CN204638001U - 火化机烟气二噁英催化降解系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火化机烟气二噁英催化降解系统，包括SCR反应器，所述SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，火化机产生的烟气通入SCR反应器，经其中催化剂处理后，排入空气中。本系统通过将火化机排出的烟气输送至SCR反应器，并在SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，V2O5-WO3/TiO2催化剂能够有效地降解烟气中的二噁英类污染物，从而降低二噁英的排放量。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保领域，尤其涉及一种火化机烟气二噁英催化降解系统。
背景技术
二噁英(PCDD/Fs)是多氯二苯并二嗯英(简称PCDDs)和多氯二苯并呋喃(简称PCDFs)的两类近似平面状芳香族杂环化合物的统称。其中2，3,7,8-四氯代二笨-并-对二噁英(2,3,7,8-TCDD)是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物，二噁英的最大危害是具有不可逆的“三致”毒性,即致畸、致癌、致突变，可能引起发育初期胎儿的死亡、器官结构的破坏以及对器官的永久性伤害；还会影响生殖系统、内分泌系统。二噁英类物质是目前已经认识的环境荷尔蒙中毒性最大的一种，同时也是一类持久性有机污染物，在环境中持久存在并不断富集。
由于遗体和伴随遗体燃烧的一些塑料中含有氯化物、污染物前体和氯元素在烟道中可以从头合成二噁英，不充分燃烧烟气，在250～500℃停留时间较长也可以生成二噁英。因此殡葬行业遗体火化是二噁英类物质的重点污染源之一，殡葬行业在火化过程中排放二噁英，产生的烟气如果不经处理直接排放，将会造成较高的二噁英排放。
控制二噁英的方法主要包括以下几个：选用合适的炉膛和炉排结构、缩短烟气、选用新型袋式除尘器、执行良好的焚烧工艺、飞灰无害化处理、催化分解等。
目前各个国家对二噁英的排放都有严格的控制标准，欧盟火化机二噁英类排放标准为0.1ng TEQ/Nm3，美国现有的为0.2～0.4ng TEQ/Nm3，新建的为0.11ng TEQ/Nm3。日本Takeda等人分别于2000年和2002年对其国内10台和17台火化机排放进行监测，二噁英类物质排放最小为0.0099和0.064ngTEQ/Nm3。根据监测及调查数据，不带烟气处理的排放浓度为1.5～2.7ng TEQ/m3，带烟气处理的排放浓度为0.015～0.49ng TEQ/m3，二噁英类物质波动范围较大，主要是由于二噁英类物质还受火化机本身结构、燃烧方式的影响，烟气后处理措施的齐全程度，单除尘还是急冷+除尘+活性炭吸附及其他烟气处理工艺组合程度和水平息息相关。催化氧化分解技术能够有效的分解二噁英，是一种比较有潜力的方法。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种火化机烟气二噁英催化降解系统，能够有效的降低二噁英的排放量。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种火化机烟气二噁英催化降解系统，包括SCR(Selective Catalyst Reduction，选择性催化还原)反应器，所述SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，火化机产生的烟气通入SCR反应器，经其中催化剂处理后，排入空气中。
可选的，所述催化剂为蜂窝状。
可选的，本系统还包括热交换器，所述热交换器的出气口与所述SCR反应器的进气口连通，所述火化机产生的烟气经热交换器调温后进入所述SCR反应器。
可选的，本系统还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器的出气口与热交换器的进气口连通，所述火化机产生的烟气经布袋除尘器除尘后进入所述热交换器。
可选的，所述SCR反应器包括壳体和设置在所述壳体内的承托架，所述催化剂设置于所述承托架上，所述壳体上开设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口通过管路与热交换器的出气口连通。
可选的，所述承托架的数量为三个，三个承托架从上到下顺序设置，每个所述承托架上均放置有催化剂，位于中层的催化剂与位于上层的承托架之间具有间隙，位于下层的催化剂与位于中层的承托架之间具有间隙。
可选的，所述SCR反应器还包括吹灰机，所述吹灰机固定安装在承托架的下方，所述吹灰机为声波吹灰机。
可选的，本系统还包括氨气注入装置，所述氨气注入装置的氨气出口与连接布袋除尘器和热交换器的管路连通。
可选的，所述氨气注入装置包括液氨蒸发器、抽风机和氨注入格栅，所述液氨蒸发器的出气口与氨注入格栅的进气口连通，所述氨注入格栅与连接布袋除尘器和热交换器之间的管路连通，所述抽风机的出风口与液氨蒸发器和氨注入格栅之间的管路连通。
可选的，本系统还包括混合器，所述混合器为四角星盘，所述四角星盘固定安装在氨注入格栅与热交换器之间的管路内，所述四角星盘与管路横截面的夹角为45度。
本实用新型具有如下有益效果：本系统通过将火化机排出的烟气输送至SCR反应器，并在SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，V2O5-WO3/TiO2催化剂能够有效地降解烟气中的二噁英类污染物，从而降低二噁英的排放量。
附图说明
图1为本实用新型火化机烟气二噁英催化降解系统的结构示意图；
图2为本实用新型火化机烟气二噁英催化降解系统的SCR反应器的结构示意图；
图3为本实用新型火化机烟气二噁英催化降解系统的氨气注入装置的结构示意图；
图中标记示意为：1-SCR反应器；11-壳体；12-承托架；2-火化机；3-热交换器；4-布袋除尘器；5-氨气注入装置；51-液氨蒸发器；52-抽风机；53-混合器；54-氨注入格栅；6-急冷塔；7-氨气储罐。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
实施例1
根据火化机排放烟气的特点，发现其硫氧化物排放量较低，排放浓度为SO2：0.5mg/m3-8mg/m3，所以采用SCR催化氧化前不需要对硫氧化物进行去除，另外其氮氧化物化物含量为33-305mg/m3，如果其含氮量相对较低，则不需要对氮氧化物进行去除。本实施例提供的系统适用于氮氧化物含量较低，颗粒物含量较少，且烟气温度在180-350℃的工况下。
本实施例提供了一种火化机烟气二噁英催化降解系统，包括SCR反应器1，SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，火化机产生的烟气通入SCR反应器，经其中催化剂处理后，排入空气中。
本实施例中V2O5-WO3/TiO2催化剂采用如下方法制备：
首先采用溶胶-凝胶法制备氧化钛载体，然后采用过量浸渍法分布负载氧化钨与活性组分氧化钒。具体过程如下：向0.064mol钛酸丁酯(C16H36O4Ti)中加入0.128mol乙酰丙酮(acacH，C6H8O2)使[acacH]/[Ti]＝2，然后加入50ml的乙醇(C2H5OH)溶液，搅拌2h，得到溶胶；将溶胶于60℃水浴下浓缩后，120℃下干燥6h，再于500℃下煅烧3h，得到氧化钛载体；将制备好的氧化钛浸渍于50ml的仲钨酸铵(H8N2O4W)水溶液中，于60℃水浴中回流4h后，120℃下干燥6h，再于500℃煅烧2h，得到WO3/TiO2，其中WO3的负载量为3～9％，催化剂样品记为WxTi，其中x表示WO3的负载量，如W6Ti表示该催化剂样品中WO3的负载量为6％；将制备好的WxTi浸渍于50ml的偏钒酸铵(NH4VO3)水溶液中，于60℃水浴中回流4h后，120℃下干燥6h，再于500℃煅烧2h，得到V2O5-WO3/TiO2，其中V2O5的负载量为1.5％，催化剂样品记为V1.5WxTi，其中1.5表示V2O5的负载量，如V1.5W6Ti表示该催化剂样品中V2O5和WO3的负载量分别为1.5％和6％。
优选的，V2O5-WO3/TiO2催化剂为蜂窝状。蜂窝状催化剂可以增大单位体积催化剂的表面积，保证与烟气的充分接触，从而节省催化剂的用量。
实施例2
本实施火化机烟气二噁英催化降解系统适用于火化机产生的氮氧化物含量较高，且颗粒物含量较多的工况。具体烟气状态为：
烟尘：18-73mg/m3；SO2：0.5mg/m3-8mg/m3；NOX：33-305mg/m3；二噁英：0.015-2ng TEQ/m3；
进气温度：140℃；
进气流量：4000～6000m3/h；
如图1所示，本实施例提供了一种火化机烟气二噁英催化降解系统，包括SCR反应器1、热交换器3、布袋除尘器4和氨气注入装置5。火化机2产生的烟气经急冷塔6冷却后进入布袋除尘器4，布袋除尘器4的出气口通过管路与热交换器3的进气口连通，热交换器3的出气口通过管路与SCR反应器1的进气口连通。
本实施例中的热交换器3的热源可以采用火化机2排出的高温烟气，从而可以有效地利用火化机2出口烟气的温度，节省能源。通过热交换器3调节温度后，烟气的温度为180-350℃，本实施例中优选烟气温度为270℃左右。
布袋除尘器4用于对进入SCR反应器的烟气中的颗粒物进行去除。
结合图2所示，本实施例中SCR反应器1包括壳体11、设置在壳体11内的承托架12和吹灰机。
由于本实施例中火化机烟气流量为4000～6000m3/h，流量较小，所以所设计的SCR反应器也较小。设计流量根据6000m3/h设计，烟气流速取4m/h，催化剂的横截面积为0.7m2。
本实施例中SCR反应器的壳体的横截面为正方形，边长为0.83m。为方便安装及清灰，考虑到本系统的实际应用，每层催化剂层设计一个承托架，各催化剂层采用铰接方式链接，这样更方便清灰。催化剂体积为1.5m3，分装3层，则每层高度为0.7m，间隔0.5m，总高度为3.6m。因此如图2所示，承托架的数量为三个，三个承托架从上到下顺序设置，每个承托架上均放置有催化剂，位于中层的催化剂与位于上层的承托架之间具有间隙，位于下层的催化剂与位于中层的承托架之间具有间隙。承托架为孔板或网板，铰接在壳体11上。催化剂选择过度金属氧化物型蜂窝状催化剂V2O5-WO3/TiO2，活性成分V2O5的质量比为1％-6％，V2O5和WO3的质量比为1：1。
在壳体11上开设有烟气进口和烟气出口，烟气进口通过管路与热交换器3的出气口连通。吹灰机固定安装在承托架的下方，本实施例中采用小型声波吹灰机，以除去覆盖在催化剂表面的堵塞气流装置的颗粒物，声波吹灰机释放声波，产生振动，使覆盖在催化剂表的颗粒物脱落，在对声波吹灰机进行选型时，严格按照吹灰机的横向作用距离和纵向作用距离进行选型，必须保证两个吹灰机的作用范围有一定的重叠。本实施例中采用辽宁中鑫SQ-80型脱硝系统SCR反应器清灰，频率为80～90Hz，波长为3.8m，本系统中SCR反应器较小，故在第一层与第二层中间装吹灰机。
如图3所示，本实施例中氨气注入装置5包括液氨蒸发器51、抽风机52和氨注入格栅54。液氨蒸发器51的出气口与氨注入格栅54的进气口连通，氨注入格栅54与连接布袋除尘器4和热交换器3之间的管路连通，抽风机52的出风口与液氨蒸发器与氨注入格栅54之间的管路连通。液氨蒸发器51的进液口与氨气储罐7连通。液氨蒸发器采用热水或蒸汽对液氨进行蒸发，氨本蒸发为氨气后，通过抽风机52抽取外界的冷却空气作为稀释风，对氨气进行稀释混合，形成均匀的氨气和空气的混合物，并通过设置在布袋除尘器4和热交换器3之间的氨注入格栅54进入热交换器3，最后进入SCR反应器。
本实施例中，还设置有混合器53，混合器53为四角星盘，即呈四角星形的圆盘，四角星盘固定安装在氨注入格栅与热交换器3之间的管路内，四角星盘与管路横截面的夹角为45度，使四角星盘后的气流形成涡流，实现最短距离的混合。
考虑到火化烟气中硫氧化物含量较低，不会引起催化剂中毒现象，不需提前对硫氧化物进行去除。由于蜂窝状催化剂多空的特点，同时装有声波吹灰机，不易堵塞，催化反应完成后将剩余气体从烟囱排出，从而达到降解二噁英的目的。通过使用本火化机烟气二噁英催化降解系统，NOx的降解率可达80％以上，二噁英的降解可达90％以上。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，包括SCR反应器(1)，所述SCR反应器中填充有V2O5-WO3/TiO2催化剂，火化机(2)产生的烟气通入SCR反应器(1)，经其中催化剂处理后，排入空气中。
2.根据权利要求1所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，所述催化剂为蜂窝状。
3.根据权利要求2所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，还包括热交换器(3)，所述热交换器(3)的出气口与所述SCR反应器(1)的进气口连通，所述火化机(2)产生的烟气经热交换器(3)调温后进入所述SCR反应器(1)。
4.根据权利要求3所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，还包括布袋除尘器(4)，所述布袋除尘器(4)的出气口与热交换器(3)的进气口连通，所述火化机(2)产生的烟气经布袋除尘器(4)除尘后进入所述热交换器(3)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，所述SCR反应器(1)包括壳体(11)和设置在所述壳体(11)内的承托架，所述催化剂设置于所述承托架上，所述壳体(11)上开设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口通过管路与热交换器(3)的出气口连通。
6.根据权利要求5所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，所述承托架的数量为三个，三个承托架从上到下顺序设置，每个承托架上均放置有催化剂，位于中层的催化剂与位于上层的承托架之间具有间隙，位于下层的催化剂与位于中层的承托架之间具有间隙。
7.根据权利要求6所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，所述SCR反应器(1)还包括吹灰机，所述吹灰机固定安装在承托架的下方，所述吹灰机为声波吹灰机。
8.根据权利要求4所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，还包括氨气注入装置(5)，所述氨气注入装置(5)的氨气出口与连接布袋除尘器(4)和热交换器(3)的管路连通。
9.根据权利要求8所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，所述氨气注入装置(5)包括液氨蒸发器(51)、抽风机(52)和氨注入格栅(54)，所述液氨蒸发器(51)的出气口与氨注入格栅(54)的进气口连通，所述氨注入格栅(54)与连接布袋除尘器(4)和热交换器(3)之间的管路连通，所述抽风机(52)的出风口与液氨蒸发器(51)和氨注入格栅(54)之间的管路连通。
10.根据权利要求9所述的火化机烟气二噁英催化降解系统，其特征在于，还包括混合器(53)，所述混合器(53)为四角星盘，所述四角星盘固定安装在氨注入格栅与热交换器(3)之间的管路内，所述四角星盘与管路横截面的夹角为45度。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107020012A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 清华大学 | 一种有机污染物催化降解系统 |
| CN108283885A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 中宇环保工程股份有限公司 | 烧结机脱硝/脱戴奥辛的方法 |
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