CN113958959B - 一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，步骤包括：S1.持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t，若不超过预设的最长连续运行时间T0则进入下一步S2；S2.将飞灰和焚烧底渣混合，加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%；S3.持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，当c超过HCl允许的最大浓度ε时先将无机盐添加剂加入至飞灰中，再按步骤S2相同的比例将飞灰与焚烧底渣混合；其中将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，并收集等离子熔融炉得到的玻璃体熔渣。该方法可以从源头上有效控制二噁英的生成，并缩短工艺流程，避免干法、活性炭喷射而产生的二次飞灰。
Description
技术领域
本发明属于二噁英的处理领域，具体涉及一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法。
背景技术
焚烧技术作为生活垃圾及危险废物处置的有效手段，得到越来越广泛的应用。生活垃圾及危险废物焚烧后产生大量的飞灰。飞灰中含有大量重金属、二噁英等有毒有害物质，属于危险废弃物。目前，飞灰主要通过固化后填埋，占用大量土地，很多地方无地可埋，且存在二次污染风险。等离子熔融是目前最先进的飞灰处置技术之一，等离子熔融炉熔池内平均温度可达1500℃以上，可将飞灰中的二噁英分解为CO、CO2、H2O、HCl等小分子气体，重金属被包裹在玻璃体的四面体网络结构中，无法浸出，可有效解决飞灰中二噁英及重金属问题。
但是，由于有Cl、O元素的存在，经等离子熔融后，二噁英在合适的条件下仍有可能二次生成，尤其在250～500℃的温度区间内。通常，需要将飞灰等离子熔融后的烟气通入冷却塔内，将高温烟气快速冷却至200℃以下，从而抑制二噁英的二次生成。同时，在后端烟气中通过喷入活性炭，进一步吸附烟气中二次生成的二噁英。但是上述治理方法均是对飞灰等离子熔融后的烟气进行处理，对冷却塔的冷却效率要求很高，且活性炭喷射后又产生二次飞灰。该方法并未从源头来控制飞灰等离子熔融过程中的二噁英排放。
因此，需要开发一种新的从源头有效控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法。
发明内容
为解决现有技术中难以从源头控制二噁英排放的技术问题，本发明提供一种从源头有效控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1.持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t，若t大于等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0，则停止运行，若t≤T0则进入下一步S2；
S2.将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:20～80混合，然后加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε，并持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，当c≤ε时，返回步骤S1；当c＞ε时在步骤S2飞灰与焚烧底渣混合前先将无机盐添加剂加入至飞灰中，之后返回步骤S1，其中无机盐添加剂的加入量根据得到,m是向飞灰中加入无机盐添加剂的质量，单位为kg/h，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3；
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，并收集等离子熔融炉得到的玻璃体熔渣。
进一步地，步骤S1所述等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0设置为5～7个月。
进一步地，步骤S2所述预设HCl允许的最大浓度ε为40～60mg/m3。
进一步地，步骤S3所述飞灰和焚烧底渣混合后碳含量在6～10%。
进一步地，步骤S3所述无机盐添加剂至少包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾其中的一种。
进一步地，当无机盐添加剂为碳酸钠时，M值为106；当无机盐添加剂为碳酸钾时，M值为138；当无机盐添加剂为碳酸氢钠时，M值为168；当无机盐添加剂为碳酸氢钾时，M值为200。
进一步地，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接。
本发明的有益效果：
（1）本发明利用飞灰中添加危废焚烧底渣，利用焚烧底渣中的碳，使等离子熔融炉内保证还原性气氛，经等离子熔融处理得到玻璃体，该方法可以从源头上有效控制二噁英的生成，可以省去干法喷射、活性炭喷射等烟气净化装置，大大缩短工艺流程，避免干法、活性炭喷射而产生的二次飞灰，降低投资及运行成本；
（2）本发明通过加入钠盐或钾盐，可以有效控制飞灰中氯元素的转化，使等离子熔融炉内的氯转化为氯化钠或氯化钾，从而抑制氯转化为二噁英，并且无机盐中的酸根分解，可与底渣中的碳反应生成具有还原性的气体，进一步保障等离子熔融炉内为还原性气氛。
附图说明
图1是本发明一实施例以碳酸钠作为无机盐添加剂时的方法流程示意图；
图2是本发明一实施例将飞灰、焚烧底渣、碳酸钠共同熔融的流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
实施例1
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
S1.预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为6.1个月，停止运行。如果等离子熔融炉的运行时间过长，炉内残留杂质堆积，极易对正常的运行产生影响，导致二噁英排放超标。
实施例2
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1.预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为1个月，t≤T0则进入下一步；
S2.选取某生活垃圾焚烧厂的飞灰，其碳含量为4.3%，氯含量为15.8%。选取某危废焚烧厂的底渣，其碳含量为15.1%。将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:20混合，混合后碳含量为6.1%，然后加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε为50mg/m3，持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，检测得到c=40mg/m3，c＜ε返回步骤S1；
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，使排出的烟气依次经过二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，检测得到净化后的烟气中二噁英浓度为0.0005 ng-TEQ/m3（低于欧盟2010烟气排放标准规定的＜0.1 ng-TEQ/m3），并收集熔融炉得到的玻璃体熔渣，经检测玻璃体中氯含量为0.03%（低于水泥产品要求的＜0.6%）。
实施例3
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1.预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为3个月，t≤T0则进入下一步；
S2. 选取某生活垃圾焚烧厂的飞灰，其碳含量为3.9%，氯含量为17.8%。选取某危废焚烧厂的底渣，其碳含量为17.2%。将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:80混合，混合后碳含量为9.8%，加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε为50mg/m3，持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，检测得到c=56000mg/m3，c＞ε，则先将碳酸钠加入至飞灰中，再按步骤S2相同的比例将飞灰与焚烧底渣混合，之后返回步骤S1，其中碳酸钠的加入量根据得到，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，无机盐添加剂为碳酸钠，M取106，则加入量计算公式为/>，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，检测值为1060 m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3，检测值为56000 mg/m3,m是向飞灰中加入碳酸钠的质量，单位为kg/h，计算值为86.2 kg/h。
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，使排出的烟气依次经过二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，检测得到净化后的烟气中二噁英浓度为0.0012 ng-TEQ/m3（低于欧盟2010烟气排放标准规定的＜0.1 ng-TEQ/m3），并收集熔融炉得到的玻璃体熔渣，经检测玻璃体中氯含量为0.04%（低于水泥产品要求的＜0.6%）。
实施例4
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1.预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为5个月，t≤T0则进入下一步；
S2. 选取某生活垃圾焚烧厂的飞灰，其碳含量为4.2%，氯含量为20.4%。选取某危废焚烧厂的底渣，其碳含量为16.5%。将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:50混合，混合后碳含量为8.3%，，加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε为60mg/m3，持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，检测得到c=74000 mg/m3，c＞ε，则先将碳酸钾加入至飞灰中，再按步骤S2相同的比例将飞灰与焚烧底渣混合，之后返回步骤S1，其中碳酸钾的加入量根据得到，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，无机盐添加剂是碳酸钾，M取138，则加入量计算公式为/>，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，检测值为950 m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3，检测值为74000mg/m3,m是向飞灰中加入碳酸钾的质量，单位为kg/h，计算值为132.9kg/h。
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，使排出的烟气依次经过二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，检测得到净化后的烟气中二噁英浓度为0.0017ng-TEQ/m3（低于欧盟2010烟气排放标准规定的＜0.1 ng-TEQ/m3），并收集熔融炉得到的玻璃体熔渣，经检测玻璃体中氯含量为0.05%（低于水泥产品要求的＜0.6%）。
实施例5
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1. 预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为5.5个月，t≤T0则进入下一步；
S2. 选取某生活垃圾焚烧厂的飞灰，其碳含量为4.8%，氯含量为19.1%。选取某危废焚烧厂的底渣，其碳含量为15.8%。将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:40混合，混合后碳含量为7.9%，，加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε为40 mg/m3，持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，检测得到c=63000 mg/m3，c＞ε，则先将碳酸氢钠加入至飞灰中，再按步骤S2相同的比例将飞灰与焚烧底渣混合，之后返回步骤S1，其中碳酸氢钠的加入量根据得到，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，无机盐添加剂为碳酸氢钠，M取168，则加入量计算公式为/>，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，检测值为890 m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3，检测值为63000 mg/m3,m是向飞灰中加入碳酸氢钠的质量，单位为kg/h，计算值为129.0kg/h。
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，使排出的烟气依次经过二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，检测得到净化后的烟气中二噁英浓度为0.0015 ng-TEQ/m3（低于欧盟2010烟气排放标准规定的＜0.1 ng-TEQ/m3），并收集熔融炉得到的玻璃体熔渣，经检测玻璃体中氯含量为0.046%（低于水泥产品要求的＜0.6%）。
实施例6
一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，包括以下步骤：
S1.预设等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0为6个月，持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t为5.8个月，t≤T0则进入下一步；
S2. 选取某生活垃圾焚烧厂的飞灰，其碳含量为4.3%，氯含量为18.5%。选取某危废焚烧厂的底渣，其碳含量为15.4%。将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:60混合，混合后碳含量为8.5%，，加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε为50 mg/m3，持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，检测得到c=36000 mg/m3，c＞ε，则先将碳酸氢钾加入至飞灰中，再按步骤S2相同的比例将飞灰与焚烧底渣混合，之后返回步骤S1，其中碳酸氢钾的加入量根据得到，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，无机盐添加剂为碳酸氢钾，M取200，则加入量计算公式为/>，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，检测值为970 m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3，检测值为36000mg/m3,m是向飞灰中加入碳酸氢钾的质量，单位为kg/h，计算值为95.7kg/h。
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，使排出的烟气依次经过二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，检测得到净化后的烟气中二噁英浓度为0.0011ng-TEQ/m3（低于欧盟2010烟气排放标准规定的＜0.1 ng-TEQ/m3），并收集熔融炉得到的玻璃体熔渣，经检测玻璃体中氯含量为0.039%（低于水泥产品要求的＜0.6%）。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.持续检测等离子熔融炉的连续运行时间t，若t大于等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0，则停止运行，若t≤T0则进入下一步S2；
S2.将飞灰和焚烧底渣按照质量比为100:20～80混合，然后加入至等离子熔融炉中，并控制等离子熔融炉内的氧含量为0%，保证等离子炉内为还原性气氛；
S3.预设HCl允许的最大浓度ε，并持续检测等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，记为c，当c≤ε时，返回步骤S1；当c＞ε时在步骤S2飞灰与焚烧底渣混合前先将无机盐添加剂加入至飞灰中，之后返回步骤S1，其中无机盐添加剂的加入量根据得到,m是向飞灰中加入无机盐添加剂的质量，单位为kg/h，M是无机盐添加剂的相对分子质量乘以1或2，V是等离子熔融炉出口烟气流量，单位为m3/h，c是等离子熔融炉出口烟气中HCl的浓度，单位为mg/m3；所述无机盐添加剂至少包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾其中的一种，当无机盐添加剂为碳酸钠时，M值为106；当无机盐添加剂为碳酸钾时，M值为138；当无机盐添加剂为碳酸氢钠时，M值为168；当无机盐添加剂为碳酸氢钾时，M值为200；
其中，将等离子熔融炉出口烟气引入烟气净化处理系统进行净化后排放，并收集等离子熔融炉得到的玻璃体熔渣。
2.根据权利要求1所述控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，其特征在于：步骤S1所述等离子熔融炉预设的最长连续运行时间T0设置为5～7个月。
3.根据权利要求1所述控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，其特征在于：步骤S2所述预设HCl允许的最大浓度ε为40～60mg/m3。
4.根据权利要求1所述控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，其特征在于：步骤S3所述飞灰和焚烧底渣混合后碳含量在6～10%。
5.根据权利要求1所述控制飞灰等离子熔融过程中二噁英排放的方法，其特征在于：所述烟气净化处理系统包括依次连接的二燃室、急冷塔、布袋除尘器和湿法塔，所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接。
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Inventor after: Hu Ming Inventor after: Zhu Fugang Inventor after: Xu Pengcheng Inventor after: Gong Chen Inventor after: Qi Jingwei Inventor after: Luo Zhiyu Inventor after: Zhao Bin Inventor after: Xiao Chengbin Inventor before: Hu Ming Inventor before: Zhu Fugang Inventor before: Wen Zongguo Inventor before: Xu Pengcheng Inventor before: Gong Chen Inventor before: Qi Jingwei Inventor before: Luo Zhiyu Inventor before: Zhao Bin Inventor before: Xiao Chengbin |