CN101869800B - 废弃物焚烧产生的烟气的净化方法及净化系统 - Google Patents

废弃物焚烧产生的烟气的净化方法及净化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃物焚烧产生的烟气的净化方法及净化系统,旨在提供一种能够减少废弃物焚烧产生的烟气中二恶英的含量,避免废弃物中重金属对环境的污染,有利于保护环境和保障人们身体健康的烟气净化方法及实现该方法的净化系统。该净化方法包括:将废弃物在1000-1200℃的高温焚烧炉中焚烧1.7-3s;除尘降温处理:高温焚烧炉产生的烟气依次经过旋风除尘器、静电除尘器后再经过两级湿式除尘器处理,第一级湿式除尘器喷入石灰石溶液去除酸性气体,第二级湿式除尘器喷入Na2CO3溶液破坏烟气中的二恶英,降温后的烟气再进行喷射活性炭粉末处理、活性炭吸附处理;烟气升温至210℃进行脱氮处理,脱氮后的烟气经洗涤并加热后排放到大气中。

Description

废弃物焚烧产生的烟气的净化方法及净化系统
技术领域
[0001] 本发明涉及烟气净化领域,更具体的说,是涉及一种废弃物焚烧产生的烟气的净化方法及净化系统。 背景技术
[0002] 静海和与此接壤的河北省周边地区,为全国拆旧基地。生活在这一地区的人们从事着废电机、废变压器、废电缆等废旧设备和废旧物资,这些废旧物资是从欧洲、亚洲等发达国家购买的。通过拆旧,国家的生产资源能够得到一些补充,人们从事这个行业得到了一些利益,但也给周边环境带来了ー些负面影响,给周边的自然环境造成了污染。
[0003] 在拆旧基地,拆卸下来的废弃物就地焚烧,烟气中含有重金属及ニ恶英有毒物质,直接危害人类的健康。其主要原因是:一、这些混合废弃物发热量低,导致燃烧不充分。ニ、这些废弃物含有氯塑料等成分的材料,在焚烧过程中释放出来的以及在焚烧过程中形成的前驱体,如氯苯、氯酚、聚氯酚类的物质(PCBs),在重金属的催化下转化而成ニ恶英这类有剧毒的物质,最后在烟气中低温合成污染物。有资料表明,环境中的ニ恶英95%来源于这类废弃体物的燃烧,焚烧IKg这类废弃物可以产生ll_255ng ニ恶英,而燃烧Ikg废旧塑料可产生高达370ng的ニ恶英。这种有毒有害物质释放迁移是一个缓慢的长期过程,与人体接触的浓度一般都比较低,影响时间长。
[0004] 同吋,废弃物在焚烧过程中因为有很多是金属物质,这些重金属经高温焚烧后ー部分会因焚烧而挥发,其余部分残留在灰渣中而挥发和残留的比例则与各种金属的沸点有关,沸点越高则越易凝结,残留在灰渣中的比例亦随之提高,増加了焚烧过程中的灰渣和烟气中金属的排放浓度。而且,很多的废杂铜,这本身就有催化剂所具备的条件,这样的焚烧,大量的重金属加快了ニ恶英的生成条件。
[0005] 另外,在一般性的垃圾焚烧所产生的烟气也不同程度的对环境造成污染。
发明内容
[0006] 本发明是为了防止废弃物燃烧产生的烟气对环境的污染,而提供一种能够减少废弃物焚烧产生的烟气中二恶英的含量,避免废弃物中重金属对环境的污染,有利于保护环境和保障人们身体健康的烟气净化方法及实现该方法的浄化系统。
[0007] 本发明通过下述技术方案实现:
[0008] 一种废弃物焚烧产生的烟气的浄化方法,其特征在于,包括下述步骤:
[0009] (I)高温焚烧:将废弃物在1000-1200°C的高温焚烧炉中焚烧I. 7_3s ;
[0010] (2)除尘降温处理:高温焚烧炉产生的烟气依次经过旋风除尘器、静电除尘器后,烟气的温度下降到500°C,再经过两级湿式除尘器处理,第一级湿式除尘器喷入石灰石溶液去除酸性气体,第二级湿式除尘器喷入NaCO溶液破坏烟气中的ニ恶英,并使烟气在2-4s内温度降至200°C以下,以使ニ恶英无法生成,降温后的烟气再进行喷射活性炭粉末处理、活性炭吸附处理;[0011] (4)脱氮处理:经过活性炭吸附处理后的烟气升温至210°C进行脱氮处理,脱氮后的烟气经洗涤并加热后排放到大气中。
[0012] 对于含有电线或电缆的废弃物处理时,在进行高温焚烧处理之前先进行低温焚烧,即将废弃物放入180-220°C的低温焚烧炉中焚烧,焚烧时间为10-30分钟,低温焚烧后产生的烟气收集到集气罐中,再将集气罐中的烟气送到高温焚烧炉中焚烧。
[0013] 所述脱氮处理过程为:在脱氮塔内分层装填有钛、钒、钨的氧化物作为触媒,并通入NH3,氨气的加入量为烟气体积的2%〜3%。
[0014] 在高温焚烧过程中,焚烧炉中的气体通过循环泵与外部空气一起返回到高温焚烧炉中,其中,控制高温焚烧炉中的氧气的体积百分比浓度不少于6%,空气的过剩系数为
I. 5-2. 2,空气过剩时间控制在I. 5-2. 5s。
[0015] 在高温焚烧过程中,确保进料的连续性和均匀性,当出现进料不均匀或燃烧发热量下降时,启用助燃器,在高温焚烧炉中加入液体燃料,迅速的提高燃烧的温度,使焚烧温
度保持一致。
[0016] 收集各步骤产生的废水,在废水中加入絮凝剂进行絮凝沉淀处理,再去掉沉淀物,之后加入酸或碱进行中和后排放。
[0017] ー种上述废弃物焚烧产生的烟气的浄化方法所使用的浄化系统,其特征在于,包括高温焚烧炉、旋风除尘器、静电除尘器、两级湿式除尘器、袋式除尘器、活性炭吸附塔、烟气加热器、脱氮塔、烟气洗涤器,所述高温焚烧炉的高温烟气出口与旋风除尘器、静电除尘器、第一级湿式除尘器、第二级湿式除尘器依次连接,所述第二级湿式除尘器的烟气出口通过喷射装置与袋式除尘器的烟气进ロ连接,所述袋式除尘器的烟气出口与活性炭吸附塔、烟气加热器、脱氮塔、烟气洗涤器、烟气加热器依次连接,所述高温焚烧炉炉膛从底部向上1/3处设置有与炉膛内部连通的空气进ロ,在高温焚烧炉的顶部设置有气体出口,气体出ロ通过循环泵与气体进ロ连接,与外界空气连通的进气管道与循环泵进气ロ连接。
[0018] 所述集气罐与低温焚烧炉的烟气出ロ连接,集气罐的烟气出口与高温焚烧炉的烟气进ロ连接。
[0019] 所述脱氮塔内分层装填有钛、钒、钨的氧化物作为触媒。
[0020] 所述静电除尘器、袋式除尘器和活性炭吸附塔的灰渣出口分别与高温焚烧炉的进ロ连接。
[0021] 所述第一级湿式除尘器和第二级湿式除尘器的废水出口和烟气洗涤器的废水出ロ分别与絮凝沉淀槽的进ロ连接,所述絮凝沉淀槽的出口与中和槽连接。
[0022] 本发明具有下述技术效果:
[0023] I.本发明的烟气净化方法中,对于含有电线的废弃物首先采用200°C左右的低温焚烧,在焚烧的过程中,废弃物中的细电线内部的铜丝就不会溶化,而只是包附在铜丝外部的塑胶皮被焚烧,定期回收低温焚烧产生的重金属,既避免了重金属焚烧对环境的污染,又回收了重金属。
[0024] 2.废弃物焚烧产生的烟气经过集气罐送到高温焚烧炉中,阻断了ニ恶英在焚烧过程中与重金属的作用而重新合成,降低了烟气中二恶英的含量。
[0025] 3.烟气在高温焚烧过程中停留I. 7_3s,有利于ニ恶英及其前驱物充分分解,彻底消除了烟气中的ニ恶英。[0026] 4.本发明的浄化方法通过控制进料的连续性和均匀性以及空气量,能够进一歩保障ニ恶英及其前驱物的充分分解,为彻底消除烟气中的ニ恶英提供保障。
[0027] 5.本发明的浄化系统在焚烧过程中,能够保障ニ恶英和及其前驱物充分分解,从而彻底消除烟气中的ニ恶英,并使废弃物中的重金属能够回收利用。
附图说明
[0028] 图I为本发明废弃物焚烧产生的烟气的净化系统的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
[0030] 本发明的废弃物焚烧产生的烟气的净化方法包括下述步骤:
[0031] (I)高温焚烧:将废弃物送到1000-1200°C的高温焚烧炉中焚烧I. 7_3s。
[0032] (2)除尘降温处理:高温焚烧炉产生的烟气依次经过旋风除尘器、静电除尘器后,烟气的温度下降到500°C,再经过两级湿式除尘器处理,第一级湿式除尘器喷入石灰石溶液去除酸性气体,第二级湿式除尘器喷入NaCO溶液破坏烟气中的ニ恶英,并使烟气在2-4s内温度降至200°C以下,以使ニ恶英无法生成,降温后的烟气再进行喷射活性炭粉末处理、活性炭吸附处理。
[0033] (3)脱氮处理:经过活性炭吸附处理后的烟气升温至210°C进行脱氮处理,脱氮后的烟气经洗涤并加热后排放到大气中。加热温度一般为150°C _160°C,防止产生白畑。
[0034] 对于含有电线或电缆的废弃物处理时,在进行高温焚烧处理之前先进行低温焚烧,即将废弃物放入180-220°C的低温焚烧炉中焚烧,焚烧时间一般为10-30分钟。焚烧的时间根据废弃物中电线或电缆的规格、品种、外径来确定,因为焚烧时间过长,需要回收的废铜表面形成很厚的氧化皮,使废铜的品质和回收率下降。如果焚烧时间过短,塑胶外皮未充分燃烧,溶化在废铜表面,不利于废铜的回收。在一般的情况下电线或电缆外径在5mm以下一般掌握在10-15分钟左右。外径在5-10mm—般掌握在20分钟左右,外径在10-15或20mm左右一般掌握在30分钟左右,视焚烧的实际情况而定。
[0035] 低温焚烧后产生的烟气收集到集气罐中,再将集气罐中的烟气送到高温焚烧炉中
难枚
火 Jyno
[0036] 本发明的脱氮处理过程为:在脱氮塔内分层装填有钛、钒、钨的氧化物作为触媒,并通入NH3,氨气的加入量为烟气体积的2%〜3%。
[0037] 为了避免处理过程中产生的灰渣和废水对环境的污染,步骤(2)中除尘、降温处理过程中产生的灰渣及活性炭吸附产生的灰渣送到高温焚烧炉中进行焚烧处理。除尘、降温过程中产生的废水与洗涤过程中产生的废水中加入絮凝剂进行絮凝沉淀处理,去掉沉淀物之后加入酸或碱进行中和后排放。所使用的絮凝剂如Na2S. FeS04。
[0038] 由于CO与ニ恶英的生成有一定的相关性,控制合理的过剩空气才能使燃烧更加充分,为了減少ニ恶英的生产的条件,在高温焚烧过程中,控制高温焚烧炉中的氧气的体积百分比浓度不少于6%,空气的过剩系数为I. 5-2. 2,空气过剩时间控制在I. 5-2. 5s。为了防止焚烧炉中产生燃烧死角,焚烧炉中的气体通过循环泵与外部空气一起返回到高温焚烧炉中。其中,在高温焚烧过程中,应确保进料的连续性和均匀性,当出现进料不均匀或燃烧发热量下降时,启用助燃器,在高温焚烧炉中加入液体燃料,迅速的提高燃烧的温度,使焚
烧温度保持一致。
[0039] 图I为本发明废弃物焚烧产生的烟气的浄化系统的结构示意图,包括低温焚烧炉、集气罐、高温焚烧炉、旋风除尘器、静电除尘器、两级湿式除尘器、袋式除尘器、活性炭吸附塔、脱氮塔、烟气洗涤器,所述低温焚烧炉的烟气出口与集气罐的烟气进ロ连接,所述集气罐的烟气出口与高温焚烧炉的烟气进ロ连接,所述高温焚烧炉的高温烟气出口与旋风除尘器、静电除尘器、两级湿式除尘器依次连接,所述两级湿式除尘器的烟气出口通过喷射装置与袋式除尘器的烟气进ロ连接,所述袋式除尘器的烟气出口与活性炭吸附塔、烟气加热器、脱氮塔、烟气洗涤器依次连接。所述高温焚烧炉炉膛从底部向上1/3处设置有与炉膛内部连通的空气进ロ,在高温焚烧炉的顶部设置有气体出ロ,气体出ロ通过循环泵与气体进ロ连接,与外界空气连通的进气管道与循环泵连接。其中,烟气加热器可以为蒸汽加热器或电加热器。烟气洗涤器可以使用常规的烟气洗涤器,也可以使用湿式除尘器。本发明中的湿式除尘器采用专利号为200820074818. 8,实用新型名称为《烟气湿法浄化装置》公开的设 备。
[0040] 所述静电除尘器、袋式除尘器和活性炭吸附塔的灰渣出口分别与高温焚烧炉的进ロ连接。
[0041] 所述脱氮塔内分层装填有钛、钒、钨的氧化物作为触媒。
[0042] 所述两级湿式除尘器的废水出口和洗涤器的废水出ロ分别与调节槽的进ロ连接,所述调节槽的出ロ与絮凝沉淀槽的进ロ连接,所述絮凝沉淀槽的出ロ与中和槽连接。
[0043] 由于废弃物中有特别细的电线,在焚烧的过程,所燃烧的温度不宜过高,否则其电线内部的铜丝就回溶化,而燃烧的温度过低,包附在外部的塑胶皮就会粘附在线体外表面,所以燃烧的温度掌握在200 V左右,而这个温度范围所停留的时间,正是ニ恶英从新合成的最佳机会,这时间烟气ニ恶英的含量很高,而且又具有不完全燃烧所产生的废渣。为了彻底的控制和消除在低温焚烧时烟气中二恶英的含量,将低温焚烧所产生的烟气,全部回收到集气罐内,使罐内形成一定压力。由于在低温焚烧的烟气中夹杂着一定的飞灰,而这类飞灰也具有很高的ニ恶英的成分,随着集气罐内的气体压力増加,飞灰的积累达到一定程度。根据飞灰的容量,由管道将其送于高温焚烧炉内进行高温焚烧,以阻断飞灰中二恶英的重新合成。这种高温焚烧炉的温度控制在1000°c左右,从集气罐内的废烟气通过专用枪喷入高温焚烧炉内进行高温焚烧。在高温焚烧的时间控制到I. 7-3S以内,以使ニ恶英在高温焚烧的条件下充分分解干净。为此这样不仅提供了热解所需的热量,而且热解在高温下的燃烧温度超过了ニ恶英的重新合成的温度,減少了ニ恶英在有氧状态下的重新合成。为了避免高温燃烧的死角,增加循环空气,使高温焚烧不断的循环燃烧,促使ニ恶英的有害物质,得到了充分的分解。这个过程产生了两种物质:ー种是高温燃烧后所产生的灰渣,定期排出炉外加以利用。另ー种是高温燃烧时所产生的热能,将这热能加以回收利用。
[0044] 在高温焚烧炉的出口与旋风除尘器连接,可处理含尘浓度高的气体,能有效地分离5-10um的粉尘。在高温燃烧时会有ー些较大的尘粒,随排风而进入旋风除尘器被分离下来。
[0045] 第二个因素:高温燃烧时排出的烟气出ロ温度高达800-1000°C左右,其他款式除尘器无法适用于这样高的烟气。而经过旋风式除尘器的烟气温度会有所降低,以便以适当温度进入下个设备。
[0046] 旋风除尘器与静电除尘器连接的目的有以下几点:
[0047] I.静电除尘器适用范围广,能处理500°C以上,湿度达100%的气体。
[0048] 2.静电除尘器捕集性能好,能捕集细粉尘 及除尘率高达99%。
[0049] 3.静电除尘器压カ损失小,风机动カ费用小。
[0050] 4.静电除尘器维修简单,不需要人工运行费用,气体处理量大。
[0051] 静电除尘器与两级湿式除尘器连接有两个目的:
[0052] I.在两级湿式除尘器第一段喷入石灰石溶液去除酸性气体,在两级湿式除尘器第ニ段加入NaCO溶液,能破坏烟气中二恶英的生成,使ニ恶英的生成減少了 84%。
[0053] 2.降低烟气的温度在200°C左右,有利于进入下一净化节段。
[0054] 两级湿式除尘器与袋式除尘器连接的主要作用:在袋式除尘器的烟气进ロ管道上安装喷射装置。根据烟气的流量喷入活性炭粉末,活性炭粉末为烟气体积百分比的5%,吸附ニ恶英的效果最佳。喷射的活性炭粒平均粒径在38. 5左右。而滤袋对Slum颗粒去除率可达99%以上,使用这款带喷入活性炭的袋式除尘器,出口ニ恶英的浓度最低可达到0. 5ng TEQ/m3。活性炭落在袋内,仍可继续的吸附烟气中的ニ恶英和其他有害物质,这些吸附后的活性炭和袋内的粉尘将一同送入高温燃烧炉内进行热解处理,以防止ニ恶英的重新合成。
[0055] 设置活性炭吸附塔的目的,是使活性炭自上部进入塔内,依靠自重流到中部的活性炭床上,在此吸附自下而上的烟气中的ニ恶英。因为活性炭具有多孔结构,比表面积大(900m/g),一部分吸附着ニ恶英的活性炭送入高温燃烧炉中,另一部分通过再生处理后又返回到吸附塔重新利用。由于活性炭与烟气的相对运动,且速度较低。因此,两者接触的更加充分,活性炭的吸附效率更高。设置活性炭吸附塔,可以将烟气中二恶英的浓度控制在0. 05ng/TEQ/m3 以下。
[0056] 从活性炭吸附塔出来的烟气温度可降到140°C,这个温度不利于脱氮。所以,使用烟气加热器将烟气加热,使其温度上升到210°C,再进入脱氮塔脱氮。脱氮塔内部分层装填钛、钒、钨的氧化物作为触媒。在触媒的作用下,气态的ニ恶英,可以在较低的温度下被分解。同时,烟气中的NOx与加入的NH3反应生成了 H2O和N2,使用这样配套的净化处理工艺,可使ニ恶英的浓度降至0. 05-0. 5ng TEQ/m3,经过浄化的烟气,就可以直接排入大气环境中了。

Claims (4)

1. 一种废弃物焚烧产生的烟气的净化系统,其特征在于,包括高温焚烧炉、旋风除尘器、静电除尘器、第一级湿式除尘器、第二级湿式除尘器、袋式除尘器、活性炭吸附塔、烟气加热器、脱氮塔、烟气洗涤器,所述高温焚烧炉的高温烟气出口与旋风除尘器、静电除尘器、第一级湿式除尘器、第二级湿式除尘器依次连接,所述第二级湿式除尘器的烟气出口通过喷射装置与袋式除尘器的烟气进口连接,所述袋式除尘器的烟气出口与活性炭吸附塔、烟气加热器、脱氮塔、烟气洗涤器、烟气加热器依次连接,所述高温焚烧炉炉膛从底部向上I / 3处设置有与炉膛内部连通的空气进口,在高温焚烧炉的顶部设置有气体出口,气体出口通过循环泵与气体进口连接,与外界空气连通的进气管道与循环泵进气口连接。
2.根据权利要求I所述的废弃物焚烧产生的烟气的净化系统,其特征在于,还包括低温焚烧炉和集气罐,所述集气罐与低温焚烧炉的烟气出口连接,所述集气罐的烟气出口与高温焚烧炉的烟气进口连接,所述脱氮塔内分层装填有钛、钒、钨的氧化物作为触媒。
3.根据权利要求I或2所述的废弃物焚烧产生的烟气的净化系统,其特征在于,所述静电除尘器、袋式除尘器和活性炭吸附塔的灰渣出口分别与高温焚烧炉的进口连接。
4.根据权利要求I或2所述的废弃物焚烧产生的烟气的净化系统,其特征在于,所述第一级湿式除尘器和第二级湿式除尘器的废水出口和烟气洗涤器的废水出口分别与絮凝沉淀槽的进口连接,所述絮凝沉淀槽的出口与中和槽连接。
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