CN110701621A - 垃圾焚烧用调质剂及其控制烟气汞和氮氧化物减排的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾焚烧用调质剂及其控制烟气汞和氮氧化物减排的方法,该调质剂为垃圾渗滤液或者烟气湿法脱硫的洗涤废水,并在其中添加除汞活性组分,该除汞活性组分在调质剂中的质量百分含量为0.01%‑5%。通过在垃圾焚烧锅炉燃烧段尾部喷入适量的调质剂,降低焚烧烟气温度,从而减少热力型氮氧化物的生成;然后利用调质剂中富含的活性组分,促进烟气汞的化学形态转化,从而提高后续干法脱酸设备、布袋除尘设备、湿法脱硫设备、活性炭吸附设备等典型焚烧烟气净化设备的协同除汞性能。与现有技术相比,本发明可提高现有烟气净化工艺对焚烧烟气汞和氮氧化物的减排效果,还能实现渗滤液的综合处置,调节垃圾焚烧锅炉的温度,确保其安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧烟气处理技术,尤其是涉及一种垃圾焚烧用调质剂及其控制烟气汞和氮氧化物减排的应用。
背景技术
随着国民经济和生活水平的飞速发展,生活垃圾的产生量也急剧增加。2017 年,我国城市生活垃圾产生量约2.1亿吨。焚烧处理技术是当前主要的固体废弃物处置技术之一。我国当前城市生活垃圾无害化处置率约为97%,其中焚烧技术占比约40%左右。固体废弃物在焚烧处理过程中产生的焚烧烟气普遍含有多种污染物,特别是焚烧烟气中的汞排放较高。而且,垃圾焚烧烟气是《关于汞的水俣公约》规定的必须要控制汞排放的五个典型行业排放源之一。因此,亟待对垃圾焚烧烟气汞排放进行有效控制。
现有的固废焚烧处理过程中大多采用SNCR/SCR脱硝、干法/湿法脱酸、活性炭吸附二噁英、袋式除尘等工艺去除焚烧烟气中的多种污染物。上述整套烟气净化装置对于焚烧烟气汞减排有一定的效果。但这些设备的主要用途并非烟气除汞,所以其除汞性能仍有待提高。中国专利CN109482064A公开一种医疗废物焚烧烟气汞深度处理系统,用于焚烧烟气汞的深度净化。该系统主要利用低温SCO塔以及氧化触媒床实现焚烧烟气汞的深度净化。然而现有的垃圾焚烧烟气净化装置工艺本来就非常复杂、设备众多、占地面积大,因此再针对汞的排放控制增设专门的SCO 塔和氧化触媒床不仅进一步增加了垃圾焚烧烟气的工艺复杂程度,提高了一次性投资,也增加了烟气净化的运行成本。因此,如何针对现有焚烧烟气净化设备,提高其协同除汞性能对于实现焚烧烟气汞减排更具有可行性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种垃圾焚烧用调质剂及其控制烟气汞和氮氧化物减排的方法。具体是通过向垃圾焚烧炉膛中喷入调质剂,降低焚烧烟气温度,从而减少热力型氮氧化物的生成;同时利用调质剂中富含的活性组分,促进烟气汞的化学形态转化,从而提高后续干法脱酸设备、布袋除尘设备、湿法脱硫设备、活性炭吸附设备等典型焚烧烟气净化设备的协同除汞性能,最终达到焚烧烟气汞和氮氧化物减排的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种垃圾焚烧用调质剂,其特征在于,该调质剂为垃圾渗滤液或者烟气湿法脱硫的洗涤废水,并在其中添加除汞活性组分,该除汞活性组分在调质剂中的质量百分含量为0.01%-5%。
所述的除汞活性组分为卤族化合物的一种或多种混合物,如NaCl、MgCl2、 CaCl2、KCl、FeCl2、FeCl3、NaBr、MgBr2、CaBr2、KBr、FeBr2、FeBr3、KI、NaI 等。
采用所述的调质剂控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,直接向在垃圾焚烧锅炉燃烧段尾部喷入调质剂,降低炉膛中的焚烧烟气温度;减少热力型氮氧化物的生成,同时保障了焚烧炉的稳定安全运行;
第二步,调质剂中的活性组分在焚烧烟气中定向调控汞的化学形态,强化烟气中氧化态汞的形成,增加其在烟气汞中的占比;
第三步,利用后续的焚烧烟气净化设备将烟气汞进行高效捕集,从而实现焚烧烟气汞达标排放的目的。
第一步调质剂喷入位置为垃圾焚烧锅炉炉膛温度最高段的位置。
第一步垃圾焚烧锅炉炉膛温度保持在850-1100℃范围。
第一步调质剂喷入量与焚烧烟气体积的比例为0.05~2:1(L/m3),最终以保证炉膛温度不超过1100℃。
所述的后续的焚烧烟气净化设备包括急冷降温设备、干法脱酸设备、布袋除尘设备、湿法脱硫设备、活性炭吸附设备的一种和多种组合。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、该方法能有效提高焚烧烟气中氧化态汞在烟气总汞中的占比,提高了后续焚烧烟气净化单元的协同除汞性能。
2、该方法通过对垃圾渗滤液或洗涤废水进行改性,配置调质剂,节省了工艺水的使用,同时也能实现部分垃圾渗滤液和洗涤废水的综合处理,减少了废水处理的负荷;
3、该方法通过向垃圾焚烧炉膛中喷入适当调质剂,可以调节炉膛温度,确保其安全稳定运行;
4、该方法通过降低垃圾焚烧炉膛温度,减少了热力型氮氧化物的生成;
5、该方法不产生污酸废水,无二次污染,降低了烟气除汞的运行成本,提高企业经济效益。
附图说明
图1为本发明采用工艺的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施针对某垃圾焚烧厂的实际焚烧炉排炉进行了改造,通过特定装置向炉膛中喷入调质剂,调质剂为垃圾渗滤液,添加除汞活性组分(在调质剂中的质量百分含量为0.01%-5%),其喷射量喷入量与焚烧烟气体积的比例按照0.05~2:1(L/m3) 设计。该焚烧炉的垃圾焚烧速度约为16t/h,焚烧烟气温度在850-1100℃范围左右,产生的焚烧烟气量约为50000Nm3/h。焚烧烟气依次经过余热回收锅炉、快速冷却塔、消石灰干法脱酸、活性炭喷射、布袋除尘器、湿法脱硫设备、活性炭吸附塔等设备再排放到大气中。
其主要工艺流程如下,如图1所示:
第一步,在垃圾焚烧炉膛中添加适量的调质剂(渗滤液),降低炉膛温度,确保其安全稳定运行;调质剂中的除汞活性组分在焚烧烟气中定向调控汞的化学形态,强化烟气中氧化态汞的形成,增加其在烟气汞中的占比;
第二步,焚烧烟气经过余热锅炉回收热量;
第三步,焚烧烟气经过快速冷却塔,通过喷雾降温将烟气焚烧烟气温度降低至200℃以下,以减少二噁英的生成;
第四步,向焚烧烟气中分别喷入消石灰和活性炭,分别吸附烟气中的酸性气体和二噁英;
第五步,利用布袋除尘器将烟气中的粉尘以及喷入烟气中的消石灰、活性炭一起捕集;
第六步,利用湿法脱硫设备对烟气中的二氧化硫进行吸收去除;
第七步,利用活性炭吸附塔对烟气中的残余污染物进行深度脱除;
第八步,利用风机将净化后的焚烧烟气通过烟囱排放到大气中。
实施例2:
本发明利用上述实际焚烧炉进行了效果验证。烟气采样分析结果显示布袋除尘器入口的烟气气态汞总汞浓度约为55.2μg/m3,其中零价汞为46.6μg/m3,氧化态汞为8.6μg/m3,氧化态汞占气态总汞比例约为15.6%;经过活性炭吸附和布袋除尘装置以后,在布袋除尘器出口的气态汞总汞浓度约为13.1μg/m3,其中零价汞为12.3 μg/m3,氧化态汞为0.8μg/m3。活性炭与布袋除尘器对气态总汞的去除效率约为 76.3%,其中零价汞的去除效率约为73.6%;对氧化态汞的去除效率约为90.7%。当在焚烧炉膛按照3.0m3/h的速度喷入渗滤液(其中氯离子含量约为2000mg/L)以后,布袋除尘器入口的烟气气态汞总汞浓度约为51.9μg/m3,其中零价汞32.8 μg/m3,氧化态汞为19.1μg/m3,氧化态汞占气态总汞比例约为36.8%;经过活性炭吸附和布袋除尘装置以后,在布袋除尘器出口的气态汞总汞浓度约为9.6μg/m3,其中零价汞为8.5μg/m3,氧化态汞为1.1μg/m3。活性炭与布袋除尘器对气态总汞的去除效率约为81.5%,其中零价汞的去除效率约为:74.1%;对氧化态汞的去除效率约为94.2%。由此可见,通过向焚烧炉膛中喷射含氯渗滤液后,焚烧烟气中氧化态汞占气态总汞比例从15.6%上升到了36.8%,而烟气汞的去除效率也从76.3%上升到了81.5%。
实施例3:
本发明继续利用上述实际焚烧炉进行了效果验证。烟气采样分析结果显示布袋除尘器入口的烟气气态汞总汞浓度约为60.8μg/m3,其中零价汞为51.7μg/m3,氧化态汞为9.1μg/m3,氧化态汞占气态总汞比例约为15.0%;经过活性炭吸附和布袋除尘装置以后,在布袋除尘器出口的气态汞总汞浓度约为14.0μg/m3,其中零价汞为13.1μg/m3,氧化态汞为0.9μg/m3。活性炭与布袋除尘器对气态总汞的去除效率约为74.7%,其中零价汞的去除效率约为73.6%;对氧化态汞的去除效率约为 90.1%。当在焚烧炉膛按照3.0m3/h的速度喷入加入活性除汞组分的渗滤液(其中氯离子含量约为2000mg/L,溴离子含量约为20mg/L)以后,布袋除尘器入口的烟气气态汞总汞浓度约为66.7μg/m3,其中零价汞12.8μg/m3,氧化态汞为53.9μg/m3,氧化态汞占气态总汞比例约为80.8%;经过活性炭吸附和布袋除尘装置以后,在布袋除尘器出口的气态汞总汞浓度约为5.1μg/m3,其中零价汞为2.5μg/m3,氧化态汞为2.6μg/m3。活性炭与布袋除尘器对气态总汞的去除效率约为92.4%,其中零价汞的去除效率约为:80.5%;对氧化态汞的去除效率约为95.2%。由此可见,通过向焚烧炉膛中喷射含氯渗滤液后,焚烧烟气中氧化态汞占气态总汞比例从15.0%上升到了80.8%,而烟气汞的去除效率也从74.7%上升到了92.4%。
最后要说明的是,以上实施例仅为了说明本发明的技术方案而非限制,除了上述优选实施例外,本发明还有其他的实施方式,本领域的技术人员可以在形式和细节上作出各种各样的改变,只要不偏离所述权利要求书所限定的精神和范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种垃圾焚烧用调质剂,其特征在于,该调质剂为垃圾渗滤液或者烟气湿法脱硫的洗涤废水,并在其中添加除汞活性组分,该除汞活性组分在调质剂中的质量百分含量为0.01%-5%。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧用调质剂,其特征在于,所述的除汞活性组分为卤族化合物的一种或多种混合物。
3.采用权利要求1所述的调质剂控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,直接向在垃圾焚烧锅炉燃烧段尾部喷入调质剂,降低炉膛中的焚烧烟气温度;减少热力型氮氧化物的生成,强化烟气中氧化态汞的形成,同时保障了焚烧炉的稳定安全运行;
第二步,利用后续的焚烧烟气净化设备将烟气汞进行高效捕集,从而实现焚烧烟气汞达标排放的目的。
4.根据权利要求3所述的控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,第一步调质剂喷入位置为垃圾焚烧锅炉炉膛温度最高段的位置。
5.根据权利要求3所述的控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,第一步垃圾焚烧锅炉炉膛温度保持在850-1100℃范围。
6.根据权利要求3所述的控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,第一步调质剂喷入量与焚烧烟气体积的比例为0.05~2:1(L/m3),最终以保证炉膛温度不超过1100℃。
7.根据权利要求3所述的控制垃圾焚烧过程中烟气汞及氮氧化物减排的方法,其特征在于,第二步后续的焚烧烟气净化设备包括急冷降温设备、干法脱酸设备、布袋除尘设备、湿法脱硫设备、活性炭吸附设备的一种和多种组合。
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