TWI597458B - Incineration of iodine fumes produced by the combustion method - Google Patents

Description

焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法

本發明涉及一種焚化爐鍋爐廢氣處理方法，尤其有關一種在廢氣中噴入化學藥劑，藉以去除紫色含碘煙霧的方法。

焚化爐鍋爐廢氣排放過程，廢氣離開鍋爐時通過旋風分離器、靜電集塵器、噴霧冷卻塔、半乾式洗煙塔、乾式洗煙塔、袋式集塵器、觸媒塔等空氣污染防治設備淨化後透過煙囪排放至大氣，含碘之偏光板廢棄物燃燒所產生的碘分子，顆粒極為細小，能輕易穿透上述的空氣污染防治設備，若不慎燃燒含碘偏光板廢棄物產生紫煙排放的現象時，可由肉眼目視確認紫色煙霧排放，由於焚化爐鍋爐廢氣排放紫色煙霧會導致民眾恐慌，引發公關危機，嚴重時焚化爐鍋爐需降載、停爐，影響焚化爐鍋爐正常操作。

過去曾有以化學吸收液回收燃燒廢氣中碘分子的方法，但其主要利用類似驟冷(quench)塔或濕式洗滌塔技術，使廢氣通過一池子的吸收液，將廢氣中碘分子轉移到吸收液中，此過程會產生大量廢液並且大幅降低廢氣溫度，前項產生之廢液後續處理困難，後項廢氣性質的改變則會使得煙囪排出白煙，易引發民眾恐慌，為了減少白煙產生，需要再耗費能量加熱廢氣。

目前焚化爐鍋爐運轉產生紫色含碘煙霧時，主要作法是增加活性碳藥劑噴藥量以及降低袋式集塵器逆洗頻率，輔以鍋爐降載，減少廢氣排放量，以期增加袋式集塵器對碘分子的捕集效率，由於此活性碳噴入製程並非針對紫色含碘煙霧排放設計，因此成效不彰，仍時常導致焚化爐鍋爐停爐，至目前為止，業界仍在持續尋找有效去除紫色含碘煙霧排放的方法。

基於上述理由，需要一種能直接有效去除含碘紫色煙霧的方法，同時不會產生大量廢液，造成後續處理困難，以及不會因廢氣溫度大幅降低，而需耗費額外能量加熱廢氣。

本發明主要目的在於提供一種焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法，尤其是用以去除紫色含碘煙霧廢氣的處理方法，主要包含配置步驟、燃燒步驟、噴入步驟、反應步驟、捕集步驟以及排放步驟，共六個步驟。

適用於本發明方法的其中之一焚化爐設備則包含鍋爐、反應腔、袋式集塵器、引誘風機、煙囪以及化學藥劑注入裝置，其中反應腔分別與鍋爐、袋式集塵器及化學藥劑注入裝置連接，而袋式集塵器與引誘風機連接，引誘風機再與煙囪連接。

首先進行配置步驟，配置化學藥劑之水溶液或其含水混合物，化學藥劑為金屬氫氧化物水溶液，以及硫代硫酸鹽水溶液，並將調配完成之化學藥劑存入化學藥劑注入裝置，完成焚化爐鍋爐燃燒前的準備動作。

接著實施燃燒步驟，在焚化爐鍋爐中混合燃燒一般廢棄物與含碘固態廢棄物，燃燒之廢棄物則會產生廢氣，其中紫色煙霧之來源即為燃燒含碘固態廢棄物所產生，此含紫色煙霧之廢氣上升進入反應腔中。

在含紫色煙霧之廢氣進入反應腔時，執行噴入步驟，化學藥劑經由化學藥劑注入裝置噴入至反應腔內，噴入高溫廢氣中之液態化學藥劑，會與廢氣中的碘分子反應，進入反應步驟，形成金屬碘化鹽類固體，為穩定且不易揮發的物質，去除廢氣中紫色煙霧，將含紫色煙霧之廢氣轉換成含金屬碘化鹽類之廢氣。

含金屬碘化鹽類之廢氣，在經過袋式集塵器時，進行捕集步驟，其中的金屬碘化鹽類會被捕集，將廢氣中的碘完全去除，使不含碘化合物的廢氣通過，最後為排放步驟，經由引誘風機將不含碘化合物的廢氣透過煙囪排放至外部，完全去除含碘紫色煙霧。

本發明主要特點在於，直接在高溫廢氣中噴入液態化學藥劑，使之與廢氣中的碘分子反應，成為穩定且不易揮發的物質，並不會產 生廢液，再者，此過程中廢氣溫度由於液態化學藥劑用量小，仍能保持穩定不會大幅下降，解決因廢氣溫度驟降使得廢氣性質改變，進而排出白煙的問題。

S1‧‧‧配置步驟

S2‧‧‧燃燒步驟

S3‧‧‧噴入步驟

S4‧‧‧反應步驟

S5‧‧‧捕集步驟

S6‧‧‧排放步驟

1‧‧‧鍋爐

2‧‧‧反應腔

2A‧‧‧噴霧冷卻塔

2B‧‧‧乾式洗煙塔

3‧‧‧袋式集塵袋

4‧‧‧引誘風機

5‧‧‧煙囪

6‧‧‧化學藥劑注入裝置

第1圖為本發明焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法的步驟圖。

第2圖為適用本發明焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法的其中一種焚化爐設備示意圖。

第3圖為本發明焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法其中一較佳實施例的焚化爐設備示意圖。

以下配合圖示及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱本發明第1圖及第2圖，第1圖為本發明焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法的步驟示意圖，而第2圖為適用於本發明方法的其中之一種焚化爐設備示意圖。

本發明為一種焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法，尤其是用以去除紫色含碘煙霧廢氣的處理方法，主要包含配置步驟S1、燃燒步驟S2、噴入步驟S3、反應步驟S4、捕集步驟S5以及排放步驟S6，共六個步驟。

適用於本發明方法的其中之一焚化爐設備則包含鍋爐1、反應腔2、袋式集塵器3、引誘風機4、煙囪5以及化學藥劑注入裝置6，其中反應腔2分別與鍋爐1、袋式集塵器3及化學藥劑注入裝置6連接，而袋式集塵器3與引誘風機4連接，引誘風機4再與煙囪5連接。

首先進行配置步驟S1，配置化學藥劑之水溶液或其含水混合物，化學藥劑為金屬氫氧化物水溶液，以及硫代硫酸鹽水溶液，取金屬氫氧化物水溶液及硫代硫酸鹽水溶液條配成化學藥劑水溶液或化學藥劑的含水混合物，並將調配完成之化學藥劑存入化學藥劑注入裝置6，完成焚化爐燃燒前的準備動作。

接著實施燃燒步驟S2，在鍋爐1中混合燃燒一般廢棄物與 含碘固態廢棄物，將欲燃燒之廢棄物置於鍋爐1中，並加熱燃燒，燃燒之廢棄物則會產生廢氣，其中包含含碘之紫色煙霧，紫色煙霧之來源即為燃燒含碘固態廢棄物所產生，此含紫色煙霧之廢氣進入反應腔2中。

在含紫色煙霧之廢氣進入反應腔2時，執行噴入步驟S3，化學藥劑經由化學藥劑注入裝置6噴入至反應腔2內，噴入高溫廢氣中之液態化學藥劑，會與廢氣中的碘分子反應，進入反應步驟S4，形成金屬碘化鹽類固體，為穩定且不易揮發的物質，去除廢氣中紫色煙霧，將含紫色煙霧之廢氣轉換成含金屬碘化鹽類之廢氣。

含金屬碘化鹽類之廢氣，在經過袋式集塵器3時，進行捕集步驟S5，其中的反應產物即金屬碘化鹽類會被捕集，將廢氣中的碘完全去除，使不含碘化合物的廢氣通過，最後為排放步驟S6，經由引誘風機4將不含碘化合物的廢氣透過煙囪5排放至外部，完全去除含碘紫色煙霧。

其中上述金屬氫氧化物進一步包含氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣或其混合物的其中之一，硫代硫酸鹽進一步包含硫代硫酸鋰、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸鎂、硫代硫酸銨、硫代硫酸鋇、硫代硫酸鈣或其混合物的其中之一，而含碘固態廢棄物可以為含碘的偏光板固態廢棄物，反應腔2則包含噴霧冷卻塔以及乾式洗煙塔，或噴霧冷卻塔以及半乾式洗煙塔。

具體而言，適用於本發明的焚化爐設備可以進一步包含焚化爐節熱器段、旋風分離器、靜電集塵器、觸媒塔以及空氣汙染防治設備，輔助捕集反應的金屬碘化鹽類固體產物。再者，化學藥劑的噴入口可以位於噴霧冷卻塔、乾式洗煙塔、半乾式洗煙塔、袋式集塵器、焚化爐節熱器段、旋風分離器、靜電集塵器、觸媒塔或上述裝置之間連通的煙道、引誘風機上游、引誘風機下游、或煙囪內的其中之一位置，噴入口選擇以可以充分與廢氣氣流混合均勻的區域為主。

請參閱第3圖，本發明的一個較佳實施例中，化學藥劑使用的是氫氧化鈉水溶液以及硫代硫酸鈉水溶液，含碘固態廢棄物為含碘的偏光板固態廢棄物，反應腔2包含噴霧冷卻塔2A以及乾式洗煙塔2B，且噴入口選擇位於噴霧冷卻塔2A，將含碘的偏光板固態廢棄物與一般廢棄物置於焚 化爐中，混合燃燒以模擬真實狀況，其中廢棄物的碘含量濃度檢測值約在4000~6000mg/kg之間。

焚化爐燃燒混合廢棄物產生含有紫色煙霧的廢氣，氫氧化鈉水溶液及硫代硫酸鈉水溶液透過噴入口噴入噴霧冷卻塔，並與紫色含碘煙霧的廢氣均勻混合、反應，其中廢氣中的碘分子與硫代硫酸鈉水溶液反應形成碘離子，接著碘離子與水溶液中的鈉離子反應形成碘化鈉，隨後這些噴入的水溶液在高溫廢氣中完全蒸發，留下穩定且不易揮發的碘化鈉鹽類固體，包含碘化鈉鹽類固體的廢氣經過袋式集塵器，固體的碘化鈉鹽類被捕集，剩餘的廢氣繼續經由引誘風機通過煙囪排放到外部，排放到外部的廢氣已不包含碘化合物，持續噴入氫氧化鈉水溶液與硫代硫酸鈉水溶液，直到含碘之偏光板固態廢棄物燃燒殆盡，紫色煙霧來源消失後即可停止噴入，達到去除含碘紫色煙霧的目的。

表1即為本發明較佳實施例的相關數據紀錄表格，表1中No.1為空白測試，不投入含碘偏光板也不噴入化學藥劑，因此不產生紫煙；No.2為對照組，在投入含碘偏光板後可見濃紫煙排放；No.3~7為實驗組，依據化學藥劑噴入量的變化，紫煙排放得以獲得抑制。

依照化學反應方程式4I₂+Na₂S₂O₃+10NaOH=2Na₂SO₄+8NaI+5H₂O，焚化爐鍋爐內的廢氣，排放每莫耳的碘需要0.25莫耳的硫代硫酸鈉及2.5莫耳的氫氧化鈉，其莫耳倍數 比1：0.25：2.5即為化學當量比，亦即表格中若為10倍則代表噴入2.5莫耳的硫代硫酸鈉以及25莫耳的氫氧化鈉。

本發明主要特點在於，直接在高溫廢氣中噴入液態化學藥劑，使之與廢氣中的碘分子反應，成為穩定且不易揮發的物質，並不會產生廢液，再者，此過程中廢氣溫度由於液態化學藥劑用量小，仍能保持穩定不會大幅下降，解決因廢氣溫度驟降使得廢氣性質改變，進而排出白煙的問題。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

S1‧‧‧配置步驟

S2‧‧‧燃燒步驟

S3‧‧‧噴入步驟

S4‧‧‧反應步驟

S5‧‧‧捕集步驟

S6‧‧‧排放步驟

Claims (3)

1. 一種焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法，包含：一配置步驟，配置一化學藥劑之水溶液或該化學藥劑之含水混合物，該化學藥劑為金屬氫氧化物及硫代硫酸鹽，將該化學藥劑存入一化學藥劑注入裝置；一燃燒步驟，在一焚化爐鍋爐內混合燃燒一般廢棄物與含碘固態廢棄物，產生一含紫色煙霧之廢氣，其中紫色煙霧之來源為燃燒含碘固態廢棄物所生成，該含紫色煙霧之廢氣進入一反應腔，該焚化爐鍋爐與該反應腔連接，該反應腔進一步與該化學藥劑注入裝置及一袋式集塵器連接；一噴入步驟，在該含紫色煙霧之廢氣進入該反應腔時，該化學藥劑經由該化學藥劑注入裝置，噴入至該反應腔中；一反應步驟，該化學藥劑與該含紫色煙霧之廢氣中的碘分子進行反應，並展生金屬碘化鹽類固體，去除紫色含碘煙霧，將該含紫色煙霧之廢氣轉換成一含金屬碘化鹽類之廢氣；一捕集步驟，該含金屬碘化鹽類之廢氣，經過該袋式集塵器，捕集金屬碘化鹽類固體，該袋式集塵器與一引誘風機連接；以及一排放步驟，最後由該引誘風機將剩下之不含碘化合物的廢氣，藉由一煙囪排放至外部，其中該反應腔包含一噴霧冷卻塔以及一乾式洗煙塔，或該噴霧冷卻塔以及一半乾式洗煙塔，該化學藥劑注入裝置進一步是與該噴霧冷卻塔連接，該化學藥劑之金屬氫氧化物進一步包含氫氧化鋰、氫氧化鎂或其混合物的其中之一，硫代硫酸鹽進一步包含硫代硫酸鋰、硫代硫酸鉀、硫代硫酸鎂、硫代硫酸銨、硫代硫酸鋇、硫代硫酸鈣或其混合物的其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述之焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法，其中該燃燒步驟中，該含碘固態廢棄物為含碘的偏光板廢棄物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之焚化燃燒產生碘煙霧之處理方法，其中該焚化爐進一步包含一空氣汙染防治設備，該空氣汙染防治設備分別與該鍋 爐及該引誘風機相連接，用以輔助捕集該化學藥劑與紫色煙霧反應的產物。