CN113457418B - 废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法 - Google Patents

废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法，属于烟气净化和飞灰处理技术领域。其布袋除尘器的烟气入口连接烟气发生装置的烟气出口，烟气出口连接GGH换热器的烟气入口；飞灰水洗固液分离装置的飞灰入口连接布袋除尘器的飞灰出口，洗涤液入口连接水洗塔的洗涤液出口，飞灰出口连接飞灰干燥装置的飞灰入口，含盐浓水出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置；烟气经GGH换热器的烟气出口依次通过水洗塔、碱洗塔循环至GGH换热器，再依次经过SGH加热器、脱硝反应器和烟囱后排放；碱洗塔的洗涤液出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置。本发明能够深度耦合烟气超低排放工艺和飞灰三化处理工艺，实现资源化利用，降低设备投资和运行成本。

Description

废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法
技术领域
本发明属于烟气净化和飞灰处理技术领域，具体涉及一种废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法。
背景技术
伴随着中国工业化和城镇化的快速发展，危险废弃物和城市生活垃圾的产生量也迅速增多。目前，对危废和城市生活垃圾的主流处置技术已经由填埋转变为焚烧。任何技术都具有两面性，焚烧亦不例外。焚烧过程使原料中的N、S、Cl等元素及灰分转变为NOx、HCl、SO2、二噁英、重金属等随烟气排入大气，在治理烟气的过程中大部分重金属、二噁英和灰分会以飞灰为载体被布袋除尘器收集。随着环保标准的逐渐提高，超低排放的烟气净化工艺及飞灰“三化”技术得到广泛研究和大力发展。
最初的烟气净化工艺多为SNCR脱硝+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘，但近年发展起来的超低排放的烟气净化工艺在原有基础上增加了SCR脱硝和湿法脱酸，以实现更低浓度的氮氧化物、二噁英和酸性气体排放。但是伴随烟气超低排放技术产生的问题有：①超低排放技术并没有从技术层面考虑降低飞灰的产生量；②伴随着湿法的应用，大量的碱性废液需要处理。③工艺设备的添加导致设备投资、厂电耗、脱硝催化剂、碱液等耗材的增加。
最初的飞灰处置工艺为螯合填埋，不仅占用大量填埋用地，而且螯合有效期短。近年来逐渐发展出了飞灰等离子熔融+保温棉、飞灰水洗+水泥窑协调处置、飞灰烧结制陶粒等技术，以实现飞灰的三化：无害化、减量化和资源化。除了飞灰水洗+水泥窑协同处置技术，等离子熔融和烧结制陶粒技术都需要配备二燃室和烟气净化系统，如果要实现分盐和近零填埋，两者还需配备水洗系统。因此飞灰“三化”技术需要高昂的设备投资和运行费用。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置和方法，能够深度耦合烟气超低排放工艺和飞灰三化处理工艺，实现资源化利用，降低了设备投资和运行成本。
技术方案：废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，包括烟气发生装置、布袋除尘器、GGH换热器、水洗塔、碱洗塔、SGH加热器、脱硝反应器、烟囱、飞灰水洗固液分离装置、含盐浓水净化调质分盐装置和飞灰干燥装置；所述布袋除尘器的烟气入口连接烟气发生装置的烟气出口，其烟气出口连接GGH换热器的烟气入口；所述飞灰水洗固液分离装置的飞灰入口连接布袋除尘器的飞灰出口，其洗涤液入口连接水洗塔的洗涤液出口，其飞灰出口连接飞灰干燥装置的飞灰入口，其含盐浓水出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置；所述烟气经GGH换热器的烟气出口依次通过水洗塔、碱洗塔循环至GGH换热器，再依次经过SGH加热器、脱硝反应器和烟囱后排放；所述碱洗塔的洗涤液出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置。
优选的，所述烟气发生装置为余热锅炉或急冷塔。
优选的，所述急冷塔的飞灰出口连接飞灰水洗固液分离装置的飞灰入口。
优选的，所述脱硝反应器为SCR脱硝反应器。
优选的，所述GGH换热器为氟塑料换热器。
优选的，所述布袋除尘器的烟气入口的管道上喷有消石灰或活性炭粉末。
优选的，所述布袋除尘器的烟气出口的管道上设有活性炭吸附装置。
优选的，所述活性炭吸附装置中的活性炭吸附饱和后，通过解析再生循环使用或通过焚烧处理提供热量。
废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的方法，包括步骤如下：
S1.废弃物焚烧烟气由烟气发生装置进入布袋除尘器除尘后，进入GGH换热器放热，降温后进入水洗塔，烟气中的HCl气体溶解形成酸性的洗涤液，洗涤液进入飞灰水洗固液分离装置，用于浸提飞灰中的重金属；
S2. 飞灰水洗固液分离装置产生的固态含水飞灰进入飞灰干燥装置进行干燥处理，产生的含盐浓水进入含盐浓水净化调质分盐装置；
S3.烟气由水洗塔进入碱洗塔，经碱洗吸收烟气中的HCl气体和SO2气体，产生的碱性的洗涤液进入含盐浓水净化调质分盐装置，用于含盐浓水调质和重金属沉淀；
S4.烟气由碱洗塔循环回到GGH换热器吸热，升温后进入SGH加热器再次吸热，达到脱硝反应器所需温度；
S5.烟气由SGH加热器进入脱硝反应器，烟气中的NOx和二噁英分解，达到烟气超低排放指标后进入烟囱排入大气。
优选的，所述步骤S5中脱硝反应器的反应温度为190~220℃。
有益效果：本发明能够深度耦合烟气超低排放工艺和飞灰三化处理工艺，实现资源化利用，降低设备投资和运行成本。
①常规工艺依靠消石灰（Ca（OH）2）脱除烟气中的酸性气体（HCl和SO2），消石灰的脱酸利用率极低仅为60%左右，因此飞灰中有大量的没反应的消石灰。本发明工艺通过水洗塔脱除烟气中约90%的HCl，通过碱洗塔脱除烟气中的剩余的HCl和的SO2。因此，飞灰产量较常规工艺降低35%左右，飞灰水洗系统设备投资大幅降低。
②由于主要依靠水洗塔和碱洗塔脱酸，因此常规烟气净化工艺和超低排放工艺中使用的半干法脱酸塔及其配套的消石灰制备系统的设备投资可以节省，而且水洗脱除HCl节约了碱液用量。
③利用水洗塔产生的酸性废液对飞灰进行洗涤脱盐，与常规水洗相比可以提高飞灰中重金属的溶出量。
④利用碱洗塔产生的碱性废液对含盐浓水进行调制，解决了烟气超低排放工艺中碱液单独处理的问题。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图中各数字标号代表如下：1：烟气发生装置；2：布袋除尘器；3：活性炭吸附装置；4：GGH换热器；5：水洗塔；6：碱洗塔；7：SGH加热器；8：脱硝反应器；9：烟囱；10：飞灰水洗固液分离装置；11：含盐浓水净化调质分盐装置；12：飞灰干燥装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1所示，废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，包括烟气发生装置1、布袋除尘器2、GGH换热器4、水洗塔5、碱洗塔6、SGH加热器7、脱硝反应器8、烟囱9、飞灰水洗固液分离装置10、含盐浓水净化调质分盐装置11和飞灰干燥装置12。所述布袋除尘器2的烟气入口连接烟气发生装置1的烟气出口，其烟气出口连接GGH换热器4的烟气入口；所述飞灰水洗固液分离装置10的飞灰入口连接布袋除尘器2的飞灰出口，其洗涤液入口连接水洗塔5的洗涤液出口，其飞灰出口连接飞灰干燥装置12的飞灰入口，其含盐浓水出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置11；所述烟气经GGH换热器4的烟气出口依次通过水洗塔5、碱洗塔6循环至GGH换热器4，再依次经过SGH加热器7、脱硝反应器8和烟囱9后排放；所述碱洗塔6的洗涤液出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置11。
利用该装置进行废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理，其方法包括步骤如下：
S1.废弃物焚烧烟气由烟气发生装置1进入布袋除尘器2除尘后，进入GGH换热器4放热，降温后进入水洗塔5，烟气中的HCl气体溶解形成酸性的洗涤液，洗涤液进入飞灰水洗固液分离装置10，用于浸提飞灰中的重金属；由于飞灰中的重金属在酸性溶液环境中更容易浸出，因此固液分离出来的飞灰中重金属含量较常规水洗更低，同时也有利于后续工艺制取高浓度的重金属污泥；
S2. 飞灰水洗固液分离装置10产生的固态含水飞灰进入飞灰干燥装置12，利用废弃物焚烧工厂产生的蒸汽进行干燥处理，根据干燥后飞灰中的重金属、二噁英和盐分含量可以决定其用途：用于与垃圾焚烧灰渣混合后制砖或送至水泥窑处理；产生的含盐浓水进入含盐浓水净化调质分盐装置11，经过调质沉淀，将重金属去除，随后进行盐分萃取，最终实现飞灰的“三化”；
S3.烟气由水洗塔5进入碱洗塔6，经碱洗吸收烟气中的HCl气体和SO2气体，产生的碱性的洗涤液进入含盐浓水净化调质分盐装置11，用于含盐浓水调质和重金属沉淀；由于产生的碱洗废液被用于浓水调质和重金属沉淀，因此较常规水洗工艺节约了碱液用量；
S4.烟气由碱洗塔6循环回到GGH换热器4吸热，升温后进入SGH加热器7再次吸热，达到脱硝反应器8所需温度；
S5.烟气由SGH加热器7进入脱硝反应器8，烟气中的NOx和二噁英分解，达到烟气超低排放指标后进入烟囱9排入大气。
在一种具体实施方式中，烟气发生装置1为余热锅炉，对于垃圾焚烧产生的烟气，从余热锅炉直接进入布袋除尘器2，布袋除尘器2的烟气入口管道上可喷入少量的消石灰，达到防止布袋糊袋的目的即可。由于垃圾焚烧常规烟气净化工艺和超低排放工艺中，布袋除尘器2和余热锅炉之间设有半干法脱酸塔，本发明取消了半干法脱酸塔及其配套的石灰浆制备系统，大幅降低了烟气净化工艺设备投资。
在另一种具体实施方式中，烟气发生装置1为急冷塔，对于危废焚烧产生的烟气，从急冷塔直接进入布袋除尘器2，布袋除尘器2入口管道上可喷入适量的消石灰，达到防止布袋糊袋的目的即可。急冷塔底部收集的飞灰进入飞灰水洗固液分离系统11。
由于在布袋除尘器2前没有进行以脱酸为目的消石灰添加，因此该工艺产生的飞灰比常规工艺减量约35%，极大的降低了飞灰水洗系统的设备投资。
实施例2
如图1所示，在实施例1的基础上，将脱硝反应器选用SCR脱硝反应器，最佳反应温度设置为190~220℃，GGH换热器选用氟塑料换热器。
在一种具体实施方式中，布袋除尘器的烟气出口的管道上设有活性炭吸附装置，当活性炭吸附二噁英、重金属达到饱和后，可以通过解析再生后循环使用，或送至危废焚烧厂通过焚烧处理提供热量。在另一种具体实施方式中，可以不设置活性炭吸附装置，改由在布袋除尘器的烟气入口的管道上喷射活性炭粉末。
本发明能够深度耦合烟气超低排放工艺和飞灰三化处理工艺，实现资源化利用，降低设备投资和运行成本。

Claims (10)

1.废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，包括烟气发生装置（1）、布袋除尘器（2）、GGH换热器（4）、水洗塔（5）、碱洗塔（6）、SGH加热器（7）、脱硝反应器（8）、烟囱（9）、飞灰水洗固液分离装置（10）、含盐浓水净化调质分盐装置（11）和飞灰干燥装置（12）；所述布袋除尘器（2）的烟气入口连接烟气发生装置（1）的烟气出口，其烟气出口连接GGH换热器（4）的烟气入口；所述飞灰水洗固液分离装置（10）的飞灰入口连接布袋除尘器（2）的飞灰出口，其洗涤液入口连接水洗塔（5）的洗涤液出口，其飞灰出口连接飞灰干燥装置（12）的飞灰入口，其含盐浓水出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置（11）；所述烟气经GGH换热器（4）的烟气出口依次通过水洗塔（5）、碱洗塔（6）循环至GGH换热器（4），再依次经过SGH加热器（7）、脱硝反应器（8）和烟囱（9）后排放；所述碱洗塔（6）的洗涤液出口连接至含盐浓水净化调质分盐装置（11）。
2.根据权利要求1所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述烟气发生装置（1）为余热锅炉或急冷塔。
3.根据权利要求2所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述急冷塔的飞灰出口连接飞灰水洗固液分离装置（10）的飞灰入口。
4.根据权利要求1所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述脱硝反应器（8）为SCR脱硝反应器。
5.根据权利要求1所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述GGH换热器（4）为氟塑料换热器。
6.根据权利要求1所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述布袋除尘器（2）的烟气入口的管道上喷有消石灰或活性炭粉末。
7.根据权利要求1所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述布袋除尘器（2）的烟气出口的管道上设有活性炭吸附装置（3）。
8.根据权利要求7所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的装置，其特征在于，所述活性炭吸附装置（3）中的活性炭吸附饱和后，通过解析再生循环使用或通过焚烧处理提供热量。
9.基于权利要求1所述装置的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的方法，其特征在于，包括步骤如下：
S1.废弃物焚烧烟气由烟气发生装置进入布袋除尘器（2）除尘后，进入GGH换热器（4）放热，降温后进入水洗塔（5），烟气中的HCl气体溶解形成酸性的洗涤液，洗涤液进入飞灰水洗固液分离装置（10），用于浸提飞灰中的重金属；
S2. 飞灰水洗固液分离装置（10）产生的固态含水飞灰进入飞灰干燥装置（12）进行干燥处理，产生的含盐浓水进入含盐浓水净化调质分盐装置（11）；
S3.烟气由水洗塔（5）进入碱洗塔（6），经碱洗吸收烟气中的HCl气体和SO2气体，产生的碱性的洗涤液进入含盐浓水净化调质分盐装置（11），用于含盐浓水调质和重金属沉淀；
S4.烟气由碱洗塔（6）循环回到GGH换热器（4）吸热，升温后进入SGH加热器（7）再次吸热，达到脱硝反应器（8）所需温度；
S5.烟气由SGH加热器（7）进入脱硝反应器（8），烟气中的NOx和二噁英分解，达到烟气超低排放指标后进入烟囱（9）排入大气。
10.根据权利要求9所述的废弃物焚烧烟气超低排放耦合飞灰处理的方法，其特征在于，所述步骤S5中脱硝反应器（8）的反应温度为190~220℃。
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