[發明專利]一種煤熱解半焦高效低氮燃燒耦合含酚廢水零排放裝置

在審

• 申請號: 202010901527.7
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112063408A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 宋國良;包紹麟;楊召;呂清剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;F23G7/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種煤熱解半焦高效低氮燃燒耦合含酚廢水零排放裝置，其特征在于，包括熱解廢水噴射裝置，設置在旋風分離器出口后燃區下部側壁噴口內，通過熱解廢水噴射裝置噴射熱解煤氣、廢水等。本發明的有益之處在于：在一套裝置內，通過煤熱化學轉化過程中自身產生的大量廉價熱解煤氣還原劑，低成本地解決了含酚熱解廢水高溫焚燒所需的熱源問題及NOx還原反應所需的還原劑供應問題；通過分區分級脫硝還原反應，大幅度降低了系統燃燒過程中產生的NOx原始排放濃度，解決了NOx的排放控制問題；通過高溫后燃技術手段，保證了系統的高能效轉化效率，實現了含酚熱解廢水的完全分解與零排放，無二次污染產生。

技術領域

本發明屬于煤分級分質轉化技術領域，具體涉及一種煤熱解半焦高效低氮燃燒耦合含酚廢水零排放裝置。

背景技術

我國能源結構為富煤、少油、缺氣，煤炭資源在目前以及未來相當長一段時間內都將是我國最主要的一次能源。據統計，我國NOx排放的70％都來自于煤炭的燃燒，因此開發煤的清潔高效燃燒技術顯得尤為重要與迫切。當前煤的利用方式主要是通過直接燃燒，其中具有更高價值的揮發分等組分得不到充分利用。近年來，國內外煤炭能源領域的科研工作者針對此問題，提出了一種煤炭利用新概念——煤炭熱解燃燒分級轉化多聯產，即將熱解、燃燒、合成等過程有機結合，針對不同組分活性差異進行分級轉化利用，在同一系統中實現熱、電、油、氣多聯產，一定程度上緩解了我國油氣資源的短缺問題。

以煤熱解燃燒為基礎的分級轉化多聯產技術針對煤炭各組分反應活性不同的特點，利用熱解工藝提取煤中反應活性強的組分轉化為焦油和煤氣，焦油可用于燃燒、加氨提質制取燃料油，煤氣可用作燃氣，熱解后的半焦則可用于燃燒供熱發電，該技術提高了系統的能源轉化效率，具有廣闊的市場應用前景。由于熱解半焦具有揮發分低，灰分高，著火溫度與燃盡溫度高等特點，通常采用提高床溫的方式來實現高效燃燒，但隨之帶來的是高NOx原始排放問題。中國專利CN201810853698.X公開了一種廢活性焦循環流化床焚燒系統，以廢活性焦為原料，通過合理的配風比例和安裝選擇性非催化還原(SNCR)脫硝裝置來實現低NOx排放。

另外，熱解過程中產生的熱解廢水，其成分復雜，具有高COD、高色度、可生化性差等特點，回收循環利用困難，且熱解過程中易生成苯、揮發酚等有機物，還含有氨氮和油類等，增加了廢水處理難度。熱解廢水目前通常采用“預處理—生化處理—深度處理—濃鹽水處理”的技術路線來實現近零排放，但以上工藝復雜，一次投資與運行成本高，脫酚效率不高，治理不徹底，容易形成二次污染。

廢水焚燒法工藝簡單、高效而又不受水溫、水質等因素影響，在高溫下可把廢水完成氧化成CO₂和H₂O等無害物質，是一種真正的廢水零排放處理技術，但高溫焚燒需要提供專門的焚燒爐設備及額外的燃料，故投資運行成本高，同時高溫焚燒帶來的排放問題也使得該技術難以在工業上推廣應用。中國專利CN201910148139.3公開了一種高溫分解處理含酚廢水的系統和方法，通過設置空氣加濕塔，利用含酚廢水的顯熱來蒸發廢水中的水和酚并進入焚燒爐，在額外燃料的高溫燃燒下分解并與氧氣反應生成CO₂和H₂O，盡管這種方法含酚廢水蒸發所消耗的熱僅需低品位熱，可以降低含酚廢水前處理的運行成本，但需要需要額外燃料，運行成本較高。

綜上所述，現有煤基熱解燃燒分級轉化多聯產技術還存在以下缺陷：

(1)煤基熱解燃燒分級轉化多聯產過程中產生半焦，在半焦燃燒過程中產生的NOx主要通過尾部安裝選擇性非催化還原(SNCR)，或選擇性非催化還原(SNCR)結合選擇性催化還原(SCR)脫硝設備來實現達標排放，投資運行成本高，且易產生氨逃逸二次污染問題等。

(2)煤基熱解燃燒分級轉化多聯產過程中產生熱解廢水，熱解廢水主要有二種處理方法：第一是通過生化處理方法，但生化處理工藝復雜，一次投資與運行成本高，脫酚效率不高，治理不徹底，容易形成二次污染；第二是采用高溫焚燒法，高溫焚燒對熱解廢水分解徹底，但額外增加的高溫焚燒爐帶來的成本問題以及高溫焚燒過程中產生的NOx污染物排放問題仍待解決。