CN104722182A - 生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统，生活垃圾焚烧烟气经过在喷雾反应塔、一级和二级布袋反应器进行一次、二次和三次脱酸反应；同时经过一级和二级布袋反应器的活性炭粉和反应助剂吸附有效去除重金属和二噁英的污染，尤其适合重金属、二噁英含量较多的生活垃圾焚烧烟气处理。

Description

生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统

技术领域                                            

本发明涉及一般的物理或化学的方法或装置，尤其涉及气体或蒸汽的分离，涉及生活垃圾焚烧烟气的化学净化，特别是涉及生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统。

背景技术

城市垃圾问题已成为当今世界最严重的公害之一，及时清理和处置垃圾是建设美丽中国和优美、整洁、文明的现代城市不可缺少的条件。目前解决垃圾问题的最有效途径是减量化、资源化、无害化。焚烧处理技术符合无害化、减量化、资源化的垃圾处理政策，且具有处理速度快、减容效果好、占地面积小、环境影响小、易于选址等优点，近年来在国内外得到较快发展。

我国自上世纪80年代引进垃圾焚烧技术以来，经过了初创期、发展期、争论期，目前已经达到了共识，建立以炉排炉为主要炉型的大型垃圾焚烧发电厂是我国处理城市生活垃圾的发展方向。我国垃圾焚烧技术起步虽然较晚，但焚烧技术发展迅猛，实现了跳跃式发展，目前占市场主导地位的机械炉排焚烧炉基本上已达到国际先进水平，已建成和在建项目有数百台，生活垃圾焚烧发电已经形成一门新的产业。

由于生活垃圾成分的复杂性，其焚烧烟气包括以下一种或多种有害成分：酸性气体HCL、二氧化硫、HF，重金属Hg、Pb、Cu、Cr、Cd,有机化合物二噁英。生活垃圾焚烧后产生大量含有重金属、二噁英、SO_x、HCl、HF等有毒、有害焚烧烟气，若不进行彻底处理对环境的危害会十分严重。所以焚烧生活垃圾的烟气处理已成为公众关注的重点问题。

随着国家对污染减排的重视，垃圾焚烧环境保护排放要求也日趋严格，包括对焚烧烟气排放、工艺废水排放、焚烧灰渣等各方面要求。国家环保局在2000年颁布的《生活垃圾焚烧污染控制》标准中严格限定了各种污染物排放指标，该标准2014年已经修订完成，主要污染物的排放要求更高，省会以上城市的垃圾焚烧发电项目对烟气排放标准已提高到欧盟标准甚至更高。目前国内的生活垃圾基本都很少筛选，故烟气成分基本上差不多，不同地区稍有差异，主要烟气成分原始数据范围以及中国国家环保局颁发的GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》和欧盟2000 标准污染物排放浓度见下表。

垃圾焚烧烟气处理主要针对焚烧产生的烟尘、有毒有害气体、氮氧化物等进行处理，重点减少二噁英与重金属污染和PM2.5微细粉尘，必须根据具体焚烧项目状况与投入，采用不同配置的烟气处理组合工艺。

PM2.5也称细颗粒物或可入肺颗粒物，是指空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物。通常用于质量浓度时表示单位为μg/m³。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。大气中的气态污染物经过一系列化学转化或物理过程而生成的固态和液态颗粒物，是PM2.5的主要来源。如气态污染物二氧化硫、氮氧化物、氨气及一些有机物气体，在大气中会发生一系列化学反应，最后生成硫酸盐、硝酸盐、铵盐及有机颗粒物等。这些颗粒物的化学性质及成分组成都有很大的差异，与参与生成的气态污染有关。颗粒物硫酸铵、硝酸铵等盐类是PM2.5的主要成分，占PM2.5总量的40%左右，焚烧生活垃圾的烟气都含有这些有毒有害的颗粒物。也就是说，垃圾焚烧炉的生活垃圾焚烧烟气控标排放，核心是彻底去除烟气中有毒有害污染物和PM2.5捕集去除。

现有技术通常采用半干法和干法进行焚烧生活垃圾的烟气处理，消除焚烧产生的酸性烟尘、氮氧化物NO_x等，减少二噁英与重金属污染和PM2.5微细粉尘。

现有技术的半干法生活垃圾焚烧烟气脱酸过程，是利用喷雾干燥的原理将消石灰浆喷入喷雾反应塔内，一方面利用烟气的热量将喷入的雾滴水分蒸发形成干燥的粉状固体颗粒收集下来；另一方面生活垃圾焚烧烟气中酸性气体与消石灰浆液同时发生化学吸收反应，达到脱酸的目的。在塔内完成脱酸反应后形成的产物，部分在塔内由底部锥体出口排出，另一部分随烟气进入布袋式除尘器内经活性炭粉吸附净化后排放。半干法工艺的缺点是，脱酸除尘和重金属二噁英的吸附都只采取一级处理，消石灰浆和烟气在喷雾反应塔内反应时间短，不能完全彻底地去除酸性气体和有毒物质，有效脱酸率只有85%左右，无法满足更高的环保要求。

现有技术之干法生活垃圾焚烧烟气脱酸过程，是利用双流体喷枪将水高压雾化，喷入喷雾反应塔内与烟气充分热交换，以达到雾化降温，使烟气达到最佳的温度以及湿度，再经管道与同时喷入的消石灰、活性炭粉进行化学脱酸和吸附反应。但去除有毒物质和除尘基本都在布袋反应器里面进行，净化后烟气经烟囱排放。干法工艺的缺点是，由于在烟道喷入的是干粉石灰，它和烟气反应效率较低，脱酸效率只有70-80%，要得到较高的反应效果须投入较多的石灰反应剂，同时会造成布袋反应器的运行阻力相当高，无法满足更高的环保排放要求。为了使生活垃圾焚烧烟气的无害化处理能达到更高要求的国家标准，必须改进上述现有技术生活垃圾焚烧烟气的处理系统和工艺方法。

在我国，省会以上城市的垃圾焚烧发电项目对烟气排放标准已提高到欧盟标准甚至更高，本发明所涉及的生活垃圾焚烧烟气处理方法和装置为组合式脱酸除尘一体化工艺即，半干法+干法+双布袋脱酸除尘工艺，是根据焚烧烟气特性采取针对焚烧产生的烟尘和有毒、有害气体等进行处理，减少二噁英与重金属污染和PM2.5微细粉尘排放的烟气净化处理工艺。经这样处理后的烟气完全满足最新国家标准的环保排放要求，主要排放指标还优于欧盟标准。

名词解释“TEQ”:国际毒性当量TEQ(Toxic Equivalent Quantity)“由于环境二噁英类主要以混合物的形式存在，在对二噁英类的毒性进行评价时，国际上常把各同类物折算成相当于2,3,7,8-TCDD（最主要的化合物包括四氯二苯-p-二噁英，即Tetrachlorodibenzo-p-dioxin）的量来表示，称为毒性当量；

名词解释“mg/Nm3”:毫克每立方米，标准状态即标准大气压为101.325 kPa时。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免现有技术生活垃圾焚烧烟气处理系统和方法处理后的烟气排放不能满足更高要求排放标准的不足之处而提出一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统，使用该方法和系统处理后的生活垃圾焚烧烟气完全满足最新国家标准的环保排放要求，并且主要排放指标还优于欧盟标准。

本发明为解决所述技术问题采用的的技术方案是：一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，包括以下步骤： b.将生活垃圾焚烧烟气引入喷雾反应塔；c.从所述喷雾反应塔顶部经雾化喷嘴将贮存的消石灰浆喷出并甩成雾化微滴在喷雾反应塔腔体内往下抛撒；d.所述烟气中酸性气体与消石灰浆雾滴完成第一次脱酸反应，成为喷雾反应塔输出气体即第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气；同时该生活垃圾焚烧烟气的热量将喷入的消石灰浆液中的水份蒸发、形成干燥的粉状颗粒，脱酸反应后形成的粉状颗粒产物由喷雾反应塔的底部出口排出； e.将活性炭粉仓中的活性炭粉注入一级布袋反应器和/或二级布袋反应器中； g.将反应助剂仓中的反应助剂注入一级布袋反应器和/或二级布袋反应器的步骤；h.第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气进入一级布袋反应器； i.经一级布袋反应器反应后的所述烟气进入二级布袋反应器；在步骤h和i中，生活垃圾焚烧烟气分别在一级和二级布袋反应器中完成第二次和第三次脱酸反应；各该第二、三次脱酸反应均依赖第一次脱酸反应时注入的消石灰浆雾滴进行；同时所述生活垃圾焚烧烟气还在一级和/或二级布袋反应器中被其中的活性炭粉和反应助剂吸附、去除重金属和二噁英，吸附了重金属和二噁英的活性碳颗粒和反应助剂由所述一级和/或二级布袋反应器的底部出口排出。

在所述步骤g中，还包括利用可控反应助剂配粉机来控制输出反应助剂流量的步骤。

在所述步骤e中，还包括利用可控活性炭粉配粉机来控制活性炭粉注入量的步骤。

在所述步骤b之前还包括以下消石灰浆制备和泵入的步骤：a1.第一消石灰仓借助其斗壁上的流化装置，将其内的消石灰粉流化;a2.流化态的消石灰粉与水混合形成含固率浓度为10～15%的消石灰浆，存储于消石灰浆贮存槽中;a3.借助消石灰浆计量泵将所述消石灰浆泵入喷雾反应塔顶部的消石灰浆雾化喷嘴中。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，还包括将二级布袋反应器输出的飞灰导入到一级布袋反应器中回收再利用的步骤。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法， 还包括飞灰收集和排出的步骤；飞灰输送设备连接到喷雾反应塔或一级布袋反应器或二级布袋反应器底部的灰斗，将灰斗所收集的飞灰输送到灰库中存储。

本发明为解决所述技术问题采用的技术方案还可以是一种生活垃圾焚烧烟气的组合脱酸除尘处理系统，喷雾反应塔子系统，该子系统又包括喷雾反应塔和安装在其顶部的消石灰浆雾化喷嘴；该雾化喷嘴高速旋转将所述消石灰浆甩成雾状微滴抛撒在喷雾反应塔腔体内；生活垃圾焚烧烟气从喷雾反应塔侧面的烟气输入接口输入喷雾反应塔内；消石灰浆雾滴与喷雾反应塔内的生活垃圾焚烧烟气充分接触、完成第一次脱酸反应；经第一次脱酸反应后的所述烟气从喷雾反应塔侧面的烟气输出接口输出；一级布袋反应子系统，包括一级布袋反应器和一级布袋输入管道；所述一级布袋输入管道的输入端和输出端，分别与喷雾反应塔子系统的烟气输出接口和一级布袋反应器的输入端连接，将经过喷雾反应塔子系统第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气引入一级布袋反应器；二级布袋反应子系统，包括二级布袋反应器和二级布袋输入管道；所述二级布袋输入管道的输入端和输出端，分别与一级布袋反应器的输出端和二级布袋反应器的输入端连接，将经一级布袋反应器反应后的生活垃圾焚烧烟气引入二级布袋反应子系统；活性炭粉注入子系统，包括活性炭粉仓、活性炭粉吹送风机；活性炭粉吹送风机将活性炭粉仓中的活性炭粉通过一级布袋输入管道和/或二级布袋输入管道送入一级布袋反应器和/或二级布袋反应器；反应助剂注入子系统，包括反应助剂仓、反应助剂吹送风机；反应助剂吹送风机将反应助剂仓中的反应助剂通过一级布袋输入管道和/或二级布袋输入管道送入一级布袋反应器和/或二级布袋反应器。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，所述活性炭粉注入子系统还包括至少一台可控活性炭粉配粉机，用于控制活性炭粉输出到一级和/或二级布袋反应器的量。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，所述反应助剂注入子系统还包括至少一台可控反应助剂配粉机用于控制消石灰输出到一级布袋反应器和/或二级布袋反应器的量。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，还包括消石灰浆制备子系统；该子系统包括第一水箱、第一消石灰仓、消石灰浆储槽、消石灰浆计量泵；第一消石灰仓和第一水箱分别与消石灰浆储槽连接，第一消石灰仓中的消石灰和第一水箱中的水在消石灰浆储槽中混合形成消石灰浆，消石灰浆经过消石灰浆计量泵泵入喷雾反应塔顶部的消石灰浆雾化喷嘴；所述第一消石灰仓还包括用于防止粉料搭桥的流化装置；所述流化装置包括安装在第一消石灰仓斗壁上的具有压缩空气输入接口的流化板，压缩空气输入流化板使消石灰储料仓内产生流化态的消石灰粉。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，还包括飞灰回收再利用子系统，该子系统包括飞灰回收管道和飞灰回收吹送风机；飞灰回收管道收集所述二级布袋反应器底部输出的飞灰，通过飞灰回收吹送风机将回收的飞灰经一级布袋输入管道送入一级布袋反应器再利用。

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，还包括飞灰排出子系统，该子系统包括灰斗、飞灰输送设备、灰库；灰斗依次连接在喷雾反应塔或一级布袋反应器或二级布袋反应器的底部分别用于捕集和存储喷雾反应塔或一级布袋反应器或二级布袋反应器排出的飞灰；灰斗收集的飞灰、通过飞灰输送设备输送到灰库。

同现有技术相比较，本发明方法和系统的有益效果是：在一级和/或二级布袋反应器同时加入消石灰粉和反应助剂，使得一级和/或二级布袋反应器中的第一次和第二次吸附反应以及第二次和第三次脱酸反应更为充分，能使得生活垃圾焚烧烟气中的粉尘、重金属和二噁英的排放以及酸性气体的排放进一步降低，从而使得处理后的生活垃圾焚烧烟气达到甚至超出更高标准的生活垃圾焚烧烟气排放要求。

附图说明

图1是本发明涉及的第一优选实施例的系统框图；

图2是本发明优选实施例的工艺流程框图；

图3是本发明第二优选实施例的系统框图

图4是本发明涉及方法中二级吸附所对应的活性炭粉的配比示意图；

图5是本发明涉及方法中二级吸附所对应的反应助剂的配比示意图。

具体实施方式

本发明所涉及的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法和系统，生活垃圾焚烧烟气经过在喷雾反应塔、一级和二级布袋反应器进行一次、二次和三次脱酸反应；同时经过一级和二级布袋反应器的活性炭粉和反应助剂吸附有效去除重金属和二噁英的污染，尤其适合重金属、二噁英含量较多的生活垃圾焚烧烟气处理。

本发明涉及的生活垃圾焚烧烟气组合式脱酸除尘方法和系统是利用喷雾干燥的原理将消石灰浆喷入喷雾反应塔内，当生活垃圾焚烧烟气进入喷雾反应塔后，消石灰浆液通过浆泵输送至旋转雾化器上，旋转雾化器进行高速的旋转将消石灰浆液抛洒成细小的雾滴，在喷雾反应塔内与生活垃圾焚烧烟气中的酸性气体充分接触进行脱酸中和反应，垃圾焚烧烟气达到脱酸的目的，生成的产物钙盐从喷雾反应塔底排出；另一方面利用垃圾焚烧烟气的热量提供脱酸化学吸收反应最佳的反应温度，同时垃圾焚烧烟气的热量将喷入的消石灰浆雾滴中的水分蒸发形成干燥的粉状固体颗粒收集下来，在喷雾反应塔内完成脱酸反应后形成的产物部分在塔内由底部锥体出口排出。

进行第一次脱酸反应的脱酸系统包括喷雾反应塔、旋转喷雾装置、塔底灰斗；垃圾焚烧炉出口含酸气体的生活垃圾焚烧烟气进入喷雾反应塔进行脱酸处理。在喷雾反应塔中由计量泵输入脱酸用消石灰浆液，通过高速旋转雾化盘将消石灰浆液雾化粒径150～200μm左右的雾滴，并同时与酸性气体充分接触，在发生化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性气体。在喷雾反应塔内烟气和反应后的雾滴都呈顺流沉降，在反应过程中，雾滴吸收烟气中的热量不断蒸发水分，得以在烟气排出喷雾反应塔前烟气所含水份充分蒸发，喷雾反应塔底排出灰渣为干燥的粉尘。

消石灰浆液通过消石灰浆制备系统将水和消石灰配比混合搅拌制成，消石灰浆制备系统主要包括：包括第一水箱261、第一消石灰仓262、消石灰浆储槽263、消石灰浆计量泵264；第一消石灰仓262和第一水箱261分别与消石灰浆储槽263连接，第一消石灰仓262中的消石灰和第一水箱261中的水在消石灰浆储槽263中混合形成消石灰浆，消石灰浆经过消石灰浆计量泵264泵入喷雾反应塔115顶部的消石灰浆雾化喷嘴116；所述第一消石灰仓262还包括用于防止粉料搭桥的流化装置；所述流化装置包括安装在第一消石灰仓262斗壁上的具有压缩空气输入接口的流化板，压缩空气输入流化板使消石灰储料仓内产生流化态的消石灰粉。

制备消石灰浆用85%含量的颗粒度为200目的消石灰粉，消石灰粉从厂外槽车运来，由槽车直接通过气力输送至石灰储料仓，储料仓存储两套系统约三天的消石灰粉用量，储料仓内设有料位计，监测储料仓的料位情况；储料仓的仓顶设有脉冲袋式除尘器，可收集粉尘，收集的储料定期再输入到储料仓进行利用；储料仓灰斗壁设有流化板，通过压缩空气进入流化板产生粉尘流化态，以防止粉料搭桥；消石灰粉通过给料机、可调速的计量器调整好消石灰粉的供料量后送入配浆槽，在配浆池中加水搅拌配制成含固率浓度为6～15%消石灰浆液溢流到供浆槽。供浆槽中的消石灰浆液由消石灰浆计量泵送到喷雾反应塔的喷浆系统，消石灰浆的供浆液量由进引风机后的烟气监测浓度控制。

垃圾焚烧烟气从喷雾反应塔出来，先后进入一级布袋反应器和二级布袋反应器内；同时喷雾反应塔出来的烟气还夹带着喷雾反应塔中消石灰浆所转化的酸性粉末继续在一级布袋反应器和二级布袋反应器进行二次和三次脱酸反应。

部分未反应的酸性气体流入一级布袋反应器，通过在喷雾反应塔和一级布袋反应器的连接管道上由罗茨风机在一级布袋反应器和二级布袋反应器喷入活性炭粉和反应助剂，去除烟气中粉尘、重金属和二噁英，喷入活性炭粉和反应助剂对有毒有害的重金属和有机化合物进行吸附，粉尘以及反应生成的钙盐和被吸附的重金属等被过滤捕集后，由各反应部件的底部灰斗排出；生活垃圾焚烧烟气经过一级布袋反应器后流入二级布袋反应器，在一级和二级布袋反应器的连接管道上喷入活性炭粉、消石灰、反应助剂使生活垃圾焚烧烟气中的残余有害成分被充分处理，被处理后的生活垃圾焚烧烟气经引风机排入烟囱进入大气。

粉尘的收集去除包括两部分，一部分是去除垃圾焚烧烟气的粉尘微粒，主要由一级、二级布袋反应器完成除尘过程；布袋反应器主要除尘，同时还通过布袋让烟气和消石灰进一步充分反应，由于部分未反应的石灰颗粒吸附在滤袋表面相当于固定床反应器，生活垃圾焚烧烟气中的酸性气体在滤袋表面完成脱酸反应后，由除尘器滤袋过滤捕集通过灰斗储存，再通过输送机送至大灰库。另一部分粉尘的收集由各物料存储仓上安装的仓顶脉冲除尘器组成，用于防止本系统运行过程中的原材料形成粉尘造成空气污染。

为了有效地去除重金属及二噁英，在喷雾反应塔出口烟道设置活性碳和反应助剂喷入口，所述活性炭粉注入子系统150还包括至少一个可控活性炭粉配粉机154用于控制活性炭粉输出到一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132的量；所述消石灰粉注入子系统140还包括至少一个可控消石灰粉配粉机144用于控制消石灰输出到一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132的量；所述反应助剂注入子系统160还包括至少一台可控反应助剂配粉机164用于控制消石灰输出到一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132的量。

脱酸反应所喷入的消石灰浆、消石灰粉的数量可以根据烟气检测系统的结果进行自动化闭环控制，合理分配各个环节输入的原材料的量，使得系统的脱酸效果最好，所采用的原材料最少。

如图1和3所示，在引风机和烟囱的连接管道上设有烟气排放检测子系统180，通过烟气排放检测子系统对生活垃圾焚烧烟气中各种排放成分进行检测，并将检测数据反馈至控制中心，控制中心可根据当前的烟气监测数据参数自动调整各个环节喷入的消石灰浆液、活性炭粉、消石灰、反应助剂的量，以确保烟气完全合格达标排放；控制中心也可根据当前的控制需求通过人工主控调整各个环节喷入的消石灰浆液、活性炭粉、消石灰、反应助剂的量，以确保烟气完全合格达标排放。

本发明中的组合式烟气处理系统的自动监测与控制采用计算器自动监控系统。能对烟气处理装置实行运行参数自动检测和储存，关键参数实行自动调节，使烟气处理装置实现自动化控制。整个烟气净化系统计算机自动控制系统采用集散型控制结构。首先由现场监控单元对各工艺点的当前工艺情况，独立地进行实时在线监测及远程操作，同时又与其相应的上位过程控制装置PLC进行信息交流,以保证上位过程控制装置对相应工艺的信息进行采集和处理，以实现上位工业控制计算机的各项监控要求。系统具有双重控制功能，提高了控制系统的可靠性和安全性。同时通过PLC将数据通讯网络和主站上位控制工业计算机相联，并对工艺运行情况进行实时在线控制和调整。使得既能很好的满足环保输出要求，同时处理过程也高效经济。

烟气排放检测子系统180，包括烟气排放检测子系统180，该系统包括酸性气体浓度监测装置181、引风机182和烟囱183；酸性气体浓度监测装置181位于引风机182之后，烟囱183之前；引风机182位于酸性气体浓度监测装置181之前；；酸性气体浓度监测装置181用于监测生活垃圾焚烧烟气排放中酸性气体浓度，并依据监测得到的酸性气体浓度调节从喷雾反应塔115顶部输入的消石灰浆量；当酸性气体浓度监测装置181监测到生活垃圾焚烧烟气排放中酸性气体浓度大于预设的生活垃圾焚烧烟气排放中酸性气体浓度数值时，加大喷雾反应塔115顶部输入的消石灰浆量；当酸性气体浓度监测装置181监测到生活垃圾焚烧烟气排放中酸性气体浓度小于预设的生活垃圾焚烧烟气排放中酸性气体浓度数值时，可以维持或减少喷雾反应塔115顶部输入的消石灰浆量。

如图1所示，生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统还包括灰斗190、飞灰输送设备、灰库194；灰斗190依次连接在喷雾反应塔115或一级布袋反应器122或二级布袋反应器132的底部分别用于捕集和存储喷雾反应塔115或一级布袋反应器122或二级布袋反应器132输出的飞灰；喷雾反应塔115或一级布袋反应器122或二级布袋反应器132的底部排出的飞灰、通过飞灰输送设备输送到灰库194。

如图2所示的一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，包括以下步骤： b.将生活垃圾焚烧烟气引入喷雾反应塔115；c.从所述喷雾反应塔115顶部经雾化喷嘴116将贮存的消石灰浆喷出并甩成雾化微滴在喷雾反应塔115腔体内往下抛撒；d.所述烟气中酸性气体与消石灰浆雾滴完成第一次脱酸反应，成为喷雾反应塔115输出气体即第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气；同时该生活垃圾焚烧烟气的热量将喷入的消石灰浆液中的水份蒸发、形成干燥的粉状颗粒，脱酸反应后形成的粉状颗粒产物由喷雾反应塔115的底部出口排出； e.将活性炭粉仓151中的活性炭粉注入一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132中； g.将反应助剂仓161中的反应助剂注入一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132的步骤；h.第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气进入一级布袋反应器122； i.经一级布袋反应器122反应后的所述烟气进入二级布袋反应器132。

在步骤h和i中，生活垃圾焚烧烟气分别在一级和二级布袋反应器（122、132）中完成第二次和第三次脱酸反应；各该第二、三次脱酸反应均依赖第一次脱酸反应时注入的消石灰浆雾滴进行；同时所述生活垃圾焚烧烟气还在一级和/或二级布袋反应器（122、132）中被其中的活性炭粉和反应助剂吸附、去除重金属和二噁英，吸附了重金属和二噁英的活性碳颗粒和反应助剂由所述一级和/或二级布袋反应器（122、132）的底部出口排出。

在所述步骤g中，还包括利用可控反应助剂配粉机164来控制输出反应助剂流量的步骤。在所述步骤e中，还包括利用可控活性炭粉配粉机154来控制活性炭粉注入量的步骤。

在所述步骤b之前还包括以下消石灰浆制备和泵入的步骤：a1.第一消石灰仓262借助其斗壁上的流化装置，将其内的消石灰粉流化;a2.流化态的消石灰粉与水混合形成含固率浓度为6～15%的消石灰浆，存储于消石灰浆贮存槽263中;a3.借助消石灰浆计量泵264将所述消石灰浆泵入喷雾反应塔115顶部的消石灰浆雾化喷嘴116中。

在所述步骤a2中，消石灰浆的含固率浓度范围是6%~15%。

从第一消石灰仓262注入用于配制消石灰浆的消石灰粉与从活性炭粉仓151中注入一级和二级布袋反应器（122、132）的活性炭粉的质量配比为100：3。

从活性炭粉仓151中注入一级布袋反应器122和二级布袋反应器132的活性炭粉的质量配比为7：3。

在所述步骤b前还包括以下消石灰浆制备和泵入的步骤：a1.第一消石灰仓262借助其斗壁上的流化装置，将其内的消石灰粉流化;a2.流化态的消石灰粉与水混合形成含固率浓度为6～15%的消石灰浆，存储于消石灰浆贮存槽263中;a3.借助消石灰浆计量泵264将所述消石灰浆泵入喷雾反应塔115顶部的消石灰浆雾化喷嘴116中。

从目前的实验结果统计，通常每焚烧一吨生活垃圾需要消耗10公斤消石灰、0.5公斤活性炭粉、2.4公斤反应助剂；实际运行中消石灰浆配置所用消石灰粉占70%即7公斤，调和的水为63公斤，即10%的消石灰浆浓度，消石灰浆可调浓度范围6%~15%,即其配置时加入的水为94~85%；消石灰浆的含固率浓度小于6%时配比的水分加大，容易湿底糊壁，高于15%时浓度加大管道容易堵塞，同时雾化盘的转速必须加大才可以雾化，效果反而较差。

当烟气检测系统监测的酸性气体相关数据显示已有增高时，可以调整喷入喷雾反应塔中的消石灰浆浓度来进行输出酸性气体排放的控制；正常运行情况下，消石灰浆的基准按10%含固率浓度的制浆，根据数据监测反馈其含固率浓度在6%~15%之间调整。

二级活性炭吸附所对应的活性炭粉的配比图如图4所示，一级和二级布袋活性炭粉喷射吸附，其对应的活性炭粉的质量配比为7：3；70%的活性炭粉进入一级布袋反应器，该部分的活性炭粉注入量在0~0.5kg/吨之间可调；30%的活性炭粉进入二级布袋反应器，该部分的活性炭粉注入量在0~0.3kg/吨之间可调。

当烟气检测系统监测到的二噁英排放数据有偏高趋势时，调整二级布袋的活性炭粉注入量；当烟气检测系统监测到二噁英排放数据已经偏高时，加大一级布袋的活性炭粉注入量；正常情况下，活性炭粉的用量为基准为以一级布袋的活性炭粉注入70%量。当然上述配比并非绝对，可以根据现场排放情况实时监控和调整具体的配比，最终以最经济的用量达到排放标准为最优目标。上述消石灰粉和活性炭粉均为干粉，其质量计算是以干粉的质量进行配比计算的。

从第一消石灰仓262注入用于配制消石灰浆的消石灰粉、以及从第二消石灰仓141注入一级和二级布袋反应器（122、132）的消石灰粉，三处注入的消石灰粉总质量与从反应助剂仓161中注入一级和二级布袋反应器（122、132）的反应助剂的质量配比为100：24。

二级反应助剂吸附所对应的反应助剂的配比如图5所示，一级和二级布袋反应助剂喷射吸附，其对应的反应助剂的质量配比为7：3；70%的反应助剂进入一级布袋反应器，该部分的反应助剂注入量在0~3kg/吨之间可调；30%的反应助剂进入二级布袋反应器，该部分的反应助剂注入量在0~1kg/吨之间可调。

当烟气检测系统监测到的重金属和二噁英排放数据有偏高趋势时，调整二级布袋的反应助剂注入量；当烟气检测系统监测到二噁英排放数据已经偏高时，加大一级布袋的反应助剂注入量；正常情况下，反应助剂的用量基准为以一级布袋注入70%的反应助剂量。当然上述配比并非绝对，可以根据现场排放情况实时监控和调整具体的配比，最终以最经济的用量达到排放标准为最优目标。上述消石灰粉和活性炭粉和反应助剂均为干粉，其质量计算是以干粉的质量进行配比计算的。

一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法还包括将二级布袋反应器132输出的飞灰回收再利用的步骤，二级布袋反应器132输出的飞灰，导入到一级布袋反应器122中再利用。当一级或二级布袋反应器（122、132）都注入了同样的反应物料时，比如同时注入了消石灰和/或反应助剂；二级布袋反应器132反应器中的脱酸和吸附反应往往是非常充分的，因此可能导致输入二级布袋反应器132的反应物料有部分剩余，如果直接排放或者回收会照成原材料的浪费，并不经济，因此利用飞灰回收再利用系统和步骤对该部分输出进行回收，使得系统更为经济环保。

飞灰回收再利用子系统包括飞灰回收管道和飞灰回收吹送风机；飞灰回收管道收集所述二级布袋反应器132底部输出的飞灰，通过飞灰回收吹送风机将回收的飞灰经一级布袋输入管道121送入一级布袋反应器122再利用。

一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法还包括飞灰排出步骤，飞灰输送设备连接到喷雾反应塔115或一级布袋反应器122或二级布袋反应器132底部的灰斗190，将灰斗190所收集的飞灰输送到灰库194中存储。喷雾反应塔底部排出的粉尘通过刮板输送机提升到废渣库中。

上述b和c两个步骤不分先后顺序，可同时进行;上述步骤e、g这两个步骤不分先后顺序，可同时进行；上述步骤h和i步骤若输入一级布袋反应器122和二级布袋反应器132的反应材料是同一物料且等量的情况下是等同的，可以互换；但是当输入的物料有差异或者输入即使是同一种物料，但是不等量的情况下,则不等同不能互换。

在一级布袋反应器和二级布袋反应器还可以喷入消石灰粉，垃圾焚烧烟气中部分未反应的酸性气体在通过一级布袋反应器和二级布袋反应器与消石灰粉发生更为充分的二次和三次脱酸反应；确保垃圾焚烧烟气中的有害成分被彻底处理，达标烟气经烟囱排出。在一级布袋反应器和二级布袋反应器吸附了垃圾焚烧烟气中的粉尘、重金属和二噁英，所形成的反应及吸附产物即飞灰由反应器底部灰斗的排出。

第一次、第二次和三次脱酸反应包括以下脱酸中和反应化学式：

2 HCl+Ca(OH)₂= CaCl₂+2H₂O

SO₂+H₂O= H₂SO₃

H₂SO₃+Ca（OH）₂= CaSO₃+ 2H₂O     2HF+ Ca(OH)₂= CaF₂+2H₂O

在一级布袋反应器和二级布袋反应器可同时喷入活性炭、消石灰粉、反应助剂，垃圾焚烧烟气中粉尘、重金属和二噁英在通过一级布袋反应器和二级布袋反应器与反应助剂发生更为充分的一次和二次吸附反应；确保垃圾焚烧烟气中的有害成分被彻底处理，达标烟气经烟囱排出。在一级布袋反应器和二级布袋反应器吸附了垃圾焚烧烟气中的粉尘、重金属和二噁英，所形成的反应及吸附产物即飞灰由反应器底部灰斗的排出。

活性炭吹送风机152和反应助剂吹送风机162可以各是一个，也可以是两个，甚至是多个；活性炭吹送风机152和反应助剂吹送风机162的数量可以根据布袋反应器的数量进行一对一的配置，即有一级布袋反应器就会对应该级的活性炭吹送风机152和反应助剂吹送风机162；也可以在一级布袋反应器前面加多个活性炭吹送风机152或反应助剂吹送风机162，此时增加的活性炭吹送风机152和反应助剂吹送风机162其吹送能力和一级布袋反应器需要输入的活性炭量或反应助剂量匹配即可，保证将计量好的各种反应材料全数送入与其对应的布袋反应器中。

一级布袋反应器122和/或二级布袋反应器132中发生的吸附包括活性炭吸附和反应助剂吸附。活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的物质，对极性离子吸附较差，普通工艺只有活性炭吸附，由于垃圾烟气成分复杂，仅靠活性炭的吸附并不能完全彻底的处理有害重金属和二噁英，本工艺重点加入了有针对性吸附的反应助剂，保证了烟气中的各种有害成分都能被吸附，确保烟气合格排放。

反应助剂的组成：硅藻土+活性白土+活性矾土；反应助剂主要是由几种多孔性的构造物质组成，这种多孔微孔结构具有特殊的理化性质，有非常好的吸附性，在烟气通过的烟道中喷入，使其在运动中对烟气有害的物质进行充分的接触并吸附，逐步堆积的反应助剂在滤袋表面形成有效的过滤保护层，进一步吸附烟气中有害物质以及水汽，从而保证排放的烟气符合环保要求。

硅藻土：具有松散、细腻、质轻、多孔、吸水、吸油率115%和渗透性强的特点，并具有特殊的结构构造使得它具有许多特殊的技术和物理性能，如大的孔隙度、较强的吸附性、耐磨耐热、很好的载体。硅藻土表面带有负电性，对于带正电荷的重金属污染物可以中和脱稳，在其空隙内发生物理吸附，吸附速率较快，可以有效吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Sr²⁺等。

活性白土：具有无毒、无臭、无味及吸附能力很强，经无机酸处理干燥制成，对烟气中有色物质、有机物质有很好的吸附效果，并具有良好的吸附异味的功能，对放射性物质有吸附作用，以及吸附水汽起到干燥作用。

活性矾土：具有多孔性、高分散度、有很大的表面积，其微孔表面具有催化作用所要求的特性，吸附性能、表面活性、优良的热稳定性，良好的催化剂载体。吸水量大，干燥速度快，可以有效去除烟气中的有毒成分HF及砷，。对汞的吸附性最好，因为矾土对汞有较好的吸附选择性，对Cd²⁺的吸附也非常好。

反应助剂主要吸附的对象是：  垃圾焚烧产生的烟气当中其主要有酸性气体被消石灰中和反应去除，剩下的有害物质主要是重金属及有机类化合物等。反应助剂主要针对重金属及有机类化合物的吸附，对HF酸也有非常好的吸附作用。

反应助剂主要吸附污染物数据表：

本发明所涉及的生活垃圾焚烧烟气组合式脱酸除尘一体化工艺系统是在“半干法”工艺系统基础上结合“干法”工艺，选取了两种工艺的优点，同时配合了二级布袋反应器，在每一级的布袋反应器进口管道上喷射反应助剂和活性炭吸附，逐级有效的去除生活垃圾焚烧烟气中有害有毒物质；生活垃圾焚烧烟气首先进入旋转喷雾反应塔，与雾化的石灰浆液发生化学中和反应后，再进入一级袋式反应器系统，同时喷入活性炭和反应助剂，在布袋表面继续进行脱酸、吸附反应，通过一级脱酸吸附净化后，大部分的烟尘和有害物质被布袋过滤下来，生活垃圾焚烧烟气中残余的有害成分进入二级布袋反应器，通过烟气排放检测子系统180回馈数据，针对性的喷入反应助剂或吸附剂，达到彻底去除有毒物质的目的，净化后的烟气经烟囱排放。

本工艺在现有的生活垃圾脱酸除尘工艺上增加了二级布袋反应器以及促进反应效果的反应助剂添加系统和消石灰的干粉喷射系统，通过增加了这三方面的系统，生活垃圾焚烧烟气净化完全可以达到欧盟2000的排放标准，粉尘排放超欧盟标准。

采用本发明的生活垃圾焚烧烟气组合式脱酸除尘一体化工艺的执行效果如下：

1、组合工艺在喷雾反应塔采用高速旋转雾化器对有害的生活垃圾焚烧烟气进行喷雾脱酸反应，充分利用了半干法的旋转喷雾脱酸反应效果好的优点，去除生活垃圾焚烧烟气中酸性气体，脱酸效率可以达到90%以上；

2、利用干法喷入消石灰粉工艺进一步提高脱酸效率，有效提高去除率可以达到98%以上，充分的满足高标准的环保要求；

3、一级布袋反应器的除尘效率可达到99%，为保证粉尘的绝对达标排放，杜绝PM2.5超标，所以组合工艺采用二级布袋反应器，除尘效率可达99.998%以上，粉尘几乎为零排放，完全满足最高的环保排放要求；

4、组合式工艺采用二级吸附去除重金属和二噁英毒物，首先在一级布袋反应器入口管道上喷入活性炭吸附剂，确保更高的吸附效率在二级布袋反应器进一步喷射吸附剂，完全满足环保排放要求；

5、组合工艺增加了反应助剂的添加，反应助剂能保证滤袋的滑爽、透气、促进吸附更充分，具有巨大的比表面积和众多的孔道，同时含有大量的活性基团和负电荷，能很好地吸附气体中的重金属离子。

随着国家对垃圾焚烧环保排放要求也日趋严格，国家环保局颁布的《生活垃圾焚烧污染控制》新标准中严格限定了各种污染物排放指标，该标准2014年已经修订完成，其中主要指标限定如下：烟尘：10mg/m³  HCl：10mg/m³  SO₂：50mg/m³  Hg：0.1mg/m³  HF：1mg/m³  二噁英：0.1ngTEQ/m³       无论是半干法还是干法处理工艺都很难满足日渐提高的环保标准，新型的组合式处理工艺选取了两种工艺的优点，并增加了双布袋反应器进行深度处理，同时在工艺中加入反应助剂，使烟气反应更加充分更加完善，解决了生活垃圾焚烧烟气处理不彻底的问题，保证了各项指标绝对的符合环保排放要求，完全符合和优于欧盟的排放标准。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，包括以下步骤：

b.将生活垃圾焚烧烟气引入喷雾反应塔（115）；

c.从所述喷雾反应塔（115）顶部经雾化喷嘴（116）将贮存的消石灰浆喷出并甩成雾化微滴在喷雾反应塔（115）腔体内往下抛撒；

d.所述烟气中酸性气体与消石灰浆雾滴完成第一次脱酸反应，成为喷雾反应塔（115）输出气体即第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气；同时该生活垃圾焚烧烟气的热量将喷入的消石灰浆液中的水份蒸发、形成干燥的粉状颗粒，脱酸反应后形成的粉状颗粒产物由喷雾反应塔（115）的底部出口排出；

e.将活性炭粉仓（151）中的活性炭粉注入一级布袋反应器（122）和/或二级布袋反应器（132）中；

g.将反应助剂仓（161）中的反应助剂注入一级布袋反应器（122）和/或二级布袋反应器（132）的步骤；

h.第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气进入一级布袋反应器（122）；

i.经一级布袋反应器（122）反应后的所述烟气进入二级布袋反应器（132）；

在步骤h和i中，生活垃圾焚烧烟气分别在一级和二级布袋反应器（122、132）中完成第二次和第三次脱酸反应；各该第二、三次脱酸反应均依赖第一次脱酸反应时注入的消石灰浆雾滴进行；同时所述生活垃圾焚烧烟气还在一级和/或二级布袋反应器（122、132）中被其中的活性炭粉和反应助剂吸附、去除重金属和二噁英，吸附了重金属和二噁英的活性碳颗粒和反应助剂由所述一级和/或二级布袋反应器（122、132）的底部出口排出。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，其特征在于，在所述步骤g中，还包括利用可控反应助剂配粉机（164）来控制输出反应助剂流量的步骤。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，其特征在于，在所述步骤e中，还包括利用可控活性炭粉配粉机（154）来控制活性炭粉注入量的步骤。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，其特征在于， 在所述步骤b之前还包括以下消石灰浆制备和泵入的步骤：

a1.第一消石灰仓（262）借助其斗壁上的流化装置，将其内的消石灰粉流化；

a2.流化态的消石灰粉与水混合形成含固率浓度为6～15%的消石灰浆，存储于消石灰浆贮存槽（263）中；

a3.借助消石灰浆计量泵（264）将所述消石灰浆泵入喷雾反应塔（115）顶部的消石灰浆雾化喷嘴（116）中。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，其特征在于， 还包括将二级布袋反应器（132）输出的飞灰导入到一级布袋反应器（122）中回收再利用的步骤。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理方法，其特征在于， 还包括飞灰收集和排出的步骤；飞灰输送设备连接到喷雾反应塔（115）或一级布袋反应器（122）或二级布袋反应器（132）底部的灰斗（190），将灰斗（190）所收集的飞灰输送到灰库（194）中存储。

7.一种生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，其特征在于，包括：

喷雾反应塔子系统（110），该子系统又包括喷雾反应塔（115）和安装在其顶部的消石灰浆雾化喷嘴（116）；该雾化喷嘴（116）高速旋转将所述消石灰浆甩成雾状微滴抛撒在喷雾反应塔（115）腔体内；生活垃圾焚烧烟气从喷雾反应塔（115）侧面的烟气输入接口输入喷雾反应塔（115）内；消石灰浆雾滴与喷雾反应塔（115）内的生活垃圾焚烧烟气充分接触、完成第一次脱酸反应；经第一次脱酸反应后的所述烟气从喷雾反应塔（115）侧面的烟气输出接口（118）输出；

一级布袋反应子系统，包括一级布袋反应器（122）和一级布袋输入管道（121）；所述一级布袋输入管道（121）的输入端和输出端，分别与喷雾反应塔子系统（110）的烟气输出接口（118）和一级布袋反应器（122）的输入端连接，将经过喷雾反应塔子系统（110）第一次脱酸反应后的生活垃圾焚烧烟气引入一级布袋反应器（122）；

二级布袋反应子系统（130），包括二级布袋反应器（132）和二级布袋输入管道（131）；所述二级布袋输入管道（131）的输入端和输出端，分别与一级布袋反应器（122）的输出端和二级布袋反应器（132）的输入端连接，将经一级布袋反应器（122）反应后的生活垃圾焚烧烟气引入二级布袋反应子系统（130）；

活性炭粉注入子系统（150），包括活性炭粉仓（151）、活性炭粉吹送风机（152）；活性炭粉吹送风机（152）将活性炭粉仓（151）中的活性炭粉通过一级布袋输入管道（121）和/或二级布袋输入管道（131）送入一级布袋反应器（122）和/或二级布袋反应器（132）；

反应助剂注入子系统（160），包括反应助剂仓（161）、反应助剂吹送风机；反应助剂吹送风机将反应助剂仓（161）中的反应助剂通过一级布袋输入管道（121）和/或二级布袋输入管道（131）送入一级布袋反应器（122）和/或二级布袋反应器（132）。

8.根据权利要求7所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，其特征在于，所述活性炭粉注入子系统（150）还包括至少一台可控活性炭粉配粉机（154），用于控制活性炭粉输出到一级和/或二级布袋反应器（122、132）的量。

9.根据权利要求7所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，其特征在于，所述反应助剂注入子系统（160）还包括至少一台可控反应助剂配粉机（164）用于控制消石灰输出到一级布袋反应器（122）和/或二级布袋反应器（132）的量。

10.根据权利要求7至9之任一项所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，其特征在于，还包括消石灰浆制备子系统（260）；该子系统包括第一水箱（261）、第一消石灰仓（262）、消石灰浆储槽（263）、消石灰浆计量泵（264）；第一消石灰仓（262）和第一水箱（261）分别与消石灰浆储槽（263）连接，第一消石灰仓（262）中的消石灰和第一水箱（261）中的水在消石灰浆储槽（263）中混合形成消石灰浆，消石灰浆经过消石灰浆计量泵（264）泵入喷雾反应塔（115）顶部的消石灰浆雾化喷嘴（116）；

所述第一消石灰仓（262）还包括用于防止粉料搭桥的流化装置；所述流化装置包括安装在第一消石灰仓（262）斗壁上的具有压缩空气输入接口的流化板，压缩空气输入流化板使消石灰储料仓内产生流化态的消石灰粉；所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，还包括飞灰回收再利用子系统，该子系统包括飞灰回收管道和飞灰回收吹送风机；飞灰回收管道收集所述二级布袋反应器（132）底部输出的飞灰，通过飞灰回收吹送风机将回收的飞灰经一级布袋输入管道（121）送入一级布袋反应器（122）再利用；

所述的生活垃圾焚烧烟气增用反应助剂的无害化处理系统，还包括飞灰排出子系统，该子系统包括灰斗（190）、飞灰输送设备、灰库（194）；灰斗（190）依次连接在喷雾反应塔（115）或一级布袋反应器（122）或二级布袋反应器（132）的底部分别用于捕集和存储喷雾反应塔（115）或一级布袋反应器（122）或二级布袋反应器（132）排出的飞灰；灰斗（190）收集的飞灰、通过飞灰输送设备输送到灰库（194）。