CN207179671U - 一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，属于垃圾焚烧炉污染物减排技术领域。本实用新型包括焚烧炉本体、烟道单元、抑制剂加入单元和烟囱，抑制剂加入单元包括高温段喷头、低温段喷头和抑制剂储存罐，高温段喷头、低温段喷头分别与抑制剂储存罐相连，高温段喷头和低温段喷头用于向烟道单元内喷入抑制剂溶液，高温段喷头设置于烟道单元内的500‑800℃温度段，低温段喷头设置于烟道单元内的250‑500℃温度段。本实用新型高温段喷头和低温段喷头分别在不同的温度段喷入抑制剂溶液，同时抑制了二噁英的高温合成反应和低温合成反应，制剂抑制前驱物或者小分子合成二噁英，从而提高了二噁英的减排效率。

Description

一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧炉污染物减排技术领域，更具体的说，涉及一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统。

背景技术

城市垃圾的处理方式主要包括填埋、堆肥与焚烧，填埋在我国垃圾处理中以约80％的处置率占首要地位。但近年来，由于人们环保意识的增加，填埋成本的急剧增长以及土地资源的稀缺，垃圾焚烧技术凭借减量化(体积减少约90％、重量减少约70％)、无害化与能源回收的优势，在我国大中型城市得到广泛的应用。国内已建成的垃圾焚烧发电厂多采用机械炉排炉和流化床焚烧炉两种技术。其中，机械炉排炉燃烧机理是将垃圾进行直接燃烧，整个燃烧过程在一个炉膛进行，通过炉排块的运动将垃圾不断搅动并向排渣口推进，经过干燥、燃烧、燃尽三个阶段将垃圾进行彻底燃尽，垃圾中的可燃成分和有害成分被彻底分解。流化床焚烧炉燃烧机理是利用炉内大量的高温物料作为热载体，将投入炉内的垃圾加热，并在强烈的沸腾搅拌中使垃圾中的可燃成分和有害成分被彻底焚烧。

采用焚烧处理生活垃圾过程中会发生很多不同的、复杂的化学反应。这将不可避免地带来一些二次污染物，特别是二噁英、重金属等，其中二噁英是最毒的一类化合物，一旦排放在空气中，很难自然降解消除，它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称；其被生物体摄入后很难分解，并沿着食物链浓缩放大，对人类和动物危害巨大，其不仅具有致癌、致畸、致突变性，而且还具有内分泌干扰作用。研究表明，持久性有机污染物对人类的影响会持续几代，对人类生存、繁衍和可持续发展构成重大威胁。

经检索，发明创造的名称为：一种生活垃圾焚烧发电厂烟气湿式净化处理方法及装置(专利申请号：201510701688.0，申请日:2015.10.22)，其氨水急冷装置、喷粉末活性炭装置和布袋除尘器经通气管道相连，氨水急冷装置的入气端能与生活垃圾焚烧发电厂烟气的出口端相连，氨水急冷装置和喷粉末活性炭装置之间的通气管道上还连有压缩空气系统，布袋除尘器的灰斗下设有压缩空气系统，该灰斗与飞灰库经管道相连，布袋除尘器的出口烟道经管道与湿式脱酸塔的洗涤浓缩段相连，湿式脱酸塔包括吸收段、洗涤浓缩段和氧化段，湿式脱酸塔的吸收段中设有能喷淋氨水的喷头，其烟气排出管道与除雾设备相连，湿式脱酸塔的氧化段与氧化风机相连，湿式脱酸塔的氧化段的氯化铵和硫酸铵输出口与结晶设备相连。该申请案虽然对垃圾焚烧炉的烟气污染物进行了净化，但是对二噁英减排没有针对性，致使二噁英减排效果有限。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型针对现有技术中，垃圾焚烧是二噁英的主要排放源的问题，提供一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，通过在多温度段向烟道单元中喷入抑制剂溶液，可以在焚烧炉烟气单元的不同的温度段分别抑制二噁英的合成；进一步地，可以减少二噁英的排放。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，包括焚烧炉本体、烟道单元、抑制剂加入单元和烟囱，所述的焚烧炉本体的焚烧炉炉膛与烟道单元相连，烟道单元的烟道出口与烟囱；所述的抑制剂加入单元包括高温段喷头、低温段喷头和抑制剂储存罐，所述的高温段喷头、低温段喷头分别与抑制剂储存罐相连，高温段喷头和低温段喷头用于向烟道单元内喷入抑制剂溶液，所述的高温段喷头设置于烟道单元内的500-800℃温度段，低温段喷头设置于烟道单元内的250-500℃温度段。

优选地，所述的烟道单元包括第一烟道、第二烟道、第三烟道和第四烟道，所述的焚烧炉炉膛与第一烟道的底部相连，第一烟道、第二烟道、第三烟道和第四烟道依次相连构成烟道单元，烟道出口设置于第四烟道的下部；所述的高温段喷头设置于第二烟道内。

优选地，所述的第三烟道和第四烟道之间通过连接段相连，低温段喷头设置于连接段管道内部。

优选地，S1/S2＝2～8；其中：S1为第一烟道的流通面积，S2为第二烟道的流通面积。

优选地，S3/S’＝2～6；其中：S3为第三烟道的流通面积，S’为连接段的流通面积。

优选地，高温段喷头的喷射方向朝向上风侧，且高温段喷头的喷射方向第二烟道壁面之间的夹角为a，a＝30-75°。

优选地，所述的第二烟道的底部与第三烟道相连，第二烟道与第三烟道连接处底部设置有第一沉降部件。

优选地，所述的抑制剂加入单元还包括第一喷射泵和第二喷射泵，所述第一喷射泵设置于抑制剂储存罐和高温段喷头，第一喷射泵为高温段喷头喷入抑制剂溶液提供动力；所述第二喷射泵设置于抑制剂储存罐和低温段喷头，第二喷射泵为低温段喷头喷入抑制剂溶液提供动力。

优选地，所述的第四烟道的底部设置有第二沉降部件，第二沉降部件设置于烟道出口的下部，且烟道出口与烟囱之间还设置有除尘器。

优选地，所述的高温段喷头设置有4-20个

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，抑制剂加入单元包括高温段喷头和低温段喷头，高温段喷头设置于烟道单元内的500-800℃温度段，低温段喷头设置于烟道单元内的250-500℃温度段，尿素受热分解生成氨类物质，氨类物质与烟气中前驱物反应，或者与烟气中的作为催化剂的金属及金属氧化物反应活性，抑制前驱物合成二噁英，或者抑制小分子从头合成二噁英，进而实现了焚烧过程中的二噁英减排；

(2)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，通过高温段喷头和低温段喷头分别在不同的温度段喷入抑制剂溶液，同时抑制了二噁英的高温合成反应和低温合成反应，提高了二噁英的减排效率；

(3)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，高温段喷头设置于第二烟道内，第二烟道的流通面积小于第一烟道的流通面积，在第二烟道中烟气的流速更快，在第二烟道中向烟气中喷入抑制剂溶液，使得抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了抑制剂溶液在烟气中的分布状态，提高了抑制剂溶液对二噁英的减排效果；

(4)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，高温段喷头的喷射方向与第二烟道壁面之间的夹角为a，a＝30-75°，使得抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了抑制剂溶液对二噁英减排效果；

(5)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，烟气在第二烟道与第三烟道连接处发生转向，且第一沉降部件为重力除尘器，且烟气进入第三烟道后烟气流速变小，促进了烟气中的颗粒物沉降，由于颗粒物表面是二噁英异相催化反应主要载体，降低烟气中颗粒物的含量，有利于减小二噁英异相催化反应的反应载体，从而降低了二噁英的生成量，实现二噁英减排；

(6)本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，低温段喷头设置于在第三烟道和第四烟道之间的连接段中，S3/S’＝2～6；在连接段中烟气的流速更快，使得抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了抑制剂溶液在烟气中的分布状态，从而提高了抑制剂溶液对二噁英的减排效果。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例3中的高温段喷头的倾角示意图。

附图中的标号说明：

100、焚烧炉本体；110、焚烧炉炉排；120、焚烧炉炉膛；

200、烟道单元；210、第一烟道；220、第二烟道；230、第三烟道；231、连接段；240、第四烟道；250、烟道出口；260、第一沉降部件；270、第二沉降部件；

300、抑制剂加入单元；310、抑制剂储存罐；321、第一流量阀；322、第二流量阀；331、第一喷射泵；332、第二喷射泵；341、高温段喷头；342、低温段喷头；

410、除尘器；420、烟囱；430、冷却塔。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，包括焚烧炉本体100、烟道单元200、抑制剂加入单元300和烟囱420，垃圾由焚烧炉入口进入焚烧炉本体100内，在焚烧炉炉排110上垃圾中的有机物上经高温挥发、裂解，并在焚烧炉炉膛120中继续发生分解、裂解等反应。

焚烧炉本体100的焚烧炉炉膛120与烟道单元200相连，焚烧的烟气经焚烧炉炉膛120进入烟道单元200，烟道单元200的烟道出口250与烟囱420，通过烟囱420将烟气排出，同时烟道出口250与烟囱420之间还设置有除尘器410，该除尘器410用于对烟气中的颗粒物进行去除，该除尘器410可以是电除尘，也可以是布袋除尘。且除尘器410与烟道出口250之间设置有冷却塔430，冷却塔430用于冷却烟气。

抑制剂加入单元300包括高温段喷头341、低温段喷头342和抑制剂储存罐310，所述的高温段喷头341、低温段喷头342分别与抑制剂储存罐310相连，抑制剂储存罐310通过管道与高温段喷头341相连，同时抑制剂储存罐310通过管道与低温段喷头342相连，抑制剂储存罐310为高温段喷头341和低温段喷头342提供抑制剂溶液；高温段喷头341和低温段喷头342用于向烟道单元200内喷入抑制剂溶液，所述的高温段喷头341设置于烟道单元200内的500-800℃温度段，即在烟气温度为500-800℃温度段向烟道单元200中喷入抑制剂溶液；所述的高温段喷头341设置有4-20个，本实施设置为8个，高温段喷头341设置于烟道单元200内部，高温段喷头341均匀的布置于烟道单元200内壁上；低温段喷头342设置于烟道单元200内的250-500℃温度段；本实施例优选高温段喷头341设置的温度段为600-700℃，优选低温段喷头342设置的温度段为300-400℃。所述的抑制剂溶液为尿素溶液、氨水溶液等含有氨类基团的抑制剂溶液，同时也可以是含有碱性的溶液，例如氢氧化钙溶液，也可以多种抑制剂溶液的混合物，本实施例采用的抑制剂溶液为尿素溶液。

垃圾焚烧是产生二噁英类污染物较多的生产单元，其二噁英产生机理主要有高温气相反应生成和低温异相催化反应生成。无论是哪种垃圾焚烧炉，其都具备二噁英生成的大部分条件：(1)氯来自于垃圾原料中的有机氯和无机氯成分；(2)碳来源于未燃尽的飞灰，如氯酚、氯苯或者多氯联苯等前驱物和飞灰中的大分子碳(焦炭、活性炭、碳黑等)；(3)带有变形和缺位的石墨结构，无机氯化物，铜和铁金属离子，作为催化剂；(4)氧化性气氛，且焚烧炉烟道中存在生成二噁英的250–500℃温度区间(低温异相催化反应)和500–800℃的温度区间(高温气相反应)。此外，从头合成反应是焚烧过程二噁英生成的主要机理。

500–800℃是二噁英高温合成反应的主要区间，烟气温度在500–800℃的温度区间时，烟气中的前驱物或者大分子有机物经过一系列的化学反应并合成二噁英，高温段喷头341在烟气温度为500-800℃温度段向烟道单元200中喷入抑制剂溶液，烟气温度在250–500℃温度区间时，低温段喷头342向烟道单元200中喷入抑制剂溶液；本实施例抑制剂溶液即为尿素溶液，尿素溶液中的尿素受热分解生成氨类物质，氨类物质与烟气中前驱物反应，抑制前驱物合成二噁英，或者与烟气中的作为催化剂的金属及金属氧化物反应活性，抑制催化剂的活性，从而抑制了二噁英合成的高温反应。而且，尿素溶液中的尿素受热分解生成氨类物质，氨类物质可与飞灰表面的残炭结合，并占据残炭表面的活性位置，使得将要合成为二噁英的有机物转而合成为相似结构的含氮有机物，从而降低烟气中持久性有机物的毒性和危害；且氨类物质与HCl反应，减少了二噁英合成反应的氯源，抑制了二噁英的合成，进而抑制了烟气中二噁英的合成，减少了二噁英的生成，进而实现了焚烧过程中的二噁英减排。

而且，通过结合二噁英合成的温度条件，通过高温段喷头341和低温段喷头342分别在不同的温度段喷入抑制剂溶液，同时抑制了二噁英的高温合成反应和低温合成反应，从而提高了二噁英的减排效率。而且，特别注意的是，低温合成反应的从头合成反应是焚烧过程二噁英的主要合成机理，低温段喷头342在250-500℃向烟道单元200中喷入抑制剂溶液，提高了二噁英的减排效率。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的烟道单元200包括第一烟道210、第二烟道220、第三烟道230和第四烟道240，焚烧炉炉膛120与第一烟道210的底部相连，第一烟道210、第二烟道220、第三烟道230和第四烟道240依次相连构成烟道单元200，烟道出口250设置于第四烟道240的下部；高温段喷头341设置于第二烟道220内，且S1/S2＝2～8；其中：S1为第一烟道210的流通面积，S2为第二烟道220的流通面积，本实施例S1/S2＝4。

第三烟道230和第四烟道240之间通过连接段231相连，低温段喷头342设置于连接段231管道内部。S3/S’＝2～6；其中：S3为第三烟道230的流通面积，S’为连接段231的流通面积，本实施例优选S3/S’＝5。

由于第二烟道220的流通面积小于第一烟道210的流通面积，在第二烟道220中烟气的流速更快，在第二烟道220中向烟气中喷入抑制剂溶液，使得抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了抑制剂溶液在烟气中的分布状态，从而提高了抑制剂溶液对二噁英的减排效果；同理低温段喷头342设置于在第三烟道230和第四烟道240之间的连接段231中，S3/S’＝2～6；在连接段231中烟气的流速更快，使得抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了抑制剂溶液在烟气中的分布状态，从而提高了抑制剂溶液对二噁英的减排效果。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图2所示，高温段喷头341的喷射方向朝向上风侧，本实施例高温段喷头341的喷射方向倾斜向上，高温段喷头341的喷射方向与第二烟道220壁面之间的夹角为a，a＝30-75°，本实施例高温段喷头341的喷射方向与第二烟道220壁面之间的夹角为a＝60°，使得抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了抑制剂溶液对二噁英减排效果。本实施例的高温段喷头341设置有4-20个，本实施设置为16个。

实施例4

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：抑制剂加入单元300还包括第一喷射泵331和第二喷射泵332，所述第一喷射泵331设置于抑制剂储存罐310和高温段喷头341，第一喷射泵331为高温段喷头341喷入抑制剂溶液提供动力；第一喷射泵331与抑制剂储存罐310之间设置有第一流量阀321，第一流量阀321用于控制高温段喷头341抑制剂溶液的喷入量，并可以根据工况进行调节。

第二喷射泵332设置于抑制剂储存罐310和低温段喷头342，第二喷射泵332为低温段喷头342喷入抑制剂溶液提供动力。第二喷射泵332与抑制剂储存罐310之间设置有第二流量阀322，第二流量阀322用于控制低温段喷头342抑制剂溶液的喷入量，并可以根据工况进行调节。

实施例5

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：第二烟道220的底部与第三烟道230相连，第二烟道220与第三烟道230连接处底部设置有第一沉降部件260，且S3/S2＝2～8；其中：S2为第二烟道220的流通面积，S2为第三烟道230的流通面积，本实施例S3/S2＝4。

烟气在第二烟道220与第三烟道230连接处发生转向，且第一沉降部件260为重力除尘器410，且烟气进入第三烟道230后烟气流速变小，促进了烟气中的颗粒物沉降，由于颗粒物表面是二噁英异相催化反应主要载体，降低烟气中颗粒物的含量，有利于减小二噁英异相催化反应的反应载体，从而降低了二噁英的生成量，实现二噁英减排。第四烟道240的底部设置有第二沉降部件270，促进了烟气中颗粒物的减排。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：包括焚烧炉本体(100)、烟道单元(200)、抑制剂加入单元(300)和烟囱(420)，所述的焚烧炉本体(100)的焚烧炉炉膛(120)与烟道单元(200)相连，烟道单元(200)的烟道出口(250)与烟囱(420)；

所述的抑制剂加入单元(300)包括高温段喷头(341)、低温段喷头(342)和抑制剂储存罐(310)，所述的高温段喷头(341)、低温段喷头(342)分别与抑制剂储存罐(310)相连，高温段喷头(341)和低温段喷头(342)用于向烟道单元(200)内喷入抑制剂溶液，所述的高温段喷头(341)设置于烟道单元(200)内的500-800℃温度段，低温段喷头(342)设置于烟道单元(200)内的250-500℃温度段。

2.根据权利要求1所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的烟道单元(200)包括第一烟道(210)、第二烟道(220)、第三烟道(230)和第四烟道(240)，所述的焚烧炉炉膛(120)与第一烟道(210)的底部相连，第一烟道(210)、第二烟道(220)、第三烟道(230)和第四烟道(240)依次相连构成烟道单元(200)，烟道出口(250)设置于第四烟道(240)的下部；所述的高温段喷头(341)设置于第二烟道(220)内。

3.根据权利要求2所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的第三烟道(230)和第四烟道(240)之间通过连接段(231)相连，低温段喷头(342)设置于连接段(231)管道内部。

4.根据权利要求2所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：S1/S2＝2～8；其中：S1为第一烟道(210)的流通面积，S2为第二烟道(220)的流通面积。

5.根据权利要求3所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：S3/S’＝2～6；其中：S3为第三烟道(230)的流通面积，S’为连接段(231)的流通面积。

6.根据权利要求4所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：高温段喷头(341)的喷射方向朝向上风侧，且高温段喷头(341)的喷射方向第二烟道(220)壁面之间的夹角为a，a＝30-75°。

7.根据权利要求2或4或6所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的第二烟道(220)的底部与第三烟道(230)相连，第二烟道(220)与第三烟道(230)连接处底部设置有第一沉降部件(260)。

8.根据权利要求7所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的抑制剂加入单元(300)还包括第一喷射泵(331)和第二喷射泵(332)，所述第一喷射泵(331)设置于抑制剂储存罐(310)和高温段喷头(341)，第一喷射泵(331)为高温段喷头(341)喷入抑制剂溶液提供动力；所述第二喷射泵(332)设置于抑制剂储存罐(310)和低温段喷头(342)，第二喷射泵(332)为低温段喷头(342)喷入抑制剂溶液提供动力。

9.根据权利要求2或3所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的第四烟道(240)的底部设置有第二沉降部件(270)，第二沉降部件(270)设置于烟道出口(250)的下部，且烟道出口(250)与烟囱(420)之间还设置有除尘器(410)。

10.根据权利要求7所述的一种多温度段添加抑制剂的焚烧过程二噁英减排系统，其特征在于：所述的高温段喷头(341)设置有4-20个。