CN107261788A - 一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要属于高温烟气的处理方法及其装置技术领域，具体涉及一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置。所述方法包括：首先将高温烟气进行余热回收，经除尘、脱酸后快速降温，再经二次除尘后进入光解净化塔将二噁英分解后排放。通过高温烟气余热回收、除尘、脱酸并快速冷却抑制二噁英重新合成，利用紫外线对二噁英进行催化分解，实现了高温烟气中二噁英的简单高效地脱除。本发明的二噁英脱除方法和装置具有简单、高效等特点，易于工业化应用。

Description

一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置
技术领域
本发明主要属于高温烟气的处理方法及其装置技术领域，具体涉及一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置。
背景技术
二噁英(Dioxin)是一类由2个或1个氧原子联接2个被氯取代的苯环所组成的三环芳香族有机化合物，由于氯原子的取代数目和位置的不同，共构成了75种多氯二苯并二噁英(PCDDs)异构体和135种多氯二苯并呋喃(PCDFs)异构体。二噁英具有亲脂性及化学稳定性，700℃以上才开始分解，易在土壤和生物体内沉积，并通过食物链在人体内大量富集。二噁英是一种毒性极强的有害物质，对人类有致癌性、催畸形性和免疫毒性等，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，其中有17种(2、3、7、8位被Cl取代的)被认为对人类和生物危害最为严重。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。
二噁英并不是天然存在的，主要是含氯有机物在高温过程中产生的，如废弃物焚烧、钢铁冶金、有色冶金等产生的烟气中，往往都含有高浓度的二噁英，对环境的危害极为严重。705℃以上二噁英被分解，在降温过程中会重新合成，合成过程必需氯原子。铜离子是二噁英合成的催化剂，促进其合成。目前主要通过控制焚烧温度、湍流度和烟气停留时间等手段来控制烟气中二噁英浓度，并通过末端治理，如活性炭吸附、催化分解等，进一步降低二噁英的浓度，实现有组织排放。为了减少烟气中二噁英的排放，国内外主要的控制技术有源头控制、炉内控制和烟气治理等。
1、源头控制：将高含氯类物质以及一些重金属分拣出来。
2、炉内控制：一是通过添加抑制剂抑制二噁英的生成，例如，CN101725989公开了一种采用硫磺、高硫煤、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙为抑制剂，抑制垃圾焚烧过程中二噁英生成的方法；CN101485955公开了一种将硫铁矿和垃圾一并投入到焚烧炉中，通过控制硫铁矿的加入量抑制垃圾焚烧过程中二噁英生成的方法；二是高温裂解，在850℃以上，停留时间2s，可将99.95％的二噁英分解，温度越高，分解速率越快。例如，CN103990639公开了一种生活垃圾资源化无害化处理系统，焚烧炉采用热风和沼气助燃，炉温高，燃烧完全，使二噁英充分裂解；CN104028081A公开了一种垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置，采用恒定高温装置控制烟气在高温状态下停留一段时间，去除烟气中二噁英成分。
3、烟气治理：一是吸附分离，利用吸附剂把二噁英从烟气中分离出来。例如，CN1796869公开了一种利用石灰粉料、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、二噁英等物质的方法；CN201997249U公开了一种采用向烟气中喷入碱性冷却液以降低二噁英排放的方法；CN102772980公开了一种利用廉价的半焦分子筛作为吸附剂的垃圾焚烧系统中二噁英的脱除装置。二是催化分解，在催化剂的作用下，使二噁英在较低的温度下氧化分解。例如，CN1626277公开了一种以TiO2为载体，V2O5、WO3、MoO3和TiO2为活性成分的催化剂，可在240~320℃的温度下，有效脱除烟气中的二噁英；CN101580973公布了一种具有二噁英分解功能的聚四氟乙烯纤维的制备方法，将催化剂活性成分和聚四氟乙烯纤维制备成具有催化活性的滤袋；CN101485958公开了一种用于降解烟气中二噁英的光催化反应器及光催化剂活化方法；CN201921634U公开了一种利用紫外线发射装置活化光触媒涂层，达到催化分解二噁英的方法；CN102814108公开了一种臭氧辅助催化分解高温烟气中挥发性有机污染物的方法，利用臭氧有效促进了二噁英在金属氧化物催化剂上的低温分解。
上述技术存在一些明显的缺点。例如，采用高温裂解的方式处理二噁英，这种方法不仅对设备要求高，处理过程能耗高，增加了成本，且处理能力有限，难以实现工业化应用；通过添加抑制剂抑制二噁英的生成，其添加的抑制剂通常会带来一些新的污染；采用吸附剂吸附二噁英，只是对二噁英进行了转移且通常需与除尘洗涤等操作配合使用，吸附有二噁英的吸附剂还需进行再处理，运行成本较高；采用催化分解二噁英技术，则存在设施规模巨大、催化剂中毒和需要定期更换、烟气需要再加热、处理气量规模小等问题；不进行烟气急冷而仅仅采用臭氧或紫外线来分解二噁英是不能实现达标排放的。此外，上述技术在处理过程中都会产生含有高浓度二噁英的飞灰，对环境的危害很大，必须将其作为危险固废进行处置。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置，所述方法通过高温烟气余热回收、除尘、脱酸并快速冷却抑制二噁英重新合成，利用紫外线对二噁英进行催化分解，实现了高温烟气中二噁英的简单高效地脱除。本发明的二噁英脱除方法和装置具有简单、高效等特点，易于工业化应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高温烟气中二噁英的脱除装置，所述装置包括依次连接的余热回收塔、高频高压电除尘器、半干式反应塔、急冷塔、布袋除尘器、光解净化塔、负压引风机和烟囱；
所述余热回收塔用于高温烟气的余热回收；
所述高频高压电除尘器用于余热回收后烟气的首次除尘；
所述半干式反应塔用于脱除首次除尘后烟气中的酸性物质；
所述急冷塔用于将除酸后烟气的快速冷却；
所述布袋除尘器用于将除酸后烟气进行二次除尘，
所述光解净化塔用于将二次除尘后烟气进行吸附和光解，以净化烟气；
所述负压引风机将经过所述光解净化塔净化后烟气引入所述烟囱中排出。
进一步地，所述光解净化塔能够利用吸附剂吸附二噁英，并对被吸附剂吸附的二噁英进行紫外光分解；所述光解净化塔包括圆柱形塔体、吸附板、高能UV紫外线灯、烟气导入装置和烟气出口；
所述高能UV紫外线灯设于所述光解净化塔的轴线位置；所述吸附板垂直固定在所述高能UV紫外线灯周围，各个吸附板在所述塔体中呈均匀、相互错开，并与径向垂直分布；所述烟气导入装置设置在所述塔体底端的一切线位置；所述烟气出口设置在圆柱形塔体顶端。
进一步地，所述吸附板上的吸附剂为活性炭、分子筛、沸石和经金属氧化物改性后的活性炭中的任意一种。
进一步地，所述高能UV 紫外线灯为臭氧型的高强Slimine系列、冷阴极和预热型紫外线灯管中的任意一种，所述高能UV 紫外线灯的功率密度80~200W/cm。
进一步地，所述余热回收塔为立式余热锅炉，其所用换热器为陶瓷换热器，所述余热回收塔能够将余热回收塔进口烟气温度900~1400℃和出口温度730~850℃之间温差的余热回收；
在所述余热回收塔与所述高频高压电除尘器之间的烟道中布置有陶瓷过滤器或金属过滤网，所述陶瓷过滤器或所述金属过滤网能够将粒径大于30μm的颗粒物去除，以便后续电除尘。
进一步地，所述高频高压电除尘器的除尘温度为730~850℃；所述高频高压电除尘器的数量至少为一台，其额定输出电压40kV~100kV，输出电压脉动频率2kHz~50kHz。高频高压电除尘器在高频高压电源的作用下使烟气中的粉尘颗粒高效荷电并脱除，除尘效率可达98％~99％。
进一步地，所述半干式反应塔的脱酸温度为500~750℃；在所述半干式反应塔的烟气入口处设有酸度检测器，能够实时监测烟气中酸性物质的浓度，根据烟气中酸性物质的浓度来确定碱性吸收剂的喷入量，所述碱性吸收剂的喷入量为化学计量的1.1~1.5倍；
所用碱性吸收剂为石灰(CaO)乳液、氢氧化钠（NaOH）溶液、碳酸钠(NaCO3)溶液、碳酸氢钠(NaHCO3)溶液和碳酸钙(CaCO3)溶液中的任意一种或任意两种及以上。
进一步地，所述急冷塔将烟气降温至120~200℃。
进一步地，所述装置还包括粉尘收集系统，所述粉尘收集系统与所述高频高压电除尘器、半干式反应塔及所述布袋除尘器相连。
一种高温烟气中二噁英的脱除方法，通过高温烟气余热回收、除尘、脱酸并快速冷却抑制二噁英重新合成，利用紫外线对二噁英进行催化分解，实现了高温烟气中二噁英的简单高效地脱除。具体为：
首先将900~1400℃的高温烟气通入余热回收塔中进行余热回收，使其温度降至850℃以下；余热利用后的烟气经高频高压电除尘器高温除尘，除去烟气中的飞灰等颗粒物；然后烟气通入半干式反应塔中，吸收分离烟气中的酸性物质；脱酸后的烟气通入急冷塔，快速降温至200℃以下；降温后的烟气再经布袋除尘器二次除尘，除去吸收剂粉尘及残余飞灰；最后烟气通入光解净化塔中，吸附并催化分解烟气中的二噁英等有毒有害气体，净化后的烟气通过负压引风机引入烟囱排放。
本发明的有益技术效果：
（1）本发明中所提供的的高温烟气中二噁英的脱除方法通过在高温下对烟气进行除尘、脱酸，可有效减少二噁英生成所必需的碳源、氯源和催化物质，从而大大减少了在高温烟气处理过程中二噁英的生成量，同时所收集到的飞灰不存在二噁英污染；烟气最后经光解净化塔吸附并光解，使粉尘、气体彻底净化。
（2）由于在前几级烟尘过滤净化过程中，大颗粒粉尘都被过滤净化掉，使光解净化塔的吸附分解效率大大提高，同时提高了设备使用寿命。光解净化塔所用吸附剂可循环使用，而且二噁英催化分解的温度低、设施规模小、运行成本低。
（3）本发明所提供的高温烟气中的二噁英的脱除方法及装置，可适用于包括废弃物焚烧、钢铁冶炼、有色金属再生、焚尸炉等在内的高温烟气中的二噁英以及其它挥发性有机物的高效脱除。
（4）本发明所述装置中的余热回收塔能够将900~1400℃到730~850℃之间温差的余热回收；
（5）本发明所述装置中在所述余热回收塔与所述高频高压电除尘器之间的烟道中布置有陶瓷过滤器或金属过滤网，利用陶瓷过滤器或金属滤网将大于30μm粉尘的去除，然后再利用高频高压电除尘器将小于30μm粉尘的去除，同时也降低了烟气中铜离子的的浓度，相当于减少了二噁英合成的铜催化剂，除尘灰不含二噁英；
（6）本发明所述装置中的半干式反应塔（3），在500~750℃条件下脱酸，能够实现脱硫、脱氯，即将烟气中HCl气体与碱性吸收剂反应将氯元素固化，减少二噁英合成必需的氯离子浓度；
（7）本发明所述装置中，同时设置急冷塔和光解净化塔，利用急冷和光分解联合技术，抑制二噁英合成并分解极微量的二噁英，实现达标排放。
（8）本发明的二噁英脱除方法和装置具有简单、高效等特点，易于工业化应用。
附图说明
图1为本发明高温烟气中二噁英的脱除装置结构示意图；
图2为高温烟气中二噁英脱除装置中光解净化塔的结构示意图；
图3为高温烟气中二噁英脱除装置中光解净化塔的内部俯视结构示意图；
图中：1.余热回收塔；2.高频高压电除尘器；3.半干式反应塔；4.急冷塔；5.布袋除尘器；6.光解净化塔；7.负压引风机；8.烟囱；9.粉尘收集系统；10.圆柱形塔体；11.吸附板；12.高能UV紫外线灯；13.烟气导入装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
在本发明中采用美国SGS公司的TCR TECORA系统对二噁英进行采样，利用高分辨气相色谱/高分辨质谱对二噁英进行痕量分析。
实施例1
首先将1400℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至850℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为80kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在750℃温度下，喷入1.2倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至120℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被沸石吸附剂吸附，在160W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.048ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例2
首先将1350℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至820℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为60kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在720℃温度下，喷入1.5倍化学计量的碳酸钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至140℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在120W/cm功率密度的冷阴极紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0336ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例3
首先将1300℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至800℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为70kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在650℃温度下，喷入1.2倍化学计量的氢氧化钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至160℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被分子筛吸附剂吸附，在200W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0132ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例4
首先将1250℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至730℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为40kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在600℃温度下，喷入1.4倍化学计量的碳酸氢钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至160℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在80W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0256ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例5
首先将1200℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至750℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为90kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在700℃温度下，喷入1.3倍化学计量的碳酸钙溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至180℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被沸石吸附剂吸附，在100W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.036ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例6
首先将1150℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至780℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为100kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在550℃温度下，喷入1.1倍化学计量的氢氧化钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至150℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在180W/cm功率密度的冷阴极紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.025ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例7
首先将1100℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至760℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为40kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在500℃温度下，喷入1.4倍化学计量的碳酸钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至130℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在140W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.021ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例8
首先将1050℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至790℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为80kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在680℃温度下，喷入1.3倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至200℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被分子筛吸附剂吸附，在200W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.015ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例9
首先将950℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至740℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为70kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在520℃温度下，喷入1.3倍化学计量的碳酸钙溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至170℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在150W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0288ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例10
首先将900℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至730℃；随后烟气通过布置在烟道中的陶瓷过滤器，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为50kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在630℃温度下，喷入1.1倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至160℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在180W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.020ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例11
首先将1400℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至760℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为60kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在500℃温度下，喷入1.4倍化学计量的碳酸钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至200℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在80W/cm功率密度的冷阴极紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0256ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例12
首先将1320℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至780℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为80kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在600℃温度下，喷入1.2倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至200℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被沸石吸附剂吸附，在200W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.036ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例13
首先将1280℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至850℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为100kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在750℃温度下，喷入1.1倍化学计量的氢氧化钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至120℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被分子筛吸附剂吸附，在150W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0336ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例14
首先将1220℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至800℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为70kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在620℃温度下，喷入1.4倍化学计量的碳酸钙溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至180℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在120W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0288ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例15
首先将1180℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至830℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为40kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在580℃温度下，喷入1.5倍化学计量的碳酸氢钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至130℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被沸石吸附剂吸附，在160W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0233ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例16
首先将1120℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至740℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经1台工作电压为90kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在640℃温度下，喷入1.3倍化学计量的碳酸钙溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至150℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在180W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0403ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例17
首先将1080℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至790℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为40kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在700℃温度下，喷入1.2倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至120℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在100W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0285ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例18
首先将1020℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至760℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为50kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在750℃温度下，喷入1.4倍化学计量的碳酸钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至170℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被分子筛吸附剂吸附，在120W/cm功率密度的冷阴极紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0373ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例19
首先将920℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至730℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经3台工作电压为60kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在520℃温度下，喷入1.2倍化学计量的氢氧化钠溶液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至200℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被活性炭吸附剂吸附，在140W/cm功率密度的高强Slimine系列紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0288ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
实施例20
首先将900℃的高温烟气进行余热回收，使其温度降至750℃；随后烟气通过布置在烟道中的金属过滤网，过滤掉30μm以上的颗粒物后经2台工作电压为80kV的高频高压电除尘器除尘，粉尘浓度降至20mg/m3以下；电除尘后的烟气通入半干式反应塔中，在550℃温度下，喷入1.3倍化学计量的石灰乳液，除去烟气中的酸性气体；脱酸后的烟气快速降温至140℃；降温后的烟气经布袋除尘器二次除尘，粉尘浓度降至10mg/m3以下；最后烟气通入光解净化塔中，烟气中的二噁英等有毒有害气体被改性活性炭吸附剂吸附，在100W/cm功率密度的预热型紫外线灯管的照射下，被裂解、氧化为小分子无害或低害的化合物，二噁英浓度为0.0175ng TEQ/Nm3。处理后的烟气达到国家安全排放标准。
本发明所述方法首先将高温烟气进行余热回收，经除尘、脱酸后快速降温，再经二次除尘后进入光解净化塔将二噁英分解后排放。通过高温烟气余热回收、除尘、脱酸并快速冷却抑制二噁英重新合成，利用紫外线对二噁英进行催化分解，实现了高温烟气中二噁英的简单高效地脱除。本发明所述二噁英脱除方法和装置具有简单、高效等特点，易于工业化应用。
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 (10)

1.一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的余热回收塔（1）、高频高压电除尘器（2）、半干式反应塔（3）、急冷塔（4）、布袋除尘器（5）、光解净化塔（6）、负压引风机（7）和烟囱（8）；
所述余热回收塔（1）用于高温烟气的余热回收；
所述高频高压电除尘器（2）用于余热回收后烟气的首次除尘；
所述半干式反应塔（3）用于脱除首次除尘后烟气中的酸性物质；
所述急冷塔（4）用于将除酸后烟气的快速冷却；
所述布袋除尘器（5）用于将除酸后烟气进行二次除尘，
所述光解净化塔（6）用于将二次除尘后烟气进行吸附和光解，以净化烟气；
所述负压引风机（7）将经过所述光解净化塔（6）净化后烟气引入所述烟囱（8）中排出。
2.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述光解净化塔（6）能够利用吸附剂吸附二噁英，并对被吸附剂吸附的二噁英进行紫外光分解；所述光解净化塔（6）包括圆柱形塔体（10）、吸附板（11）、高能UV紫外线灯（12）、烟气导入装置（13）和烟气出口；
所述高能UV紫外线灯（12）设于所述光解净化塔（6）的轴线位置；所述吸附板（11）垂直固定在所述高能UV紫外线灯（12）周围，各个吸附板（11）在所述塔体（10）中呈均匀相互错开，并与径向垂直分布；所述烟气导入装置（13）设置在所述塔体（10）底端的一切线位置；所述烟气出口设置在圆柱形塔体（10）顶端。
3.根据权利要求2所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述吸附板（11）上的吸附剂为活性炭、分子筛、沸石和经金属氧化物改性后的活性炭中的任意一种。
4.根据权利要求2所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述高能UV紫外线灯（12）为臭氧型、冷阴极和预热型紫外线灯管中的任意一种，所述高能UV 紫外线灯（12）的功率密度80~200W/cm。
5.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述余热回收塔（1）为立式余热锅炉，其所用换热器为陶瓷换热器，所述余热回收塔（1）能够将余热回收塔（1）进口烟气温度900~1400℃和出口温度730~850℃之间温差的余热回收；
在所述余热回收塔（1）与所述高频高压电除尘器（2）之间的烟道中布置有陶瓷过滤器或金属过滤网，所述陶瓷过滤器或所述金属过滤网能够将粒径大于30μm的颗粒物去除，以便后续电除尘。
6.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述高频高压电除尘器（2）的除尘温度为730~850℃；所述高频高压电除尘器（2）的数量至少为一台，其额定输出电压40kV~100kV，输出电压脉动频率2kHz~50kHz。
7.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述半干式反应塔（3）的脱酸温度为500~750℃；在所述半干式反应塔（3）的烟气入口处设有酸度检测器，能够实时监测烟气中酸性物质的浓度，根据烟气中酸性物质的浓度来确定碱性吸收剂的喷入量，所述碱性吸收剂的喷入量为化学计量的1.1~1.5倍；
所用碱性吸收剂为石灰(CaO)乳液、氢氧化钠（NaOH）溶液、碳酸钠(NaCO3)溶液、碳酸氢钠(NaHCO3)溶液和碳酸钙(CaCO3)溶液中的任意一种或任意两种及以上。
8.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述急冷塔（4）将烟气降温至120~200℃。
9.根据权利要求1所述一种高温烟气中二噁英的脱除装置，其特征在于，所述装置还包括粉尘收集系统（9），所述粉尘收集系统（9）与所述高频高压电除尘器（2）、半干式反应塔（3）及所述布袋除尘器（5）相连。
10.一种高温烟气中二噁英的脱除方法，其特征在于，首先将高温烟气通入余热回收塔（1）进行余热回收；余热回收后的烟气经高频高压电除尘器（2）除尘后通入半干式反应塔（3）中脱除烟气中的酸性物质；脱酸后的烟气在急冷塔（4）中快速冷却至200℃以下；冷却后的烟气经布袋除尘器（5）二次除尘后再送入光解净化塔（6）中净化后排放。
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