CN217015982U - 一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废盐微波裂解中的烟气治理技术领域，具体公开了一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，包括与微波废盐裂解炉的烟气出口连通的烟气处理管道，烟气处理管道的另一端与大气连通，烟气处理管道设有等离子裂解部，等离子裂解部用于裂解处理烟气中的二噁英。采用本实用新型所提供的技术方案，可以解决现有技术中烟气中二噁英的治理效率不稳定、治理成本高昂，以及容易造成二次污染的问题。本方案主要用于治理微波废盐裂解炉烟气中的二噁英。

Description

一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置

技术领域

本实用新型涉及废盐微波裂解中的烟气治理技术领域，具体为一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置。

背景技术

废盐是化工行业常见的一类典型固体废物，许多行业的废盐中含有多种有毒有害有机成分。近些年来，化工行业废盐的处理处置已经成为当前行业内亟待解决的难题之一。在处理属于危险废物的工业废盐中的TOC（总有机碳）领域，目前国内通用的方法是将废盐中的TOC通过焚烧或者裂解的方式，在高温下分解成为无害的小分子物质，从而达到废盐的无害化。在这种废盐焚烧处置过程中，由于满足二噁英生成的机理：①有有机物和氯源；②存在氧；③存在过渡金属阳离子作催化剂；④合适的反应温度。所以，在这种处置过程中，伴随有二噁英生成。

二噁英（dioxins，DXN），是多氯二苯并二嗯英（PCDDs）和多氯二苯并呋喃（PCDFs）2类近似平面状芳香族杂环化合物的统称。PCDD有75个异构体，PCDF有135个异构体。PCDDs和PCDFs一般为白色固体，熔点303摄氏度~305摄氏度，750摄氏度开始分解，在生物链中有极强的富集作用，且在酸、碱环境中性质稳定，平均半衰期约为9年。二噁英对人体健康影响巨大，PCDDs和PCDFs是目前人类发现的毒性最强的物质，其毒性相当于氰化钾的1000倍。因此，国家标准《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2020）明确要求：危险废物焚烧、裂解烟气中的二噁英类排放必须小于0.5ngTEQ/Nm3。

目前处理危险废物的焚烧法，普遍采用二燃室的方式来破坏烟气中的二噁英，二燃室控制工艺为：让烟气在温度大于1100℃的二燃室停留时间大于2秒，从而通过高温来破坏烟气中的二噁英，实践证明，该方法是有效的。但是，在废盐焚烧、裂解领域，当单个废盐工程处置量比危险废物处置工程规模小得多时，采用二燃室的经济性差。而且，更严重的问题是，盐雾包裹二燃室，不光造成二燃室温度下降，达不到破坏烟气中的二噁英的目的，并且盐雾还会腐蚀二燃室。

基于此，授权公告号为CN215196270U的实用新型专利公开了一种用于等离子熔融炉的烟气治理装置，包括与等离子熔融炉的烟气出口相连的余热锅炉，余热锅炉的烟气出口通过输气管道依次连接有急冷塔、干式反应器、综合反应器、引风机、一级喷淋塔、二级喷淋塔；综合反应器包括反应罐和设置于反应罐内的双层过滤套管，双层过滤套管包括外层过滤管和内层过滤管，内层过滤管的表面浸渍有二噁英催化剂。

该烟气治理装置能够使从等离子熔融炉排出的高温烟气快速冷却，抑制二噁英的再生成；并可有效脱除烟气中高浓度SO₂、HCL、二噁英、颗粒物、重金属等污染物，排放浓度达到超低排放要求。但是，该烟气治理装置采用二噁英催化剂来对烟气中的二噁英进行化学分解，催化剂作为消耗品不能重复使用，需要不时对装置内的催化剂进行填充，不仅影响治理效率，还会导致成本高昂；并且催化剂本身也具有一定的毒性，处理不当容易造成二次污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，以解决现有技术中烟气中二噁英的治理效率不稳定、治理成本高昂，以及容易造成二次污染的问题。

为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，包括与微波废盐裂解炉的烟气出口连通的烟气处理管道，烟气处理管道的另一端与大气连通，所述烟气处理管道设有等离子裂解部，等离子裂解部包括反应腔体和若干等离子体火炬，反应腔体位于烟气处理管道内，等离子体火炬设置在烟气处理管道的外壁上，且等离子体火炬的前端均伸入反应腔体内。

所述等离子体火炬的前端是指等离子体火炬通过电弧产生高温气体的一端，相应的，等离子体火炬的后端是指等离子体火炬通过电弧产生高温气体端的另一端。

技术原理及相比于现有技术的有益效果：

采用本技术方案对微波废盐裂解炉烟气中的二噁英进行治理，因为微波废盐裂解炉对废盐进行微波裂解是在高温环境下进行的，微波废盐裂解炉内的温度高于外部环境的温度，则微波废盐裂解炉内的压强高于大气压强，所以烟气通过微波废盐裂解炉的烟气出口进入烟气处理管道后，烟气会在烟气处理管道内朝着与大气连通端流动。烟气在流动过程中到达烟气处理管道设有的等离子裂解部，烟气中的二噁英（PCDDs和PCDFs）会在等离子裂解部的作用下裂解，从而保证排放到大气中的烟气不具备致命毒性，减少烟气对大气的污染。

本治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置相比于现有技术：

1.与微波废盐裂解炉的烟气出口连通的烟气处理管道设有等离子裂解部，当烟气在烟气处理管道内流动时，烟气流经等离子裂解部即可对二噁英进行裂解处理，而不需要通过管道将烟气通到传统的二燃室中或者其他二噁英处理装置中即可实现烟气的除二噁英处理，简化了结构且减少了占地面积，适于中小规模废盐的微波裂解处理，具有较高的经济性。

2.烟气处理管道设有的等离子裂解部直接对烟气中的二噁英进行裂解处理，二噁英裂解后会产生二氧化碳、水等无毒物质，从而实现烟气中二噁英的彻底消除；而使用二噁英催化剂来破坏烟气中的二噁英，不仅反应后的产物需要进行回收处理，而且二噁英催化剂本身也具有一定的毒性，处理不当容易造成二次污染，因此本方案不仅能够更彻底地对烟气中的二噁英进行破坏，还更具安全性。

3.此外，二噁英催化剂属于消耗品，使用二噁英催化剂对烟气中的二噁英进行破坏处理后不能回收利用，因此需要每隔一段时间就对装置内的二噁英催化剂进行填充，而本方案的等离子裂解部一经安装则可以持续对烟气中的二噁英进行裂解处理，基于此，本方案的成本投入更低，并且可以省去回收二噁英处理产物以及填充二噁英催化剂的步骤，从而有效提高对烟气中二噁英的处理效率。

4.等离子裂解部直接设置在烟气处理管道上，则烟气若要排向大气就必须经过等离子裂解部，从而保证烟气中的二噁英都被裂解处理，而传统的二燃室由于其内部空间较大，少部分烟气在通过二燃室时会短路通过，导致该部分烟气中的二噁英逃逸，因此本方案能够保证烟气中二噁英均得到裂解处理，降低排放到大气中的烟气中的有毒物含量。

5.等离子体是气体与电弧接触而产生的一种高温、离子化和传导性的气体状态，由于电离气体的导电性，使得电弧能量迅速转移并变成气体的热能，形成一种高温气体射流和高强度热源。采用本方案，等离子体火炬以反应腔体内的气体为介质，利用等离子体火炬打火放电激发反应腔体内的气体使其电离，气体电离后形成等离子电子云，从而在反应腔体内形成1150摄氏度的高温环境，当烟气流动至反应腔体内后，烟气中的二噁英在1150摄氏度的高温环境下裂解，达到去除烟气中二噁英的目的。此外，将等离子体火炬设置在烟气处理管道的外壁上，只将等离子体火炬的前端伸入反应腔体内，一方面可以避免整个等离子体火炬一直处于高温环境中影响其使用寿命，另一方面也方便在等离子体火炬产生故障时对其进行维修、更换。

进一步，所述等离子体火炬的后端连通有工作气管，工作气管的另一端连接有气泵。

有益效果：采用本方案，在等离子体火炬的后端连通工作气管，并在工作气管的另一端连接气泵，由气泵从外部抽吸气体通过工作气管输送给等离子体火炬，以保证等离子体火炬在工作时具备充足的气体介质，从而在反应腔体内形成满足要求的高温环境，使得到达反应腔体的烟气中的二噁英得到充分裂解。

进一步，若干所述等离子体火炬沿等离子裂解部的烟气进口至烟气出口等间距固接在烟气处理管道的上侧。

有益效果：采用本方案，将若干等离子体火炬等间距固接在烟气处理管道上，可以保证若干等离子火炬在反应腔体内形成均匀的高温环境，使得位于反应腔体各部位的二噁英能够得到相同的裂解作用；因为烟气在高温环境下会向上浮动，而距离等离子体火炬越近温度越高，所以将若干等离子体火炬固接在烟气处理管道的上侧，保证烟气与等离子体火炬充分接触，从而将二噁英充分裂解。

进一步，还包括脱硝塔，所述脱硝塔通过烟气处理管道与微波废盐裂解炉连通。

有益效果：脱硝塔采用喷嘴式空塔喷淋，由于喷嘴的雾化作用，脱硝剂分裂成无数小直径的液滴，其总表面积扩大数千倍，使气液得以充分接触，气液相接触面积越大，两相传质反应效率越高。在脱硝塔顶部装有除雾器，经除雾器折流板碰撞作用，烟气携带的烟尘和其它水滴、固体颗粒被除雾器捕获分离。除雾器设置定期冲洗装置，放置除雾器堵塞。采用本方案，通过在烟气处理管道后连通脱硝塔来对烟气中的氮氧化物进行吸收，实现烟气的脱酸处理，进一步减少排放到大气中的烟气对空气的污染。

进一步，还包括动力波洗涤塔，所述动力波洗涤塔上连通有第一管道，动力波洗涤塔通过第一管道与脱硝塔连通。

有益效果：经脱硝塔进行脱酸处理后的烟气温度在200摄氏度~500摄氏度左右，该温度是二噁英生成的适宜温度，为了避免烟气中再生成二噁英，采用本方案，通过第一管道在脱硝塔上连通动力波洗涤塔，将经过脱硝塔的脱酸处理后的烟气通入动力波洗涤塔中，动力波洗涤塔将烟气急速冷却到190摄氏度左右，即将烟气冷却到二噁英生成的适宜温度范围外，从而避免二噁英再次生成，进一步保证排放到大气中的烟气不具有致命毒性。

进一步，还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器上连通有第二管道，布袋除尘器通过第二管道与动力波洗涤塔连通。

有益效果：布袋除尘器是基于过滤远离的过滤式除尘设备，它利用有机纤维或无机纤维过滤布将气体中的粉尘过滤出来，除尘过程是含粉尘的气体由进气口进入中部箱体，再从滤袋外进入布袋内，粉尘被阻挡在滤袋的外表面，净化的气体进入袋内，再由布袋上部进入上箱体，最后由排气管排出。采用本方案，通过第二管道在动力波洗涤塔上连通布袋除尘器，将经过动力波洗涤塔的快速降温处理后的烟气通入布袋除尘器中，烟气通过布袋除尘器的过滤材料时烟气中的尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用，通过过滤材料对粗粒粉尘和细粒粉尘的捕集实现烟气的除颗粒物处理。

进一步，还包括活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔上连通有第三管道，活性炭吸附塔通过第三管道与布袋除尘器连通。

有益效果：活性炭具有发达的空隙，比表面积大，具有很高的吸附能力。采用本方案，通过第三管道在布袋除尘器上连通活性炭吸附塔，将经过布袋除尘器的除颗粒物处理后的烟气通入活性炭吸附塔中，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当活性炭固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，使得烟气达标排放。采用活性炭吸附塔作为吸附烟气中挥发性有机物和臭味的吸附装置，主要是因为活性炭吸附塔的吸附效率高、吸附容量大，且维护方便；其中的活性炭具有来源广泛、价格低廉的特点，有利于控制生产成本；此外，活性炭的比表面积大、吸附能力强，能够有效保障烟气中的挥发性有机物和臭味等被充分吸收。

进一步，还包括烟囱，烟囱上连通有第四管道，烟囱通过第四管道与活性炭吸附塔连通；烟囱与第四管道连通处设有风机。

有益效果：采用本方案，通过第四管道在活性炭吸附塔上连通有烟囱，以便将烟气引导到较高处再进行排放，避免烟气在低处扩散对附近的生命体形成负面影响；并在烟囱和第四管道连通处设置风机，通过风机在管道末尾处对烟气进行抽吸，促进烟气在管道内流通，从而使得烟气顺利地依次进行各项处理工序。

进一步，所述第四管道上设有加热装置，加热装置用于将烟气加热到露点之上。

有益效果：由于烟气在动力波洗涤塔处经过了快速降温处理，使得烟气的温度下降到190摄氏度左右，采用本方案，在第四管道上设置加热装置，在烟气进行完所有加热流程后、排放到大气之前，对烟气重新进行加温处理，使得烟气被加热到露点之上，从而避免排放到大气中的烟气因为温度低于露点而形成白露，有碍观瞻，让附近的居民误以为排放的烟气中仍然含有有毒物质。此外，烟气经过前面的各种处理工序，其中基本已不包含促使二噁英生成的物质，因此再次对烟气进行加热也不会导致烟气中再次生成二噁英，保证排放到大气中的烟气不具有致命毒性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的俯视结构示意图。

图2为本实用新型实施例中等离子裂解部的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：烟气处理管道1、反应腔体11、等离子体火炬12、工作气管13、SNCR脱硝塔2、动力波洗涤塔3、布袋除尘器4、活性炭吸附塔5、加热装置6、烟囱7、第一管道81、第二管道82、第三管道83、第四管道84、风机9。

实施例如附图1至图2所示：

一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，包括与微波废盐裂解炉的烟气出口连通的烟气处理管道1，烟气处理管道1设有等离子裂解部，等离子裂解部包括反应腔体11和若干等离子体火炬12，反应腔体11位于烟气处理管道1内，若干等离子体火炬12等间距固定连接在烟气处理管道1的上外壁，且等离子体火炬12的前端伸入反应腔体11，等离子体火炬12的后端连通有工作气管13，工作气管13的另一端连接有气泵。采用气泵通过工作气管13为等离子体火炬12输送气体介质，保证等离子体火炬12有充足的气体能够持续、高效地进行电离，从而在反应腔体11内营造裂解二噁英的高温环境。根据微波废盐裂解炉产生的烟气量，选用合适尺寸的烟气处理管道1以保证烟气经过烟气处理管道1内的等离子裂解部的时间不少于2秒，并且选用合适数量的等离子体火炬12，以保证反应腔体11内的温度达到1100摄氏度以上，从而达到破坏微波废盐裂解炉烟气中二噁英的目的。

还包括SNCR脱硝塔2，SNCR脱硝塔2通过烟气处理管道1与微波废盐裂解炉连通。本实施例中，脱硝塔采用SNCR脱硝塔2，因为SNCR脱硝塔2不使用催化剂，进行脱硝还原反应的温度比较高，比如脱硝剂为氨时反应温度窗为870摄氏度~1100摄氏度，可以避免进行脱硝反应时烟气温度降低到二噁英的适宜生成温度，导致烟气中再次生成二噁英。并且SNCR脱硝塔2参加反应的还原剂除了可以使用氨以外，还可以用尿素，而SCR脱硝塔因为烟气温度比较低，尿素必须制成氨后才能喷在烟气中，所以采用SNCR脱硝塔2的经济性更高，更适合处理中小规模的微波废盐裂解炉产生的烟气。

还包括动力波洗涤塔3，动力波洗涤塔3的烟气进口上固定连接有第一管道81，第一管道81的另一端固定连接在SNCR脱硝塔2的烟气出口上，SNCR脱硝塔2和动力波洗涤塔3通过第一管道81连通。动力波洗涤塔3的烟气出口上固定连接有第二管道82，第二管道82的另一端固定连接有布袋除尘器4，动力波洗涤塔3和布袋除尘器4通过第二管道82连通。布袋除尘器4的烟气出口上固定连接有第三管道83，第三管道83的另一端固定连接有活性炭吸附塔5，布袋除尘器4和活性炭吸附塔5通过第三管道83连通。活性炭吸附塔5的烟气出口上固定连接有第四管道84，第四管道84的另一端固定连接有烟囱7，活性炭吸附塔5和烟囱7通过第四管道84连通，且烟囱7与第四管道84连通处安装有风机9。本实施例中，动力波洗涤塔3、布袋除尘器4、活性炭吸附塔5和风机9均采用现有技术，因此本实施例不对动力波洗涤塔3、布袋除尘器4、活性炭吸附塔5和风机9的具体结构进行赘述。

第四管道84上还安装有加热装置6，本实施例中，加热装置6采用管道电加热器，管道电加热器是由多支管状电加热元件、筒体、导流板等几部分组成，管状电热元件是在金属管内放入高温电阻丝，在空隙部分紧密地填入具有良好绝缘性和电热性能的结晶氧化镁粉，采用管状电热元件做发热体，具有结构先进、热效率高、机械强度好、耐腐蚀、耐磨损等特点。筒体内安装了导流隔板，能使烟气在流通时受热均匀。

使用本实用新型治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置对微波废盐裂解炉烟气中的二噁英进行治理，微波废盐裂解炉中的烟气到达微波废盐裂解炉的烟气出口后，在风机9的抽吸作用下向着靠近烟囱7的方向流动，此时气泵启动通过工作管道向反应腔体11内输送空气，等离子体火炬12打火放电激发反应腔体11内的空气使其电离，空气电离后形成等离子电子云，从而在反应腔体11内形成1150摄氏度的高温环境。烟气在流动过程中先到达烟气处理管道1内，并经过微波裂解段的反应腔体11，烟气在经过反应腔体11的过程中，其中的二噁英在1150摄氏度的高温环境下裂解，达到去除烟气中二噁英的目的。

随后，烟气进入SNCR脱硝塔2并与SNCR脱硝塔2内的尿素水溶液接触，使得烟气中的氮氧化物被去除，实现烟气脱酸的目的。烟气经过脱酸处理后通过第一管道81进入动力波洗涤塔3，动力波洗涤塔3在1秒钟左右的时间将烟气的温度从500摄氏度左右急速降低到190摄氏度左右，使得烟气的温度快速降到二噁英的适宜产生温度范围(200摄氏度左右)之外，避免二噁英的再次生成。经过快速降温处理后的烟气通过第二管道82进入布袋除尘器4，布袋除尘器4将烟气中的颗粒物进行捕集，从而实现烟气的除颗粒物处理。烟气通过布袋除尘器4的滤袋进入第三管道83，再通过第三管道83进入活性炭吸附塔5中，活性炭吸附塔5会对烟气中的挥发性有机物以及臭味等进行吸附，吸附完成后烟气进入第四管道84，由第四管道84的管道电加热其对其进行加热处理，使得烟气达到其露点之上，避免排放到大气中的烟气形成白露。经过上述处理后，烟气通过烟囱7排放到大气中，此时排放的烟气已完全符合排放标准，不会对环境造成沿着污染，也不会对附近的生命体产生显著负面影响。

本实用新型治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置和传统的去除烟气中二噁英的装置二燃室相比较，为达到二噁英的处理时间，可以选择合适尺寸的烟气处理管道1以及合适数量的等离子体火炬12，以适应中小规模的废盐处理产生的烟气治理。并且将等离子体火炬12的前端直接伸入烟气处理管道1内，并且烟气只能顺序通过微波裂解区，不能短路通过，因此本装置不会像传统的二燃室因腔体较大导致少部分烟气短路通过二燃室，造成二噁英逃逸。此外，等离子体火炬12具有超高温，又便于调节能量输出密度，可以很方便地调节烟气温度，从而可以保证二噁英彻底裂解。本装置所采用的等离子体火炬12为工业通用设备，又从烟气处理管道1的外部进行安装，零件更换容易，停止向反应腔体11内输送空气作为介质即可降温，维修方便，还可以减少装置维修时间，促进长期稳定运行。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变形和改进也应该视为本实用新型的保护范围，这些改进和变形都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，包括与微波废盐裂解炉的烟气出口连通的烟气处理管道，烟气处理管道的另一端与大气连通，其特征在于：所述烟气处理管道设有等离子裂解部，等离子裂解部包括反应腔体和若干等离子体火炬，反应腔体位于烟气处理管道内，等离子体火炬设置在烟气处理管道的外壁上，且等离子体火炬的前端伸入反应腔体内。

2.根据权利要求1所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：所述等离子体火炬的后端连通有工作气管，工作气管的另一端连接有气泵。

3.根据权利要求2所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：若干所述等离子体火炬沿等离子裂解部的烟气进口至烟气出口等间距固接在烟气处理管道的上侧。

4.根据权利要求1所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：还包括脱硝塔，所述脱硝塔通过烟气处理管道与微波废盐裂解炉连通。

5.根据权利要求4所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：还包括动力波洗涤塔，所述动力波洗涤塔上连通有第一管道，动力波洗涤塔通过第一管道与脱硝塔连通。

6.根据权利要求5所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器上连通有第二管道，布袋除尘器通过第二管道与动力波洗涤塔连通。

7.根据权利要求6所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：还包括活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔上连通有第三管道，活性炭吸附塔通过第三管道与布袋除尘器连通。

8.根据权利要求7所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：还包括烟囱，烟囱上连通有第四管道，烟囱通过第四管道与活性炭吸附塔连通；烟囱与第四管道连通处设有风机。

9.根据权利要求8所述的一种治理微波废盐裂解炉烟气中二噁英的装置，其特征在于：所述第四管道上设有加热装置，加热装置用于将烟气加热到露点之上。

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