CN105233641A - 废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法及装置,其要点是:在焚烧炉里焚烧废物;将焚烧产生的烟气送入高频脉冲低温等离子体电场中,与该电场产生高能电子和自由基进行反应,同时对单质汞进行强氧化成Hg2+;从该电场出来的废气进入冷凝装置,并加入能与Hg2+发生成盐反应的添加剂,形成以稳定态的汞化合物析出和废气。本发明的有益效果为:实现二噁英去除率95%以上,汞脱除率98%以上;该方法具有工艺简单、操作简便、处理成本比传统的低1/3、不会产生二次污染等优点。

Description

废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及大气环保领域,具体是废物焚烧产生的二噁英及汞等污染物的处理方法及装置。
技术背景
[0002] 焚烧处置是实现医疗废物、生活垃圾等废物处置的重要技术选择,但如果焚烧处置过程不当,易造成二次污染,产生超标排放的二噁英和汞等二次污染物。因此,如何实现二噁英及汞等污染物的深度净化,尤其是协同深度净化至关重要。
[0003] 二噁英根据氯原子取代的位置和数量不同,共有210种异构体,结构十分复杂,理化性质稳定,很难自然降解,排放到大气中会对人类的身体健康和生态环境带来很大的危害。二噁英是一类毒性很强的有机物,主要包括多氯二本呋喃(P⑶Fs)和多氯二苯对位二噁英(P⑶Ds)。汞易挥发并且具有强烈的神经毒性和生物富集性,因此汞污染已成为当今世界上最受关注的环境问题之一。汞一旦释放大大气中,可在大气中停留6-24个月,并且远距离传输造成全球性的大气污染。我国于2013年10月签署了国际公约汞的《水俣公约》。这项公约提出了限制大气汞排放的清单,研发含大气汞减排的治理技术已刻不容缓。废物焚烧是二噁英和汞的主要人为排放源之一,社会急需废物焚烧产生的二噁英和汞高效协同控制技术进行。
[0004]目前废物焚烧产生的二噁英控制技术主要有:①烟气骤冷+布袋除尘+选择性催化还原(SCR)组合技术;该技术组合处理效率高,同时可避免冷却过程中二噁英的再合成问题。SCR技术催化分解效率高,可彻底破坏二噁英的苯环;但催化剂的效果受烟气温度和催化剂寿命的制约。②烟气骤冷+活性炭注入+布袋除尘组合技术;该技术组合吸附效率高,但活性炭只是将二噁英从烟气中捕集分离,需要与后期的热脱附等处理工艺结合以进一步去除二噁英。③布袋除尘+活性炭吸附组合技术;该技术组合成本较低,吸附效率高。但活性炭只是将二噁英从烟气中捕集分离,需要与后期的热脱附等处理工艺结合以进一步去除二噁英。④活性炭注入+布袋除尘+活性炭吸附组合技术;该技术成本较低,既可吸附固态的二噁英,又可凝固吸收气态的二噁英。但活性炭只是将二噁英从烟气中捕集分离,需要与后期的热脱附等处理工艺结合以进一步去除二噁英。而目前废物焚烧产生的汞、铅、砷等重金属废气的处理技术主要有:①布袋除尘;②布袋除尘+活性炭吸附技术;③布袋除尘+急冷技术等,上述技术可部分解决汞污染排放的问题,但会产生二次潜在的污染,且除汞效率不高,只能去除颗粒态汞,对于单质汞基本去除效率为零。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法及装置。
[0006] 废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法的具体步骤为,在焚烧炉里焚烧废物;将焚烧产生的烟气送入高频脉冲低温等离子体电场中,与该电场产生高能电子和自由基进行反应,同时对单质汞进行强氧化成Hg2+,所述高频脉冲低温等离子体电场电源输出电压为10-35 kV,脉冲电流为8-160 A,脉冲频率为200-1000次/s,上升沿50-100 ns以下;从该电场出来的废气进入冷凝装置,并加入能与Hg2+发生成盐反应的添加剂,最终以稳定态的汞化合物析出。
[0007] 实施上述废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法的装置包括,焚烧炉、焚烧炉和反应室之间的烟道、高频脉冲低温等离子体电场反应室、反应室与冷凝器之间的烟道、冷凝器依次连接。
[0008] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:实现二噁英去除率95%以上,汞脱除率98%以上;该方法具有工艺简单、操作简便、处理成本比传统的低1/3、不会产生二次污染等优点。
附图说明
[0009]图1是本发明的废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化装置的示意图。
具体实施方式
[0010] 下面通过实施例进一步说明本发明,但本发明不受实施例的限制。
[0011] 在焚烧炉1焚烧废物,烟气通过焚烧炉和反应室之间的烟道2进入高频脉冲低温等离子体电场反应室4,与该电场产生高能电子和自由基进行反应,同时对单质汞进行强氧化成Hg2+,所述高频脉冲低温等离子体电场电源3输出电压为10-35 kV,脉冲电流为8-160A,脉冲频率为200-1000次/s,上升沿50-100 ns以下;反应室设置循环水管7,为反应室保持恒定的温度;从反应室出来的烟气通过反应室与冷凝器6之间的烟道5进入冷凝器6,能与Hg2+发生成盐反应的添加剂由添加储槽8经过液体管9进入冷凝器,冷凝器设置出液管道和出气管道,从冷凝器6出来的液体经过出液管道进入成盐装置13,实现汞的捕集及成盐;从冷凝器6出来的废气通过出气管道进入氧化触媒床10,以吸收等离子体反应室所产生的臭氧(03)及其他废气;从氧化触媒床出来的气体通过气体管道11由引风机12最终排放;从成盐装置出来的汞盐通过液体盐管道14进入汞盐储槽15,从成盐装置13出来的溶液通过液体管16流入溶液储槽17,溶液储槽17内的溶液通过栗18进入液体管19,液体管19内的溶液进入添加剂添加装置。实现溶液循环使用的目的。
[0012] 所述低温等离子体分子裂解反应室,采用百纳秒脉冲电源技术结合电晕放电形式,所述反应室包括了蜂窝状中心电极,电极材料为黄铜。中心电极尖端放电在不锈钢反应室内产生电场形成电晕,在电场加速作用下,产生大量高能电子和自由基,将废气中的二噁英断键分解为无害的小分子如氯化氢(HC1)、二氧化碳(C02)和水(H20)等,同时实现汞的高效氧化。低温等离子体分子裂解反应室设有进气口和排气口。进气口前设置有袋式过滤器,用于过滤烟气中的颗粒物。反应室外形尺寸为960 mm (L) X 500 mm (W) X 1700 mm (Η)。
[0013] 所述氧化触媒床,以沸石分子筛为基质,负载纳米Ti02。氧化触媒床将等离子体放电产生的废气和臭氧(03)在触媒床内滞留,发生氧化还原反应,进一步协同深度氧化,实现了物理化学协同降解的目的。
[0014] 所述添加剂添加装置,在添加剂作用下Hg2+与其发生组盐反应,最终析出稳定态的汞化合物,实现汞的高效脱除与回收利用。添加剂采用硫脲、多硫化钙、Na2S、NaHS等硫化物一种或几种组合方式,以实现烟气中汞的增效捕集,硫脲、Na2S、NaHS等硫化物的添加量为理论反应量的2-5倍。
[0015] 对于焚烧产生的入口废气汞浓度为100 yg/Nm3,二噁英国际毒性当量为1.0 ng1-TEQ/g,废物焚烧处置烟气中二噁英和汞协同深度净化装置的汞脱除率可达99%,二噁英去除率可达95%。
[0016] 以上所述实施例仅为本发明的一种较佳实施例,并非限定本发明的保护范围。凡在本发明的原则之内,所作的任何修改、替换,均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法,其特征是:在焚烧炉里焚烧废物;将焚烧产生的烟气送入高频脉冲低温等离子体电场中,与该电场产生高能电子和自由基进行反应,同时对单质汞进行强氧化成Hg2+,所述高频脉冲低温等离子体电场电源输出电压为10-35 kV,脉冲电流为8-160 A,脉冲频率为200-1000次/s,上升沿50-100 ns以下;从该电场出来的废气进入冷凝装置,并加入能与Hg2+发生成盐反应的添加剂,形成以稳定态的汞化合物析出和废气。
2.实施权利要求1所述的废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法的装置,其特征是:焚烧炉、焚烧炉和反应室之间的烟道、高频脉冲低温等离子体电场反应室、反应室与冷凝器之间的烟道、冷凝器依次连接。
3.按照权利要求1所述的废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法,其特征是:所说的添加剂采用硫脲、多硫化钙、Na2S、NaHS硫化物一种或几种组合,添加剂的添加量为理论反应量的2-5倍。
4.按照权利要求1所述的废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法,其特征是:从冷凝器出来的废气通过出气管道进入氧化触媒床;从氧化触媒床出来的气体通过引风机排放;所述氧化触媒床,以沸石分子筛为基质,负载纳米Ti02,氧化触媒床将等离子体放电产生的废气和臭氧在触媒床内滞留,发生氧化还原反应。
5.按照权利要求2所述的实施废物焚烧产生的二噁英及汞深度净化的方法的装置,其特征是:反应室设置为反应室保持恒定的温度循环水管;冷凝器和成盐装置之间设置出液管道,冷凝器和氧化触媒床之间设置出气管道。
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