CN113289441A - 一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开揭示了一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，包括依次连接的第一除尘装置、过滤装置、第二除尘装置和洗涤装置；其中，所述第一除尘装置用于分离生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物；所述过滤装置用于对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；所述第二除尘装置用于分离过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物；所述洗涤装置用于洗涤经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油。
Description
技术领域
本公开数据环境保护领域，具体涉及一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置及方法。
背景技术
近年来，生活垃圾的产生量急剧增加，固体废物污染已成为环境保护中越来严重的问题。传统的生活垃圾处理以卫生填埋为主，大量的生活垃圾被埋入地下，造成新的不可逆的环境污染，因此垃圾焚烧处理有了很大的发展，被认为是解决填埋法造成的环境污染问题的有效方法。然而，研究人员在对垃圾焚烧烟尘有害检测分析中，发现了对人类身体健康具有极大危害的化学物质——二噁英类物质。近年来，环保政策和公众意识也冲击着生活垃圾处理行业，垃圾焚烧处理有了很大的发展，裂解气化技术应运而生。
由于垃圾成分的复杂性和特殊性，在裂解气化过程中不可避免地会产生大量的气态污染物，主要包括粉尘、二噁英和重金属等。因此需要对裂解气化炉产生的尾气进行净化处理，如果不进行有效治理，将对环境造成严重污染，危害人体健康。
传统的针对生活垃圾裂解气化尾气中所含的粉尘、二噁英、重金属等污染物常用的脱除工艺主要为“旋风除尘器+袋式除尘器+洗涤塔”。但是，生活垃圾裂解气化过程产生的焦油较多，焦油产生初期为气态，随工艺气体排出裂解气化炉，当尾气进入净化工序，温度降低到330℃时，气态焦油开始凝结。一般布袋除尘器的操作温度低于200℃，将会产生大量液态焦油。液态焦油能与尾气中的粉尘一起形成胶状物体，附着在袋式除尘器的布袋表面，将阻塞尾气通道，引起阻力持续上升，最终无法工作。此外，现有的尾气去除设备还存在以下不足：1、尾气中污染物去除效率低，只有袋式除尘器在去除颗粒物的同时兼有截留部分二噁英的能力，因此二噁英难以达到国家排放标准要求；2、袋式除尘器净化效率高，但袋式除尘器易受气体温度和颗粒物黏性的影响，致使滤料的造价增加和清灰不利，难以长期稳定运行；3、设备本身对二噁英不能起到破坏作用，仅仅将二噁英从尾气中分离了出来，然后将含有二噁英的固体物质再进行处理；4、设备能耗高，性能不稳定，难以长期运行。
发明内容
针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，通过利用“金属网丝过滤器+电除尘”代替布袋除尘器，能够有效除去二噁英、粉尘、焦油等，避免焦油阻塞引起的设备故障。
为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，包括依次连接的第一除尘装置、过滤装置、第二除尘装置和洗涤装置；其中，
所述第一除尘装置用于分离生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物；
所述过滤装置用于对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
所述第二除尘装置用于分离过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物；
所述洗涤装置用于洗涤经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油。
优选的，所述第一除尘装置为高效旋风除尘器。
优选的，所述过滤装置为金属网丝过滤器，所述金属网丝过滤器内设置多级金属过滤网。
优选的，所述金属网丝过滤器内还设置有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置位于多级金属过滤网上方。
优选的，所述第二除尘装置为静电除尘器。
优选的，所述洗涤装置为洗涤塔，所述洗涤塔包括塔体、塔体内设置有多层塔板，塔板上方设置有第二喷淋装置。
优选的，所述洗涤塔外设置有循环泵，循环泵的一端连接至洗涤塔底部，另一端连接至第二喷淋装置。
本公开还提供一种对生活垃圾裂解气化尾气净化的方法，包括如下步骤：
S100：通过第一除尘装置将生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物进行分离；
S200：通过过滤装置对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
S300：通过第二除尘装置对过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物进行分离；
S400：通过洗涤装置对经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油进行洗涤。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、本公开对于二噁英的去除效率高，不仅能将尾气中的二噁英分解，也可以将固体颗粒上附着的二噁英分解，使气相和固相排放物中的二噁英含量总体减少，保证排放尾气中二噁英的含量能稳定达到国家排放标准限值要求；
2、设备能耗低，性能稳定，能够长期运行；
3、设备结构更加合理，气体分布更均匀，效率更高。
附图说明
图1是本公开一个实施例提供的一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置的结构示意图；
附图中标记说明如下：
1、旋风除尘器；2、金属网丝过滤器；3、电除尘器；4、尾气洗涤塔。
具体实施方式
下面将参照附图1详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，包括依次连接的第一除尘装置、过滤装置、第二除尘装置和洗涤装置；其中，
所述第一除尘装置用于分离生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物；
所述过滤装置用于对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
所述第二除尘装置用于分离过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物；
所述洗涤装置用于洗涤经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油。
本实施例利用“金属网丝过滤器+电除尘”代替布袋除尘器，能够有效除去二噁英、粉尘、焦油等，避免焦油阻塞引起的设备故障，净化过程能耗低，故障少，效率高，可以达到长周期稳定运行。在小型生活垃圾裂解气化装置中使用，其优势更为明显。
另一个实施例中，所述第一除尘装置为高效旋风除尘器。
本实施例中，含尘尾气通入高效旋风除尘器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋转运动，这股向下旋转的气流到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转。旋风除尘器内的压力分布，是轴向各断面的压力变化较小，径向的压力变化较大(主要指静压)，这是由气流的轴向速度和径向速度的分布决定的。气流在筒内作圆周运动，外侧的压力高于内侧，而在外壁附近静压最高，轴心处静压最低。即使旋风除尘器在正压下运动，轴心处也为负压，且一直延伸到排灰口处的负压最大，将粉尘沉积下来。高效旋风除尘器的除尘效率可达到95％以上。
另一个实施例中，所述过滤装置为金属网丝过滤器，所述金属网丝过滤器内设置多级金属过滤网。
本实施例中，多级金属过滤网交错放置于过滤器中，且过滤网的孔径由上到下逐渐减小，从而能够实现对尾气进行精细化过滤，具体过滤过程包括以下阶段：
①过滤起始阶段，杂质颗粒随尾气经过丝网介质时沉积于洁净丝网表面，此时主要靠拦截和扩散机理，还没有形成连续的颗粒层，压降损失较小。
②过滤中间阶段，随着尾气的增多，尾气中的杂质颗粒逐渐形成连续的过滤层，即滤饼。此时，随着过滤孔径缩小，颗粒的拦截沉积作用大幅提高，过滤效率急剧升高，压差迅速升高。
③过滤稳定阶段，此阶段主要靠滤饼的过滤筛分作用，丝网起着形成滤饼和支撑加强作用，这时的过滤机理主要为筛分。这时的压差变化缓慢，相对中间阶段近似不变。
另一个实施例中，所述金属网丝过滤器内还设置有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置位于多级金属过滤网上方。
本实施例中，金属网丝过滤器的进气口设置于底部，高效旋风除尘器排出的尾气由该进气口进入过滤器自下而上流动，此时，打开第一喷淋装置向过滤网自上而下喷洒清水，从而形成气液逆向流动，通过喷洒清水，一方面能够对过滤网表面的滤质进行清洗，另一方面能够使得尾气中所含的气态焦油转化为液态焦油并混合到泥饼中，从而就能够克服布袋除尘器中存在的焦油堵塞问题。
另一个实施例中，所述第二除尘装置为静电除尘器。
本实施例中的静电除尘器采用非热平衡等离子体技术对垃圾裂解气化尾气进行处理，使其中的大部分二噁英成分受到破坏，并将未遭到破坏的二噁英从尾气中分离，使排放尾气的二噁英含量符合国家排放标准要求。静电等离子体化学反应过程中，等离子体传递化学能量的反应过程中能量的传递大致如下：
①电场+电子→高能电子
②高能电子+分子(或原子)→(受激原子、受激基团、游离基团)活性基团
③活性基团+分子(原子)→生成物+热
④活性基团+活性基团→生成物+热
从以上过程可以看出，电子首先从电场获得能量，通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去，获得能量的分子或原子被激发，同时有部分分子被电离，从而成为活性基团；之后这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。另外，高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获，成为负离子。这类负离子具有很好的化学活性，在化学反应中起着重要的作用。当含有二噁英的尾气在非热平衡等离子体中通过时，二噁英分子中的C-C1键被破坏，生成了C-H键。Cl元素被除去，生成了较小分子的含氯有机物或含氯无机物。最终二噁英(PCDDs和PCDFs)苯环上的C-C或C＝C被破坏，尾气中的二噁英化合物含量逐渐降低。另外，有一部分二噁英附着在尾气中粉尘颗粒上，在等离子体中高能电子的作用下，尾气中粉尘颗粒到达阳极端，并停留在阳极板上，等离子体中的活性基团可以继续对二噁英产生作用，使二噁英与这些具有较高能量的活性基团发生反应，C-Cl键被破坏，C元素与其他元素结合，最终转化为CO2和H2O等物质，Cl元素转化进入较小分子的含氯有机物或含氯无机物。
另一个实施例中，所述洗涤装置为洗涤塔，所述洗涤塔包括塔体、塔体内设置有多层塔板，塔板下方设置有储液槽，塔板上方设置有第二喷淋装置。
本实施例采用气液逆向吸收的方式对尾气进行洗涤处理，具体为：洗涤液自第二喷淋装置以雾状(或小液滴)从上到下喷撒，尾气则由塔底向上流动，从而达到气液逆向接触的目的。尾气与洗涤液(加碱)充分接触后，可以中和尾气中所含的酸性污染物。洗涤完成后，洗涤液沿塔板流入储液槽中。
另一个实施例中，所述洗涤塔外设置有循环泵，循环泵的一端连接至洗涤塔底部，另一端连接至第二喷淋装置。
本实施例中，在储液槽和塔板之间还设置有隔板，隔板为不锈钢多孔板，用土工布铺设，可以拦截洗涤液中携带的中和后的沉淀物，澄清后的洗涤液进入储液槽中后，经循环泵送入第二喷淋装置处循环利用。循环使用多次后，洗涤液浓度增大排至废水系统处理，更换新的洗涤液。
另一个实施例中，本公开提供一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，包括依次连接的高效旋风除尘器、金属网丝过滤器、静电除尘器和洗涤塔；其中，
所述高效旋风除尘器由上而下包括筒体、圆锥体和灰斗，筒体一侧设置有第一进气口，筒体上方设置有第一排气口；
所述金属网丝过滤器底部设置有第二进气口，顶部设置有第二排气口，金属网丝过滤器内设置有多级金属过滤网，多级金属过滤网上方设置有第一喷淋装置，用于向金属过滤网喷洒清水；
所述静电除尘器的底部设置有第三进气口，顶部设置有第三排气口；
所述洗涤塔底部设置有第四进气口，顶部设置有第四排气口，洗涤塔包括塔体、塔体内设置有多层塔板，多层塔板上方设置有第二喷淋装置，多层塔板下方设置有储液槽。
所述洗涤塔外设置有循环泵，循环泵的一端连接至储液槽，另一端连接至第二喷淋装置。
另一个实施例中，本公开还提供一种对生活垃圾裂解气化尾气净化的方法，包括如下步骤：
S100：通过第一除尘装置将生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物进行分离；
S200：通过过滤装置对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
S300：通过第二除尘装置对过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物进行分离；
S400：通过洗涤装置对经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油进行洗涤。
下面通过实验对本公开的技术效果进行说明。将本公开所述装置应用到日处理生活垃圾10吨的裂解气化装置上，运行一年以上，技术经济指标达到设计要求，尾气净化指标完全达到国家标准。
装置的技术经济指标为：
运行过程中，由第三方检测机构对排放尾气有害成分进行了检测，如表1所示：
表1
由表1可知，与现有技术相比，本公开所述方案对于生活垃圾裂解气化尾气能够取得更好的净化效果，尾气污染物排放指标均能完全达到国家标准。
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
Claims (8)
1.一种生活垃圾裂解气化尾气净化装置，包括依次连接的第一除尘装置、过滤装置、第二除尘装置和洗涤装置；其中，
所述第一除尘装置用于分离生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物；
所述过滤装置用于对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
所述第二除尘装置用于分离过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物；
所述洗涤装置用于洗涤经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，优选的，所述第一除尘装置为高效旋风除尘器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述过滤装置为金属网丝过滤器，所述金属网丝过滤器内设置多级金属过滤网。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述金属网丝过滤器内还设置有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置位于多级金属过滤网上方。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二除尘装置为静电除尘器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述洗涤装置为洗涤塔，所述洗涤塔包括塔体、塔体内设置有多层塔板，塔板上方设置有第二喷淋装置。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述洗涤塔外设置有循环泵，循环泵的一端连接至洗涤塔底部，另一端连接至第二喷淋装置。
8.一种根据权利要求1所述装置对生活垃圾裂解气化尾气净化的方法，包括如下步骤：
S100：通过第一除尘装置将生活垃圾裂解尾气中所含的大颗粒和部分细小颗粒污染物进行分离；
S200：通过过滤装置对经第一除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气进行过滤，以进一步分离其中所含的细小颗粒污染物及部分重金属和焦油；
S300：通过第二除尘装置对过滤后的生活垃圾裂解尾气中的细微颗粒污染物进行分离；
S400：通过洗涤装置对经第二除尘装置处理后的生活垃圾裂解尾气中的酸性气态污染物及剩余重金属和焦油进行洗涤。
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