CN112121614A - 一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置及方法,属于固废焚烧烟气处理技术领域。本发明的固废焚烧烟气稳定超低排放装置,包括沿烟气输送方向依次设置的SNCR脱硝单元、半干法脱酸单元、干法脱酸单元及活性炭烟道喷射单元,其中,干法脱酸单元包括一级干法喷射脱酸单元、二级干法喷射脱酸单元及三级干法喷射脱酸单元,其中一级干法喷射脱酸单元与二级干法喷射脱酸单元之间设有一级袋式除尘器,活性炭烟道喷射单元的出气口方向设有二级袋式除尘器。本发明通过工艺优化,可以实现固废焚烧烟气的稳定超低排放,且该处理工艺运行成本相对较低,经济性好。

Description

一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置及方法
技术领域
本发明属于固废焚烧烟气处理技术领域,更具体地说,涉及一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置及方法。
背景技术
目前对固废物的焚烧会产生大量的固废物焚烧烟气,为避免对环境的二次污染,这些固废物焚烧烟气需经过严格的净化处理以充分脱除其中的污染物后才能排放。固废焚烧烟气的主要污染物有酸性气体(NOX、SO2、HCl等)、重金属(Hg、Cr、Pb等)、颗粒物和二噁英等。其中酸性气体主要是通过脱酸和脱硝工艺进行脱除,颗粒物主要是使用布袋除尘器脱除,重金属、二噁英等有毒气体由活性炭喷射+布袋除尘器脱除。
现有脱酸工艺方法分为干法、半干法和湿法,其中湿法脱酸工艺是利用脱酸吸收浆液,对烟气进行喷淋洗涤,从而脱除烟气中的酸性气体。湿法脱酸工艺净化效率高,对HCl的脱除效率可达99%以上,对SO2的脱除效率可达到96%以上,但是湿法净化工艺后,会产生二次污染脱酸废水,需要配置废水处理装置。
干法脱酸工艺是将脱酸剂粉料通过气力输送管道直接喷射到烟道内,流程简单,工艺设备少,设备投资约为半干法的60%,且不产生废水,设备运行费用低,故障率低,维护简单方便。但是由于脱酸剂粉料与烟气混合的均匀度较差,碱性粉料的利用率低,因此干法脱酸工艺的脱酸效率较湿法、半干法脱酸工艺的脱酸效率低,并且脱酸剂粉料的使用量较大,较大的脱酸剂使用量增加了干法脱酸工艺的成本。
半干法烟气脱酸工艺是介于湿法与干法之间的一种工艺,是目前大多数企业选择的主流技术,具有净化效率高且无需对反应产物进行处理的优点,但是其运行费用偏高。
对于焚烧烟气中氮氧化物的脱除工艺主要有SCR(选择性催化还原)法和SNCR(选择性非催化还原)法两种工艺。SNCR脱硝工艺是使用雾化喷枪向炉膛烟气中或尾部受热面烟气中喷入氨水溶液还原剂,直接对锅炉内及尾部受热面处的烟气进行脱硝的工艺,一般能够达到40-60%的脱硝效率,该工艺不需要使用催化剂,运行和投资成本低,有较高的经济性,但SNCR脱硝的效率较低,要达到较高的脱硝效率需要较高的氨氮摩尔比,且容易产生较高的氨逃逸。SCR脱硝工艺需要安装催化剂,建设SCR反应装置,且烟气在进行完脱酸工艺处理后,烟气温度都会下降到约150℃以下,要对烟气进行SCR脱硝工艺处理,需要对除尘后烟气升温,要消耗大量能源,能耗较大,运行成本高。
垃圾焚烧控制二噁英类物质的技术措施主要有3种:(1)燃烧管理:通过焚烧炉内合理地组织燃烧(3T+E),使含二噁英类的未燃气体完全燃烧,从而把二噁英的生成抑制到最低水平。(2)袋式除尘器:袋式除尘器对固体颗粒具有高效的拦截效果,可拦截烟气中固相的二噁英。(3)活性炭喷射吸附去除:通过活性炭喷射和袋式除尘器的配合使用,能够脱除烟气中的二噁英类有毒物质。
综上所述,现有脱酸效率较佳的湿法工艺,装置运行费用偏高、结构复杂,而装置运行费用低、结构简单的干法脱酸工艺的脱酸效率又较差;单独采用SNCR脱硝工艺的脱硝效率低,并且容易发生氨逃逸。加之目前环保形势日益严峻,排放限值要求越来越严格,现有固废焚烧烟气净化处理工艺的处理效果就难以满足越来越高的烟气排放要求,因此,研究开发出一种具有较高投资及运行经济性,且能够有效实现超低排放的固废焚烧烟气处理工艺具有重要的意义。
经检索,中国专利申请号为2016108368415的申请案公开了一种垃圾焚烧烟气净化处理系统,该申请案的处理系统包括依次实施的SNCR脱硝、半干法脱酸、干法脱酸降温、活性炭吸附、布袋除尘、蒸汽加热、低温SCR脱硝、烟气换热、湿法脱酸和烟气脱除白雾,SNCR脱硝在SNCR装置内进行,半干法脱酸在半干法反应塔内进行,干法脱酸降温在干法脱酸塔内进行,活性炭吸附和布袋除尘在布袋除尘器内进行,蒸汽加热在设置于布袋除尘器和低温SCR装置之间的蒸汽加热器内进行,低温SCR脱硝在低温SCR装置内进行,烟气换热在设置于低温SCR装置和湿法洗涤塔之间的烟气/烟气换热器内进行,湿法脱酸在湿法洗涤塔内进行,烟气脱除白雾在另一蒸汽加热器内进行。采用该申请案的方法可有效脱除烟气中的颗粒物、二噁英、重金属及酸性气体,从而满足超低排放要求,但其后续需要进行湿法脱酸处理,因此会产生二次污染脱酸废水,需要配置废水处理装置。
发明内容
1.要解决的问题
本发明的目的在于克服现有固废焚烧烟气处理工艺存在或处理效果相对较差,或处理运行成本高,或易产生二次污染废水等问题的不足,提供了一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置及方法。本发明通过工艺优化,可以实现固废焚烧烟气的稳定超低排放,且该处理工艺运行成本相对较低,经济性好。
2.技术方案
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,包括沿烟气输送方向依次设置的SNCR脱硝单元、半干法脱酸单元、干法脱酸单元及活性炭烟道喷射单元,其中,干法脱酸单元包括一级干法喷射脱酸单元、二级干法喷射脱酸单元及三级干法喷射脱酸单元,其中一级干法喷射脱酸单元与二级干法喷射脱酸单元之间设有一级袋式除尘器,活性炭烟道喷射单元的出气口方向设有二级袋式除尘器。
更进一步的,所述SNCR脱硝单元安装于锅炉内,该锅炉采用循环流化床锅炉,适合采用SNCR脱硝,脱硝效率可以达到50%。
更进一步的,所述锅炉的炉膛温度控制为850-950℃,烟气停留时间大于2s,锅炉尾部排烟温度控制为187-200℃。
更进一步的,所述二级袋式除尘器的出气口方向设有蒸汽-烟气加热器和低温SCR脱硝单元,且低温SCR脱硝单元的进、出气管道之间设有烟气换热器,低温SCR脱硝和SNCR脱硝联合使用可以综合提高氨水溶液利用效率。
更进一步的,所述低温SCR脱硝单元的出气管通过引风机与烟囱相连。
更进一步的,所述SNCR脱硝单元与半干法脱酸单元之间设有静电除尘器,二级袋式除尘器的排灰口与飞灰螯合单元相连。
更进一步的,所述半干法脱酸单元出口的烟气温度控制在145-155℃,一级干法喷射脱酸单元的喷射点烟气温度为140-150℃,三级干法喷射脱酸单元的喷射点烟气温度为135-145℃。
本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放方法,启动本发明的排放装置,将待处理固体废弃物置于锅炉内进行焚烧,同时通过SNCR脱硝单元向炉内雾化喷入脱硝还原剂,对焚烧产生的高温烟气进行SNCR脱硝处理,经初步脱硝处理后的烟气依次进行半干法脱酸、一级干法喷射脱酸、一级袋式除尘、二级干法喷射脱酸、三级干法喷射脱酸、活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英、二级袋式除尘以及SCR低温脱硝处理。
更进一步的,所述一级和二级干法喷射脱酸采用Ca(OH)2干粉作为脱酸剂,三级干法喷射脱酸采用小苏打作为脱酸剂;待处理固体废弃物在锅炉内进行焚烧时,控制过量空气系数为1.2-1.4,一次风与二次风的分配比例分别为55%、45%。
更进一步的,根据工况及污染物浓度的波动情况控制对一级干法喷射脱酸、二级干法喷射脱酸及三级干法喷射脱酸进行单独或组合投入运行。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,通过各工艺的优化配合,从而可以同时保证固废焚烧烟气中各种不同污染物的处理效果,达到的净化效果优于国家相关标准要求,达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的超低排放要求,同时该装置的处理运行成本也较低。此外,由于固废焚烧燃料的成分变化较大,导致燃烧工况和污染物浓度有较大的波动,而采用本发明的处理装置可以使整个工艺的脱酸效果对燃烧工况和污染物浓度的剧烈波动有很强的适应性和反应速度,始终能稳定保证酸性污染物排放浓度达到超低排放要求。
(2)本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其锅炉采用循环流化床锅炉,可以降低其出口烟气温度,有利于提高锅炉自身的热效率,而半干法脱酸单元及多级干法脱酸喷射单元的联合,极大提高了脱酸效率,能够弥补锅炉出口烟气温度对脱酸脱硝效果的影响,从而使锅炉自身效率与后续脱酸脱硝效率达到最佳配合。
(3)本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,通过设置两级布袋除尘,在第二级布袋前喷射活性炭,从而可以大大减少螯合稳定化后的固废量。此外,在低温SCR反应器的进出口烟道上增加烟气换热器(GGH),利用出口烟道较高温度的烟气对进口较低温度的烟气进行加热,从而可以充分利用热能,达到节能降耗的目的。
(4)本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放方法,通过各级处理工序的优化组合,并对具体处理工艺参数,尤其是对锅炉出口烟气温度及各级脱酸处理烟气温度进行优化控制,从而可以实现焚烧烟气的稳定超低排放,且该整体结构简单,运行维护方便。
附图说明
图1为本发明的固废焚烧烟气稳定超低排放装置的结构示意图;
图中:1、SNCR脱硝单元;2、静电除尘器;3、半干法脱酸单元;4、一级干法喷射脱酸单元;5、一级袋式除尘器;6、二级干法喷射脱酸单元;7、三级干法喷射脱酸单元;8、活性炭烟道喷射单元;9、二级袋式除尘器;10、烟气换热器;11、蒸汽-烟气加热器;12、低温SCR脱硝单元;13、引风机;14、烟囱;15、飞灰螯合单元;16、锅炉。
具体实施方式
如图1所示,本发明的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,包括沿烟气输送方向依次设置的SNCR脱硝单元1、静电除尘器2、半干法脱酸单元3、干法脱酸单元及活性炭烟道喷射单元8,其中,SNCR脱硝单元1安装于锅炉16内,该锅炉16采用循环流化床锅炉,其炉膛温度控制为850-950℃,烟气停留时间大于2s,锅炉尾部排烟温度控制为187-200℃。干法脱酸单元包括一级干法喷射脱酸单元4、二级干法喷射脱酸单元6及三级干法喷射脱酸单元7,其中一级干法喷射脱酸单元4与二级干法喷射脱酸单元6之间设有一级袋式除尘器5,活性炭烟道喷射单元8的出气口方向设有二级袋式除尘器9,二级袋式除尘器9的排灰口与飞灰螯合单元15相连,且其出气口方向设有蒸汽-烟气加热器11和低温SCR脱硝单元12。所述低温SCR脱硝单元12的进、出气管道之间设有烟气换热器10,低温SCR脱硝单元12的出气管还通过引风机13与烟囱14相连。
固废焚烧烟气所含污染物主要为酸性气体(NOX、SO2、HCl等)、重金属(Hg、Cr、Pb等)、颗粒物和二噁英等,目前现有技术中通常是通过工艺的组合对固废焚烧烟气中的上述污染物进行净化处理的,但采用现有工艺达到超低排放或存在脱硝、脱酸效果较差,或存在运行成本高,或存在已产生较多二次污染废水的问题,因此如何在同时保证上述三种污染物的净化处理效果的基础上,尽可能地降低运行成本并减少废水污染为固废焚烧烟气净化处理的难点,尤其是实现固废焚烧烟气的超低稳定排放。
此外,目前现有技术中通常是采用炉排炉对固废进行焚烧处理,炉排炉的出口烟气温度相对较高,因此有利于保证后续的脱酸效率,但炉排炉自身的热效率则相对较低,从而影响整个处理系统的运行成本。基于此,本申请的申请人采用循环流化床锅炉对固体废弃物进行焚烧处理,该循环流化床锅炉可以对造纸行业产生的轻渣、浆渣及污泥等固废进行焚烧,并降低出口烟气温度,从而可以有效提高锅炉的热效率,达到节能的效果,但循环流化床锅炉的出口烟气温度低会导致后续脱酸效率的降低,而SCR脱硝处理效果易受烟气中二氧化硫含量的影响,因而进一步影响后续脱硝效果。
发明人通过大量实验进行工艺优化,最终发现采用循环流化床锅炉焚烧处理+炉内SNCR脱硝+静电除尘器除尘+半干法脱酸+干法喷射脱酸+一级袋式除尘器除尘+二级干法喷射脱酸+三级干法喷射脱酸+活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英+二级袋式除尘器除尘+低温SCR脱硝的组合处理工艺,并对各道工序的工艺参数(尤其是循环流化床锅炉的出气口温度以及各级脱酸处理的温度、脱硝处理温度)进行优化设计,从而可以同时保证固废焚烧烟气中三种不同污染物的处理效果,实现焚烧烟气的超低稳定排放,使锅炉自身效率与后续脱酸脱硝效率达到最佳配合,同时该处理工艺的运行成本较低,避免采用湿法脱酸工艺带来的二次废水污染问题,而循环流化床锅炉的排烟温度控制对于保证后续各级脱酸处理的温度也具有重要作用。本发明还通过两级袋式除尘器进行除尘处理,活性炭喷射在二级袋式除尘器前,从而使固废大大减量化,而在二级袋式除尘处理后,先采用GGH(烟气换热器)再采用蒸汽-烟气加热器(SGH)对进入低温SCR脱硝处理单元的烟气进行预先加热,从而可以实现能源的循环利用,有利于降低热能消耗。
具体的,采用本发明的固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其处理工艺包括以下步骤:
(1)炉内SNCR脱硝
SNCR脱硝单元通过将稀释到一定质量比的脱硝还原剂溶液注入到炉膛高温(850℃-950℃)烟气中以减少燃烧过程产生的氮氧化物量。还原剂溶液由雾化喷枪喷入炉膛,使用压缩空气喷雾或机械喷头进行雾化。不同层设置足够的喷射器,在不同运行条件和燃料时,可根据合适烟气温度进行反应,在不使用脱硝催化剂的情况下,可达到50%的脱硝效率。
具体的,本发明的循环流化床锅炉可采用维美德进口高温高压循环流化床固废物焚烧锅炉,其炉膛温度控制为850-950℃,烟气停留时间大于2s,锅炉尾部排烟温度控制为187-200℃,采用该锅炉对固废进行焚烧,锅炉效率可达到84%,同时采用了较低的过量空气系数1.2-1.4,优选为1.3,一次风和二次风比例的配合(一次风55%,二次风45%,二次风分级送风),从而进一步降低了NOx的原始产生量,原始排放浓度为150mg/Nm3。此外,本发明通过对炉膛温度、烟气停留时间、出口烟气温度以及助燃空气的风量、温度等进行严格控制,还能够从源头上有效控制二噁英的含量,通过高效尾部换热面的设计,使得烟气快速通过600℃~250℃的二恶英再合成温度窗口,尽可能地减少二噁英的再合成量。
(2)静电除尘器除尘
静电除尘器2的基本原理是利用电力捕集烟气中的粉尘,主要包括以下四个相互有关的物理过程:气体的电离、粉尘的荷电、荷电粉尘向电极移动、荷电粉尘的捕集。进入静电除尘器的烟气温度为185℃-195℃,其除尘效率为80%。
(3)半干法脱酸
半干法脱酸单元3主要包括反应塔本体、旋转雾化器及相关连接烟道。焚烧烟气经静电除尘后经由喷雾反应器顶部的烟道切向进入烟气分布器,烟气分布器设有导流板,可使烟气呈螺旋状向下运动进入反应塔内。旋转雾化器位于喷雾反应器上部,石灰浆液进入旋转雾化器,由于雾化器的高速转动,石灰浆被雾化成约30~40μm的微小液滴,该液滴与呈螺旋状向下运动的烟气形成逆流,并被巨大的烟气流裹带着向下运动,石灰浆以很高的传质速率在反应器中,起到活化反应的作用,同时降低塔内温度,促进反应进行。石灰浆与烟气中的HCl、SO2等酸性物质混合反应,在反应过程的第一阶段,气-液接触发生中和反应,石灰浆液滴中的水分得到蒸发,同时烟气得到冷却;第二阶段,气-固接触进一步中和并获得干燥的固态反应物CaCl2、CaSO3及CaSO4等。该冷却过程还使二噁英、呋喃和重金属产生凝结。由于烟气呈螺旋状快速转动,石灰浆不会喷射到反应器壁上,从而使器壁保持干燥,不致结垢。这些反应生成物落入反应器锥体,由锥体底部排出。烟气在反应塔中的滞留时间不低于20秒,反应塔出口的烟气温度控制在145-155℃,从而能够适应额定烟气量50~110%,可使酸性气体污染物达到低于国家标准要求的限值排放。
(4)一级干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射)
一级干法喷射脱酸单元4由氢氧化钙贮仓、仓顶布袋除尘器、破拱装置、氢氧化钙供应装置、喷射鼓风机、空气流化装置、附件、管道及控制仪表组成。氢氧化钙贮仓顶部设有除尘器,收集氢氧化钙粉尘并将进入贮仓的输送空气排出。贮仓底部设有破拱、空气流化装置,以防止物料搭桥并保持氢氧化钙的流动性。
氢氧化钙从贮仓底部进入旋转给料装置,给料装置的出口设有电机驱动定量给料阀和计量螺旋给料机,可以调节氢氧化钙出口流量。从喷射风机来的空气将氢氧化钙计量给料装置排出的氢氧化钙喷入半干法脱酸单元3和一级布袋除尘器5之间的烟道中,与烟气中的酸性气体SOx、HCl等进行反应。一级干法喷射脱酸单元4喷射点的烟气温度为140-150℃。
(5)一级布袋除尘
经一级干法喷射脱酸后的烟气带着飞灰和各种粉尘进入一级布袋除尘器进行除尘处理。布袋除尘器由布袋除尘器(包括除尘器本体、灰斗电伴热器、灰斗破拱装置、旋转排灰阀)、除尘器顶部检修电动葫芦、脉冲清灰系统、内部分配烟道、进出口挡板门、热风循环风机、热风循环风机加热器、热风循环风管道及控制仪表组成。
(6)二级干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射)和三级干法喷射脱酸(NaHCO3干粉烟道喷射)
经一级袋式除尘后的烟气依次通过二级干法喷射脱酸单元6和三级干法喷射脱酸单元7进行深度脱酸处理,其中二级干法喷射脱酸单元6的结构组成同一级干法喷射脱酸单元4。三级干法喷射脱酸单元7由碳酸氢钠贮仓、仓顶布袋除尘器、破拱装置、碳酸氢钠计量螺旋、碳酸氢钠研磨装置、输送风机、空气流化装置、电动葫芦、附件、管道及控制仪表组成,运行过程中各喷射点的喷射量可进行调节,从而尽量使固废减量化,三级干法喷射脱酸单元的喷射点烟气温度为135-145℃。
碳酸氢钠从贮仓底部进入计量螺旋装置,计量装置有1个出口,对应1条烟气净化线,出口设有电机驱动定量给料阀,可以调节碳酸氢钠出口流量。从喷射风机来的空气将碳酸氢钠给料装置排出的碳酸氢钠喷入一级布袋除尘器和二级布袋除尘器间的烟道中,与烟气中的酸性气体SOx、HCl等进行反应。具体根据工况及污染物浓度的波动情况控制对一级干法喷射脱酸、二级干法喷射脱酸及三级干法喷射脱酸进行单独或组合投入运行。
(7)活性炭烟道喷射脱除重金属和二噁英
由于固废焚烧过程中会有Hg和二噁英的产生与排放,因此为了更好地去除重金属及二噁英,通过活性炭烟道喷射单元8向干法脱酸单元与二级布袋除尘器进口之间的烟气管道内喷入活性炭,用活性炭吸附重金属及二噁英,保证重金属及二噁英的排放浓度达到国家排放标准。活性炭量能根据烟气量的变化自动调节,也可在中控室远程调节。
活性炭储存在活性炭粉仓中,通过活性炭称重计量给料机经喷射风机输送到烟道中,以去除烟气中的二噁英和重金属。
(8)二级袋式除尘器除尘
经干法脱酸处理和活性炭烟道喷射脱除重金属和二噁英处理后的烟气再次进入二级袋式除尘器9进行再次除尘处理,而二级袋式除尘器9的拍回扣排出的含有重金属的飞灰通过飞灰螯合单元15进行螯合稳定化处理,使其满足相关国家标准要求。通过两级袋式除尘,可使颗粒物排放浓度≤8mg/Nm3,通过在二级布袋除尘前喷射活性炭来脱除二噁英和重金属,也使需要螯合稳定化的固废极大的减量化。
(9)SCR低温脱硝
经二级布袋除尘后的烟气再进入SCR低温脱硝单元12进行深度脱硝处理,之后通过引风机13、烟囱14进行达标排放。烟气进入SCR低温脱硝单元12之前先通过烟气换热器(GGH)10进行初步预热,然后再通过蒸汽-烟气再加热器(SGH)11加热至SCR低温脱硝单元12所需的进口烟气温度。通过烟气换热器(GGH)10对SCR反应器进口烟道烟气进行换热,从而可以实现能源的循环利用。
SCR低温脱硝单元包括SCR脱硝反应器、低温脱硝催化剂、声波吹灰器、导流装置、喷氨格栅。经过低温SCR脱硝反应器,在催化剂的作用下脱硝还原剂和烟气中的氮氧化物进行反应,脱除掉氮氧化物。SCR脱硝反应器的进出口温度分别为228-232℃、222-227℃,经低温脱硝后烟气的NOx排放浓度≤50mg/Nm3
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例的固废焚烧烟气稳定超低排放工艺,具体包括以下处理步骤:
(1)固废在锅炉16内焚烧后,产生的高温烟气(1366t/d,烟气量为230000Nm3/h)在炉内雾化喷入脱硝还原剂,进行炉内SNCR脱硝,可达到约50%脱硝效率。
(2)锅炉16尾部空预器排放的190℃烟气通过静电除尘器2除尘,完成粗灰除尘,达到80%除尘效率,进一步进行半干法脱酸(Ca(OH)2溶液),使用旋转雾化器使Ca(OH)2溶液雾化喷入烟气中,通过喷水降温控制最优的近绝热饱和温度差,加快传质速度,提高脱酸效率,半干法脱酸后排烟温度约为150℃。
(3)进一步在半干法脱酸(Ca(OH)2溶液)出口烟道上通过干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射),再经过一级袋式除尘器5除尘进行除尘及脱酸处理,进一步提高脱酸效率,并脱除大部分粉尘,除尘后烟气温度为约145℃。
(4)进一步在一级袋式除尘器5除尘出口烟道上同时进行二级干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射)、三级干法喷射脱酸(NaHCO3干粉烟道喷射)、活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英,然后再经过二级袋式除尘器9除尘及脱酸处理,再进一步提高脱酸效率和除尘效率,二级除尘后烟气温度为约140℃,颗粒物浓度≤8mg/Nm3
(5)再通过GGH(烟气换热器)烟气加热、蒸汽-烟气加热器(SGH)烟气加热,使烟气温度升高至230℃,进行低温SCR脱硝,脱硝后的烟气再通过GGH(烟气换热器)10烟气加热提升低温侧烟气温度,实现了能源的循环利用,达到节能的目的,NOx排放浓度≤50mg/Nm3。GGH(烟气换热器)排放烟气温度约为173℃、入口温度约为225℃,原烟气进出口温度分别为140℃、190℃。
(6)脱硝后的烟气通过引风机13、烟囱14进行达标排放。二级袋式除尘器9除尘收集的含重金属的飞灰进一步通过飞灰螯合稳定化处理。
对比例
本对比例为在与实施例1同样工况条件下,对照GB18485-2014的污染物排放限值,实施例和对比例分别处理后的烟气中的污染物浓度对比如下表1,各污染物浓度测量方法见表2。
表1实施例1与对比例1中烟气所含各污染物浓度对比数据
表2各污染物浓度测定方法
通过实施例1和对比例的对比数据可得出,实施例1中烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度已优于《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)表1中燃气轮机组排放限值的要求(即在基准氧含量11%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物执行超低排放标准,排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3),烟气中一氧化碳、氯化氢、二噁英及重金属的排放浓度也优于《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中排放限值的要求(即在基准氧含量11%条件下,一氧化碳、氯化氢、二噁英排放浓度分别不高于100mg/m3、60mg/m3、0.1ngTEQ/m3)。
实施例2
本实施例的固废焚烧烟气稳定超低排放工艺,具体包括以下处理步骤:
(1)固废在锅炉16内焚烧后,产生的高温烟气在炉内雾化喷入脱硝还原剂,进行炉内SNCR脱硝。
(2)锅炉16尾部空预器排放的187℃烟气通过静电除尘器2除尘,完成粗灰除尘,达到80%除尘效率,进一步进行半干法脱酸(Ca(OH)2溶液),使用旋转雾化器使Ca(OH)2溶液雾化喷入烟气中,通过喷水降温控制最优的近绝热饱和温度差,加快传质速度,提高脱酸效率,半干法脱酸后排烟温度约为145℃。
(3)进一步在半干法脱酸(Ca(OH)2溶液)出口烟道上通过干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射),再经过一级袋式除尘器5除尘进行除尘及脱酸处理,进一步提高脱酸效率,并脱除大部分粉尘,除尘后烟气温度为约140℃。
(4)进一步在一级袋式除尘器5除尘出口烟道上同时进行二级干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射)、三级干法喷射脱酸(NaHCO3干粉烟道喷射)、活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英,然后再经过二级袋式除尘器9除尘及脱酸处理,再进一步提高脱酸效率和除尘效率,二级除尘后烟气温度为约135℃,颗粒物浓度≤8mg/Nm3
(5)再通过GGH(烟气换热器)烟气加热、蒸汽-烟气加热器(SGH)烟气加热,使烟气温度升高至228℃,进行低温SCR脱硝,脱硝后的烟气再通过GGH(烟气换热器)10烟气加热提升低温侧烟气温度,NOx排放浓度≤30mg/Nm3
(6)脱硝后的烟气通过引风机13、烟囱14进行达标排放。二级袋式除尘器9除尘收集的含重金属的飞灰进一步通过飞灰螯合稳定化处理。采用本实施例的工艺对烟气进行处理后其所含污染物的浓度与实施例1接近。
实施例3
本实施例的固废焚烧烟气稳定超低排放工艺,具体包括以下处理步骤:
(1)固废在锅炉16内焚烧后,产生的高温烟气在炉内雾化喷入脱硝还原剂,进行炉内SNCR脱硝。
(2)锅炉16尾部空预器排放的200℃烟气通过静电除尘器2除尘,完成粗灰除尘,达到80%除尘效率,进一步进行半干法脱酸(Ca(OH)2溶液),使用旋转雾化器使Ca(OH)2溶液雾化喷入烟气中,通过喷水降温控制最优的近绝热饱和温度差,加快传质速度,提高脱酸效率,半干法脱酸后排烟温度约为155℃。
(3)进一步在半干法脱酸(Ca(OH)2溶液)出口烟道上通过干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射),再经过一级袋式除尘器5除尘进行除尘及脱酸处理,进一步提高脱酸效率,并脱除大部分粉尘,除尘后烟气温度为约150℃。
(4)进一步在一级袋式除尘器5除尘出口烟道上同时进行二级干法喷射脱酸(Ca(OH)2干粉烟道喷射)、三级干法喷射脱酸(NaHCO3干粉烟道喷射)、活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英,然后再经过二级袋式除尘器9除尘及脱酸处理,再进一步提高脱酸效率和除尘效率,二级除尘后烟气温度为约145℃,颗粒物浓度≤8mg/Nm3
(5)再通过GGH(烟气换热器)烟气加热、蒸汽-烟气加热器(SGH)烟气加热,使烟气温度升高至232℃,进行低温SCR脱硝,脱硝后的烟气再通过GGH(烟气换热器)10烟气加热提升低温侧烟气温度。
(6)脱硝后的烟气通过引风机13、烟囱14进行达标排放。二级袋式除尘器9除尘收集的含重金属的飞灰进一步通过飞灰螯合稳定化处理。采用本实施例的工艺对烟气进行处理后其所含污染物的浓度与实施例1接近。
因此,采用本发明的工艺处理后的烟气可以达到超低排放要求,且其整体结构简单,运行维护方便,通过各脱酸工艺的高效配合,确保了很高的脱酸效率,脱酸剂有较高的利用率。另外通过在SCR脱硝反应器进出口烟道上增设GGH,降低了能耗,整个工艺系统能耗较低。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:包括沿烟气输送方向依次设置的SNCR脱硝单元(1)、半干法脱酸单元(3)、干法脱酸单元及活性炭烟道喷射单元(8),其中,干法脱酸单元包括一级干法喷射脱酸单元(4)、二级干法喷射脱酸单元(6)及三级干法喷射脱酸单元(7),其中一级干法喷射脱酸单元(4)与二级干法喷射脱酸单元(6)之间设有一级袋式除尘器(5),活性炭烟道喷射单元(8)的出气口方向设有二级袋式除尘器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述SNCR脱硝单元(1)安装于锅炉(16)内,该锅炉(16)采用循环流化床锅炉。
3.根据权利要求2所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述锅炉(16)的炉膛温度控制为850-950℃,烟气停留时间大于2s,锅炉尾部排烟温度控制为187-200℃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述二级袋式除尘器(9)的出气口方向设有蒸汽-烟气加热器(11)和低温SCR脱硝单元(12),且低温SCR脱硝单元(12)的进、出气管道之间设有烟气换热器(10)。
5.根据权利要求4所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述低温SCR脱硝单元(12)的出气管通过引风机(13)与烟囱(14)相连。
6.根据权利要求4所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述SNCR脱硝单元(1)与半干法脱酸单元(3)之间设有静电除尘器(2),二级袋式除尘器(9)的排灰口与飞灰螯合单元(15)相连。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放装置,其特征在于:所述半干法脱酸单元(3)出口的烟气温度控制在145-155℃,一级干法喷射脱酸单元的喷射点烟气温度为140-150℃,三级干法喷射脱酸单元的喷射点烟气温度为135-145℃。
8.一种固废焚烧烟气稳定超低排放方法,其特征在于:启动权利要求1-7中任一项所述的排放装置,将待处理固体废弃物置于锅炉(16)内进行焚烧,同时通过SNCR脱硝单元(1)向炉内雾化喷入脱硝还原剂,对焚烧产生的高温烟气进行SNCR脱硝处理,经初步脱硝处理后的烟气依次进行半干法脱酸、一级干法喷射脱酸、一级袋式除尘、二级干法喷射脱酸、三级干法喷射脱酸、活性炭烟道喷射脱除重金属和二恶英、二级袋式除尘以及SCR低温脱硝处理。
9.根据权利要求8所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放方法,其特征在于:所述一级和二级干法喷射脱酸采用Ca(OH)2干粉作为脱酸剂,三级干法喷射脱酸采用小苏打作为脱酸剂;待处理固体废弃物在锅炉(16)内进行焚烧时,控制过量空气系数为1.2-1.4,一次风与二次风的分配比例分别为55%、45%。
10.根据权利要求8或9所述的一种固废焚烧烟气稳定超低排放方法,其特征在于:根据工况及污染物浓度的波动情况控制对一级干法喷射脱酸、二级干法喷射脱酸及三级干法喷射脱酸进行单独或组合投入运行。
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