CN112432175B - 固废焚烧高级氧化协同增效系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是固废焚烧中垃圾消杀与烟气处理的协同增效/净化的专用设备，以外置的活性剂制备机为基础，通过制备机的电化学反应持续生成羟基自由基(‑OH)溶液，附带产生O2气体。活性剂溶液分为净化管网与消杀管网两套独立的次级网输送，净化管网通往净化烟气的反应塔，完成脱硫脱硝的功能，消杀管网通往垃圾堆场，完成消毒除臭的功能。O2气体经过富集产生高浓度助燃气体，导入锅炉用于固废物质焚烧，完成富氧燃烧的功能。由此，本发明同时达到消毒除臭、富氧增效及脱硫脱硝的三大目标，具有优异的协同增效与烟气净化的效果。

Description

固废焚烧高级氧化协同增效系统
(一)技术领域
本发明是固废焚烧中垃圾消杀与烟气处理的协同增效/净化的专用设备，属于节能环保领域，主要用于垃圾发电固废处理中的的消毒除臭、富氧增效及脱硫脱硝，能够同时实现发电增效和烟气净化的功能，是综合性协同增效系统。系统在焚烧锅炉附近增加自持式的强氧化活性剂制备机，通过电化学反应持续生成富含羟基活性剂(-OH)的溶液，且附带产生相当数量的纯氧，然后通过不同的管网加以引导，氧气用于锅炉的富氧燃烧，溶液用于垃圾的喷洒消毒除臭和反应塔的烟气脱硫脱硝，具有优异的协同增效与烟气净化的效果。本发明是基于高级氧化的环保相关设备，处理效率高，运营成本低，协同增效显著，特别适合于垃圾焚烧电站的发电提标改造和新建系统实现绿色安全环保近零排放。
(二)背景技术
传统的垃圾压缩填埋带来的弊端越来越严重，场地气味重，占用宝贵的土地，而且可能污染地下水源。随着我国垃圾分类的推进，垃圾后期处理势必引入固废焚烧技术，将垃圾焚烧用于发电，剩余的灰烬体积小且不再有害，再用于土地填埋，一举多得。但是，很多生活垃圾需要先消毒除臭，满足防疫与环保的要求，焚烧产生的有害烟气需要脱硫脱硝，达到排放标准，大量焚烧锅炉都有协同增效/净化的需求。
我国近年来SO2和NOx排放量增加形势严峻，加强SO2和NOx污染物的排放控制非常重要。根据国家环保规划的约束性指标与《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，SO2和NOx同时高效去除是烟气治理的重点。现在使用最多的脱硫脱硝一体化设备是脱硫装置(如石灰石/石膏法)和脱硝装置(如SCR法)联合串联使用，但是利用两套设备工作，装置规模大，操作流程复杂，投资和运行费用高，限制其进一步推广应用。
随着技术发展，波长在200-400nm的紫外光(UV)作为辅助手段的UV/H202法和UV/Ti02光催化法，产生羟基自由基(-OH)的高级氧化技术越来越受到重视。UV/H202法通过紫外光解H2O2产生自由基(-OH)来处理烟气，需要消耗大量过氧化氢，成本较高。UV/Ti02光催化法需要堆积态的TiO2载体参与，烟气处理量受限，酸性产物覆盖在TiO2催化剂上，降低活性物质的产量，进而影响脱硫脱硝的效率。
注意到上述缺陷，本发明提出一套高级氧化协同增效系统，增加自持式的活性剂制备机，通过电化学反应持续提供羟基活性剂溶液，且附带产生相当数量的纯氧，然后以不同的管网进行多场景利用与处理，达到良好的协同增效与烟气净化的效果。
(三)发明内容
羟基活性剂的高级氧化技术是消毒除臭和脱硫脱硝的发展方向，具有良好的应用前景。目前的工程实践中，如何持续供应活性剂溶液是个难点，以现有技术制备活性剂，设备复杂，运营费用高，工作效率受限，限制了羟基活性剂的应用。
垃圾作为燃料与煤炭有较大局别，垃圾种类繁多，有机物与无机物质很可能混在一起，燃烧条件各不相同，焚烧时往往顾此失彼，热值不高，影响发电效率。采用富氧燃烧技术，以高浓度氧气助燃，能够有效提高燃烧效率，显著增加发电量。富氧燃烧要求额外供应氧气，这是现有的焚烧炉所缺乏的。
垃圾焚烧前暂时存放在堆场，其中的有机物腐败变质，产生浓重的臭味，对堆场附近的空气污染很大。另外，垃圾中的医疗废弃物包含病毒病菌，可能造成疫情传播。稀释后的羟基活性剂喷洒垃圾，具有很好的消杀除臭效果，对活性剂的需求会更多。
本发明增加一套活性剂制备机，制备机包含多个反应器，每个反应器隔离为两部分，隔离层是密布微米级穿孔的离子膜，且隔离层与直流电源做电连接。反应器的一部分通入空气和水，另一部分是KOH/NaOH水溶液与H2O2混合的电解质，且以循环泵实现电解质的循环。工作时，离子膜的正负极接通12-36V低压直流电，在其界面产生电化学反应，该反应在产生(-OH)溶液的同时，附带产生O2气体。
系统设置两个独立的管网系统，分别引导活性剂制备机产生的活性剂溶液与O2气体。活性剂溶液导入储存罐，分为净化管网与消杀管网两套独立的次级网输送，净化管网通往净化烟气的反应塔，与待处理的烟气混合反应，完成脱硫脱硝的功能，消杀管网通往垃圾堆场，稀释为10-70％的消杀液，通过设备喷洒到垃圾上，完成消毒除臭的功能。O2气体通过密封管道进入助燃区，经过富集产生高浓度助燃气体，导入锅炉用于固废物质焚烧，完成富氧燃烧的功能。由此，本发明同时达到消毒除臭、富氧增效及脱硫脱硝的三大目标，具有优异的协同增效与烟气净化的效果。
(四)有益效果
本发明是固废焚烧中垃圾消杀与烟气处理的协同增效/净化的专用设备，以外置的活性剂制备机为基础，通过制备机的电化学反应持续生成(-OH)溶液，附带产生O2气体，再通过不同的管网系统，将(-OH)溶液用于消毒除臭和烟气净化，O2气体用于富氧燃烧，同时实现协同增效与烟气净化。本发明处理效率高，运营成本低，协同增效显著，特别适合于垃圾焚烧电站的发电提效与排放净化。
(五)附图说明
以下结合附图对本发明加以说明，图1是活性剂制备机的原理示意图，图2是协同增效系统图与垃圾焚烧项目实施例。
具体实施方式
图1说明了制备机的构成与功能，包含反应器1、进水管2、进气管3、电解质循环管4及溶液导管5，反应器1中安装离子膜6，将其分为独立的溶液反应与电解质循环两部分。工作时，离子膜的正负极接通12-36V低压直流电，在其界面产生电化学反应，该反应在产生活性剂溶液的同时，附带产生O2气体。活性剂溶液经由溶液导管5，输送到活性剂存储罐，O2气体通过密封管道，输送到焚烧锅炉。
图2说明了固废焚烧的协同增效是如何实现的。制备机产生的O2气体，通过密封管道进入助燃区，经过富集产生高浓度助燃气体，导入锅炉7用于固废物质焚烧，完成富氧燃烧的功能。制备机产生的活性剂溶液，分为净化管网与消杀管网两套独立的次级网输送。净化管网通往反应塔9，活性剂溶液喷洒进反应塔9，烟气先通过预处理塔8，再引入反应塔9，活性剂溶液与的烟气充分混合，发生氧化反应，完成烟气的脱硫脱硝。消杀管网通往垃圾堆场12，稀释为10-70％的消杀液，通过设备喷洒到垃圾上，完成消毒除臭的功能。从反应塔9出来的烟气，再进入除尘塔10，按照标准脱出粉尘，达到排放标准的烟气最后进入烟囱11，直接排放到大气中。反应塔9的脱硫脱硝反应，会产生硝酸盐和硫酸盐的沉积物，集中到料箱13中，可制造复合肥。
图2还是一个垃圾焚烧项目实施例实施例。制备机持续提供活性剂溶液，一部分溶液引导至垃圾堆场12，对垃圾进行喷洒以消毒除臭。处理后的垃圾送入焚烧炉7，与制备机提供的富氧助燃气体混合燃烧，显著提高了热发电效率。燃烧后的烟气进入反应塔9，与另一部分溶液充分混合，发生氧化反应，完成脱硫脱硝。最后经过除尘，烟气达到了排放标准。

Claims (4)

1.一种固废焚烧中垃圾消杀与烟气处理的协同增效/净化的专用设备，系统增加自持式的强氧化活性剂制备机，通过电化学反应持续生成富含羟基活性剂(-OH)的溶液，且附带产生相当数量的纯氧，具有优异的协同增效与烟气净化的效果，其特征是：
系统设置两个独立的管网系统，分别引导活性剂制备机产生的活性剂溶液与O2气体；
活性剂溶液导入储存罐，分为净化管网与消杀管网两套独立的次级网输送，净化管网通往净化烟气的反应塔，与待处理的烟气混合反应，完成脱硫脱硝的功能，消杀管网通往垃圾堆场，稀释为10-70％的消杀液，通过设备喷洒到垃圾上，完成消毒除臭的功能；
O2气体通过密封管道进入助燃区，经过富集产生高浓度助燃气体，导入锅炉用于固废物质焚烧，完成富氧燃烧的功能。
2.根据权利要求1所述的协同增效/净化的专用设备，其特征是活性剂溶液喷洒进反应塔，烟气先通过预处理塔，再引入反应塔，活性剂溶液与的烟气充分混合，发生氧化反应，完成烟气的脱硫脱硝。
3.根据权利要求1所述的协同增效/净化的专用设备，其特征是从反应塔出来的烟气，再进入除尘塔，按照标准脱出粉尘，达到排放标准的烟气最后进入烟囱，直接排放到大气中。
4.根据权利要求1所述的协同增效/净化的专用设备，其特征是是反应塔的脱硫脱硝反应，会产生硝酸盐和硫酸盐的沉积物，集中到料箱中，可制造复合肥。
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