CN108744794A - 一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理方法，(1)烟气通过气泵进入除油塔；(2)烟气上升过程中与除油塔顶部喷下的循环水喷雾碰撞，其中焦油物质被截留形成油水混合物，净化烟气从除油塔顶部排出；(3)油水混合物通过隔油板将水面油层隔离，油层通过溢流排出；(4)去除油层的含有乳浊态油滴的循环水通过水泵外排进入吸附柱，油脂转移至吸附剂，再生废水外排或送入除油塔内顶部的喷雾器中；(5)吸附柱吸附饱和后，取出用有机溶剂进行脱附，脱附后的吸附柱用乙醇清洗沥干后再生，油脂转移至有机溶剂中，有机溶剂通过蒸馏冷凝过程分离，有机溶剂回用，剩余残渣为焦油。本发明可直接将烟气的油滴充分分离成无油烟气和可回收焦油。
Description
技术领域
本发明属于烟气处理领域，具体涉及一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理装置和方法。
背景技术
随着环保要求的提高，农村生活垃圾的处理已经成为重中之重，但是由于农村居住地分散，难以实现垃圾集中处理。因此分散式垃圾焚烧设备是农村垃圾处理现有最佳的选择，由于分散式焚烧设备距离居住区较近，从安全角度考虑，分散式低温垃圾焚烧工艺是首选技术。但是该技术会产生高浓度煤焦油烟气，限制了该技术的进一步推广发展。
基于农村生活垃圾焚烧烟气中含有大量煤焦油和可挥发性有机物的特点，烟气处理装置必须配置有效处理该污染物的工艺。专利201710048104.3公开了一种带有挥发性有机物的油烟气的处理方法及其处理系统，该系统通过离心法脱除油滴和杂质，而后通过分子筛去除挥发性有机物，但对于含油量较高的烟气，该系统分子筛后续极易被油污堵塞，造成系统失效。
发明内容
本发明提供一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理装置和方法，可直接将烟气的油滴充分分离成无油烟气和可回收焦油，全过程均在常温、常压、低耗电情况下运行，安全节能，且所有试剂材料均可以再生重复利用，不会产生二次污染物。
一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理方法，包括如下步骤：
(1)烟气通过气泵进入除油塔；
(2)烟气上升过程中与除油塔顶部喷下的循环水喷雾碰撞，其中焦油物质被截留形成油水混合物，净化烟气从除油塔顶部排出；
(3)油水混合物通过隔油板将水面油层隔离，油层通过溢流排出；
(4)去除油层的含有乳浊态油滴的循环水通过水泵外排进入吸附柱，油脂转移至吸附剂，再生废水外排或送入除油塔内顶部的喷雾器中；
(5)吸附柱吸附饱和后，取出用有机溶剂进行脱附，脱附后的吸附柱用乙醇清洗沥干后再生，油脂转移至有机溶剂中，有机溶剂通过蒸馏冷凝过程分离，有机溶剂回用，剩余残渣为焦油。
高温过程中，烟气中煤焦油粒子初始直径大约为0.01～1μm，能轻易随着烟气的流动而移动。而当烟气与循环水喷雾接触后，煤焦油粒子相互之间以及煤焦油和水雾之间会发生大量碰撞，其直径会逐渐扩大至50μm以上，该粒子会在重力作用下下降，转移至水相或者水相表面。
作为优选，烟气与循环水喷雾碰撞的时间为10～30秒，时间过短会导致烟气中油滴去除不完全，时间过长会增大除油塔的无效体积。进一优选碰撞时间为15～25秒；最优选为20秒。
水相表面的油污可通过隔油板隔离，然后通过溢流口分离收集。但水相吸收的油滴很大部分呈现乳浊态存在，当水相吸收油滴至一定程度后，其对于油污的吸附能力会显著下降，而且过高浓度的油滴也会影响水泵以及喷头的正常运行。因此本发明通过吸附剂将水相中的油污进行吸附转移，作为优选，吸附剂的材料为活性焦、活性碳、二氧化硅中的一种或几种。从性能、成本以及可再生角度考虑，进一步优选为活性焦，因为活性焦的孔径为微米级，正好对应油滴的直径。
吸附剂的使用量需要与烟气流量呈正相关，作为优选，吸附剂使用量与烟气流速比a/b为1kg：50～200m3/d。
比值过低会导致废水再生系统体积过大，增大占地面积，比值过小，则会导致吸附剂更换周期较短，提高了运维难度。进一步可优选为1:80～120；最优选为1：100。
吸附剂的更换周期跟吸附剂使用量呈正比，与烟气流速呈反比，因此作为优选，其更换周期为1000～2000*a/b，具体视使用情况而定。
吸附剂吸附基本饱和后，将吸附剂浸没在有机溶剂中，基于相似相溶原理，吸附剂中的大部分焦油物质会溶解到有机溶剂中，作为优选，有机溶剂可以为乙酸乙酯、正丁醇、丁酮、氯仿等。考虑到价格、挥发温度以及安全性，有机溶剂可进一步优选为乙酸乙酯。
洗脱遵循多次少量原则，单次有机溶剂与吸附剂量为0.1～1.5:1，以有机溶剂充分盖过吸附剂为准，洗涤循环3～10次，洗涤次数过少会导致吸附剂脱附不完全，洗涤次数过多会严重提高处理成本。单次洗涤时间仅需3～10分钟，时间过短会导致洗涤效果不佳。洗涤过程中进行翻转式振荡可以显著增加吸附剂脱附效果，翻转速度为60～240rpm，翻转速度过快会导致吸附剂间摩擦过于剧烈，从而产生大量吸附剂粉末，翻转速度过慢会导致吸附剂脱附效果不佳。
最优选地，除油塔外形呈圆筒状，高度为3.3米，截面直径为0.5米，底部水存留体积约为150L，废水再生系统所用吸附剂为活性焦，活性焦使用量为15kg，塔体中烟气与循环水喷雾碰撞的时间为20秒，废水再生系统中水力停留时间为20分钟。
本发明还提供一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理装置，本发明方法优选采用该装置进行，包括除油塔、循环水再生装置和集油池，所述除油塔包括塔体，塔体侧壁上设置烟气进口、顶部设置烟气出口，塔体内且位于烟气进口上方设置隔油溢流装置，隔油溢流装置上方设置喷淋器，隔油溢流装置连通至所述集油池；除油塔底部通过循环水泵连接至所述循环水再生装置，循环水再生装置内填充吸附剂、出水口接入所述喷淋器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明装置可直接将烟气的油滴充分分离成无油烟气和可回收焦油；
(2)本发明全过程所有试剂材料均可以再生重复利用，不会产生二次污染物；
(3)本发明所有过程均在常温、常压、低耗电情况下运行，安全节能。
附图说明
图1是烟气除油流程图
图2是除油塔装置示意图
1循环水泵 2除油塔 3集油池
4隔油斜板 5喷淋器 6循环水再生装置
具体实施方式
如图1所示，一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理装置，包括除油塔2、循环水再生装置6和集油池3，除油塔包括塔体，塔体侧壁上设置烟气进口、顶部设置烟气出口，塔体内且位于烟气进口上方设置隔油斜板4，隔油斜板为上下且对称设置的两块，隔油斜板的一侧边固定在塔体内壁上，上隔油斜板向下倾斜、下隔油斜板向上倾斜，两隔油斜板之间为油层，油层处的塔壁上设置溢流口，溢流口连通至集油池3；除油塔底部通过循环水泵1连接至循环水再生装置6，循环水再生装置包括壳体和填充与壳体内的吸附剂，循环水再生装置底部进水、顶部出水，出水口接入喷淋器5。
吸附剂的材料为活性焦、活性碳、二氧化硅中的一种或几种。从性能、成本以及可再生角度考虑，进一步优选为活性焦，因为活性焦的孔径为微米级，正好对应油滴的直径。
本发明方法除油流程如图1所示：
1)垃圾焚烧：农村分散式垃圾焚烧产生的垃圾焚烧烟气通过气泵进入除油塔；
2)循环水吸收：底部烟气上升过程中与顶部循环水喷雾碰撞，其中大部分焦油物质被截留；
3)隔油板除油：通过隔油板将水面油层隔离，通过溢流排出；
4)循环水再生：含有大量乳浊态油滴的循环水通过水泵进入吸附柱，油脂转移至吸附剂，清洁循环水返回除油塔回用；
5)吸附柱再生：吸附柱吸附饱和后，取出用有机溶剂进行脱附，油脂转移至有机溶剂中；
6)吸附柱用少量乙醇清洗沥干，即可再生使用，废弃酒精投入垃圾；
7)有机溶剂通过蒸馏冷凝过程分离，有机溶剂回用，剩余残渣大部分为焦油。
实施例1
采用本发明装置及方法，针对一台处理量为4m3/d的分散式垃圾处理设备，其烟气产生量大约为1500m3/d，烟气中焦油含量为2000～20000mg/m3。
除油塔外形呈圆筒状，高度为3.3米，截面直径为0.5米，底部水存留体积约为150L，废水再生系统所用吸附剂为活性焦，活性焦使用量为15kg，塔体中烟气与循环水喷雾碰撞的时间为20秒，废水再生系统中水力停留时间为20分钟，在第十天结束时对活性焦进行再生，采用乙酸乙酯进行再生。
处理结果如表1所示。
表1
表1结果显示，本发明系统对于烟气中焦油和烟尘的处理具有显著的效果。但随着活性焦的饱和，其对于水相中焦油的吸附能力有显著的下降，这可能导致了水相焦油浓度过高，从而影响了烟气吸收。经过本发明设计的再生系统再生后，烟气焦油浓度再次显著下降。
实施例2
同实施例同样设备，通过开关人为降低烟气流量，从而延长烟气在喷雾中的停留时间为30秒，废水再生系统中水力停留时间为30分钟，结果如表2所示：
表2
实施例3
采用本发明装置及方法，针对一台处理量为2m3/d的分散式垃圾处理设备，其烟气产生量大约为800m3/d，烟气中焦油含量为2000～20000mg/m3。
除油塔外形呈圆筒状，高度为2.5米，截面直径为0.45米，底部水存留体积约为100L，废水再生系统所用吸附剂为活性焦，活性焦使用量为15kg，塔体中烟气与循环水喷雾碰撞的时间为20秒，废水再生系统中水力停留时间为20分钟，在第十天结束时对活性焦进行再生，采用乙酸乙酯进行再生。处理结果如表3所示。
表3
以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种针对分散式垃圾焚烧烟气的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)烟气通过气泵进入除油塔；
(2)烟气上升过程中与除油塔顶部喷下的循环水喷雾碰撞，其中焦油物质被截留形成油水混合物，净化烟气从除油塔顶部排出；
(3)油水混合物通过隔油板将水面油层隔离，油层通过溢流排出；
(4)去除油层后含有乳浊态油滴的循环水通过水泵外排进入吸附柱，油脂转移至吸附剂，再生废水送入除油塔内顶部的喷雾器中；
(5)吸附柱吸附饱和后取出，用有机溶剂进行脱附，脱附后的吸附柱用乙醇清洗沥干后再生，油脂转移至有机溶剂中，有机溶剂通过蒸馏冷凝过程分离，有机溶剂回用，剩余残渣为焦油。
2.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，烟气与循环水喷雾碰撞时间为10～30秒。
3.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，循环水在吸附柱中的停留时间为10～30分钟。
4.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，吸附柱中吸附剂的材料为活性焦、活性碳、二氧化硅中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，吸附剂使用量与烟气流速比a/b为1kg：50～200m3/d。
6.根据权利要求5所述处理方法，其特征在于，吸附剂再生周期为1000～2000*a/b。
7.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，有机溶剂为乙酸乙酯、正丁醇、丁酮、氯仿中的至少一种。
8.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，有机溶剂用量：吸附剂量质量比为0.5～1.5:1。
9.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，吸附剂洗涤的循环次数为3～10次，单次洗涤时间为3～10分钟。
10.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，吸附剂在洗涤过程中需要进行翻转式振荡，翻转速率为60～240rpm。
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