CN105964099A - 一种治理焚烧烟气中所含的二噁英的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种治理焚烧烟气中所含二噁英的处理方法及装置。所述处理方法，通过将焚烧产生的含有二噁英的烟气及烟尘通入到处理装置中，经装置所盛的液态熔体使得烟气及烟尘被充分的氧化燃烧和过滤，将其中所含的碳颗粒和CO等活泼碳化合物被全部转化成CO2等惰性碳化合物，处理后的烟气因其中活泼碳化合物被去除，从而避免了在烟气温度变化过程中烟气中的碳、氯、氧、氢等元素共同再合成二噁英。进一步的，可以将锅炉、焚烧炉、熔炼炉等焚烧产生的含有二噁英的烟气及烟尘，经所述装置直接处理；也可以将含有氯元素的废塑料、废旧电子线路板等，直接投入所述装置进行燃烧反应处理。本装置处理方法简单、高效，且处理后烟气中含尘量大幅降低。

Description

一种治理焚烧烟气中所含的二噁英的方法及装置
技术领域
本发明涉及锅炉、焚烧炉、熔炼炉所产生的烟气、烟尘的处理，以及特定待处理物料火法处理过程及所产生的烟气的处理，属焚烧烟气环保处理领域，具体而言，本发明涉及一种用于治理焚烧烟气中所含的二噁英的方法及装置，同时也是一种用于烟气和/或废料处理的处理方法及装置。
背景技术
随着工业化的不断发展，人们的生活水平也在不断的提高，在享受工业发展所带来的福利的同时，工业发展的副作用也日趋明显。金属冶炼、废旧金属再生冶炼、工业废弃物的火法处理、垃圾焚烧以及燃煤发电中所产生的烟气不仅遮住了蓝天白云，还生成了多种有毒害的气体，特别是烟气中活性的碳化合物与含氯化合物在排放的烟气中也十分容易发生反应，在合适的温度下，在碳、氢、氧、氯四元素共同存在的条件下，生成二噁英等多氯联苯类有机毒物。
二噁英作为一类剧毒物质，其毒性相当于人们熟知的剧毒物质氰化物的130倍、砒霜的900倍。大量的动物实验表明，很低浓度的二噁英就对动物表现出致死效应。从职业暴露和工业事故受害者身上已得到一些二噁英对人体的毒性数据及临床表现可知，暴露在含有二噁英的环境中，可引起皮肤痊疮、头痛、失聪、忧郁、失眠等症，并可能导致染色体损伤、心力衰竭、癌症等。二噁英能够在人体内长时间存在，长期接触还会导致体内二噁英积蓄，造成严重的伤害。
与此同时，随着人们对石化产品使用的日益增多，废旧塑料也逐渐增加。然而，由于这些塑料产品无法在自然条件下分解，而一般的掩埋也无法处理爆发式增长的废旧塑料，因而，将其燃烧处理也就成了对这类废料处理的主要方法。但是，由于一般的燃烧方法在燃烧条件下，所产生的烟气、烟尘中同时存在着未燃烧干净的碳的颗粒、CO等具有较强活性的碳的化合物，及含有氯、氧、氢等元素的化合物，在特定的温度区间，这类烟气、烟尘等极易反应生成二噁英，而这也使得自然界中二噁英的总量逐年升高。
同样的，含氯含碳的纸张、木制品在处置过程中，也容易在金属离子等的催化作用下产生二噁英，且更加难以发现和控制。
因此，如何有效的在焚烧过程中将这些废气或废料中的碳元素充分除去，从而避免其与含氯物质反应生成二噁英，并防止所产生的二噁英进一步影响环境以及人体健康，就成了现阶段亟待解决的技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种治理焚烧烟气中所含二噁英的处理装置，借助本发明装置，通过将含有二噁英的烟气经装置的进料管直接通入液态的高温熔体中，并在熔体的高温作用下，促进对烟气中含碳物质的直接燃烧反应处理，如此可以将烟气中所含有的在之前焚烧过程中所产生的CO等化学性质活泼的含碳化合物及残留在烟尘中的碳颗粒等通过本装置被进一步氧化燃烧反应，同时因液态熔体的高温及过滤作用，不仅促进了烟气中的含碳物质彻底生成CO2等惰性碳化合物，而且还大幅度地消除了烟气中所携带的烟尘量，经以上反应及处理后的烟气，因不存在活泼碳元素，在碳缺少的环境下，也就不再具备生成具有苯环结构的有机物的条件，所以，即使烟气中仍存在着含氯化合物，烟气温度的变化也符合相关条件，但仍不会反应生成二噁英。从而解决了现有工程技术中由于无法将烟气中的碳颗粒或化学性质活泼的含碳化合物充分去除，所导致的在焚烧过程中仍会产生一定量的二噁英等毒害物质这一技术难题。本发明装置具有能够对烟气充分处理，且不再产生二噁英的效果，而且在处理过程中也不会再产生新的有毒物质等优点。
本发明的第二个目的在于提供一种治理焚烧烟气中二噁英等的方法，其同时也是一种用于含氯废料处理的方法，本发明方法中，借助发明装置中所盛有的液态高温熔体，通过将烟气和/或废料直接输送进熔体之中，借助熔体的高温及液态熔体的过滤作用，促进了烟气和/或废料充分氧化燃烧，较彻底地清除掉了烟气和/或废料中的各种有机物及含有化学性质活泼的含碳化合物和碳颗粒，消除了经处理后的烟气再次生成二噁英的物质基础。依据本发明方法设计的处理装置具有结构简单、高效，且不产生二次污染物等优点，而且本处理装置所消耗的能量，其中很大部分可以在后续的余热利用过程中被回收，故本处理装置总体能耗不高。
为了实现本发明目的，特采用以下技术方案：
一种治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，所述装置包括保温炉体以及进料管；其中，所述装置保温炉体中装有高温熔体，所述进料管的一端浸入所述高温熔体中，所述进料管的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体中。其中，所述进料管可以独立于保温炉体存在，也可以经特定的结构设计与本装置的保温炉体构成一体化结构。
本发明中，所述高温熔体为温度能够达到并保持在1100℃及以上温度的液态熔体。
本发明中，通过设置浸入高温熔体的进料管，从而可将烟气或废料直接通入高温熔体中进行反应，并将其中所包含的碳颗粒或活性含碳化合物完全反应除去，从而实现了处理后的烟气中不再有碳颗粒及活性的碳的化合物存在，进而不会再与氢、氧等元素形成具有苯环结构的有机物，从根本上避免这些有机物与烟气或废料中的含氯化合物反应生成二噁英的可能；同时，采用气力输送的方式将烟气和/或废料带入高温熔体中，也进一步为在高温熔体进行的反应带入氧气，与此同时高温熔体还充分发挥了其液态的过滤作用，进而提高了烟气的处理效率，并同步过滤掉了大部分烟气中所携带的烟尘。本发明装置具有结构简单，处理效率高，且处理后不会产生二噁英等有害气体的优点。
可选的，本发明中，所述烟气为钢铁冶炼、有色金属冶炼或垃圾焚烧生产等生产过程中或生活活动中所产生烟气。
可选的，本发明中，所述废料为氯乙烯等含氯塑料或其他含氯、含碳物质如纸张、木制品和电子废弃物及玻璃钢废弃物等。
可选的，本发明中，所述进料管设置于所述保温炉体的顶部或侧面；优选的，本发明中，所述进料管设置于所述保温炉体的顶部。
可选的，本发明中，所述高温熔体为高温金属铜熔体和/或高温多种非金属材料所形成的同温共熔体。
本发明中，通过对所用高温熔体材料的选择和调整，并使用具有良好流动性的熔体材料，从而可以进一步提高对废气和/或废料的处理能力以及处理效率。
可选的，本发明中，所述高温金属熔体为铜水等铜金属的液态形态，和/或几种非金属材料所调配成的同温共熔体。
可选的，本发明中，所述高温共熔体为硅酸盐熔体、CaO熔体、Fe2O3熔体、Al2O3熔体、MgO熔体、氧化锰熔体或2CaO·SiO2等一种或几种氧化物调配而成的混合熔体。
可选的，本发明中，所述保温炉体上进一步设置有保温烧嘴，并可以通过在保温烧嘴燃烧由压缩空气、压缩氧气与燃料混合物对所述高温熔体进行加热或保温。
本发明中，通过设置保温烧嘴并对熔体进行加热或保温，从而可以使得熔体在烟气和/或废料处理过程中保持高温熔融状态，进而提高处理效率，发挥过滤功能。
可选的，本发明中，所述保温烧嘴设置于所述保温炉体的顶部或侧壁；优选的，本发明中，所述保温烧嘴设置于所述保温炉体的顶部。
可选的，本发明中，所述压缩空气、压缩氧气与燃料混合物是经管路由外部供给保温烧嘴，并通过保温烧嘴喷入处理装置内燃烧。
可选的，本发明中，所述混合物为压缩空气或压缩氧气中的任意一种和气态、液态、固态燃料的混合物。
本发明中，通过对所通入混合物的进一步选择和优化，使用压缩空气或氧气作为助燃气体，从而充分保障了燃烧过程中的氧化气氛，进而提高了燃烧的保温和/或加热效率。
可选的，本发明中，所述燃料可为氢气、甲烷、乙炔或天然气等气态可燃性石化气体；也可以是汽油、柴油等液态石化燃料；甚至可以是石油焦之类的固态低灰分燃料。
可选的，本发明中，所述装置上还进一步设置有烟气排放口。
本发明中，通过设置烟气排放口，从而可以将处理后烟气或者处理产生的烟气经烟气排放口排放，并为后续除硫设备、除硝设备或者对烟气余热利用设备的运行创造良好的条件，进而实现废气的充分净化，并实现能源的充分利用。
可选的，本发明中，所述烟气排放出口设置于所述保温炉体顶部。
可选的，本发明中，所述保温炉体上进一步设置有排渣口。
本发明中，通过进一步设置排渣口，从而可以将处理过程中所生成的高温熔体的增量部分，以溢流形式排出本装置。
进一步的，在本发明处理烟气、烟尘过程中，随着融入高温熔体中累计烟尘量的增加，多余的高温熔体可通过排渣口溢出；对于输入含烟尘比例较大的烟气，需进行烟尘成分测定，并依据测定的基本成分和相关材料相图，通过进料管加入造渣物料，以实现造渣物料的合理调配与补充，并以此保持本装置内始终保持有合理的高温熔体的量，及保证液态高温熔体的良好流动性。
可选的，本发明中，所述排渣口设置于所述保温炉体的侧壁，靠近高温熔体液面的位置。
同时，本发明还提供了一种治理焚烧烟气中所含二噁英的处理方法，所述方法使用本发明所述装置；其中，所述方法包括如下步骤：通过气流将烟气和/或废料经由进料管通入高温熔体中，并在高温熔体中对烟气和/或废料进行高温反应及过滤处理。
本发明中，通过采用本发明装置对烟气和/或废料进行处理，因而能够简单、快捷、可靠地对烟气和/或废料进行处理，并具有处理效率高，且不产生二次有毒污染物等优点。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括在保温烧嘴燃烧混合气体对所述高温熔体进行加热或保温的步骤。
本发明中，通过对熔体进行加热或保温，从而可以使得熔体在处理过程中保持熔融的液化状态，进而提高处理的效率。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括将处理后和/或处理产生的烟气通过烟气排放口排放的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中，通过设置浸入高温熔体的进料管，从而可将烟气和/或废料直接通入高温熔体中进行氧化反应及过滤，因熔体的摄氏1100度以上的高温及装置内的氧化气氛，保证了氧化反应的瞬间完成，并将其中所包含的碳颗粒或活性含碳化合物完全反应除去，从而可以避免烟气中的碳、氢、氧等再与烟气中的含氯物质反应生成二噁英；同时，采用气流将烟气和/或废料带入高温熔体中，也可以进一步为在高温熔体的反应带入更多的氧气，并提高反应处理的效率。此外由于液态高温熔体的过滤作用，还可大量去除烟气中所携带的烟尘等有害物质，将烟尘融入高温熔体之中，大幅降低处理后烟气所携带的烟尘量及颗粒物等，实现烟气的进一步净化，降低后端烟气处理设备，如电除尘器、布袋除尘器的工作负荷。
(2)本发明中，通过进一步设置保温烧嘴、烟气排放口和排渣口，并对所用高温熔体组分的进一步选择和调整，从而进一步提高了对烟气和/或废料的处理效率及净化效果，本装置所排出的高温烟气可通过后端的余热利用，实现对本装置运行能耗的回收，提高了能源的使用效率。
(3)本发明中，通过使用本发明装置对烟气和/或废料进行处理，从而可以通过简单的操作就将烟气和/或废料中的碳颗粒或活性碳化合物除去，同时也不会产生二噁英等污染物，并能够实现高效、快捷的处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明所提供的一种用于治理焚烧烟气中所含二噁英的处理方法及装置的结构示意图，其中：
1－保温炉体；2－进料管；3－高温熔体；4－保温烧嘴；5－烟气排放口；6－排渣口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1，在本发明的一个方案中，所述用于治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，包括保温炉体1以及进料管2。炉体1中装有高温熔体3，进料管2的一端浸入高温熔体3中，进料管2的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体3中。
其中，所述高温熔体3为温度高于1100℃的铜水和/或熔炼渣。
请参考图1，在本发明的又一个方案中，所述用于治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，包括保温炉体1、进料管2以及保温烧嘴4。炉体1中装有高温熔体3，进料管2的一端浸入高温熔体3中，进料管2的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体3中；同时，可以通过在保温烧嘴4燃烧混合气体对高温熔体3进行加热或保温；
其中，所述高温熔体3为温度高于1100℃的铜水和/或熔炼渣。
请参考图1，在本发明的一个优选的方案中，所述用于治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，包括保温炉体1、进料管2以及保温烧嘴4。保温炉体1中装有高温熔体3，进料管2的一端浸入高温熔体3中，进料管2的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体3中；同时，可以通过在保温烧嘴4燃烧混合气体对高温熔体3进行加热或保温；
其中，所述高温熔体3为温度高于1100℃的铜水和/或熔炼渣；所述混合气体为乙炔气与压缩空气的混合气体。
请参考图1，在本发明的又一个优选的方案中，所述用于治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，包括保温炉体1、进料管2、保温烧嘴4以及烟气排放口5。保温炉体1中装有高温熔体3，进料管2的一端浸入高温熔体3中，进料管2的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体3中；同时，可以通过在保温烧嘴4燃烧混合气体对高温熔体3进行加热或保温；进一步的，处理后的烟气和/或处理产生的烟气可以通过烟气排放口5排放后，进一步进行除硫、除氮或将烟气的余热回收利用。
其中，所述高温熔体3为温度高于1100℃的铜水和或熔炼渣；所述混合气体为氢气与压缩空气的混合气体。
请参考图1，在本发明的又一个优选的方案中，所述用于治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，包括保温炉体1、进料管2、保温烧嘴4、烟气排放口5以及排渣口6。保温炉体1中装有高温熔体3，进料管2的一端浸入高温熔体3中，进料管2的另一端可以通过气流将烟气和/或废料带入高温熔体3中；同时，可以通过在保温烧嘴4燃烧混合气体对高温熔体3进行加热或保温；同时，所述排渣口6可以将处理过程中生成的固体废料清除出去，并实现多余高温熔体3溢流；
其中，所述进料管2设置于所述保温炉体1的顶部；所述保温烧嘴4设置于所述保温炉体1的顶部，并可以从外部向保温烧嘴通入混合气体；所述高温熔体3为温度高于1100℃的铜水和/或熔炼渣；所述混合气体为氢气与压缩空气的混合气体。
请参考图1，本发明治理焚烧烟气中所含二噁英的方法的具体步骤如下：将烟气和/或废料由气流经由进料管2的一端通入高温熔体3中，并在高温熔体3中将烟气和/或废料中的碳颗粒以及活性的碳化合物中高温反应除去；当高温熔体3的温度过低或出现凝固的倾向时，向保温烧嘴4内通入压缩空气和氢气的混合气体，并在保温烧嘴4处将通入的混合气体点燃，并对高温熔体3进行加热。同时，将处理后或处理生成的气体通过烟气排放口排除。在烟气/废料处理后，如果发现炉体1内高温熔体3的量明显增加，则通过排渣口6将处理过程中产生的多余废渣除去，避免炉体1内的高温熔体满溢。
本发明通过将待处理的烟气和/或废料直接通入高温熔体中，从而可以将烟气和/或废料中所包含的碳颗粒以及活性的碳化合物反应除去，进而可以避免烟气中产生二噁英。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种治理焚烧烟气中所含二噁英的装置，其特征在于，所述装置包括处理装置的保温炉体以及进料管；
其中，所述保温炉体中盛有液态高温熔体，保温炉体中的气氛为氧化气氛；所述进料管的出料一端需浸入所述高温熔体中，所述进料管的另一端，即进气、进料端可以通过气力输送的方式，由此端将烟气、烟尘和/或特定待处理物料送入本处理装置的高温熔体中；
其中，所述进料管可以独立于保温炉体存在，也可以经特定的结构设计与本装置的保温炉体构成一体化结构。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高温熔体可以为高温的金属铜熔体，或者为多种非金属物质在高温下形成的同温共熔体，也可以为铜熔体与熔炼渣共同构成的混合熔体；
其中，所述高温熔体的温度需达到并保持在摄氏1100度以上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保温炉体上进一步设置有加热保温烧嘴，并可以通过加热保温烧嘴燃烧混合有燃料及压缩气体的混合物对所述高温熔体进行加热或保温。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述混合物为压缩空气或压缩氧气中的任意一种和气体燃料、液体燃料或固体燃料的混合物，通过调整压缩空气或压缩氧气与燃料的比例，形成加热保温烧嘴的火焰为氧化焰，并保证处理装置内的气氛为弱氧化气氛。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置上还进一步设置有处理后的烟气排放口，用于经本装置处理后的烟气排放。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保温炉体上进一步设置有排渣口。
7.一种治理焚烧烟气中所含的二噁英的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1－6中任一项所述装置；
其中，所述方法包括如下步骤：通过气力输送将烟气、烟尘和/或特定待处理物料经由进料管通入所述处理装置所盛的液态高温熔体中，并在液态高温熔体的作用下，对烟气、烟尘和/或特定待处理物料进行高温氧化反应处理，及烟气、烟尘的过滤处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括在保温烧嘴燃烧压缩空气或压缩氧气与燃料混合物，对所述高温熔体进行加热或保温的步骤。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括将处理后所产生的烟气经由烟气排放口排放的步骤。
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