CN111957197A - 一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺 - Google Patents

一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺，沿烟气流动方向依次包括干法脱酸塔、余热回收换热器、连接烟道、布袋除尘器、引风机和烟囱，干法脱酸塔的出入旁连接有供给小苏打的第一给料装置，余热回收换热器的介质入口通过锅炉给水泵与锅炉除氧器相连，介质出口连接有余热锅炉，连接烟道上连接有用于喷入活性炭粉的第二给料装置。废弃物焚烧产生的高温烟气经过处理后，既高效地去除烟气中SO3、SO2、HCl和二噁英等污染物，又无需喷水即可达到烟气降温的目的，降低烟气结露对除尘器的腐蚀及糊袋风险，且排放烟气温度在露点以上不会造成视觉污染，并最终实现该烟气系统的余热利用，达到节能减排的目的。

Description

一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺
技术领域
本发明属于环保设备领域，具体涉及一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺。
背景技术
固废、危废焚烧过程中会产生烟气，烟气是气体和烟尘的混合物。其成分很复杂，包括三氧化硫、二氧化硫、氯化氢、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物和二噁英等多种污染物。烟尘包含燃料灰分、未燃尽油滴及高温裂解物等，烟气中含有大量的水蒸汽。这些物质的生成和排放已经成为推广废弃物焚烧处置技术的最大制约因素。
目前对废弃物的焚烧烟气的处置一般包括脱硝、脱酸、除二噁英和除尘等四个部分，其中脱酸、除二噁英部分是烟气处置中的难点，防止系统设备低温酸腐蚀是烟气处置中的痛点。
烟气脱除二噁英主要采用粉状活性炭吸附工艺，活性炭吸附二噁英效率随着烟气温度的升高而降低，在烟气温度超过170℃，吸附效果急剧下降；传统工艺一般采用喷水降温烟气，但是烟气中喷入大量的水会加剧布袋除尘器糊袋、结露腐蚀的风险，同时水的喷入也加大了除尘器的实际烟气量。
申请号为CN1120955C的中国专利“垃圾焚烧废气中二恶英处置方法”公布了一种用喷洒粉末活性炭吸附烟气中二恶英的方法，吸附二恶英的活性炭再回收、焚烧。申请号为CN106422661A的中国专利“二噁英活性炭吸附装置”公布了一种立式活性炭吸附箱，用于二噁英去除。但以上两项专利均未涉及到活性炭吸附二噁英的最佳工作温度，也未说明相应的控温方法。
传统现有的炉外脱酸工艺有钙剂干法、钙剂半干法和钙剂湿法或钠剂湿法等。湿法脱酸效率高，但是产生了新的污染物“废水”，需要设置废水处置系统，而且湿法对后续设备腐蚀严重，烟囱排放的烟气有大量气溶胶；钙剂干法一般采用消石灰作为脱酸剂，但消石灰反应产物的摩尔体积是高度膨胀的，产物CaSO3等会很快堵塞反应物表面和孔道，导致颗粒内部的利用率很低，因此脱酸效率一般不大于50％；钙剂半干法脱酸烟气中加入大量的水，加剧布袋除尘器糊袋、结露腐蚀的风险；且一般对于燃烧高硫或者高氯废弃物而言，单独设置半干法脱酸很难保证酸性污染物稳定达标排放。
申请号为CN108114591A的中国发明专利“一种烟气处置方法”，公开一种利用碳酸氢钠粉末同步脱硫脱硝的处置工艺，碳酸氢钠粉末与烟气中的氮氧化物和硫氧化物在120℃～200℃的温度条件下发生化学反应得以去除，但该专利布袋除尘器置于脱硫脱硝工艺前端，后水洗排出，显然难以满足烟气中颗粒污染物达标排放的要求，实际工程适用性不强。
发明内容
本发明实施例提供一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统及工艺，以解决现有存在的废弃物焚烧烟气不喷水降温导致的钙剂干法脱酸效率低、活性炭吸附二噁英效率下降的问题，避免烟气喷水降温加剧布袋除尘器结露腐蚀和糊袋的风险，防治烟囱冒白烟的视觉污染，实现节能减排。
为了达到上述目的，本发明实施例所采用以下技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，沿烟气流动方向依次包括干法脱酸塔、余热回收换热器、连接烟道、布袋除尘器、引风机和烟囱，所述干法脱酸塔的出入旁还连接有用于提供小苏打的第一给料装置，所述余热回收换热器的介质入口通过锅炉给水泵与锅炉除氧器相连，所述余热回收换热器的介质出口连接有余热锅炉，所述连接烟道上连接有用于喷入活性炭粉的第二给料装置。
进一步地，所述烟气由余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出。
进一步地，所述烟气温度为200～230℃。
进一步地，所述小苏打的粒径：700～825目。
进一步地，所述烟气经余热回收换热器换热后，烟气温度降为145～160℃。
进一步地，所述余热回收换热器的循环介质为104℃锅炉给水。
进一步地，所述活性炭粉的平均孔隙直径为3.0～5.0nm，碘值>700。
进一步地，所述第一给料装置包括小苏打储仓、第一除尘风机、流化风电加热器和第一输送风机，第一除尘风机设置于小苏打储仓上部，流化风电加热器置于小苏打储仓下部，第一输送风机连接在小苏打储仓出口。
进一步地，所述第二给料装置包括活性炭储仓、第二除尘风机和输送风机，第二除尘风机设置于活性炭储仓上部，第二输送风机连接在活性炭储仓下部出口。
第二方面，本发明实施例还提供一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同工艺，该工艺在第一方面所述的系统中实现，该工艺包括：
烟气从余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出后，烟气温度为200～230℃，再进入干法脱酸塔，第一给料装置向干法脱酸塔喷射小苏打，进行干法脱酸反应；
烟气经过干法脱酸塔后，进入余热回收换热器的循环介质采用104℃锅炉给水，烟气经余热回收换热器后，余热回收换热器中的水回收烟气中的余热后，回流至焚烧炉配套的余热锅炉；
烟气经余热回收换热器换热后，烟气温度降为145～160℃，经过连接烟道时，通过第二给料装置喷入的活性炭粉，吸附烟气中二噁英污染物；
最后烟气经过布袋除尘处置后从烟囱排出。
根据以上技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明公开的烟气处置系统，步骤简洁合理，适用固废、危废焚烧等场所。利用小苏打在140～250℃温度下，高效脱酸；在活性炭吸附处置前设置余热换热器，既解决了温度过高导致活性炭吸附效率下降问题，又避免了烟气中喷水降温造成的除尘器结露腐蚀和糊袋，还回收余热提高锅炉热效率。在活性炭吸附之后设置布袋除尘，增加烟气颗粒物的整体处置效率。该系统整体烟气处理效果好，运行稳定、达到了节能减排的目的。
(2)本发明中公开的烟气处置工艺，余热回收换热器布置的位置、介质参数的控制，使其不会发生酸露点腐蚀，选用余热锅炉省煤器同等材质即可，设备使用寿命长。
(3)本发明中公开的烟气处置工艺，采用余热回收换热器降低烟气温度，相对于喷水降温减少了布袋除尘器的实际烟气量，减少了布袋除尘器的投资建设成本。
(4)本发明公开的烟气处置工艺无废水产生、不会造成烟囱冒白烟的视觉污染。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统的结构示意图；
图中：1、烟气；2、第一给料装置；3、干法脱酸塔；4、锅炉除氧器；5、锅炉给水泵；6、余热回收换热器；7、余热锅炉；8、第二给料装置；9、连接烟道；10、布袋除尘器；11、引风机；12、烟囱。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，沿烟气1流动方向依次包括干法脱酸塔3、余热回收换热器6、连接烟道9、布袋除尘器10、引风机11和烟囱12，所述干法脱酸塔3的出入旁还连接有用于提供小苏打的第一给料装置2，所述余热回收换热器的介质入口通过锅炉给水泵5与锅炉除氧器4相连，所述余热回收换热器的介质出口连接有余热锅炉7，所述连接烟道9上连接有用于喷入活性炭粉的第二给料装置8。
这里的第一给料装置2主要是用于对小苏打进行存储、最后给料，包括小苏打储仓、第一除尘风机、流化风电加热器和第一输送风机，第一除尘风机设置于小苏打储仓上部，用于吸收小苏打给料时产生的扬尘；流化风电加热器置于小苏打储仓下部，增加小苏打的流动性，降低粉末结露、变潮的可能；第一输送风机连接在小苏打储仓出口，便于将粉末通过干法脱酸塔3下部喷入。
这里的第二给料装置8主要是用于对活性炭进行储存、及给料，包括活性炭储仓、第二除尘风机和输送风机，第二除尘风机设置于活性炭储仓上部，用于吸收活性炭给料时产生的扬尘；第二输送风机连接在活性炭储仓下部出口，便于将活性炭通过连接烟道9喷入。
本实施例中，所述烟气1由余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出。一般固体废弃物焚烧产生的烟气通过余热锅炉降温至200～230℃；或危废焚烧产生的烟气通过余热锅炉温度降至550～500℃左右，再进入急冷塔，极速降温至200～230℃。余热锅炉省煤器或急冷塔出口的烟气1再进入干法脱酸塔3。
本实施例中，小苏打干法脱酸是当烟气温度达到140℃以上时，超细小苏打在烟气中迅速发生爆米花(利用烟气中的高温)反应，由粉末变为蓬松的爆米花，极大的增加表面积，具备极高的反应活性，大大加快了脱酸反应速度，其最佳反应的烟气温度为200～250℃左右；脱酸产物和粉尘一起被除尘器捕捉下来，配伍后的废弃物焚烧产生的烟气经过小苏打脱酸完全可以满足酸性污染物达标排放要求，而且不产生废水，烟囱排放的烟气在露点以上，可以避免视觉污染。所述小苏打的粒径：700～825目。将粒径为700～825目的小苏打喷入干法脱酸系统3，使烟气中酸性污染物与小苏打剧烈反应从而被大量脱除。
本实施例中，所述烟气经余热回收换热器6换热后，烟气温度降为145～160℃。干法脱酸塔3出来的烟气进入余热回收换热器6，换热器中接入104℃的余热锅炉除氧水4，使烟气温度降至145～160℃，换热后的水进入余热锅炉。
本实施例中，使用孔径3～5nm，碘值>700的活性炭粉喷入余热回收换热器后端于布袋除尘器的连接烟道9，在145～160℃条件下，实现烟气中二噁英的最佳吸附。
本实施例还提供一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同工艺，该工艺在上述的系统中实现，该工艺包括：
(1)烟气1从余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出后，烟气温度为200～230℃，再进入干法脱酸塔3，第一给料装置2向干法脱酸塔3喷射700～825目的小苏打，进行干法脱酸反应；
(2)烟气经过干法脱酸塔3后，进入余热回收换热器6的循环介质采用104℃锅炉给水，烟气经余热回收换热器6后，余热回收换热器6中的水回收烟气中的余热后，回流至焚烧炉配套的余热锅炉；
(3)烟气经余热回收换热器6换热后，烟气温度降为145～160℃，经过连接烟道9时，通过第二给料装置8喷入的活性炭粉，吸附烟气中二噁英污染物；
(4)最后烟气经过布袋除尘处置后从烟囱12排出。喷入活性炭后的烟气进入布袋除尘器10，使吸附饱和的活性炭粉末、脱酸产物与烟气中的粉尘一并实现脱除。
结合上述焚烧烟气协同处置方法及余热利用系统，并在现场进行了试验，具体处置结果如下：
经过布袋除尘器后，排出的烟气12经过在线监测，发现SO2去除率为90～96％，HCl的总去除率为95～99％，粉尘排放小于10mg/Nm3，二噁英的含量<0.1ng TEQ/Nm3，各项指标完全满足相应的排放标准。
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)

1.一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，沿烟气流动方向依次包括干法脱酸塔、余热回收换热器、连接烟道、布袋除尘器、引风机和烟囱，所述干法脱酸塔的出入旁还连接有用于提供小苏打的第一给料装置，所述余热回收换热器的介质入口通过锅炉给水泵与锅炉除氧器相连，所述余热回收换热器的介质出口连接有余热锅炉，所述连接烟道上连接有用于喷入活性炭粉的第二给料装置。
2.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述烟气由余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出。
3.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述烟气温度为200～230℃。
4.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，喷入脱酸塔内的小苏打粒径：700～825目。
5.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述烟气经余热回收换热器换热后，烟气温度降为145～160℃。
6.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述余热回收换热器的循环介质为104℃锅炉给水。
7.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述活性炭粉的平均孔隙直径为3.0～5.0nm，碘值>700。
8.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述第一给料装置包括小苏打储仓、第一除尘风机、流化风电加热器和第一输送风机，第一除尘风机设置于小苏打储仓上部，流化风电加热器置于小苏打储仓下部，第一输送风机连接在小苏打储仓出口。
9.根据权利要求1所述的一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同系统，其特征在于，所述第二给料装置包括活性炭储仓、第二除尘风机和输送风机，第二除尘风机设置于活性炭储仓上部，第二输送风机连接在活性炭储仓下部出口。
10.一种烟气高效脱酸、脱二噁英和余热利用协同工艺，其特征在于，该工艺在权利要求1所述的系统中实现，该工艺包括：
烟气从余热锅炉省煤器或急冷塔出口排出后，烟气温度为200～230℃，再进入干法脱酸塔，第一给料装置向干法脱酸塔喷射小苏打，进行干法脱酸反应；
烟气经过干法脱酸塔后，进入余热回收换热器的循环介质采用104℃锅炉给水，烟气经余热回收换热器后，余热回收换热器中的水回收烟气中的余热后，回流至焚烧炉配套的余热锅炉；
烟气经余热回收换热器换热后，烟气温度降为145～160℃，经过连接烟道时，通过第二给料装置喷入的活性炭粉，吸附烟气中二噁英污染物；
最后烟气经过布袋除尘处置后从烟囱排出。
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CN113262623A (zh) * 2021-05-19 2021-08-17 北京中科润宇环保科技股份有限公司 一种垃圾焚烧炉烟气多种污染物协同处理工艺方法

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