CN102794105A - 一种光催氧化二恶英技术及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用以紫外光波段为能量，对涂覆烧结在钛丝网表面的稀土合金催化层进行催化激发生成强氧化性物质对气体中的二恶英进行氧化、开环、分解，为解决制约垃圾焚烧过程中产生的二恶英处理技术瓶颈，提供简捷的处理手段，达到保护环境、保障身体健康之目的。

Description

一种光催氧化二恶英技术及装置

技术领域

本创新发明涉及一种垃圾焚烧时产生的有毒有害气体的处理技术及装置，特别是对垃圾焚烧过程中所产生的二恶英气体进行光催氧化分解处理，使用该技术装置能够对垃圾焚烧时产生的挥发性有毒有害气体进行有效的处理，达到保护环境之目的。

背景技术

我国在垃圾焚烧处理技术上起步较晚，已建成的垃圾焚烧厂缺乏原创性技术的支撑，对二恶英控制技术的需求十分迫切。

因此，从国家层面上，需要构建削减和控制二恶英的全新理念，针对不同垃圾的特征，开发低能、高效、安全的二恶英控制技术与综合治理装置，是减轻我国目前垃圾焚烧引发的二恶英污染问题的关键。

目前，全世界年生活垃圾焚烧量约为1.1亿t，绝大部分的垃圾焚烧处理分布于发达国家。日本现有焚烧厂约1800座，年焚烧处理量近4千万t，是世界上生活垃圾焚烧处理规模最大的国家。美国生活垃圾年焚烧量仅次于日本，约为3600万t，焚烧处理的比例约为17％。日本、瑞士等国焚烧法已占城市生活垃圾处理总量的60％-70％以上。我国台湾地区从九十年代初开始建设垃圾焚烧厂，到1998年已建成9座垃圾焚烧厂，总设计处理规模达9900t/d，计划到2001年将建成21座垃圾焚烧厂，总设计处理规模将达21900t/d，焚烧处理比例将达70％。

在七十年代，意大利Seveso灾难之后不久，人们开始对城市生活垃圾焚烧厂的二恶英和呋喃的排放状况进行检测。一些科学家公布了对荷兰三家城市生活垃圾焚烧厂的初步研究结果，研究表明其烟气和飞灰中的二恶英成分普遍存在，随后出现了大量有关“城市生活垃圾焚烧和二恶英”的研究工作。他们认为，二恶英形成的先决条件是有机化合物，即所谓原子团、氧、氯以及热能。

城市生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英排放当量(根据Eadon的计算方法)限定值，各国标准不一致，对于新建的垃圾焚烧厂，最严格的标准是限制在0.1ng/m³以下。对于已运行的垃圾焚烧厂烟气二恶英(Dioxin)排放指标，美国要求30-125ng/m³，日本为80ng/m³。

当垃圾被运往焚烧厂时，二恶英含量就已达50ng/m³。此外，垃圾在焚烧过程中也会产生二恶英。因此，要采取有效措施消除它，特别是要消除在焚烧后期形成的二恶英，至少应控制在最低水平。

目前，城市垃圾(MSW)焚烧在发达国家应用的主要有以下几种类型：全量焚烧系统通常焚烧处理量250-3000t/d，用来焚烧混合垃圾；另一类将混合垃圾进行分选处理制成一定尺寸规格的垃圾衍生燃料(Refuse derived fuel简称RDF)，制成的RDF燃料比混和垃圾有更好的均匀性，可以和煤、木屑等其它燃料混和燃烧。块装组合式焚烧系统通常是指在制造厂制造好标准组件到现场组合安装，此类型焚烧系统处理量相对较小(10～200t/d)。此外还有应用较少的处理工艺如流化床焚烧炉、热解等。

在70年代后期和80年代早期，由于公众对垃圾焚烧烟气污染特别是二恶英的关注，出现公众反对兴建垃圾焚烧厂的呼声。因此，在这一时期，新建垃圾焚烧厂呈下降趋势。

本发明人通过利用光催氧化分解二恶英技术通过试点和示范工程在实际运行过程中对二恶英开环、分解、物料平衡的转化机理，获得在不同垃圾种类下的二恶英组分氧化速率和氧化性物质消耗的关系，建立垃圾焚烧综合利用的技术原理体系，提出针对不同垃圾种类焚烧所产生的二恶英分解控制对策，为实现我国垃圾焚烧综合利用提供坚实的科学依据。

创新发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种利用以紫外光波段为能量，对涂覆烧结在钛丝网表面的稀土合金催化层进行催化激发生成强氧化性物质对气体中的二恶英进行氧化、开环、分解，为解决制约垃圾焚烧过程中产生的二恶英处理技术瓶颈，提供简捷的处理手段，达到保护环境、保障身体健康之目的。

本发明的技术方案如下：

一种光催氧化二恶英技术及装置，包括进气通道1、密闭反应室2、催化层3、紫外光区4、出气通道5组成。

垃圾焚烧气体由引风机经气体通道1进入密闭反应室2内，透过催化层3。催化层3在紫外光区4作用下，涂覆在其表面的稀土合金催化材料开始光催化反应，使吸附在催化层3表面的氧分子和水分子被迁移的电子、光子激发生成高活性的氧化性物质，高活性的氧化性物质对气体中的二恶英进行氧化分解，在余压作用下由出气通道5排出。经处理后的垃圾焚烧气体的有害有毒物质达到国家限定排放值。

本发明的技术效果如下：

由于本发明的一种光催氧化二恶英技术及装置，采用了光催氧化技术，对垃圾焚烧过程中产生的二恶英的去除率达到95％，使排放的气体中有害污染物含量达到国家排放限定值，对国家鼓励发展垃圾焚烧综合资源利用政策，突破了二恶英处理的技术瓶颈。

本创新发明的一种光催氧化二恶英技术及装置可广泛应用于城市生活垃圾、医疗垃圾、生物制药垃圾、化工垃圾的焚烧气体气体处理。

附图说明

图1是一种光催氧化二恶英技术及装置的正视剖面示意图；图2是一种光催氧化二恶英技术及装置的侧视剖面示意图；图3是一种光催氧化二恶英技术及装置的催化层结构示意图。

图1、图2、图3标记说明：

1、进气通道  2、密闭反应室  3、催化层  4、紫外光区  5、出气通道  6、接电端子7、不锈钢多孔板  8、载体层

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明的技术装置安装在垃圾焚烧炉排气系统中的除尘器出气口，经过除尘后的气体在引风机作用下由进气通道1进入密闭反应室2内，气体首先穿透催化层3被强氧化分解，气体中的二恶英被开环断链进入紫外光区4再次被光子激发的臭氧氧化分解，经过重复多次的催化氧化后，气体在余压作用下由出气通道5排入烟道。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本创新发明，但不以任何方式限制本创新发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本创新发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本创新发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本创新发明专利的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种光催氧化二恶英技术及装置，包括进气通道1、密闭反应室2、催化层3、紫外光区4和出气通道5组成。

2.根据权利要求1所述的一种光催氧化二恶英技术及装置，其特征在于：所述的密闭反应室2为316L不锈钢或是耐腐蚀的其他材料焊接而成，其形状可以是圆锥体或是圆柱体或是长方体，密闭反应室2内的进气通道1和催化层3之间的距离为100-300mm，催化层3、紫外光区4固定在密闭反应室2的箱体上，催化层3和紫外光区4之间的距离为50-100mm。

3.根据权利要求2所述的一种光催氧化二恶英技术及装置，其特征在于：所述的催化层3为钛或316L不锈钢丝网作为载体，在其表面涂覆烧结TiO₂层为保护层，在TiO保护层上二次涂覆烧结La-Ce-Eu/Ir的共混体作为活性催化层。

4.根据权利要求2所述的一种光催氧化二恶英技术及装置，其特征在于：所述的紫外光区4为波长小于180nm大于100nm的紫外灯管，灯管上下间的距离100mm-300mm形成紫外光区7，紫外灯管的接电方式为两端两针接电6，紫外灯管的两端穿透密闭反应室2被固定在密闭反应室的两侧。

5.根据权利要求2所述的一种光催氧化二恶英技术及装置，其特征在于：所述的催化层3和紫外光区4排列方式为两组催化层3之间夹一组紫外光区4，依据所处理的废气量依次类推排列。紫外光区4距两边的催化层的距离为50-100mm。

6.根据权利要求3所述的一种光催氧化二恶英技术及装置，其特征在于：所述的催化层3的结构方式为，作为载体层8的钛丝网或是316L不绣钢丝网孔径为200目-400目，涂覆烧结后被固定在作为支撑骨架的316L不锈钢多孔板7的两面，不锈钢多孔板7厚度为3mm-6mm。

Images