新型酒精废液浓缩燃烧处理技术与应用.pdf

新型酒精废液浓缩燃烧处理技术与应用 ＊ 李胜超 1,2 刘明华 2 潘正现 1 1.广西大学化学化工学院, 南宁 530004; 2.广西绿洲热能设备有限公司, 南宁 530001 摘要 针对酒精废液的特点及目前浓缩燃烧处理技术存在的问题 , 提出了采用大流量、高流速、高真空的闪蒸浓缩技 术和浓缩液分段喷入燃烧炉、分段燃烧方式来处理酒精废液, 并采用 U 型飞灰沉降室来处理烟气以解决灰渣堵塞问 题。 工程实践结果表明, 经浓缩燃烧处理后 CODCr去除率能够达到 99. 96, 可以实现有机废水的零排放。 关键词 酒精废液 浓缩 燃烧 ＊国家科技成果重点推广项目 2003EC000329 0 引言 酒精废液属于特高浓度有机废水,CODCr含量一般 都达 80 000～ 150 000 mg L, 最高达到 170 000 mg L ,硫 酸根为5 000～ 8 000mg L ,有的甚至高达 12 000 mg L ; 废液中含有大量固体悬浮物外 ,还含有较高浓度的糖 类、 果胶和蛋白质等溶解性有机污染物。因此 ,必须 采取一种切实可行的工艺对酒精废液进行处理。目 前,国内外 [ 1,2] 对酒精废液治理方法的研究较多,其中 有浓缩燃烧法 [ 3] 、 生产酵母蛋白 好氧法、厌氧法、 厌氧-好氧法、氧化处理 [ 4] 等。 资料显示, 当废水 CODCr高 达 300 g L 时, 燃 烧法 比其 它方 法更 为 有利 [ 5] 。 1 酒精废液浓缩燃烧处理技术原理 1. 1 目前酒精废液浓缩燃烧处理技术存在的问题 酒精废液中的固溶物大部分是有机物,虽然酒精 废液的初始锤度是 10～ 17 Bx ,但经过蒸发浓缩后 ,锤 度可达 55～ 70 Bx。此时浓缩液可以燃烧, 经过测定, 其发热量约达 6 824～ 7 276 kJ kg ,与甘蔗渣的发热量 相当 。但是以往的实践证明, 当酒精废液蒸发浓缩时 极容易发生积垢现象, 一旦出现这一现象 ,蒸发器的 传热效率将大大降低, 据测试当积垢达到 0. 5 mm 厚 度时 ,传热系数降低约一半。另一方面 , 当浓缩废液 被燃烧时, 由于其干固物大部分是有机物 ,产生的炉 渣熔点较低 ,约在800～ 900 ℃, 而通常锅炉的炉膛温 度为 1 200 ℃左右 , 炉渣容易在炉膛内结焦、堵塞。 因此, 浓缩液不能单独在炉膛内燃烧, 必须加煤或甘 蔗渣作为介质 , 而且煤或甘蔗渣的比例要高达 90 左右才能完成燃烧。 本技术对上述几个问题采取了特殊的措施和装 置,彻底解决了蒸发浓缩积垢问题和燃烧结焦和堵灰 问题 。 1. 2 蒸发浓缩积垢处理 为了防止蒸发器积垢的生成,在蒸发器内提高废 水的流速, 使其达到 2. 0 m s,液体在加热管内停留时 间短 ,不易生成积垢 。同时,在加热管内 ,废水没有发 生蒸发过程 ,废液浓度没有改变,也不容易沉淀积垢。 废液来到闪蒸罐后 ,在真空状态下闪蒸 , 形成二次蒸 汽排出 ,废液的浓度升高 ,浓缩后的废液再被送去下 一效蒸发, 使其锤度最终达到 55～ 70 Bx 。总的来说, 是采用大流量、高流速、 高真空的闪蒸技术。 1. 3 浓缩液连续稳定燃烧技术 废液在锅炉的锅膛中燃烧 , 温度太高时, 超过灰 渣的熔点, 就会结焦。当温度太低时, 会影响正常的 燃烧 ,会熄火,不能连续稳定燃烧。因此 ,控制炉膛的 温度稳定是关键。本技术把鼓进锅炉的热风分段送 入,而不是通常的一次送入。浓缩液的燃烧也是分段 喷入分段燃烧。保证炉膛的各截面温度在灰渣熔点 以下 ,又能稳定燃烧 。同时炉膛结构采用膜式壁的设 计方式,完全避免了结焦现象 。 1. 4 U 型飞灰沉降室 锅炉的灰渣通常是从锅炉的下部排出,但在废液 燃烧的锅炉中, 由于灰渣较轻, 不能从炉膛内直接掉 下,因此灰渣容易随着尾气倒流。本技术中的锅炉设 置了“U”型飞灰沉降室 , 使大部分的灰渣从沉降室排 出而不是从锅炉炉膛下部排出 ,其它的部分则随尾气 进入除尘器 ,在除尘器排出,解决了灰渣堵塞的问题。 2 酒精废液浓缩燃烧处理技术的工艺流程简介 2. 1 酒精废液浓缩燃烧处理技术工艺流程 工艺流程见图 1。 90 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 图 1 酒精废液浓缩燃烧工艺流程图 2. 2 浓缩蒸发工段 废水产生部门将废水排出后, 这些废水的锤度约 为12～ 15 Bx, 无需经过酸碱中和 ,用泵将其送入四效 真空闪蒸浓缩系统 , 出来的废水锤度达到 65 Bx 。第 一效闪蒸罐的汽凝水返回锅炉作为入炉水循环使用。 第二、 第三、 第四效闪蒸罐的汽凝水作为工艺用水返回 生产车间,从而达到节水目的,废水达到零排放。65 Bx 的浓缩液送去废液锅炉作燃料燃烧。在四效闪蒸系统 中,废水首先进入一号加热器,在加热器内被发电间来 的蒸汽间接加热,控制温度不超过沸点,由于废水的流 速高达2 m s以上,所以有效地防止了积垢生成。之后 进入一效闪蒸罐,闪蒸罐内处于真空状态,废液在闪蒸 罐内迅速闪蒸浓度增加,二次蒸汽进入二号加热器作 为热源,经过闪蒸的废液进入二号加热器被加热,在二 号加热器内 ,废液被一号闪蒸罐出来的二次蒸汽加热 , 然后被泵到二号闪蒸罐,二号闪蒸罐同样处于真空状 态,废液在二号闪蒸罐内再次迅速闪蒸, 依次类推,废 液经过4 次加热 4次闪蒸,锤度得到了大大提高 ,达到 65 Bx ,然后被泵入锅炉间燃烧。 2. 3 锅炉燃烧工段 燃烧浓废液锅炉采用点火启动, 把炉膛加热到 900 ℃左右, 然后用高压泵把浓废液喷到锅炉上燃 烧,喷嘴是特殊设计的,浓废液以颗粒状进入炉膛 ,废 液颗粒首先被炉膛内的热量加热 , 水份被蒸发 ,然后 有机物被燃烧, 废液颗粒在炉膛内, 由于重力作用下 沉,另一方面由于炉膛内的热风上升的作用而向上运 动形成了沸腾状态 ,在这种状态下, 废液颗粒进一步 蒸发浓缩 ,然后被燃烧。废液颗粒沸腾燃烧的状态要 控制得当 ,防止燃烧的温度过高。把灰渣烧成熔化状 态形成结焦。燃烧后的废液颗粒形成二次很细的灰 渣,其质量很小 ,不能在炉膛内下沉 ,它随热风一起通 过过热器进入“U”型飞灰沉降器 ,排出炉体 。 废液燃烧过程不必添加辅助燃料, 蒸汽压力根据 需要可高可低, 蒸汽产量根据废液量不同而不同。 3 技术关键与创新 1 纯燃烧浓缩废液的稳定燃烧技术 通过采用 炉床贮热量很大 、 扰动强的沸腾流化床燃烧技术, 炉 膛的主燃烧区采用绝热布置, 分段配风及选择合理的 燃料雾化颗粒, 从而保证了燃料着火所需的蒸干热 量、 时间、 燃烧温度以及燃烧区内的停留时间 ,保证了 纯燃烧废液浓缩液时的燃烧条件 , 确保燃烧的稳定, 而且在不添加煤 、蔗渣等其他高热值燃料的情况下, 能连续燃烧 65 Bx 以上的浓缩液 。 2 通过采用分段配风 、 分段燃烧 ,保证各截面的 温度都在灰熔点以下 ,采用膜式壁设计的炉膛及烟道 采用有自清灰功能烟道的结构 ,可以避免炉膛结焦及 受热面堵灰 。 3 防积垢的废液蒸发浓缩技术 采用大流量、 高流速、 高真空的闪蒸技术,降低了废液温度 ,加强了 废液在受热面的扰动性, 降低了加热温度 ,这都能减 轻蒸发浓缩器结垢, 清垢周期比常规蒸发技术要长 。 4 废液处理过程中不用中和预处理 。 5 采用燃烧炉与浓缩装置成套配置技术 ,结合 热电联产既解决环保问题又给工业企业供热供电 ,减 少设备占地和投资, 操作更简单。 4 工程应用情况 酒精废液浓缩燃烧处理技术在我国重点生产蔗 糖的广西、云南等省逐步推广应用, 在广西南宁、 云南 玉溪建立了样板工程 ,均已连续、稳定 、 安全运行, 大 大改善了酒精厂周边地区的水资源环境 ,提高了甘蔗 的综合利用率, 同时可回收蒸汽、 钾灰、 冷凝水 。南宁 糖业股份有限公司采用四效蒸发浓缩后燃烧 ,可以实 现有机废水的零排放 。运行结果见表 1。 5 存在问题与改进 1 投资费用较大 投资的费用集中为两部分 浓缩装置和燃烧炉 ,由于酒精废液为酸性废水, 腐蚀 性极强 ,处理工艺中并没有进行废液中和预处理, 所 以这两部分的设备都是采用不锈钢做成 ,造价略高 。 2 浓缩蒸发段采用了多效闪蒸技术 ,虽然随着 效数的增多 ,能够提高浓缩液的浓度, 利于后续的燃 烧,但在工程实际中效数的增加意味着投资增大, 所 以必须提高加热器的加热效果和闪蒸罐的蒸发效率。 在技术条件许可下 ,采用高效低阻的加热器 ,进一步 提高加热器的加热效果, 减少投资, 节能降耗 。 下转第 94 页 91 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 更换反应介质, 这些定期更换的反应介质 ,有必要作 为有害废弃物加以处置, 或采用一定的方式予以封 存; 另外 ,如果该 PRB 是用来解决金属的污染问题, 那么就难以确定反应介质在多长时间范围内对有毒 金属的固定作用仍然有效 ,也很难弄清哪些环境条件 可能发生改变, 导致这些被固定的有毒金属重新活化 而进入环境。 3 PRB 技术作为污染地下水的原位修复技术, 其主要优点是不需要泵抽和地面处理系统,且反应介 质消耗很慢 ,有几年甚至几十年的处理能力 ,除了需 长期监测外, 几乎不需运行费用 , 节省了能源消耗。 所以 ,PRB 是一种很有前途的污染治理技术。 参考文献 [ 1] 胡黎明. 地下水污染修复的活性渗透墙技术. 水利水电技术, 2003,34 7 11 -13. 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Engin. , 2003, 129 1 10-16. 作者通讯处 李金英 071051 河北省保定市七一中路 135 号 中国 地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所 电话 0312 3107096 2006- 08-11 收稿 上接第 91页 表 1 酒精废液浓缩燃烧处理运行结果表 酒精产量 td- 1 废液量 tt - 1 废液锤度 Bx pH 废液入口 温度 ℃ 废液流速 m s- 1 浓缩液锤度 Bx 废液锅炉蒸汽 压力 MPa 浓缩稀废水耗 汽量 m3t- 1 炉灰收集 量 td- 1 运行人员 人班- 1 系统装机 容量 kW 5014124. 0802 . 060～ 650. 50. 34 . 06600 进水 CODCr mgL- 1 CODCr去除率 汽凝水 CODCr mgL- 1 汽凝水 pH 外供蒸汽量 td- 1 烟尘排放浓度 mgm- 3 处理废水投资 元万 t- 1 处理废水收益 元t- 1 140 00099. 9660. 56. 8158. 4200约 1001. 5～ 7 . 0 3 广西区内的酒精生产较为分散 , 企业采用此 技术难免出现重复投资, 同时由于本项技术一次性投 入较大 ,一般企业难以接受 ,所以在酒精生产上应该 进行集中生产, 废水集中处理 ,以提高设备利用率 ,减 少单位处理成本 ,增加经济效益。 4 提高排出废液的浓度 生产工艺技术允许的 条件下 , 尽量提高生产过程排出废水的浓度, 处理 CODCr的负荷不变的情况下将直接减少废水处理量, 大幅降低浓缩设备投资, 回收蒸汽量增加 ,经济效益 也有很大提高。 参考文献 [ 1] Motonobu Goto ,Takasugu Nada . Supercritical Water Oxidation for the Destruction ofMunicipalExcess Sludgeand AlcoholDistillery Wastewater of Molasses. The Journal of Supercritical Fluids, 1998, 13 277 -282. [ 2] Antonia M. 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Keywords PTA equipment, three wasters treatment, resource integrative utilization, re of production process the CIIE process with aeration is better than that without aeration. Keywords dyeing wastewater, catalystic iron inner electrolysis, aeration no aeration and test NOVEL CONCENTRATED COMBUSTION AND ITSAPPLICATIONINTREATMENT OF ALCOHOL WASTEWATERLi Shengchao Liu Minghua Pan Zhengxian 90 Abstract By analyzing the characteristics of alcohol wastewater and the common problems existing in concentrated combustion s, a novel concentrated combustion, in which flash vaporation and concentration with high flow-rate, large -volume, high vacuum and alternative spurting and combustion of concentratedwastewater, was used to treat alcohol wastewater. Meanwhile, a U -tube fly ash settlerwas designed to avoid ash blockage. The project practice showed that CODCrremoval rate of alcohol wastewater can reach 99 . 96, and zero-emission of organic wastewater can also be realized. Keywords alcohol wastewater, concentrated and combustion IN -SITU RESTORATION TECHNOLOGY OF GROUNDWATER POLLUTION Li Jinying Tong Yuanqing Cai Wutian et al 92 Abstract The in -situ restoration technology of groundwater pollution is economical and convenient. Researches have shown that the technology can effectively eliminate the heavy metals and organic contaminants in groundwater. It is summarized the development of research and practical application in eliminating contaminants, and analyzed concisely the shortcomings of the technnology and its vast range of prospects. Keywords groundwater, empoison, in -situ restoration and PRB INITIAL APPROACH TO WATER -SAVING IRRIGATION TECHNOLOGY OF GREEN ROOFS IN BEIJINGWang Huizhen Wang Rongbin Mu Huaying 95 Abstract Green roofs are an important part of an urban afforestation. The water -saving irrigation of green roofs is very important to water deficient cities, such as Beijing etc. The water consumption of green roofs in a city can be decreased by water -saving irrigation technology, optimal allocation of irrigationwater resources, as well as determining the rated water according to the water content of a soil. Keywords green roof, irrigation andwater -saving Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District , Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mail Addresshjgcpublic. yj . cn. net hjgc mail . yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 6, Dec . , 2006