CN109833770A - 一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺 - Google Patents
一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，由垃圾焚烧发电锅炉出来的烟气，经过原有工艺半干法脱酸和传统布袋除尘器后，烟气先与活性分子充分混合，并产生其它的自由粒子，进入催化过滤布袋中，在布袋表面过滤催化剂的作用下，使NO、二噁英等污染物强催化氧化成可溶性或易被吸收去除的分子，然后进入高效洗涤塔被有效吸收去除，最后进入湿式静电除尘器进一步去除细微颗粒和雾滴，达到烟气中酸性物质、二噁英、粉尘颗粒和雾滴的近零排放。该工艺针对垃圾焚烧烟气设计，具有在原有工艺改造的基础上，工艺简单、改造费用低、可以有效去除NOx和SO2等酸性污染物的同时，对二噁英也有较高的去除效率等优点。
Description
技术领域
本发明属于锅炉烟气治理技术领域，具体涉及一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺。
背景技术
城市垃圾问题已成为当今世界最严重的公害之一，及时清理和处置垃圾是建设美丽中国和优美、整洁、文明的现代城市不可缺少的条件。目前解决垃圾问题的最有效途径是减量化、资源化、无害化。垃圾焚烧技术自二十世纪六十年代起，在发达国家伴随着资源循环的口号开始规模发展，给城市生活垃圾的急剧增长找到了科学的解决方案，也符合无害化、减量化、资源化的垃圾处理政策。
但由于垃圾成份复杂，燃烧过程中易产生酸性污染物和NO等物质，并且垃圾中富含烃类、有机氯化物及铜等重金属，这些烃类物与有机氯化物会在280～450°时经化学反应生成二噁英。因此对环境产生很大的危害。酸性污染物和NO等物质是常规燃料燃烧过程中都会产生的物质，因此比较常见，处理技术和方法也比较多，对于二噁英，是垃圾焚烧的特征性污染物，是一种毒性极强的有害物质，因此必须予以彻底治理。人们曾经尝试采用价廉易得的粒状活性炭吸附脱除二噁英，但由于烟气中存在大量灰尘堵塞活性炭，脱除效果欠佳。比如，目前国内的大型垃圾焚烧电厂普遍采用文丘里式喷射器及干式除尘器的组合工艺脱除二噁英，即将粉末状活性炭由文丘里式喷射器喷入烟道，吸附脱除二噁英后与烟气中的灰尘一同被干式除尘器去除收集，烟气中的二噁英可降至0.1ng/m3（欧盟2000标准）。此工艺主要存在以下缺陷：1）为了将垃圾焚烧烟气中的二噁英含量降低至欧盟标准，必须消耗大量粉末状活性炭，通常在15～20kg/h，年运行费用约150万元，企业负担沉重；2）二噁英脱除率有限，最低可降至0.05～0.06ng/m3，且需成倍增加粉末状活性炭用量；3）对酸性物质的吸附效率低，达不到近零排放的目标。
随着环保要求的日益严格，燃煤发电机组面临达到燃气轮机组的排放标准（近零排放），同时垃圾焚烧发电也面临更为严格的挑战，特别是追求协同去除和近零排放的今天，迫切地需要一种技术能够具备这两种功效，本发明正是从垃圾焚烧烟气的特点出发，将协同去除和近零排放相结合，成功的应用于垃圾焚烧烟气的治理上，据统计，经该工艺后的垃圾焚烧烟气，NOx≤50mg/Nm3，SO2（酸性物质）≤20mg/Nm3，PM≤5mg/Nm3，Hg≤0.01mg/Nm3，二噁英≤0.01~0.1ng/Nm3。
发明内容
本发明给出了一种用于垃圾焚烧烟气治理领域的近零排放技术，该技术在原有工艺的技术上，采用活性分子耦合布袋过滤催化技术，强烈氧化烟气中的NO、单质汞和二噁英等物质，再通过高效洗涤和湿除技术，使粉尘颗粒、高价态NOx、汞离子、酸性物质和可溶性小分子有机物被高效地去除。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，由活性分子发生和喷射系统、过滤催化布袋除尘器、高效洗涤塔、湿式静电除尘器、换热器等部分组成。其系统工艺路线为传统布袋除尘器烟气→活性分子发生器→过滤催化布袋除尘器→换热器→高效洗涤塔→湿式静电除尘器→换热器。
活性分子为臭氧（O3），由PSA和臭氧发生器产生。喷入时，活性分子与空气在静态混合器内混合均匀后进入联箱，而后经由联箱进入与联箱相连的活性分子喷枪，通过喷枪上安装的喷嘴均匀喷入烟道中，见图1。
活性分子与烟气中污染物发生催化氧化反应，生成较溶解性的高价态分子，并经洗涤塔和湿法电除尘其滤袋结构由三层组成：1）过滤层，材质为e-PTFE（聚四氟乙烯）；2）中间层，为TiO2薄膜层，采用静电纺丝纳米技术，将TiO2形成直径为1~2nm的纤维，再将纤维编织成薄膜；3）（纳米纤维）催化层，该层又由活性层（V2O5/CeO2）和载体层（TiO2/WO3）组成，是分别将V2O5/CeO2和TiO2/WO3通过静电纺丝喷射成0.5~1nm的纤维，再分别编织成纳米薄膜层。该发明主要是针对垃圾焚烧烟气设计，从结构和组分上充分考虑了烟气的复杂成分，可以在活性分子协同催化氧化的同时，有效的使催化剂起到抗硫和抗酸性污染物的效果，再加之后续的高效洗涤塔和湿式静电除尘器等工艺，可以保证NOx、SO2、二噁英、酸性污染物等得到超净的去除。
附图说明
图1是喷枪剖面图。
图2是不同反应温度下Hg去除率曲线图。
图3是不同反应温度下NOx转化率曲线图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
系统工艺路线为传统布袋除尘器烟气→活性分子发生器→过滤催化布袋除尘器→换热器→高效洗涤塔→湿式静电除尘器→换热器。
由垃圾焚烧发电锅炉出来的烟气，经过原有工艺半干法脱酸和传统布袋除尘器后，烟气先与活性分子充分混合，并产生其它的自由粒子，进入催化过滤布袋中，在布袋表面过滤催化剂的作用下，使NO、二噁英等污染物强催化氧化成可溶性或易被吸收去除的分子，然后进入高效洗涤塔被有效吸收去除，最后进入湿式静电除尘器进一步去除细微颗粒和雾滴，达到烟气中酸性物质、二噁英、粉尘颗粒和雾滴的近零排放。
实施例2
过滤催化布袋除尘器中的滤料结构由三层组成：1）过滤层，材质为e-PTFE（聚四氟乙烯）；2）中间层；3）（纳米纤维）催化层。滤料结构由以下三部分组成：
（1）过滤层采用的材质为e-PTFE（聚四氟乙烯），
（2）中间层TiO2薄膜层，采用静电纺丝纳米技术，将TiO2形成直径为1~2nm的纤维，再将纤维编织成薄膜。
（纳米纤维）催化层由活性层（V2O5/CeO2）和载体层（TiO2/WO3）组成，是分别将V2O5/CeO2和TiO2/WO3通过静电纺丝喷射成0.5~1nm的纤维，再分别编织成纳米薄膜层。催化剂的活性测试见图2。
Claims (5)
1.一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，其特征在于，由活性分子发生和喷射系统、过滤催化布袋除尘器、高效洗涤塔、湿式静电除尘器、换热器等部分组成。
2.如权利要求1所述的一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，其特征在于：系统工艺路线为传统布袋除尘器烟气→活性分子发生器→过滤催化布袋除尘器→换热器→高效洗涤塔→湿式静电除尘器→换热器。
3.如权利要求1所述的一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，其特征在于：过滤催化布袋除尘器中的滤料结构由三层组成：1）过滤层，材质为e-PTFE（聚四氟乙烯）；2）中间层；3）（纳米纤维）催化层。
4.如权利要求3所述的一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，其特征在于：中间层TiO2薄膜层，采用静电纺丝纳米技术，将TiO2形成直径为1~2nm的纤维，再将纤维编织成薄膜。
5.如权利要求3所述的一种用于焚烧烟气近零排放的活性分子耦合布袋催化过滤工艺，其特征在于：（纳米纤维）催化层由活性层（V2O5/CeO2）和载体层（TiO2/WO3）组成，是分别将V2O5/CeO2和TiO2/WO3通过静电纺丝喷射成0.5~1nm的纤维，再分别编织成纳米薄膜层。
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