CN106122983B - 一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其成本低，可有效适用于高温烟气的二噁英脱除，避免发生安全隐患，本发明还提供了一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的方法；其包括焚烧炉，所述焚烧炉连接二燃室后连通稳定器的进口，所述稳定器的出口连通静电除尘器，所述静电除尘器通过风机与排放烟囱相连通，所述静电除尘器下方设置有集灰斗，在所述稳定器与静电除尘器之间装有烟道，所述烟道内装有喷嘴，所述喷嘴通过喷射管路连接定量输送控制器、风机，所述定量输送控制器连接吸附剂储备仓，所述吸附剂储备仓中存储改性纳米活性硅吸附剂。

Description

一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置及其方法
技术领域
本发明涉及冶金行业烟气治理技术领域，具体为一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置及其方法。
背景技术
一些钢铁企业内部配置回转窑等污泥焚烧设备的目的是对下属各分厂发生的污泥、浮渣、牛脂、杂废油进行无机化处理，烧后的残渣含铁成份很高，约占60～80％，可以直接用车送往烧结加工成球团矿，变废为宝，但是其排出的废气中，含有二噁英等污染物质，二噁英作为持久性有机污染物，不仅毒性强，而且能够致癌和致畸变，并具有遗传效应。
目前，国内外对二噁英污染物的治理有吸附和分解两种方法，如：联合脱NOx的催化氧化降解技术、布袋除尘中的催化分解技术、疏水性分子筛、沸石及炭纳米管吸附技术、移动床、连续式和填充床活性炭吸附技术、湿法和干法洗涤技术等，其中，催化分解法能够彻底分解二噁英，但是所使用的催化剂成本较高，并且废弃后的催化剂还存在如何处置的问题；物理吸附及洗涤法相对较简单，但是仅对二噁英起到分离富集作用，也存在失活吸附剂的二次处理问题。
而用于二噁英吸附的有效吸附剂主要是活性碳，但制作活性碳需要消耗大量的木材和优质煤，目前市场价格在7000--11000元/吨，成本较高，以及由于有些焚烧炉排放烟气温度较高，只能采用静电除尘器除尘，若采用活性碳作为二噁英吸附剂，由于活性碳的理化性质，其属于易燃物质，进入电除尘后会存在安全隐患，故无法采用。
中国专利CN1796869A公开了一种垃圾焚烧尾气的净化方法和装置，其主要是利用石灰粉料、铁质飞灰和活性炭作为吸附剂和反应剂，配合后续的布袋除尘器来脱除烟气中的酸性气体、二噁英等物质，但由于活性炭，同样无法适用于配有静电除尘器的高温烟气中的二噁英脱除情况；中国专利CN2657757Y与上述专利类似，也是利用活性炭作为吸附剂进行二噁英脱除，同样不适用高温烟气的二噁英脱除；中国专利CN201596445U公开了一种垃圾焚烧烟气中二噁英的脱除设备，其主要是先向烟道内喷入粉末状活性炭，吸附部分二噁英后，进入布袋除尘器被分离，除尘器出口的烟气再次经过活性炭纤维过滤设备进行二次脱除二噁英，然后排放，从而达到极低的二噁英排放浓度，虽然该工艺经过改进，能够更大限度的脱除烟气中的二噁英物质，但也同样不适用于高温烟气中的二噁英脱除。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其成本低，可有效适用于高温烟气的二噁英脱除，避免发生安全隐患，本发明还提供了一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的方法。
其技术方案是这样的：一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其包括焚烧炉，所述焚烧炉连接二燃室后连通稳定器的进口，所述稳定器的出口连通静电除尘器，所述静电除尘器通过风机与排放烟囱相连通，所述静电除尘器下方设置有集灰斗，其特征在于：在所述稳定器与静电除尘器之间装有烟道，所述烟道内装有喷嘴，所述喷嘴通过喷射管路连接定量输送控制器、风机，所述定量输送控制器连接吸附剂储备仓，所述吸附剂储备仓中存储改性纳米活性硅吸附剂。
其进一步特征在于：所述烟道包括相连接的直管和弯管，所述直管连接所述稳定器，所述弯管连接所述静电除尘器，所述喷嘴设置于所述直管内。
一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英方法，其特征在于：其具体步骤是，
（1）、焚烧炉排出的烟气进入二燃室再次进行燃烧分解后进入稳定器，分解后的烟气在所述稳定器内进行换热、喷雾冷却；
（2）、在稳定器与静电除尘器之间安装由直管和弯管连接而成的烟道，所述烟道内的温度为120℃～220℃，并在与所述稳定器连接的所述直管内装有喷嘴，所述喷嘴通过喷射管路连接定量输送控制器和用于吸附剂气力输送的风机，以控制所述喷嘴喷出的吸附剂的量，所述定量输送控制器连接吸附剂储备仓，所述吸附剂储备仓中存储改性纳米活性硅吸附剂，所述喷嘴喷出定量的所述吸附剂，并与从所述稳定器排出的烟气在烟道内混合后进入静电除尘器；
（3）、所述吸附剂与烟气进入所述静电除尘器后继续进行吸附反应并沉降，与含铁粉尘一起被送入设置于所述静电除尘器下方的集灰斗，再经槽罐车送往堆场进行烧结配料，从而返回生产进行再次利用，吸附的二噁英则会被烧结过程中的高温彻底分解，废气则通过与所述静电除尘器连接的风机排到排放烟囱，并从排放烟囱中排出。
其进一步特征在于：所述吸附剂粒径大于300目，比表面积为800 m²/g～1500m²/g；所述吸附剂的喷入浓度为80 mg/Nm3～150mg/Nm3；
所述弯管呈U型；
所述喷嘴均匀布置于所述直管内的直径方向上，每个所述喷嘴设置为与所述稳定器内上升的烟气流相倾斜，其倾斜角度为0~45°；
所述定量输送控制器采用差重式定量输送机；所述吸附剂储备仓呈倒锥形结构；所述风机、风机均采用罗茨风机。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明中从稳定器内排出的烟气与喷嘴喷出定量的吸附剂先在烟道内混合后再进入静电除尘器，实现了气固分离，其无需花费高昂的代价将静电除尘器改为高温布袋除尘器，可以大大节约同类烟气处理设备的投资和运行成本，以及避免了现有喷吹入活性炭后对静电除尘器的运行带来安全隐患的问题；
2、本发明采用改性纳米活性硅为吸附材料，替代了常用的煤质活性炭吸附剂，其为不燃物质，可直接喷入120℃～220℃的高温烟气中，可有效脱除烟气中的二噁英类有机污染物，且在120℃～220℃的烟气温度条件下，仍可保持较高的吸附性能，二噁英去除率高；
3、本发明中吸附剂完成吸附二噁英后，随含铁除尘灰一起烧结配料，可重新进行返回生产再利用，其中所含的二噁英物质在烧结燃烧过程中，被彻底分解，因此不会产生二次污染物；
综上所述，本发明可有效适用于配有静电除尘器的高温焚烧炉烟气的二噁英脱除。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其包括焚烧炉2，焚烧炉2连接二燃室3后连通稳定器4的进口，稳定器4的出口连通静电除尘器6，静电除尘器6通过风机1-2与排放烟囱8相连通，静电除尘器8下方设置有集灰斗7，在稳定器4与静电除尘器6之间装有烟道5，烟道5内装有喷嘴9，喷嘴9通过喷射管路10连接定量输送控制器11、风机1-1，定量输送控制器11连接吸附剂储备仓12，吸附剂储备仓12中存储改性纳米活性硅吸附剂。
烟道5包括相连接的直管5-1和弯管5-2，弯管5-2呈U型，直管5-1连接稳定器4，弯管5-2连接静电除尘器6，喷嘴9设置于直管5-1内；直管5-1内的直径方向上均匀布置有4个喷嘴9，喷嘴9的个数具体可根据实际情况设置；以及喷嘴9设置为与稳定器4内上升的烟气流相倾斜，其倾斜角度为45°。
一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英方法，其具体步骤是，
（1）、焚烧炉2排出的烟气进入二燃室3再次进行燃烧分解后进入稳定器4，分解后的烟气在稳定器4内进行换热、喷雾冷却；其中二燃室3的主要是将焚烧过程中所产生的一些有机气体在二燃室3内再次进行燃烧分解；稳定器4主要是将二燃室3出来的高温烟气经换热后，再进行喷雾冷却，将烟气温度迅速降至200℃左右，以满足后续除尘设备的烟温要求；
（2）、在稳定器4与静电除尘器6之间安装由直管5-1和U型弯管5-2连接而成的烟道5，烟道5内的温度为120℃～220℃，并在与稳定器4连接的直管5-1内装有喷嘴9，喷嘴9通过喷射管路10连接定量输送控制器11和用于吸附剂气力输送的风机1-1，以控制喷嘴9喷出的吸附剂的量，具体可根据烟气流量以及二噁英原始浓度来设定吸附剂喷吹量，定量输送控制器11连接吸附剂储备仓12，吸附剂储备仓12中存储有通过采用袋装人工加料的改性纳米活性硅吸附剂，喷嘴9喷出定量的且浓度为120mg/Nm3的吸附剂，吸附剂进入烟道5后，迅速扩散，通过弯管5-2使吸附剂和从稳定器4排出的烟气得以在短时间内充分混匀后进入静电除尘器6；
（3）、吸附有二噁英的吸附剂与带着各种粉尘的烟气进入静电除尘器6后继续进行吸附反应，将烟气中的气态二噁英吸附并被捕集下来，与含铁粉尘一起被送入设置于静电除尘器6下方的集灰斗7，再经槽罐车送往堆场进行烧结配料，从而返回生产进行再次利用，而吸附的二噁英则会被烧结过程中的高温彻底分解，废气则通过与静电除尘器6连接的风机1-2排到排放烟囱8，并从排放烟囱8中排出，喷吹吸附剂后，静电除尘器6出口排放的烟气中的粉尘浓度不超过原始浓度的5%。
吸附剂为一种改性纳米活性硅吸附剂，其主要成分为氧化钙和氧化硅，物相结构为非晶硅酸盐，内部具有丰富的微孔结构，呈蜂窝状，吸附剂粒径大于300目，比表面积在800 m²/g～1500m²/g；其具体制备方法已在中国专利201310637552.9一种以煤基固废为原料制备活性硅吸附材料的方法中公开；以及该吸附剂与煤质活性炭的最大区别在于它的主要成分为氧化钙和氧化硅，不具有可燃性，因此可以直接喷入120℃～220℃的高温烟气中，用于脱除烟气中的二噁英类有机污染物，再利用焚烧炉本身带有的静电除尘器实现气固分离，可有效避免发生安全隐患；
4个喷嘴9均匀布置于直管5-1内的直径方向上，喷嘴9设置为与稳定器4内上升的烟气流相倾斜，其倾斜角度为45°；定量输送控制器11采用差重式定量输送机；吸附剂储备仓12呈倒锥形结构；风机1-1、、风机1-2均采用罗茨风机，以控制喷嘴9喷出的吸附剂的量。
实施例1
设定原始烟气流量为27000Nm3/h，烟气流速为7.7m/s，烟气中水分含量为11.4%，静电除尘器6前烟道5内烟气温度为200℃～210℃，吸附剂喷入量为4kg/h，系统运行时，首先将吸附剂加入吸附剂储备仓12，根据设定的吸附剂喷吹量，依靠定量输送控制器11，定量输送给喷射管路10，经由喷嘴9喷入烟道5，烟道5由一上升垂直的直管5-1和一U型弯管5-2连接而成，U型弯管5-2与静电除尘器6相连，吸附剂进入直管5-1后，在直管5-1以及U型弯管5-2内迅速扩散并与烟气混合，之后进入静电除尘器6，烟气带着的各种粉尘以及吸附有二噁英的吸附剂进入静电除尘器6后并沉降，得到含铁粉尘，送至集灰斗7，再送往堆场进行烧结配料，从而返回生产进行再次利用，吸附剂中所吸附的二噁英在烧结过程中，被高温分解，不会造成二噁英的富集，通过工业实际运行得出，二噁英的脱除率可达68%。
实施例2
设定原始烟气流量为24200Nm3/h，烟气流速为6.9m/s，烟气中水分含量为11.1%，静电除尘器6前烟道5内烟气温度为180℃～200℃，吸附剂喷入量为2kg/h，重复上述操作后，通过工业实际运行得出，二噁英的脱除率为79%。
综上，本发明可适用于配有静电除尘器的高温焚烧炉烟气的二噁英脱除，在120℃～220℃的烟气温度条件下，仍然保持较高的吸附性能，二噁英去除率大于68%，二噁英去除率高，可有效应用于工业生产中，具有较好的经济效益。

Claims (6)

1.一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其包括焚烧炉，所述焚烧炉连接二燃室后连通稳定器的进口，所述稳定器的出口连通静电除尘器，所述静电除尘器通过风机与排放烟囱相连通，所述静电除尘器下方设置有集灰斗，其特征在于：在所述稳定器与静电除尘器之间装有烟道，所述烟道内装有喷嘴，所述喷嘴通过喷射管路连接定量输送控制器、风机，所述定量输送控制器连接吸附剂储备仓，所述吸附剂储备仓中存储改性纳米活性硅吸附剂；所述吸附剂粒径大于300目，比表面积为800 m²/g～1500m²/g；所述吸附剂的喷入浓度为80 mg/Nm3～150mg/Nm3。
2.根据权利要求1所述的一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其特征在于：所述烟道包括相连接的直管和弯管，所述直管连接所述稳定器，所述弯管连接所述静电除尘器，所述喷嘴设置于所述直管内。
3.根据权利要求2所述的一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其特征在于：所述弯管呈U型。
4.根据权利要求2所述的一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其特征在于：所述喷嘴均匀布置于所述直管内的直径方向上，每个所述喷嘴设置为与所述稳定器内上升的烟气流相倾斜，其倾斜角度为0~45°。
5.根据权利要求1所述的一种焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置，其特征在于：所述定量输送控制器采用差重式定量输送机；所述吸附剂储备仓呈倒锥形结构；所述风机、风机均采用罗茨风机。
6.采用如权利要求1中所述的焚烧炉烟气携气流脱除二噁英的装置的方法，其特征在于：其具体步骤是，
（1）、焚烧炉排出的烟气进入二燃室再次进行燃烧分解后进入稳定器，分解后的烟气在所述稳定器内进行换热、喷雾冷却；
（2）、在稳定器与静电除尘器之间安装由直管和弯管连接而成的烟道，所述烟道内的温度为120℃～220℃，并在与所述稳定器连接的所述直管内装有喷嘴，所述喷嘴通过喷射管路连接定量输送控制器和用于吸附剂气力输送的风机，以控制所述喷嘴喷出的吸附剂的量，所述定量输送控制器连接吸附剂储备仓，所述吸附剂储备仓中存储改性纳米活性硅吸附剂，所述喷嘴喷出定量的所述吸附剂，并与从所述稳定器排出的烟气在烟道内混合后进入静电除尘器；
（3）、所述吸附剂与烟气进入所述静电除尘器后继续进行吸附反应并沉降，与含铁粉尘一起被送入设置于所述静电除尘器下方的集灰斗，再经槽罐车送往堆场进行烧结配料，从而返回生产进行再次利用，吸附的二噁英则会被烧结过程中的高温彻底分解，废气则通过与所述静电除尘器连接的风机排到排放烟囱，并从排放烟囱中排出。
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