CN110841447A - 一种垃圾焚烧烟气的湿法-scr联合净化方法及系统 - Google Patents

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宋向南
庞炳颖
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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧烟气的湿法‑SCR联合净化方法及系统。所述净化方法包括如下步骤：(1)垃圾焚烧烟气流经SNCR处理系统进行脱硝处理；(2)所述SNCR处理系统的出口烟气进入半干法反应塔进行脱酸处理；(3)所述半干法反应塔的出口气进入袋式除尘器进行除尘处理；(4)所述袋式除尘器的出口气经降温后进入湿法洗涤塔进行脱酸处理；(5)所述湿法洗涤塔的出口气经升温后进入SCR反应塔进行进一步脱硝处理，即实现对垃圾焚烧烟气的净化。本发明采用“SNCR‑半干法‑活性碳吸附‑袋式除尘‑湿法‑SCR”的处理工艺，能够实现生活垃圾焚烧烟气高效净化处理。

Description

一种垃圾焚烧烟气的湿法-SCR联合净化方法及系统
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧烟气的湿法-SCR联合净化方法及系统，属于烟气净化技术领域。
背景技术
城市化进程的加快使得城市生活垃圾处理已经成为一个十分棘手的问题。目前在生活垃圾处理过程中,推荐采取焚烧处理的方式，垃圾焚烧后产生的烟气中含有大量的有害物质，若处理不达标会影响周围居民的身体健康，给对环境带来日益严重的污染。目前国内常见的生活垃圾焚烧烟气处理技术为“SNCR-半干法-干法-活性炭吸附-布袋除尘”工艺，使用该工艺能够控制烟气排放指标达到国标的要求。随着国家环保要求的提高，以及不同地区环境的不同，对烟气排放指标的要求越来越严格，单纯采用上述工艺难以达到要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种垃圾焚烧烟气净化方法及系统，该方法采用“SNCR-半干法-活性碳吸附-袋式除尘-湿法-SCR”的处理工艺，能够实现生活垃圾焚烧烟气高效净化处理。
本发明中，所述SNCR即选择性非催化还原，是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。
本发明中，所述SCR即选择性催化还原，是指在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N2和H2O，可采用本领域常规的催化剂，如蜂窝状、钒钛系列催化剂。
本发明所提供的垃圾焚烧烟气净化方法，包括如下步骤：
(1)垃圾焚烧烟气流经SNCR处理系统进行脱硝处理；
(2)所述SNCR处理系统的出口烟气进入半干法反应塔进行脱酸处理；
(3)所述半干法反应塔的出口气进入袋式除尘器进行除尘处理；
(4)所述袋式除尘器的出口气经降温后进入湿法洗涤塔进行脱酸处理；
(5)所述湿法洗涤塔的出口气经升温后进入SCR反应塔进行进一步脱硝处理，即实现对垃圾焚烧烟气的净化。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(1)中，所述SNCR处理系统采用氨水作为还原剂，可在垃圾焚烧炉出口的锅炉第一烟道上设置氨水喷嘴，利用该烟道中的高温环境喷入氨水进行脱硝反应，将烟气中的NOx浓度降低并确保余热锅炉出口的浓度控制在200mg/Nm3以下；
所述SNCR处理系统的出口烟气的温度为850～1100℃。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(2)中，消石灰通过制浆系统制成石灰浆，所述石灰浆通过旋转雾化器喷射于所述半干法反应塔内，进入所述半干法反应塔内的烟气与高度雾化的石灰浆液接触，使水分蒸发以降低烟温，并进行充分的中和反应；
部分重金属及有机物吸附在灰尘颗粒上，小部分反应产生的飞灰(固相)与未反应的消石灰在所述半干法反应塔底部排除，大部分飞灰与烟气一起进入所述袋式除尘器中进行排除；
所述半干法反应塔的出口气的温度为140～155℃。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，所述半干法反应塔的塔顶设有若干支降温喷枪，在所述旋转雾化器停运检修期间，所述降温喷枪投入使用，使烟气温度降低，以提高后端工艺单元对酸性污染物去除率及对重金属的捕集率。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，所述半干法反应塔与所述袋式除尘器之间依次设置活性碳喷射系统及干粉喷射系统；
所述活性碳喷射系统用于喷射活性炭，用于吸附重金属、二噁英、呋喃、TOC等；
所述干粉喷射系统用于喷射消石灰，作为所述半干法反应塔中的所述旋转雾化器检修时应急脱酸系统；喷入的消石灰干粉与烟气充分混合可除去烟气中的酸性气体，并且未反应的物料在除尘器内继续与污染物进行反应。
具体地，消石灰和活性炭以气力输送方式定量提供，气力输送系统由给料器、喷射风机和输送管道组成。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(3)中，所述半干法反应塔的出口气于所述袋式除尘器中与化学药品反应产物(氯化钙、亚硫酸钙、硫酸钙等)、吸附污染物的活性炭及烟尘在通过滤袋时被分离出来。同时，未反应的消石灰干粉与未吸附饱和的活性炭粉末也附着在滤袋表面，与通过滤袋的烟气中的有害污染物质进行反应，进一步提高污染物的除去效率。
所述袋式除尘器的清灰为脉冲反吹方式，可在线/离线定期清理附着在滤袋上的飞灰。
所述袋式除尘器的出口气的温度为140～155℃。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(4)中，所述袋式除尘器的出口气经一级温烟气再热装置回收部分热量降温至90～110℃左右。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(4)中，所述袋式除尘器的出口气经降温后从所述湿法洗涤塔的底部进入所述湿法洗涤塔中，经喷水后降温至50～65℃，然后进入反应部与喷淋的循环吸收液进行反应(作用是酸碱中和反应)，进入被吸入至减湿部，并喷入雾化减湿液，再进一步吸收烟气中残留的酸性气体的同时，使烟气的温度降低，从而降低烟气的饱和湿度，脱出烟气中多余的水分以避免“白烟“现象。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，所述循环吸收液为烧碱溶液；
向所述循环吸收液中注入碱液以调节pH值至6～6.5左右，用于吸收烟气中HCl、SOX、HF等酸性气体；
所述雾化减湿液为烧碱溶液。
上述的垃圾焚烧烟气净化方法中，步骤(5)中，所述湿法洗涤塔的出口气依次经一级低温烟气再热装置、二级高温烟气再热装置和蒸汽烟气加热器(SGH)升温至170～180℃；
所述SCR反应塔的出口气经所述二级高温烟气再热装置换热后降温至145～150℃，进入烟囱排放，达到了排放标准；
所述SCR反应塔用于去除烟气中的NOx，同时还可以部分氧化二噁英和呋喃(PCDD，PCDF)。
本发明垃圾焚烧烟气净化方法可在如下垃圾焚烧烟气净化系统中进行：
所述垃圾焚烧烟气净化系统包括依次连接的SNCR处理系统、干法反应塔、袋式除尘器、湿法洗涤塔和SCR反应塔；
所述袋式除尘器的出口管路与所述湿法洗涤塔的底部相连通；
所述湿法洗涤塔的顶部出口管路经过各级与SCR反应塔相连通；
所述SCR反应塔的出口管路连通烟囱；
所述湿法洗涤塔的底部、反应部和顶部均设有喷嘴；
所述湿法洗涤塔的中部为所述反应部。
所述的垃圾焚烧烟气净化系统中，所述湿法洗涤塔的入口管路和出口管路均连接一级低温烟气再热装置；
所述SCR反应塔的入口管路上依次设有二级高温烟气再热装置和蒸汽烟气加热器，用于升温烟气；
所述SCR反应塔的出口管路上设有所述二级高温烟气再热装置，所述SCR反应塔的出口烟气通过所述二级高温烟气再热装置换热后降至约145℃进入烟囱排放。
所述的垃圾焚烧烟气净化系统中，所述半干法反应塔的塔顶设有若干支降温喷枪；
所述半干法反应塔与所述袋式除尘器之间依次设置活性碳喷射系统及干粉喷射系统；
所述活性碳喷射系统用于喷射活性炭；
所述干粉喷射系统用于喷射消石灰；
所述袋式除尘器为脉冲反式袋式除尘器。
本发明垃圾焚烧烟气净化方法具有如下有益效果：
1、脱酸效率高，SO2的排放浓度可降至30mg/Nm3以下；
2、脱硝效率高，NOx的排放浓度可达到60mg/Nm3以下；
3、SCR催化剂使用寿命长，节约成本。
附图说明
图1为本发明垃圾焚烧烟气净化方法的流程示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中垃圾焚烧烟气中各气体成分如表1中所示：
表1垃圾焚烧烟气中各污染物含量
项目 设计值(mg/Nm<sup>3</sup>)
HCl 1,200
SO<sub>2</sub> 600
NO<sub>x</sub> 350
TOC
颗粒物 5,000
二噁英二噁英类 5
实施例1、
如图1所示，为本发明垃圾焚烧烟气净化系统的示意图，结合该附图说明该系统的结构以及处理方法。
如图1所示，垃圾焚烧炉出口的锅炉第一烟道上设置SNCR系统的氨水喷嘴，利用该烟道中的高温环境喷入氨水进行脱硝反应，将烟气中的NOx浓度降低并确保余热锅炉出口的浓度控制在200mg/Nm3以下。
余热锅炉出口的烟气(约195℃)进入半干法反应塔，进行第一步的脱酸处理。消石灰通过制浆系统制成石灰浆，经过旋转雾化器喷射在反应塔内。进入反应塔的烟气与高度雾化的石灰浆液接触，使水分蒸发以降低烟温，并进行充分的中和反应。部分重金属及有机物吸附在灰尘颗粒上。小部分反应产生的飞灰(固相)与未反应的消石灰在反应塔底部排除。大部分飞灰与烟气一起进入布袋除尘器排除。出塔烟气约155℃。其中，每台半干反法应塔顶部设有6支降温喷枪。在旋转雾化器停运检修期间，喷枪投入使用，使烟气温度降低，以提高后端工艺单元对酸性污染物去除率及对重金属的捕集率。
在半干法反应塔和布袋除尘器之间分别设置活性碳喷射系统及干粉喷射系统，干粉喷射系统作为半干法反应塔雾化器检修时应急脱酸系统。活性碳用于吸附重金属、二噁英、呋喃、TOC等。喷入的消石灰干粉与烟气充分混合可除去烟气中的酸性气体，并且未反应的物料在除尘器内继续与污染物进行反应。消石灰和活性炭以气力输送方式定量提供，气力输送系统由给料器、喷射风机和输送管道组成。
随后烟气进入袋式除尘器，其与化学药品反应产物(氯化钙、亚硫酸钙、硫酸钙等)、吸附污染物的活性炭及烟尘在通过滤袋时被分离出来。同时，未反应的消石灰干粉与未吸附饱和的活性炭粉末也附着在滤袋表面，与通过滤袋的烟气中的有害污染物质进行反应，进一步提高污染物的除去效率。袋式除尘器的清灰为脉冲反吹方式，可在线/离线定期清理附着在滤袋上的飞灰。
除尘器出口烟气约155℃，经低温烟气再热装置(1级GGH)回收部分热量降至100℃后进入湿法洗涤塔。湿法洗涤塔分为三部分，烟气从塔底部进入后先经喷水降温至约65℃，之后进入反应部与喷淋的循环吸收液(烧碱溶液)进行高效的气液交换反应。同时向循环吸收液中注入NaOH溶液，将循环吸收液的pH值调至6左右，用于吸收烟气中HCl、SOX、HF等酸性气体。最后烟气被吸入到减湿部。在减湿部中，减湿部上方的喷嘴喷入雾化减湿液，再进一步吸收烟气中残留的酸性气体的同时，使烟气的温度降低，从而降低烟气的饱和湿度，脱出烟气中多余的水分以避免“白烟”现象。
烟气从湿法洗涤塔出来后依次经过1级GGH、2级GGH(高温烟气再热装置)及SGH升温后，至180℃后进入SCR反应塔以去除烟气中的NOx，同时还可以部分氧化二噁英和呋喃(PCDD，PCDF)，SCR出口烟气通过2级GGH换热后降至约145℃进入烟囱排放。
经上述处理后的烟气的组成如表2中所示：
表2经实施例1处理后的垃圾焚烧烟气中各污染物含量
Figure BDA0002246097360000051
对比例1、
按照图1所示的流程进行，不同之处在于：不包括本发明方法中于湿法洗涤塔中的处理，其它条件均相同。
最后经处理后的烟气的组成如表3所示：
表3经对比例1处理后的垃圾焚烧烟气中各污染物含量
Figure BDA0002246097360000062
Figure BDA0002246097360000071
对比例2、
按照图1所示的流程进行，不同之处在于：不包括本发明方法中于SCR反应塔的脱酸处理，其它条件均相同。
最后经处理后的烟气的组成如表4所示：
表4经对比例2处理后的垃圾焚烧烟气中各污染物含量
Figure BDA0002246097360000072
对比例3、
按照图1所示的流程进行，不同之处在于：不包括本发明方法中于SCR反应塔和湿法洗涤塔中的处理，其它条件均相同。
最后经处理后的烟气的组成如表5所示：
表5经对比例3处理后的垃圾焚烧烟气中各污染物含量
Figure BDA0002246097360000073
Figure BDA0002246097360000081
对比实施例1和对比例1-3的数据可以看出，采用本发明净化方法(组合工艺)对脱除烟气中SOx和NOx均具有明显的作用，其中，湿法洗涤塔主要用于去除SOx，SCR反应塔主要用于去除NOx。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧烟气净化方法，包括如下步骤：
(1)垃圾焚烧烟气流经SNCR处理系统进行脱硝处理；
(2)所述SNCR处理系统的出口烟气进入半干法反应塔进行脱酸处理；
(3)所述半干法反应塔的出口气进入袋式除尘器进行除尘处理；
(4)所述袋式除尘器的出口气经降温后进入湿法洗涤塔进行脱酸处理；
(5)所述湿法洗涤塔的出口气经升温后进入SCR反应塔进行进一步脱硝处理，即实现对垃圾焚烧烟气的净化。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：步骤(1)中，所述SNCR处理系统采用氨水作为还原剂；
所述SNCR处理系统的出口烟气的温度为850～1100℃。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：步骤(2)中，石灰浆通过旋转雾化器喷射于所述半干法反应塔内；
所述半干法反应塔的出口气的温度为140～155℃。
4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：所述半干法反应塔的塔顶设有若干支降温喷枪；
所述半干法反应塔与所述袋式除尘器之间依次设置活性碳喷射系统及干粉喷射系统；
所述活性碳喷射系统用于喷射活性炭；
所述干粉喷射系统用于喷射消石灰；
步骤(3)中，所述袋式除尘器为脉冲反式袋式除尘器；
所述袋式除尘器的出口气的温度为140～155℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：步骤(4)中，所述袋式除尘器的出口气经一级低温烟气再热装置降温至90～110℃；
步骤(4)中，所述袋式除尘器的出口气经降温后从所述湿法洗涤塔的底部进入所述湿法洗涤塔中，经喷水后降温至50～65℃，然后进入反应部与喷淋的循环吸收液进行反应，进一步被吸入至减湿部，并喷入雾化减湿液。
6.根据权利要求7所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：所述循环吸收液为烧碱溶液；
向所述循环吸收液中注入碱液以调节pH值至6～6.5；
所述雾化减湿液为烧碱溶液。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于：步骤(5)中，所述湿法洗涤塔的出口气依次经一级低温烟气再热装置、二级高温烟气再热装置和蒸汽烟气加热器升温至170～180℃；
所述SCR反应塔的出口气经所述二级低温烟气再热装置换热后降温至145～150℃排放。
8.一种垃圾焚烧烟气净化系统，包括依次连接的SNCR处理系统、干法反应塔、袋式除尘器、湿法洗涤塔和SCR反应塔；
所述袋式除尘器的出口管路与所述湿法洗涤塔的底部相连通；
所述湿法洗涤塔的顶部出口管路与SCR反应塔相连通；
所述SCR反应塔的出口管路连通烟囱；
所述湿法洗涤塔的底部、反应部和顶部均设有喷嘴；
所述湿法洗涤塔的中部为所述反应部。
9.根据权利要求8所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于：所述湿法洗涤塔的入口管路和出口管路上均设有一级低温烟气再热装置；
所述SCR反应塔的入口管路上依次设有二级高温烟气再热装置和蒸汽烟气加热器；
所述SCR反应塔的出口管路上设有所述二级高温烟气再热装置。
10.根据权利要求8或9所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于：所述半干法反应塔的塔顶设有若干支降温喷枪；
所述半干法反应塔与所述袋式除尘器之间依次设置活性碳喷射系统及干粉喷射系统；
所述活性碳喷射系统用于喷射活性炭；
所述干粉喷射系统用于喷射消石灰；
所述袋式除尘器为脉冲反式袋式除尘器。
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