有机质；另外，考虑到在高温环境中，有机质TOC可能会存在一定的析碳反应，从而增加废盐微波热力脱附及氧化处理的难度，同时析碳后会使净盐变黑，影响净盐的品质。通过蒸汽中的水分能够有效降低有机质TOC的析碳反应，以解决上述问题；第三，回收烟气处理过程中因冷却烟气而形成的蒸汽，可以充分利用能源，避免热能的浪费，还能够有效补充所述回转窑内处理废盐所需的热能，从而节约能耗。

另外，本领域技术人员能够理解的是，所述余热锅炉在冷却所述尾气过程中产生的蒸汽还可以被部分用于废盐被处理前的干燥处理，以便于后续的废盐处理。

值得一提的是，所述微波热力脱附及氧化处理废盐的方法还包括步骤S31-2，输送所述空气预热器在冷却所述尾气过程中产生的热空气至所述回转窑。同理，通过利用因冷却尾气而产生的热空气对所述回转窑底部的废盐进行喷吹，能够充分混合废盐和所述混合进料，并为所述回转窑提供额外的热能，以降低能耗，节约资源，并降低废盐的处理成本，同时能够脱附并氧化废盐表面的有机质。

显然，由所述余热锅炉产生的蒸汽和利用所述空气预热器产生的热空气也可以被共同输送至所述回转窑，能够起到相得益彰的显著效果，即，既能起到喷吹的效果，还能抑制有机质TOC的析碳反应，还能提供额外的热能以节约资源，降低能耗。

当然，不管是在所述回转窑内通入蒸汽还是蒸汽和热空气的混合气，所述回转窑内进行微波热力脱附及氧化处理的温度是受控的。如前文所述，其受控温度最好是在300℃～600℃之间。

本发明还提供了一种微波热力脱附及氧化处理废盐的系统，用于处理工业废盐，该系统包括混料单元、输送单元、微波热力脱附及氧化处理单元和尾气处理单元及净盐处理单元。

所述混料单元包括粉体混合器。通过所述粉体混合器按预定比例混合待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子，以形成混合进料，其中待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子之间的所述预定比例为1～20：1：0.1～0.5。更优选地，待处理废盐、粉体燃料和吸波介质粒子之间的所述预定比例为1～10：1：0.2～0.5。

所述输送单元被用于计量输送所述混合进料。具体地，所述输送单元包括单端固定悬臂螺旋给料机。所述粉体混合器混合形成混合进料后，通过料斗下落混合进料至所述螺旋给料机，进而螺旋输送至所述微波热力脱附及氧化处理单元。

所述微波热力脱附及氧化处理单元包括回转窑。所述回转窑包括回转窑本体、螺旋输送轴和预定数量的微波罩头。所述输送单元靠近所述回转窑本体的窑头，并被部分插设于所述回转窑本体内。所述螺旋输送轴沿所述回转窑本体的长度方向被可旋转地设置于所述回转窑本体内，以旋转输送被所述输送单元输送过来的所述混合进料至所述回转窑本体的窑尾。预定数量的所述微波罩头沿所述回转窑本体的长度方向被设置于所述回转窑本体，以加热并引燃所述回转窑本体内的所述粉体燃料。

值得一提的是，由于所述粉体混合器中粉体燃料的放热足够用于废盐的升温以及废盐表面有机质TOC的挥发，同时吸波介质粒子能够有效加强废盐的微波吸收能力。因此，所述微波罩头的数量相对现有技术能够大幅度减少，不仅能够有效节约电能资源，节约设备成本，同时还使通过回转窑和微波罩头大批量处理废盐成为可能，具有非常广泛的适用性。基于上述理由，所述微波罩头的数量为2～5个，优选为3个，能够提供完全符合废盐处理的温度以及温度控制。

需要说明的是，所述回转窑本体为倾斜设置，其中靠近所述回转窑的窑头的一端略高于靠近窑尾的一端。以此，能够使废盐在重力作用下逐渐向窑尾移动，便于所述螺旋输送轴的输送。

所述尾气处理单元包括依次连接的高温焚烧装置、冷却装置和净化装置，其中所述高温焚烧装置的进气口连接于所述窑头的顶部，以吸收所述微波热力脱附及氧化处理单元处理废盐过程中产生的尾气。所述尾气经所述高温焚烧装置焚烧后，再依次经过所述冷却装置的冷却以及所述净化装置的净化，可直接进行高空排放。

具体地，所述高温焚烧装置包括卧式高温焚烧二燃室。所述净化装置包括布袋除尘器、EV换热器和洗涤塔。所述尾气被净化后，通过引风机和烟囱进行排放。

所述净盐处理单元包括筛分机构、粒子回收输送机构和冷却收集机构，其中所述筛分机构优选为振动筛，其被连接于所述窑尾的底部，以接收并筛分被所述微波热力脱附及氧化处理单元处理后形成的混合出料。所述振动筛的筛分粒径区分是1mm，其中筛上物为粒径大于1mm的吸波介质粒子(粒径2mm～3mm)，而筛下物为净盐(粒径为0.5mm～1mm)。所述粒子回收输送机构被连接于所述筛分机构和所述粉体混合器之间，以将所述筛分机构筛分出的筛上物输送至所述粉体混合器，作为所述混合进料的吸波介质粒子，其输送方式优选为气力输送。通过气力输送所述吸波介质粒子供所述混合进料进行配料来循环使用，在处理废盐的过程中能够有效节约吸波介质粒子的使用量，降低成本。所述冷却收集机构连接所述筛分机构，以冷却并收集所述筛分机构所筛分出的筛下物而得到净盐。

作为本申请一较佳实施例，所述螺旋输送轴沿轴向具有一轴腔。所述螺旋输送轴的腔壁沿轴向布设有多个连通所述轴腔的出风口。

所述冷却装置包括余热锅炉，其中所述余热锅炉具有一蒸汽出口。所述余热锅炉的蒸汽出口通过送汽管道连通所述螺旋输送轴的轴腔，以通过所述螺旋输送轴的所述出风口向所述回转窑本体的内腔输送蒸汽，从而在微波热力脱附及氧化处理的过程中喷吹堆积在所述回转窑本体底部的废盐。

作为本申请一较佳实施例，所述冷却装置还包括空气预热器，其中所述空气预热器被设置于所述余热锅炉的下游。

所述尾气处理单元还包括吹风元件和进风管道，其中所述进风管道的一端连通所述吹风元件的吹风口，其另一端穿过所述空气预热器后连通所述送汽管道，以通过所述空气预热器加热所述吹风元件吹出的空气，并通过所述送汽管道向所述回转窑本体的内腔输送热空气，从而通过热空气和蒸汽的混合气在微波热力脱附及氧化处理的过程中喷吹堆积在所述回转窑本体底部的废盐。

作为本申请一较佳实施例，所述冷却收集机构包括滚筒冷渣机和净盐收集罐，其中所述滚筒冷渣机的进渣口位于所述筛分机构的出口的下方。所述净盐收集罐位于所述滚筒冷渣机的出渣口的下方。所述筛分机构筛分出的筛下物通过筛分机构的出口直接掉落在所述滚筒冷渣机的进渣口。经过所述滚筒冷渣机的冷却，所述筛下物，即净盐，直接掉落在所述净盐收集罐内，完成净盐的收集。

另外，为了进一步提高净盐的品质，对于所述净盐收集罐收集的净盐还可以进行进一步的风选处理，以除去较轻的可能未燃尽的粉体燃料，得到品质更优良的二次净盐。

风选的目的是清除轻杂质和灰尘，同时还能除去部分石子和土块等较重的杂质。此法常用于棉籽和葵花籽等油料的清理以及粮食、烟草等行业的除尘除异物。此方法适用于颗粒的形状、尺寸相近的固体废物分选。有时也可先经破碎、筛选后，再进行风力分选。

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。