CN207179672U - 一种垃圾焚烧过程中nox、二噁英协同减排系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，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、二噁英减排单元、NO_X减排单元和烟囱，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；二噁英减排单元的第一抑喷头设置于500‑800℃温度段，NO_X减排单元的第二抑喷头设置于850‑950℃温度段；500‑800℃温度段向烟道单元中喷入二噁英抑制剂溶液，850‑950℃温度段向烟道单元中喷入NO_X减排溶液。本实用新型抑制大分子有机物合成二噁英，NO_X减排溶液在高温条件下还原NO_X，实现了焚烧炉NO_X、二噁英的同时减排。

Description

一种垃圾焚烧过程中NOX、二噁英协同减排系统

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，涉及一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统。

背景技术

随着城市化进程发展和城市人口增多，生活垃圾的产量不断增大，目前处理垃圾主要有三种方式：填埋、焚烧及堆肥。由于我国垃圾处理起步较晚，过去大多采用填埋处理。填埋不仅占地面积大，垃圾渗滤液可能对土壤和地下水体造成污染。与填埋相比，垃圾焚烧可以实现减重、减容；焚烧产生的热量可以进行回收和发电，是我国处理城市生活垃圾处理的主流技术。

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。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；整个炉膛温度分布均匀，保持在850-900℃左右，由于炉内蓄热量大，垃圾颗粒与床料混合传热传质速率快。

然而，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。据统计，目前我国城市垃圾焚烧已经成为第一大毒性污染物排放源，其二噁英排放量占总排放量17％。根据2014年第二次修订的《生活垃圾焚烧污染物排放标准》，目前我国所有垃圾焚烧炉排放烟气中二噁英的浓度需低于0.1ng-TEQ/Nm³，因此，推动垃圾焚烧工序中二噁英减排技术具有非常重要的现实意义。

此外，垃圾焚烧炉尾气排放中含有大量的NO_X；NO_X的大量排放会引起酸雨、光化学烟雾等污染，其对大气臭氧层的破坏尤为严重。而且，生活垃圾成分较复杂，含氮量在1％～3％，其燃烧后生成燃料型NO_X。同时，垃圾焚烧采用空气作为氧化剂，空气中的氮元素也可能转化为NO_X。急需开展控制垃圾焚烧炉的NO_X排放、防止二次污染的相关技术开发。

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，该申请案氨水和除尘器对垃圾焚烧炉的烟气污染物进行了净化。此外，一种垃圾焚烧烟气多污染物协同控制的方法(申请号：201210410620.3，申请日： 2012-10-24)，该方案研制新型复合吸收液和改进现有吸收塔结构，采用“氧化吸收/络合+吸附”的两级串联处理模式在高效脱除垃圾焚烧烟气中的多种污染物，混合吸收液洗涤脱除垃圾焚烧烟气中的SO₂、HCl、HF、NO_X和重金属及部分二噁英。上述技术虽然都对垃圾焚烧过程进行污染物的控制，但是对二噁英减排效果有限，而且对NO_X的减排也没有针对性，急需开发出NO_X、二噁英协同减排系统，实现污染物的减排。

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NO_X、二噁英的主要排放源的问题，提供一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，通过500-800℃温度段向烟道单元中喷入二噁英抑制剂溶液，850-950℃温度段向烟道单元中喷入NO_X减排溶液，可以同时减少焚烧炉 NO_X、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：

本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，包括焚烧炉本体、烟道单元、二噁英减排单元、NO_X减排单元和烟囱，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；所述的二噁英减排单元包括第一抑喷头，所述的第一抑喷头设置于烟道单元内部，第一抑喷头用于向烟道单元内喷入二噁英抑制剂溶液，所述的第一抑喷头设置于烟道单元的500-800℃温度段；NO_X减排单元包括第二抑喷头，所述的第二抑喷头设置于烟道单元内部，第二抑喷头用于向烟道单元内喷入NO_X减排溶液，所述的第二抑喷头设置于烟道单元的850-950℃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；所述的第一抑喷头设置于第二烟道内；所述的第二抑喷头设置于第一烟道内。

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，二噁英减排单元包括第一储存罐、第一喷射泵和第一抑喷头，该第一储存罐用于储存二噁英抑制剂溶液，第一储存罐经有第一喷射泵与第一抑喷头相连通。

优选地，NO_X减排单元包括第二储存罐、第二喷射泵和第二抑喷头，该第二储存罐用于储存NO_X减排溶液，第二储存罐经第二喷射泵与第二抑喷头相连通。

优选地，第一抑喷头的喷射方向朝向上风侧，第一抑喷头的喷射方向与第二烟道壁面之间的夹角为a，a＝30-75°。

优选地，第二抑喷头的喷射方向朝向上风侧，第二抑喷头的喷射方向与第一烟道壁面之间的夹角为b，b＝40-70°。

优选地，所述的第一抑喷头设置有4-20个，第一抑喷头均匀的布置于烟道单元内壁上。

优选地，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除尘部件。

优选地，所述的第四烟道的底部设置有第二除尘部件。

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)本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，包括二噁英减排单元和NO_X减排单元，第一抑喷头设置于500-800℃温度段，第二抑喷头设置于850-950℃温度段；通过500-800℃温度段向烟道单元中喷入二噁英抑制剂溶液，抑制剂抑制大分子有机物合成二噁英，或者与烟气中的作为催化剂的金属及金属氧化物反应抑制催化剂的活性，进而抑制了烟气中二噁英的合成，850-950℃温度段向烟道单元中喷入NO_X减排溶液，在高温条件下还原NO_X，减少烟气中的NO_X含量，实现了同时焚烧炉的NO_X、二噁英的同时减排；

(2)本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，第一抑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二噁英抑制剂溶液，使得二噁英抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了二噁英抑制剂溶液在烟气中的分布状态，从而提高了二噁英抑制剂溶液的减排效果；

(3)本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，第一抑喷头的喷射方向与第二烟道壁面之间的夹角为a，a＝30-75°，使得二噁英抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了二噁英抑制剂溶液对二噁英减排效果；

(4)本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，烟气在第二烟道与第三烟道连接处发生转向，且第一除尘部件为重力除尘器，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，实现了二噁英减排；

(5)本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，第二抑喷头的喷射方向朝向上风侧，第二抑喷头的喷射方向与第一烟道壁面之间的夹角为b＝40-70°，使得二噁英抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了NO_X减排溶液对NO_X的减排效果。

附图说明

图1为本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统的整体结构示意图；

图2为实施例3中的第一抑喷头的倾角示意图；

图3为实施例6中的第二抑喷头的倾角示意图。

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；240、第四烟道；250、烟道出口；260、第一除尘部件；270、第二除尘部件；

300、二噁英减排单元；310、第一储存罐；320、第一流量控制阀；330、第一喷射泵；340、第一抑喷头；

400、NO_X减排单元；410、第二储存罐；420、第二流量控制阀；430、第二喷射泵；440、第二抑喷头；

600、烟囱。

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，本实用新型的一种垃圾焚烧过程中NOX、二噁英协同减排系统，包括焚烧炉本体100、烟道单元200、二噁英减排单元300和烟囱600，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600，通过烟囱600将烟气排出，同时烟道出口250与烟囱600之间还可以设置除尘器、脱硫塔、冷却塔等装置，其中脱硫塔用于减排烟气中的含硫气体；除尘器可以是电除尘，也可以是布袋除尘。

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。

本实施例的二噁英减排单元300包括第一抑喷头340，值得说明的是：二噁英减排单元 300包括第一储存罐310、第一喷射泵330和第一抑喷头340，第一储存罐310通过管道与第一抑喷头340相连，该管道上到设置有第一喷射泵330，所述的第一抑喷头340设置有4-20 个，本实施设置为8个，第一抑喷头340设置于烟道单元200内部，第一抑喷头340均匀的布置于烟道单元200内壁上；第一抑喷头340用于向烟道单元200内喷入二噁英抑制剂溶液，第一抑喷头340设置于烟道单元200的500-800℃温度段，即在烟气温度为500-800℃温度段向烟道单元200中喷入二噁英抑制剂溶液，所述的二噁英抑制剂溶液为尿素溶液、氨水溶液等含有氨类基团的二噁英抑制剂溶液，同时也可以是含有碱性的溶液，例如氢氧化钙溶液，也可以多种的混合物，本实施例采用的二噁英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)。

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，烟气中的大分子有机物经过一系列的化学反应并合成二噁英，再在烟气温度为500-800℃温度段向烟道单元200中喷入二噁英抑制剂溶液，尿素溶液中的尿素受热分解生成氨类物质，氨类物质与烟气中大分子有机物反应，抑制大分子有机物合成二噁英，或者与烟气中的作为催化剂的金属及金属氧化物反应，从而抑制催化剂的活性，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。本实施例优选设置的温度段为500-700℃。

本实施例的NO_X减排单元(400)包括第二抑喷头440，第二抑喷头(440)设置于烟道单元200内部，第二抑喷头440用于向烟道单元200内喷入NO_X减排溶液，第二抑喷头440 设置于烟道单元200的850-950℃温度段，即在烟气温度为850-950℃温度段向烟道单元200中喷入NO_X减排溶液，本实施例优选880-920℃温度段；所述的第二抑喷头440设置有4-30个，本实施例优选20个，第二抑喷头440均匀的布置于第一烟道210内壁上。值得说明的是：NO_X减排单元400包括第二储存罐410、第二喷射泵430和第二抑喷头440，该第二储存罐 410用于储存NO_X减排溶液，第二储存罐410经第二喷射泵430与第二抑喷头440相连通，第二喷射泵430为第二抑喷头440提供动力，NO_X减排溶液为尿素溶液或者氨水溶液，本实施例为氨水溶液。在850-950℃的高温条件下，氨水中的氨与烟气中的NO_X反应，并将NO_X还原生成N₂等无污染的气体，从而减少了烟气中的NO_X的排放；进而实现了同时焚烧炉的 NO_X、二噁英的协调减排。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的第一抑喷头340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。

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中向烟气中喷入二噁英抑制剂溶液，使得二噁英抑制剂溶液与烟气混合更加充分，提高了二噁英抑制剂溶液在烟气中的分布状态，从而提高了二噁英抑制剂溶液对二噁英的减排效果。本实施例的二噁英抑制剂溶液为尿素和氢氧化钙的混合溶液；NO_X减排溶液为尿素溶液。

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，第一抑喷头340的喷射方向朝向上风侧，本实施例第一抑喷头340的喷射方向倾斜向上，第一抑喷头340的喷射方向与第二烟道220壁面之间的夹角为a，a＝30-75°，本实施例第一抑喷头340的喷射方向与第二烟道220壁面之间的夹角为a＝60°，使得二噁英抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了二噁英抑制剂溶液对二噁英减排效果。本实施例的第一抑喷头340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：二噁英减排单元300还包括第一流量控制阀320，第一流量控制阀320设置于第一喷射泵330与第一储存罐310之间，第一流量控制阀320用于控制二噁英抑制剂溶液的喷入量，并可以根据工况进行调节。NO_X减排单元 400还包括第二流量控制阀420，第二流量控制阀420设置于第二喷射泵430与第二储存罐 410之间，第二流量控制阀420用于控制NO_X减排溶液的喷入量，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除尘部件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，且第一除尘部件260为重力除尘器，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的底部设置有第二除尘部件270，促进了烟气中颗粒物的沉降和减排。

实施例6

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图3所示，第二抑喷头440的喷射方向朝向上风侧，本实施例第二抑喷头440的喷射方向倾斜向下，第二抑喷头440的喷射方向与第一烟道210壁面之间的夹角为b，b＝40-70°，本实施优选45°，使得二噁英抑制剂溶液能与烟气充分混合，提高了NO_X减排溶液对NO_X的减排效果。

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)

1.一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：包括焚烧炉本体(100)、烟道单元(200)、二噁英减排单元(300)、NO_X减排单元(400)和烟囱(500)，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(500)；

所述的二噁英减排单元(300)包括第一抑喷头(340)，所述的第一抑喷头(340)设置于烟道单元(200)内部，第一抑喷头(340)用于向烟道单元(200)内喷入二噁英抑制剂溶液，所述的第一抑喷头(340)设置于烟道单元(200)的500-800℃温度段；

NO_X减排单元(400)包括第二抑喷头(440)，所述的第二抑喷头(440)设置于烟道单元(200)内部，第二抑喷头(440)用于向烟道单元(200)内喷入NO_X减排溶液，所述的第二抑喷头(440)设置于烟道单元(200)的850-950℃温度段。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，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；所述的第一抑喷头(340)设置于第二烟道(220)内；所述的第二抑喷头(440)设置于第一烟道(210)内。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，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。

4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：二噁英减排单元(300)包括第一储存罐(310)、第一喷射泵(330)和第一抑喷头(340)，该第一储存罐(310)用于储存二噁英抑制剂溶液，第一储存罐(310)经有第一喷射泵(330)与第一抑喷头(340)相连通。

5.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：NO_X减排单元(400)包括第二储存罐(410)、第二喷射泵(430)和第二抑喷头(440)，该第二储存罐(410)用于储存NO_X减排溶液，第二储存罐(410)经第二喷射泵(430)与第二抑喷头(440)相连通。

6.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：第一抑喷头(340)的喷射方向朝向上风侧，第一抑喷头(340)的喷射方向与第二烟道(220)壁面之间的夹角为a，a＝30-75°。

7.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：第二抑喷头(440)的喷射方向朝向上风侧，第二抑喷头(440)的喷射方向与第一烟道(210)壁面之间的夹角为b，b＝40-70°。

8.根据权利要求2-7任一项所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：所述的第一抑喷头(340)设置有4-20个，第一抑喷头(340)均匀的布置于烟道单元(200)内壁上。

9.根据权利要求8所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：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除尘部件(260)。

10.根据权利要求9所述的一种垃圾焚烧过程中NO_X、二噁英协同减排系统，其特征在于：所述的第四烟道(240)的底部设置有第二除尘部件(270)。