CN209076405U - 一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统 - Google Patents
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Abstract
一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,包括回转窑,保温腔,二次燃烧室,尿素溶液喷枪,余热锅炉系统,烟气急冷塔,脱酸塔,除尘器,脱硝反应器,活性炭固定床,引风机,管式GGH换热器,脱硫塔,除雾器,烟囱以及用于收集灰渣的水封刮渣机;管式GGH换热器的第一进烟口与活性炭固定床相连通,管式GGH换热器的第一出烟口与脱硫塔的进烟口相连通,脱硫塔的出烟口与管式GGH换热器的第二进烟口相连通,管式GGH换热器的第二出烟口与烟囱相连通。本实用新型不但能有效回收回转窑散失的热量,同时保证烟气达标排放,而且可实现NOx超低排放,整个系统结构合理、技术可靠、清洁高效,适合人口密集城市与乡镇垃圾资源化处理行业的推广使用。
Description
技术领域
本实用新型垃圾处理的环保领域,涉及医疗危险废物处理技术领域,具体涉及一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统。
背景技术
医疗废物包括固态、半固态和液态等形态的废物,因含有大量细菌、病毒,具有生物毒性、传染性、有害性和腐蚀性。一旦处置不当,极易对居民身体健康和社会环境造成严重危害,故成为世界各国重点防控的对象,也被我国列入《国家危险废物名录》。国内外对医疗废物的处理技术主要有焚烧处理、高压蒸汽消毒、等离子处理、微波处理、放射处理等技术,受技术、资金、环保要求、运行费用等因素影响,焚烧处理减量化和无害化处理效果突出,在国内采用较多。随着国内环保排放要求的提高,各种污染物的排放指标收紧是必然趋势。在电力发电行业超低排放已得到普遍落实的背景下,相应的其他大气污染物排放源比如工业窑炉也将面临着改造升级的环保要求。
随着中国城镇化进程加快,城市医疗废物产生量在逐步上升,特别是大城市的医疗废物处理环保要求极高且常常面临选址困难问题。采用回转窑焚烧医疗废物或其它危险废物具有明显优势,但是必须保证废物的彻底无害化和焚烧烟气达标排放,避免造成二次污染,防止与周边居民产生矛盾。
《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范(HJ 662-2013)》规定满足一定条件的水泥窑可以协同处置危险废弃物。水泥工业多采用回转窑炉。相比用于垃圾焚烧的热解气化炉、炉排炉和流化床炉,回转窑的优点是可以焚烧多种液体和固体,可单独投料,亦可混合投料,固体废物可连续投入,也可分批投入。缺点是回转窑壁面温度常在250℃以上,热效率较低,烟气NOx排放和含尘浓度高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对回转窑热效率较低、NOx排放浓度高、有的存在白色烟羽的问题,提供了一种更为稳定可靠的危险废物烟气节能利用和深度净化NOx成套装置系统,确保各项排放指标达到或优于国家排放标准要求,同时具备实现类似于超低排放标准要求的能力。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其包括回转窑,设置在所述的回转窑外且与所述的回转窑相连通的保温腔,与所述的回转窑相连通的二次燃烧室,设置在所述的二次燃烧室内的尿素溶液喷枪,与所述的二次燃烧室相连通的余热锅炉系统,与所述的余热锅炉系统相连通的烟气急冷塔,与所述的烟气急冷塔相连通的脱酸塔,与所述的脱酸塔相连通的除尘器,与所述的除尘器相连通的脱硝反应器,与所述的脱硝反应器相连通的活性炭固定床,设置在所述的脱硝反应器和所述的活性炭固定床之间用于推动烟气进入所述的活性炭固定床的引风机,具有第一进烟口、第二进烟口、第一出烟口和第二出烟口的管式GGH换热器,具有进烟口和出烟口的脱硫塔,设置在所述的脱硫塔内的除雾器,烟囱以及用于收集灰渣的水封刮渣机;所述的管式GGH换热器的第一进烟口与所述的活性炭固定床相连通,所述的管式GGH换热器的第一出烟口与所述的脱硫塔的进烟口相连通,所述的脱硫塔的出烟口与所述的管式GGH换热器的第二进烟口相连通,所述的管式GGH换热器的第二出烟口与所述的烟囱相连通。
本实用新型通过将脱硫后的烟气经过所述的管式GGH换热器加热后进入所述的烟囱排放,避免了白色烟羽的出现。
具体地,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的回转窑相连通的一次风装置、高热值废料进料装置和低热值废料进料装置,与所述的保温腔相连通的二次风装置。本发明通过设置保温腔对用于辅助燃烧的二次风进行预热后送入回转窑中助燃,提高了回转窑的热效率,从而能够达到节能的效果。
更具体地,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括废物运输贮存及预处理破碎系统,所述的废物运输贮存及预处理破碎系统与所述的高热值废料进料装置和低热值废料进料装置相连通。
本实用新型通过在二次燃烧室内设置尿素溶液喷枪,尿素热解产生的NH3用于还原NOx,从而有效控制燃烧过程中NOx的产生量。
具体地,所述的尿素溶液喷枪位于在所述的二次燃烧室的850~1050℃的区间处。
具体地,所述的尿素溶液喷枪分为多层设置,每层有多个所述的尿素溶液喷枪。
作为优选,二次燃烧室在流场模拟优化和冷态动力场调节的基础上,在850~1050℃温度区间,合理设置有2~4层尿素溶液喷枪,利用SNCR原理降低NOx的生成量,作为燃烧过程中控制NOx产生的第一个步骤。
优选地,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的余热锅炉系统相连接的汽包、与所述的汽包相连接的汽轮机发电装置。
优选地,所述的除尘器为布袋除尘器。
具体地,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括用于向所述的脱硝反应器提供NH3的尿素水解器,用于对空气进行加热的蒸气暖风器,分别与所述的尿素水解器、所述的蒸气暖风器和所述的脱硝反应器相连通的混合器。
优选地,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的余热锅炉系统相连通的减温减压装置,所述的减温减压装置与所述的尿素水解器相连通。
本实用新型通过汽轮机发电装置或减温减压装置的设置,避免了蒸汽产生后无处利用,造成能源浪费的问题。
根据一种实施方式,所述的脱硝反应器的上部具有与所述的除尘器相连通的烟道,所述的脱硝反应器的截面面积为所述的烟道截面面积的2.5~10倍,占地空间小,所述的脱硝反应器内安装有小节距低温型SCR催化剂。
其中,所述的低温型SCR催化剂是指适合在180~240℃进行反应的SCR催化剂。所述的脱硝反应器整体脱硝效率可达80%以上,显著降低氮氧化物的排放浓度。小节距是指节距为3~5mm。
根据另一种实施方式,所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括设置在所述的除尘器和所述的脱硝反应器之间的烟气加热装置,所述的脱硝反应器内安装有高温型SCR催化剂。
其中,所述的高温型SCR催化剂是指适合在300℃-350℃进行反应的催化剂,因此,若采用高温型SCR催化剂,则需要通过烟气加热装置将烟气温度升高至300℃-350℃。
所述的脱硝反应器作为控制NOx排放的第二个步骤,可使最终排放烟气中的NOx浓度低于超低排放标准的50mg/m3。
具体地,所述的脱硫塔内设置有用于喷射脱硫剂的喷嘴,所述的除雾器位于所述的喷嘴的上方。
一种采用所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统对危险废物进行净化的方法,包括如下步骤:
(1)控制危险废料、辅助燃料和助燃空气的配比,以使进入所述的回转窑中的物料的热值在设定范围内;
(2)通过所述的回转窑对所述的物料进行焚烧,控制所述的回转窑内的温度为850~1050℃;
(3)所述的回转窑内燃烧产生的烟气进入所述的二次燃烧室进行燃烧,调节所述的二次燃烧室的燃烧器内的燃料量和空气量的配比以使所述的二次燃烧室出口气体温度为900~1100℃,控制所述的烟气在所述的二次燃烧室的停留时间>2秒,控制所述的二次燃烧室出口处的含氧量为6~12%;
(4)所述的二次燃烧室出口处的烟气进入所述的余热锅炉系统进行降温,控制所述的余热锅炉系统出口处的烟气温度为280~400℃;
(5)所述的余热锅炉系统出口处的烟气自上而下进入所述的烟气急冷塔进行降温,控制所述的烟气急冷塔出口处的烟气温度为180~230℃,控制所述的烟气在所述的烟气急冷塔内停留的时间小于1秒;
(6)所述的烟气急冷塔出口处的烟气通过所述的脱酸塔除酸后,再通过所述的除尘器除尘,然后由上而下进入所述的脱硝反应器脱除NOx,再由所述的引风机推动烟气进入所述的活性炭固定床除去二噁英、重金属氧化物微颗粒以及部分粉尘;
(7)所述的活性炭固定床出口处的烟气经过所述的管式GGH换热器的第一进烟口进入所述的管式GGH换热器,然后由所述的管式GGH换热器的第一出烟口进入所述的脱硫塔的进烟口,通过所述的除雾器和设置在所述的脱硫塔内的脱硫剂进行除雾和脱硫处理;
(8)所述的脱硫塔的出烟口的烟气通过所述的管式GGH换热器的第二进烟口进入所述的管式GGH换热器,控制所述的管式GGH换热器的第二出烟口处的烟气温度大于80℃;
(9)所述的管式GGH换热器的第二出烟口处的烟气通过所述的烟囱排出;
(10)各部分的灰渣落入所述的水封刮渣机。
本实用新型中,设定范围的热值是根据使系统达到稳定燃烧和达标排放为原则进行设置。
优选地,当所述的物料的热值超过所述的设定范围时,向所述的物料中加入工业污泥或废液。
优选地,所述的除硫剂为质量浓度为20~30%的NaOH溶液。
本实用新型的范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
由于上述技术方案运用,本实用新型与现有技术相比具有下列优点:
本实用新型不但能有效回收回转窑散失的热量,同时保证烟气达标排放,而且可实现NOx超低排放,整个系统结构合理、技术可靠、清洁高效,适合人口密集城市与乡镇垃圾资源化处理行业的推广使用。
附图说明
图1为具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,包括废物运输贮存及预处理破碎系统,回转窑03,与回转窑03相连通的一次风装置、高热值废料进料装置和低热值废料进料装置01,设置在回转窑03外且与回转窑03相连通的保温腔04,与保温腔04相连通的二次风装置,与回转窑03相连通的二次燃烧室05,设置在二次燃烧室05内的尿素溶液喷枪06,与二次燃烧室05相连通的余热锅炉系统09,与余热锅炉系统09相连接的汽包08,与汽包08相连接的汽轮机发电装置07,与余热锅炉系统09相连通的烟气急冷塔10,与烟气急冷塔10相连通的脱酸塔21,与脱酸塔21相连通的布袋除尘器22,与除尘器22相连通的脱硝反应器24,用于向脱硝反应器24提供NH3的尿素水解器,用于对空气(稀释风)进行加热的蒸气暖风器,分别与尿素水解器、蒸气暖风器和脱硝反应器24相连通的混合器,与余热锅炉系统09相连通的减温减压装置,与脱硝反应器24相连通的活性炭固定床26,设置在脱硝反应器24和活性炭固定床26之间用于推动烟气进入活性炭固定床26的引风机25,具有第一进烟口、第二进烟口、第一出烟口和第二出烟口的管式GGH换热器27,具有进烟口和出烟口的脱硫塔29,设置在脱硫塔29内部的上方的除雾器28,脱硫塔29内设置有用于喷射脱硫剂的喷嘴,除雾器28位于喷嘴的上方,烟囱30以及用于收集灰渣的水封刮渣机;管式GGH换热器27的第一进烟口与活性炭固定床26相连通,管式GGH换热器27的第一出烟口与脱硫塔29的进烟口相连通,脱硫塔29的出烟口与管式GGH换热器27的第二进烟口相连通,管式GGH换热器27的第二出烟口与烟囱30相连通,减温减压装置与尿素水解器相连通。
脱硝反应器24中可安装高温型SCR催化剂31,或者低温型SCR催化剂31。若安装低温型SCR催化剂31,则脱硝反应24的截面面积为脱硝反应24的上部与除尘器22相连通的烟道的截面面积的2.5~10倍,脱硝反应器24内安装有小节距低温型SCR催化剂31。若安装高温型SCR催化剂31,则危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括设置在除尘器22和脱硝反应器24之间的烟气加热装置(如电加热器或高温蒸汽加热等),脱硝反应器24内安装有高温型SCR催化剂31。因此,出于节能环保考虑,优选采用低温型SCR催化剂31。
根据进料物料不同设置多种上料方式,以使系统达到稳定燃烧和排放达标运行为原则,按需处置的固态废料和液态废料量按比例加入,控制焚烧废物搭配在稳定的热值范围内,并按此热值设定辅助燃料和助燃空气的量。当医疗废物的热值过高时,可掺入低热值的工业污泥或者废液;对个别含硫(S)、氯(Cl)量较高的废物分散焚烧,避免造成过量入炉,从而超出下游烟气净化装置的余量范围,导致超标排放。
医疗废物经高热值废料进料装置和低热值废料进料装置01进入回转窑03,一次风装置向回转窑03内提供一次风,二次风装置提供的二次风流经保温腔04的腔室并被预热后通入回转窑03,医疗废物随着回转窑03筒体转动缓慢的向窑尾部移动,窑体的转动使物料在燃烧的过程中与助燃空气充分接触,完成加热、干燥、热解及燃烬过程。回转窑03保持一定的倾斜度和转速运行,废料到达出料口时就会基本变成灰分进入灰渣系统。
二次燃烧室05在流场模拟优化和冷态动力场调节的基础上,在850~1050℃温度区间,合理设置有2~4层尿素溶液喷枪06,每层有多个尿素溶液喷枪06,利用SNCR原理降低NOx的生成量,作为燃烧过程中控制NOx产生的第一个步骤。
燃烧产生的烟气随后进入二次燃烧室05,未燃烬的有害物质做进一步燃烧。在正常生产时,通过调节二次燃烧室05燃烧器的燃料量和空气量的配比,保持二次燃烧室05出口烟气温度约在1100℃左右,在二次焚烧室的停留时间>2秒,出口处的含氧量6~12%。在此焚烧过程中,通过尿素溶液喷枪06喷入尿素溶液,尿素热解产生的氨气可还原烟气中的NOx,使得产生的NOx控制在100-400mg/m3,实现源头降氮。
二次燃烧室05出来的1100℃左右的高温烟气,进入余热锅炉系统09,产生的蒸汽主要用于汽轮机发电装置07发电,小部分通过减温减压装置降温降压后给尿素水解器供热。经余热锅炉系统09降温后的烟气(温度在280~400℃)由上至下进入烟气急冷塔10,与喷入烟气急冷塔10内的水进行快速换热,烟气温度在短时间内可降至200℃左右。烟气在急冷塔内的停留时间小于1秒,可有效避免烟气中的有害物质再次合成二噁英。
从烟气急冷塔10出来的烟气含二噁英、HCl、SO2、NOx、重金属离子等各种有毒有害物质,必须经过下游烟气净化系统加以去除,避免造成二次环境污染。
从烟气急冷塔10出来的烟气通过脱酸塔21除酸后,再通过除尘器22除尘,然后由上而下进入脱硝反应器24脱除NOx,以使NOx不高于50mg/m3,再由引风机25克服烟气系统阻力,推动烟气进入活性炭固定26)除去二噁英、重金属氧化物微颗粒以及粉尘。
从活性炭固定床26出来的烟气经过管式GGH换热器27的第一进烟口进入管式GGH换热器27,然后由管式GGH换热器27的第一出烟口进入脱硫塔29的进烟口,在脱硫塔29内进行脱硫和通过除雾器28除雾,脱硫塔29内喷射的脱硫剂为质量分数为20~30%的NaOH溶液。
从脱硫塔29的出烟口出来的烟气通过管式GGH换热器27的第二进烟口进入管式GGH换热器27,控制管式GGH换热器27的第二出烟口处的烟气温度大于80℃。
从管式GGH换热器27的第二出烟口出来的烟气通过烟囱30排出;从而避免白色烟羽的出现。
各部分(例如回转窑03、二次燃烧室05)的不可燃的无机物及灰渣落入水封刮渣机,水封刮渣机送出的废渣收集到周转箱中,送安全填埋场处置。
该系统彻底分解了医疗废物有机成分实现了减量化目的,焚烧烟气也实现无害化处理。
本实用新型通过脱硝反应器24可实现医疗废物焚烧排放的烟气中NOx小时均值不高于50mg/m3,所需还原剂氨气由尿素溶液水解器提供,最终排放优于国家《危险废物焚烧大气污染物排放标准》(征求意见稿,环办函[2014]1386号)规定的400mg/m3标准限值。本发明利用管式GGH换热器27对净烟气进行了升温,有效地避免白色烟羽的产生。
如上所述,我们完全按照本实用新型的宗旨进行了说明,但本实用新型并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本实用新型的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (10)
1.一种危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:其包括回转窑(03),设置在所述的回转窑(03)外且与所述的回转窑(03)相连通的保温腔(04),与所述的回转窑(03)相连通的二次燃烧室(05),设置在所述的二次燃烧室(05)内的尿素溶液喷枪(06),与所述的二次燃烧室(05)相连通的余热锅炉系统(09),与所述的余热锅炉系统(09)相连通的烟气急冷塔(10),与所述的烟气急冷塔(10)相连通的脱酸塔(21),与所述的脱酸塔(21)相连通的除尘器(22),与所述的除尘器(22)相连通的脱硝反应器(24),与所述的脱硝反应器(24)相连通的活性炭固定床(26),设置在所述的脱硝反应器(24)和所述的活性炭固定床(26)之间用于推动烟气进入所述的活性炭固定床(26)的引风机(25),具有第一进烟口、第二进烟口、第一出烟口和第二出烟口的管式GGH换热器(27),具有进烟口和出烟口的脱硫塔(29),设置在所述的脱硫塔(29)内的除雾器(28),烟囱(30)以及用于收集灰渣的水封刮渣机;所述的管式GGH换热器(27)的第一进烟口与所述的活性炭固定床(26)相连通,所述的管式GGH换热器(27)的第一出烟口与所述的脱硫塔(29)的进烟口相连通,所述的脱硫塔(29)的出烟口与所述的管式GGH换热器(27)的第二进烟口相连通,所述的管式GGH换热器(27)的第二出烟口与所述的烟囱(30)相连通。
2.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的回转窑(03)相连通的一次风装置、高热值废料进料装置和低热值废料进料装置(01),与所述的保温腔(04)相连通的二次风装置。
3.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的尿素溶液喷枪(06)位于在所述的二次燃烧室(05)的850~1050℃的区间处。
4.根据权利要求1或3所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的尿素溶液喷枪(06)分为多层设置,每层有多个所述的尿素溶液喷枪(06)。
5.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的余热锅炉系统(09)相连接的汽包(08)、与所述的汽包(08)相连接的汽轮机发电装置(07)。
6.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的除尘器(22)为布袋除尘器(22)。
7.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括用于向所述的脱硝反应器(24)提供NH3的尿素水解器,用于对空气进行加热的蒸气暖风器,分别与所述的尿素水解器、所述的蒸气暖风器和所述的脱硝反应器(24)相连通的混合器。
8.根据权利要求7所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括与所述的余热锅炉系统(09)相连通的减温减压装置,所述的减温减压装置与所述的尿素水解器相连通。
9.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的脱硝反应器(24)的上部具有与所述的除尘器(22)相连通的烟道,所述的脱硝反应器(24)的截面面积为所述的烟道截面面积的2.5~10倍,所述的脱硝反应器(24)内安装有小节距低温型SCR催化剂(31)。
10.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统,其特征在于:所述的危险废物焚烧烟气深度脱硝净化系统还包括设置在所述的除尘器(22)和所述的脱硝反应器(24)之间的烟气加热装置,所述的脱硝反应器(24)内安装有高温型SCR催化剂(31)。
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