CN202021007U - 脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置 - Google Patents

脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，其特征在于包括依次连接的气/气换热器、预热器、还原剂喷射预混管、静态混合器和催化反应器，气/气换热器为间壁式换热器；预热器用于将烟气升温至催化反应所需温度；还原剂喷射预混管将还原剂喷射进烟气并使还原剂迅速混合汽化；静态混合器加速烟气与还原剂充分混合；催化反应器是由两层分层催化剂催化净化烟气中的氮氧化物、二噁英和恶臭。本实用新型的一体化装置具有同步脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英、恶臭的功能，不仅具有脱硝的功能，还具有97％以上的二噁英脱除效率，实现同步脱硝与脱二噁英的目的；能将烟气中的VOC脱除，达到脱臭的目的。

Description

脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置
技术领域
本实用新型涉及垃圾焚烧烟气净化技术领域，是一种垃圾焚烧烟气同步脱硝、脱二噁英、脱臭的一体化净化装置，特别涉及一种脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置。
背景技术
垃圾焚烧技术成为近年来解决垃圾问题的新趋势和新热点。由于垃圾成分的复杂性、多样性和不均匀性，在焚烧过程中发生许多化学反应，生成各种污染物。焚烧产生SO2、CO、CO2、粉尘等大气污染物和灰渣等固体废弃物。通过现有较为成熟的污染控制技术可对其进行有效控制，但产生的二噁英、氮氧化物、恶臭等特殊污染物目前尚无有效的处理手段。因此，垃圾焚烧过程中特殊污染物的控制，尤其是二噁英的控制，已成为发展垃圾焚烧技术迫切需要解决的问题。二噁英类是高毒性、高累积性的化合物，能够在人体内积累富集，危害极大。其具有高熔点、高沸点的特征，且化学性质很稳定，不仅对酸碱，而且在氧化还原作用下都很稳定。而在生物作用下则分解得很缓慢，极易被土壤吸附，在环境中常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染，其中垃圾和工业废物等焚烧过程是二噁英最主要的来源。
目前尚未见垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英、恶臭同步脱除的工艺技术与设备。常见的多是粉末活性炭吸附、烟气急冷净化二噁英与恶臭的工艺技术设备和SCR烟气脱硝设备。
活性炭吸附是目前小型焚烧炉烟气净化常见工艺，该工艺净化效率不超过70％，特别是对VOC的吸附效率不高；烟气极冷技术不适合于大型生活垃圾焚烧厂，这样不仅浪费大量的热能，而且还需要消耗大量的水资源；SCR脱销技术，仅仅能脱除烟气的氮氧化物，不能脱除二噁英及恶臭。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有粉末活性炭吸附、烟气急冷、SCR脱硝技术只能针对单一类型的污染物进行控制与净化，净化效率不高等问题，提供了一种脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，焚烧烟气同步脱硝、脱二噁英、脱臭的一体化净化装置。
本实用新型是通过以下的技术方案实现的：
一种脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，包括依次连接的气/气换热器1、预热器2、还原剂喷射预混管3、静态混合器4和催化反应器5，所述气/气换热器1内含有冷侧进口1.1、冷侧出口1.2、热侧进口1.3、热侧出口1.4四个烟气接口，所述预热器2的预热器进口2.1与气/气换热器1冷侧出口1.2相连，预热器出口2.2与所述还原剂喷射预混器3的还原剂喷射预混器进口3.1相连，还原剂喷射预混器出口3.2与所述静态混合器4的静态混合器进口4.1相连，静态混合器出口4.2与所述催化反应器5的催化反应器进口5.1相连，催化反应器出口5.2与所述气/气换热器1的热侧进口1.3相连。
所述还原剂喷射预混器3是一个文丘里管结构的管段，在喉管段前设置有还原剂喷枪3.3。喷枪将还原剂喷射进入烟气中，利用文丘里管原理，让还原剂迅速混合到烟气当中并迅速汽化。
所述静态混合器4是一个不对称U型管结构，其内依次设置有四层混合区，所述每一个混合区是由若干个五个尖角星形的圆盘4.3组成。
所述催化反应器5内装填有两层催化剂层，靠近所述催化反应器进口5.1的第一层为催化还原层5.3，靠近所述催化反应器出口5.2的第二层为催化氧化层5.4；所述催化还原层5.3与催化氧化层5.4之间间隔10-20cm的距离。
所述气/气换热器1为间壁式换热器，冷侧烟气与热侧烟气是通过气/气换热器1的间壁换热，互不相通。
所述预热器2采用燃气预热或电加热预热，用于加热烟气到催化反应所需要的温度(约为300-320℃)。
所述还原剂喷射预混器3将还原剂喷射进入进入本装置的烟气并使得还原剂迅速混合汽化。
所述静态混合器4设置有四层烟气静态混合层，每层混合区内按一定的角度布置多个带五个尖角星形圆盘，让烟气与还原剂充分混合。
所述催化反应器5内依次为催化还原层与催化氧化层，催化还原层装填的是催化还原催化剂，而催化氧化层装填的是催化氧化催化剂，催化还原层与催化氧化层间隔10-20cm的距离；所述的催化还原层5.3的催化还原催化剂是在传统脱硝催化剂的基础上添加适量的稀土金属后，使得该催化剂不仅具有脱硝功能，而且还具有97％以上的脱除二噁英的功能；所述催化氧化层5.4，是布置在催化还原层5.3之后，具有脱除烟气中的VOC的功能。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述的催化还原催化剂不仅具有脱硝的功能，含具有97％以上的二噁英脱除效率，实现同步脱硝与二噁英的目的；催化氧化催化剂能将烟气中的VOC脱除，达到脱臭的目的。即本实用新型所述的脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置是一个一体化装置，具有同步脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英、恶臭的功能。
附图说明
图1是脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置的结构示意图
图2是催化反应器的结构图
图3是静态混合器的结构示意图
图4是静态混合器中混合区的五个尖角星形的圆盘结构图
图5是还原剂喷射预混管的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。
如图1，是脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置的结构示意图，包括依次连接的气/气换热器1、预热器2、还原剂喷射预混管3、静态混合器4和催化反应器5，所述气/气换热器1内含有冷侧进口1.1、冷侧出口1.2、热侧进口1.3、热侧出口1.4四个烟气接口，所述预热器2的预热器进口2.1与气/气换热器1冷侧出口1.2相连，预热器出口2.2与所述还原剂喷射预混器3的还原剂喷射预混器进口3.1相连，还原剂喷射预混器出口3.2与所述静态混合器4的静态混合器进口4.1相连，静态混合器出口4.2与所述催化反应器5的催化反应器进口5.1相连，催化反应器出口5.2与所述气/气换热器1的热侧进口1.3相连。如图所示，通过上述连接组成一个U形一体化装置。
如图5，还原剂喷射预混管的结构示意图，还原剂喷射预混器3是一个文丘里管结构的管段，在喉管段前设置有还原剂喷枪3.3。喷枪将还原剂喷射进入烟气中，利用文丘里管原理，让还原剂迅速混合到烟气当中并迅速汽化。
如图3和图4，分别是静态混合器的结构示意图和静态混合器中混合区的五个尖角星形的圆盘结构图，静态混合器4是一个不对称U型管结构，其内依次设置有四层混合区，所述每一个混合区是由若干个五个尖角星形的圆盘4.3组成。
如图2，是催化反应器的结构图，催化反应器5内装填有两层催化剂层，在图1中连接所示，靠近所述催化反应器进口5.1的第一层为催化还原层5.3，靠近所述催化反应器出口5.2的第二层为催化氧化层5.4；所述催化还原层5.3与催化氧化层5.4之间间隔10-20cm的距离。
本实用新型的工作原理为：
(1)换热：冷烟气首先从气/气换热器1的冷侧进口1.1进入气/气换热器1内，从冷侧出口1.2排出；而热烟气从热侧进口1.3进入气/气换热器1内，从热侧出口1.4排出。冷烟气与热烟气在气/气换热器1内通过换热管(或板)的间壁换热而实现热交换。可控制热交换的具体数据如下：
冷侧进口1.1烟气温度：155-160℃；
冷侧出口1.2烟气温度：约270℃；
热侧进口1.3烟气温度：约320℃；
热侧出口1.4烟气温度：约205℃。
(2)预热：垃圾焚烧烟气经过气/气换热器1换热升温后从预热器2的预热器进口进口2.1进入预热器2，预热器2采用燃气或电加热将烟气加热升温到320℃左右以达到催化反应所需要的温度。
(3)还原剂的喷射与混合：采用还原剂氨气或尿素溶液通过喷枪3.3喷射进入焚烧烟气中，还原剂喷射预混器3是一个文丘里管结构的管段，混合有还原剂的烟气通过文丘里管加速，静压降低，加速还原剂的混合与汽化。
(4)烟气的静态混合：经过还原剂喷射预混器3初步混合有还原剂的烟气从静态混合器4的静态混合器进口4.1进入烟气静态混合器4内，烟气经过四层静态混合区4.3之后在静态混合板后产生强烈的涡流，使得烟气与还原剂充分混合，同样也是的烟气的温度均匀性达到98％以上，有利于后续的催化反应。
(5)催化反应：经过静态混合器4充分混合的烟气由催化反应器进口5.1进入催化反应器5内，焚烧烟气首先通过催化还原层5.3，烟气中的氮氧化物与还原剂氨气发生反应而转化为氮气和水；同时二噁英也在催化剂的作用下，与烟气中的氧气发生反应而转化为二氧化碳、水、氯化氢。经过催化还原层5.3净化后的烟气再通过催化氧化层5.4，在催化剂的作用下，烟气中的VOC与烟气中的氧气发生反应转化为二氧化碳和水等，达到脱臭的目的。
本实用新型采用一套装置可以同步脱除焚烧烟气中的氮氧化物、二噁英、恶臭。解决了活性炭吸附、烟气急冷、SCR等只能脱除单一类型的污染物的缺陷，把垃圾焚烧烟气氮氧化物、二噁英、恶臭脱除集合于一套装置，使得流程简单，运行于控制可靠。

Claims (4)

1.一种脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，包括依次连接的气/气换热器(1)、预热器(2)、还原剂喷射预混管(3)、静态混合器(4)和催化反应器(5)，其特征在于所述气/气换热器(1)内含有冷侧进口(1.1)、冷侧出口(1.2)、热侧进口(1.3)、热侧出口(1.4)四个烟气接口，所述预热器(2)的预热器进口(2.1)与气/气换热器(1)冷侧出口(1.2)相连，预热器出口(2.2)与所述还原剂喷射预混器(3)的还原剂喷射预混器进口(3.1)相连，还原剂喷射预混器出口(3.2)与所述静态混合器(4)的静态混合器进口(4.1)相连，静态混合器出口(4.2)与所述催化反应器(5)的催化反应器进口(5.1)相连，催化反应器出口(5.2)与所述气/气换热器(1)的热侧进口(1.3)相连。
2.如权利要求1所述的脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，其特征在于所述还原剂喷射预混器(3)是一个文丘里管结构的管段，在喉管段前设置有还原剂喷枪(3.3)。
3.如权利要求1所述的脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，其特征在于所述静态混合器(4)是一个不对称U型管结构，其内依次设置有四层混合区，所述每一个混合区是由若干个五个尖角星形的圆盘(4.3)组成。
4.如权利要求1所述的脱除垃圾焚烧烟气中氮氧化物、二噁英和恶臭的一体化装置，其特征在于所述催化反应器(5)内装填有两层催化剂层，靠近所述催化反应器进口(5.1)的第一层为催化还原层(5.3)，靠近所述催化反应器出口(5.2)的第二层为催化氧化层(5.4)；所述催化还原层(5.3)与催化氧化层(5.4)之间间隔10-20cm的距离。
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