[发明专利]一种节能节水耦合碳补集的固危废处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种节能节水耦合碳补集的固危废处理系统及方法，属于固危废处理技术领域，含铜或镍污泥和废活性炭等按照一定比例混合均匀后送入富氧侧吹炉熔炼，最终得到水淬渣、冰铜或冰镍产品。富氧侧吹炉产生的富二氧化碳废气依次经过二燃室、余热锅炉、急冷塔、尾气净化系统、烟气深度干燥系统得到纯二氧化碳，最终经CO₂压缩机压缩后进行储存，实现二氧化碳补集。余热锅炉装置产生的蒸汽主要进入背压机，用于拖动空分系统主压缩机和一台电机‑发电机组，系统可实现余热能量自平衡回收。本发明可处理含铜或含镍污泥和废活性炭，实现系统零补水，实现废物综合利用，整套系统在固危废行业具有广阔运用前景。

技术领域

本发明属于固危废处理技术领域，具体涉及一种节能节水耦合碳补集的固危废处理系统及方法。

背景技术

危险废物是具有毒性、腐蚀性、易燃性、反应性或者感染性一种或者几种危险特性的固体废物，含铜废物(HW22)、含镍废物(HW46)、表面处理废物(HW17)主要危险特性为毒性。含铜、镍污泥主要来源于金属加工行业，如电镀行业、金属表面处理、PCB板制造等。

金属工业产生的废水、废液一般采用化学沉淀法进行处理，通过调节废水PH值以及混凝沉淀等物理化学(物化处理)方法使废水中金属离子以化合物的形式沉淀，处理后的废水经压滤固液分离形成含铜、镍污泥。污泥中铜、镍等金属元素主要以氢氧化物的形式存在，一般为碱性，水分含量介于75～90％，其金属含量高，危害大。

含铜、含镍污泥大多仍停留在无害化处理处置阶段，采用最多的处理方法为将其固化后进入安全填埋场填埋。铜镍铬等有色金属是重要金属资源，工业含铜、镍污泥中金属品味通常远高于一般自然矿产，如果单纯采用安全填埋的处置方式，将会造成极大的浪费。

近年来含铜、镍污泥资源化利用受到越来越多重视，目前常见含铜、镍污泥资源化利用方式主要可分为三大类，分别为火法熔炼工艺、湿法精炼工艺、火法焙烧-湿法提炼联合工艺。火法熔炼工艺可分为鼓风炉工艺、电热熔炼工艺和富氧侧吹熔炼工艺。富氧侧吹熔炼是一种现代熔炼技术，具有工艺先进、高效、环保等特点。

相比于鼓风炉等传统工艺，其原料适应性强、金属回收率高，富氧熔炼温度高、热效率高、产能更大。目前行业主要采用高浓度富氧空气进行铜镍的熔炼，可减少鼓风量，降低熔炼过程的动力消耗，减小环境污染。但富氧侧吹炉熔炼系统普遍存在耗水量大、系统能耗高等缺点，经调查，一套年处理10万吨含铜污泥的富氧侧吹炉熔炼系统，每年消耗的水量约为8.5万吨，电耗约为8500万度电，能耗巨大。因此，富氧侧吹熔炼技术高能耗问题已严重阻碍该技术大范围推广运用，亟需相关技术攻关解决富氧侧吹熔炼“瓶颈”问题。

现阶段，将采取更加有力的政策和措施，推动高质量发展中促进经济社会发展全面绿色低碳转型。富氧侧吹熔炼需消耗大量可燃物为熔炼反应提供热量，通常采用煤炭或者焦粉作为燃料，燃用煤炭或者焦粉会排放大量二氧化碳，这和“碳达峰、碳中和”整体目标相违背，如果能开发一套低碳甚至零碳排放富氧熔炼技术，将大大提高富氧侧吹熔炼技术的推广及工程运用。

发明专利申请CN111637464A提供了一种有机危废与无机危废协同综合利用发电系统及工艺。系统主要包括有机危废热解系统、利用有机危废热解系统产生不凝气体充当还原剂和热源且用于无机危废熔炼的富氧侧吹炉、将富氧侧吹炉的烟气余热回收的余热锅炉、利用余热锅炉产生蒸汽发电的蒸汽发电机组以及对余热锅炉的烟气进行处理的烟气处理系统。该系统利用有机危废热解产生的可燃气体作为富氧侧吹炉的燃料，将富氧侧吹炉系统产生的高温废气余热回收发电，可实现有机危废和无机危废联合处置。分析上述系统可以发现，该系统存在以下问题，首先有机危废热解系统和无机熔炼系统为强耦合系统，中间缺少缓冲单元，很难实现系统动态变工况，且无机熔融系统出力受有机危废热解系统牵制，无法自主调节。其次，该系统过于复杂，且会产生各类废油、废气、固废等次生危废。治废的同时自身产生过多废弃物，将导致这一技术很难大规模推广。