CN113154880A - 收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统及方法，适用于垃圾焚烧飞灰高温熔融装置，包括依次连通的喷淋冷却装置、脱盐装置、脱硝装置、引风装置和排放装置；所述高温熔融装置包括从上往下依次设置的预热室、烘干室、烧结室、熔融室和降温室，熔融室内壁绕设有螺旋管，螺旋管上端贯穿熔融室内壁后与进烟管连通，螺旋管下端贯穿熔融室内壁后与排烟管连通；所述进烟管与高温熔融装置顶端连通，以便于将所述高温熔融装置内产生的烟气导入螺旋管内，所述排烟管与喷淋冷却装置连通。充分利用飞灰熔融装置熔融段的高温分解飞灰熔融烟气中的二噁英，无需增设新设备，节约了能源，同时有效去除了烟气中的粉尘、氮氧化物和氯化物。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧飞灰熔融技术领域，具体涉及收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统及方法。
背景技术
高温熔融法是目前公认的无害化处理垃圾焚烧飞灰的重要途径。熔融时，飞灰自上而下依次经历预热、烘干、烧结、熔融和降温卸料五个阶段，每个阶段都有各自的特征温度区间，如预热段为常温-300℃、烘干段为300-800℃、烧结段为800-1100℃、熔融段为1100-1350℃。
有研究表明，飞灰在燃烧过程中易生产二噁英；当熔融装置内温度在270-420℃时二噁英大量产生，当熔融装置内温度达到850℃以上，并保证烟气在熔融装置内停留2s以上时，二噁英可几乎完全分解。由于飞灰燃烧时，烟气至下而上从熔融装置顶部排出，故飞灰在预热段和烘干段燃烧时将产生大量二噁英并随烟气排出，二噁英为高浓度强毒性的有机致癌物，需净化处理。二噁英的化学成分包括碳、氢、氧、氯等元素，其分解后产生大量的氮氧化物和氯化物。
CN209901920U的中国实用新型专利公开了“一种垃圾焚烧后的飞灰处理系统”，其将熔融炉内产生的烟气通入“二燃室”以分解二噁英；通过设置喷淋装置以对烟气迅速降温，以避免二噁英的再次生成；通过设置脱硝装置，以去除烟气中的氮氧化物。
现有的飞灰熔融处理烟气处理系统，为处理烟气中的二噁英，增设了新的燃烧室，成本高，能源消耗大，也没有去除二噁英分解后的氯化物。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统及方法，解决了现有的飞灰熔融处理烟气处理系统，为处理烟气中的二噁英，增设了新的燃烧室，成本高，能源消耗大，也没有去除二噁英分解后的氯化物的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
本发明的第一方面，提供一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，适用于垃圾焚烧飞灰高温熔融装置，包括依次连通的喷淋冷却装置、脱盐装置、脱硝装置、引风装置和排放装置；所述高温熔融装置包括从上往下依次设置的预热室、烘干室、烧结室、熔融室和降温室，所述熔融室内壁绕设有螺旋管，所述螺旋管上端贯穿熔融室内壁后与进烟管连通，所述螺旋管下端贯穿熔融室内壁后与排烟管连通；所述进烟管与高温熔融装置顶端连通，以便于将所述高温熔融装置内产生的烟气导入螺旋管内，所述排烟管与喷淋冷却装置连通。
可选地，所述熔融室内壁开设环状凹槽，所述螺旋管嵌设于环状凹槽内。
可选地，所述熔融室内还设有导热板，所述导热板设置于环状凹槽的槽口处，以封闭所述环状凹槽。
可选地，所述导热板朝向环状凹槽一侧设有多个导热片，多个所述导热片呈螺旋状分布，每个所述导热片均嵌入螺旋管的螺旋间隙。
可选地，所述进烟管管口处连接有第一三通管，所述第一三通管的一端与高温熔融装置顶端连通，所述第一三通管的另一端连接有鼓风机；所述排烟管管口处连接有第二三通管，所述第二三通管的一端与喷淋冷却装置连通，所述第二三通管的另一端连接有电磁阀。
可选地，所述喷淋冷却装置包括第一烟气出口和溶液出口，所述脱盐装置包括第一烟气入口和溶液入口；所述第一烟气出口与脱盐装置的第一烟气入口连通；所述溶液出口与脱盐装置的溶液入口连通，以将喷淋冷却装置底部收集的含有粉尘的喷淋废液通入脱盐装置内。
可选地，所述喷淋冷却装置与脱盐装置之间还设有收尘装置，所述第一烟气出口与收尘装置连通，所述收尘装置包括第二烟气出口和粉尘出口，所述第二烟气出口与脱盐装置的第一烟气入口连通，所述粉尘出口与脱盐装置的溶液入口连通，以将收尘装置收集的粉尘通入脱盐装置内。
可选地，所述喷淋冷却装置与排烟管之间还设有余热回收装置。
本发明的第二方面，提供一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理方法，包括以下步骤：
于飞灰熔融装置排烟口收集烟气，并将收集的烟气通入飞灰熔融装置的熔融段，并留滞预设时间后排出；
将从熔融段排出的烟气依次通入喷淋冷却装置、脱盐装置、脱硝装置后排放。
可选地，在将所述从熔融段排出的烟气通入喷淋冷却装置之前，先通入余热回收装置以将烟气温度降低至480-800℃；之后，将从余热回收装置排出的烟气通入喷淋冷却装置以将烟气温度降低至240℃以下。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
本发明提供的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统及方法，适用于垃圾焚烧飞灰高温熔融装置，包括依次连通的喷淋冷却装置、收尘装置、脱盐装置、脱硝装置、引风装置和排放装置；所述高温熔融装置包括从上往下依次设置的预热室、烘干室、烧结室、熔融室和降温室，所述熔融室内壁绕设有螺旋管，所述螺旋管上端贯穿熔融室内壁后与进烟管连通，所述螺旋管下端贯穿熔融室内壁后与排烟管连通；所述进烟管与高温熔融装置顶端连通，以便于将所述高温熔融装置内产生的烟气导入螺旋管内，所述排烟管与喷淋冷却装置连通。充分利用飞灰熔融装置熔融段的高温分解飞灰熔融烟气中的二噁英，无需增设新设备，节约了能源，同时有效去除了烟气中的粉尘、氮氧化物和氯化物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统的示意图；
图2为收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统另一实施例的示意图；
图3为高温熔融装置的结构示意图；
图4为熔融段的结构示意图；
图5为熔融段的剖面示意图；
附图标记：
1-高温熔融装置、2-余热回收装置、3-喷淋冷却装置、4-收尘装置、5-脱盐装置、6-脱硝装置、7-引风装置、8-排放装置、9-供氧装置；
11-预热室、12-烘干室、13-烧结室、14-熔融室、15-降温室；
141-进烟管、142-螺旋管、143-排烟管、144-环状凹槽、145-导热板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1，一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，适用于垃圾焚烧飞灰高温熔融装置1，包括依次连通的喷淋冷却装置3、脱盐装置5、脱硝装置6、引风装置7和排放装置8。其中，所述喷淋冷却装置3，一方面用于润湿飞灰熔融烟气中的粉尘颗粒，以使得润湿的粉尘颗粒自然下坠至喷淋冷却装置3底部，以达到收尘的目的；另一方面，还用于将烟气温度迅速地降低至240℃以下，以避免烟气长时间停留在270-420℃之间以致二次生产二噁英。优选地，所述喷淋冷却装置3与排烟管143之间还设有余热回收装置2，由于高温熔融装置1排出的烟气温度可达1000℃，完全依赖喷淋冷却装置3快速降温，难度较大，且浪费能源，故增设余热回收装置2先将烟气温度降低至480-800℃，以回收余热作资源循环利用。所述脱盐装置5用于将二噁英分解后的氯化物制成钠盐、钾盐等后回收。所述脱硝装置6用于将二噁英分解后的氮氧化物制硝后回收。所述引风装置7则提供烟气的流通动力。排放装置8则将无害化处理后的烟气经检验合格后排放至大气中。
请参阅图3-5，所述高温熔融装置1包括从上往下依次设置的预热室11、烘干室12、烧结室13、熔融室14和降温室15。所述熔融室14内壁绕设有螺旋管142，所述螺旋管142上端贯穿熔融室14内壁后与进烟管141连通，所述螺旋管142下端贯穿熔融室14内壁后与排烟管143连通；所述进烟管141与高温熔融装置1顶端连通，以便于将所述高温熔融装置1内产生的烟气导入螺旋管142内，所述排烟管143与喷淋冷却装置3连通。通过进烟管141将飞灰高温熔融装置1顶端排烟口排放的烟气通入熔融装置的熔融段，并留滞2-3s后经排烟口依次通入喷淋冷却装置3、脱盐装置5、脱硝装置6后排放至大气中。充分利用飞灰熔融装置熔融段的高温分解飞灰熔融烟气中的二噁英，无需增设新设备，节约了能源，同时有效去除了烟气中的粉尘、氮氧化物和氯化物。
作为对上述方案的进一步改进，请参阅图4，所述熔融室14内壁开设环状凹槽144，所述螺旋管142嵌设于环状凹槽144内，通过环状凹槽144以避免飞灰物料从上往下移动时，刮伤螺旋管142。优选地，所述熔融室14内还设有导热板145，所述导热板145设置于环状凹槽144的槽口处，以封闭所述环状凹槽144。通过设置导热板145，一方面，加快了熔融室14与螺旋管142的传热速率以保证熔融室14与环状凹槽144温度平衡，另一方面，加强了对螺旋管142的保护，彻底避免了飞灰物料的损伤。
作为对上述方案的进一步改进，所述导热板145朝向环状凹槽144一侧设有多个导热片，多个所述导热片呈螺旋状分布，每个所述导热片均嵌入螺旋管142的螺旋间隙，通过导热片伸入螺旋管142缝隙以保证熔融室14与环状凹槽144温度平衡，保证了二噁英的分解温度。
作为对上述方案的进一步改进，所述进烟管141管口处连接有第一三通管，所述第一三通管的一端与高温熔融装置1顶端连通，所述第一三通管的另一端连接有鼓风机；所述排烟管143管口处连接有第二三通管，所述第二三通管的一端与喷淋冷却装置3连通，所述第二三通管的另一端连接有电磁阀。螺旋管142长期使用后，其内壁粘附粉尘，当高温熔融装置1停机维护时，即打开电磁阀和鼓风机，使强劲风力从螺旋管142上端沿螺旋管142冲刷至下端，并从电磁阀处将粉尘排出，以完成对螺旋管142内壁的清洁。
作为对上述方案的进一步改进，所述喷淋冷却装置3包括第一烟气出口和溶液出口，所述脱盐装置5包括第一烟气入口和溶液入口；所述第一烟气出口与脱盐装置5的第一烟气入口连通；所述溶液出口与脱盐装置5的溶液入口连通，以将喷淋冷却装置3底部收集的含有粉尘的喷淋废液通入脱盐装置5内。通过脱盐装置5将烟气粉尘中的可溶性盐一并分离、提纯。
作为对上述方案的进一步改进，所述喷淋冷却装置3与脱盐装置5之间还设有收尘装置4，所述第一烟气出口与收尘装置4连通，所述收尘装置4包括第二烟气出口和粉尘出口，所述第二烟气出口与脱盐装置5的第一烟气入口连通，所述粉尘出口与脱盐装置5的溶液入口连通，以将收尘装置4收集的粉尘通入脱盐装置5内。烟气经喷淋冷却装置3后，其内大部分粉尘已经滤除，额外增设收尘装置4以对余下烟气进一步过滤，通过脱盐装置5将烟气粉尘中的可溶性盐一并分离、提纯。
一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理方法，包括以下步骤：
S1、于飞灰熔融装置排烟口收集烟气，并将收集的烟气通入飞灰熔融装置的熔融段，并留滞预设时间后排出；
S2、将从熔融段排出的烟气依次通入喷淋冷却装置、脱盐装置、脱硝装置后排放。
具体地，所述高温熔融装置1包括从上往下依次设置的预热室11、烘干室12、烧结室13、熔融室14和降温室15。所述熔融室14内壁绕设有螺旋管142，所述螺旋管142上端贯穿熔融室14内壁后与进烟管141连通，所述螺旋管142下端贯穿熔融室14内壁后与排烟管143连通；所述进烟管141与高温熔融装置1顶端连通，以便于将所述高温熔融装置1内产生的烟气导入螺旋管142内，所述排烟管143与喷淋冷却装置3连通。通过进烟管141将飞灰高温熔融装置1顶端排烟口排放的烟气通入熔融装置的熔融段，并留滞2-3s后经排烟口依次通入喷淋冷却装置3、脱盐装置5、脱硝装置6后排放至大气中。充分利用飞灰熔融装置熔融段的高温分解飞灰熔融烟气中的二噁英，无需增设新设备，节约了能源，同时有效去除了烟气中的粉尘、氮氧化物和氯化物。
作为对上述方案的进一步改进，在将所述从熔融段排出的烟气通入喷淋冷却装置3之前，先通入余热回收装置2以将烟气温度降低至480-800℃，以回收余热作资源循环利用；之后，将从余热回收装置2排出的烟气通入喷淋冷却装置3以将烟气温度降低至240℃以下，以避免烟气长时间停留在270-420℃之间以致二次生产二噁英。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，适用于垃圾焚烧飞灰高温熔融装置（1），其特征在于：包括依次连通的喷淋冷却装置（3）、脱盐装置（5）、脱硝装置（6）、引风装置（7）和排放装置（8）；所述高温熔融装置（1）包括从上往下依次设置的预热室（11）、烘干室（12）、烧结室（13）、熔融室（14）和降温室（15），所述熔融室（14）内壁绕设有螺旋管（142），所述螺旋管（142）上端贯穿熔融室（14）内壁后与进烟管（141）连通，所述螺旋管（142）下端贯穿熔融室（14）内壁后与排烟管（143）连通；所述进烟管（141）与高温熔融装置（1）顶端连通，以便于将所述高温熔融装置（1）内产生的烟气导入螺旋管（142）内，所述排烟管（143）与喷淋冷却装置（3）连通。
2.根据权利要求1所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述熔融室（14）内壁开设环状凹槽（144），所述螺旋管（142）嵌设于环状凹槽（144）内。
3.根据权利要求2所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述熔融室（14）内还设有导热板（145），所述导热板（145）设置于环状凹槽（144）的槽口处，以封闭所述环状凹槽（144）。
4.根据权利要求3所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述导热板（145）朝向环状凹槽（144）一侧设有多个导热片，多个所述导热片呈螺旋状分布，每个所述导热片均嵌入螺旋管（142）的螺旋间隙。
5.根据权利要求1-4任一项所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述进烟管（141）管口处连接有第一三通管，所述第一三通管的一端与高温熔融装置（1）顶端连通，所述第一三通管的另一端连接有鼓风机；所述排烟管（143）管口处连接有第二三通管，所述第二三通管的一端与喷淋冷却装置（3）连通，所述第二三通管的另一端连接有电磁阀。
6.根据权利要求1所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述喷淋冷却装置（3）包括第一烟气出口和溶液出口，所述脱盐装置（5）包括第一烟气入口和溶液入口；所述第一烟气出口与脱盐装置（5）的第一烟气入口连通；所述溶液出口与脱盐装置（5）的溶液入口连通，以将喷淋冷却装置（3）底部收集的含有粉尘的喷淋废液通入脱盐装置（5）内。
7.根据权利要求6所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述喷淋冷却装置（3）与脱盐装置（5）之间还设有收尘装置（4），所述第一烟气出口与收尘装置（4）连通，所述收尘装置（4）包括第二烟气出口和粉尘出口，所述第二烟气出口与脱盐装置（5）的第一烟气入口连通，所述粉尘出口与脱盐装置（5）的溶液入口连通，以将收尘装置（4）收集的粉尘通入脱盐装置（5）内。
8.根据权利要求1所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理系统，其特征在于：所述喷淋冷却装置（3）与排烟管（143）之间还设有余热回收装置（2）。
9.一种收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
于飞灰熔融装置排烟口收集烟气，并将收集的烟气通入飞灰熔融装置的熔融段，并留滞预设时间后排出；
将从熔融段排出的烟气依次通入喷淋冷却装置、脱盐装置、脱硝装置后排放。
10.根据权利要求9所述的收尘、脱盐、脱硝一体化飞灰熔融烟气处理方法，其特征在于：
在将所述从熔融段排出的烟气通入喷淋冷却装置之前，先通入余热回收装置以将烟气温度降低至480-800℃；之后，将从余热回收装置排出的烟气通入喷淋冷却装置以将烟气温度降低至240℃以下。
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