用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法及系統的製作方法

2023-04-29 11:29:46

專利名稱：用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種屬於環保領域的煙氣淨化方法，尤其涉及一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法；此外，本發明還涉及一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統。
背景技術：
垃圾焚燒法是垃圾處理的一種重要方法，作為一種有效的工藝已越來越多地被經 濟發達而土地資源相對緊缺的地區所採用。由於垃圾的成分複雜，焚燒垃圾產生的煙氣中 含有大量的有毒有害物質，需要淨化與脫除，以避免對環境的二次汙染。煙氣淨化工藝是按照垃圾焚燒過程中產生的廢氣中汙染物的組分、濃度及需要執 行的排放標準來確定。通常情況下，煙氣淨化工藝主要針對酸性氣體01化、冊、302等)、顆 粒物及重金屬進行控制，其工藝主要由兩部分組成即酸性氣體脫除和顆粒物捕集。另外， 煙氣中含有的有機物、重金屬等汙染物質也在這個工藝中加以捕集與脫除。酸性氣體脫除的基本原理是利用脫除劑(鹼性物質)吸附煙氣中的酸性氣體。依 據脫除劑與脫除裝置的不同，煙氣淨化工藝基本分成三種形式溼式洗滌法、半乾式洗滌法 和乾式洗滌法。由於乾式洗滌法中，固體與氣體的接觸時間有限且傳質效果不佳，常需超量加藥， 藥劑的消耗量大，整體的去除效率很低，單獨採用乾式洗滌法不能滿足煙氣排放要求。目 前，國內外垃圾焚燒煙氣淨化多採用半乾式洗滌法。在半乾式洗滌法工藝中存在著一個很難平衡的矛盾反應效率與反應產物粘壁的 問題。在該工藝中，一般採用Ca(OH)2與水的混合漿液作為吸收劑，吸收劑漿液通過一個 設置於反應塔頂部的旋轉噴霧器橫向噴入反應塔，並在反應塔內形成密集且極細小的液滴 以捕捉並吸收煙氣中的酸性成分，液滴蒸發以降低煙氣溫度從而使煙氣中的重金屬蒸汽凝 結。為了不使液滴粒子粘附到反應塔壁上，設計時要求吸收劑漿液粒子在到達反應塔壁面 時必須完全蒸發乾，否則漿液粒子將在反應塔壁面上堆積而形成板結，隨著板結的不斷生 長將會影響反應塔內的流場分布甚至影響反應塔的安全運行，因此在漿液粒子最終蒸乾點 與反應塔壁面之間往往留有一個安全距離。當然在這個安全距離內的煙氣將沒有機會接觸 到液態的吸收劑粒子，因此在此範圍內煙氣是沒有進行脫酸反應的，這就是現有旋轉噴霧 法工藝無法克服的邊界逃逸現象。若反應塔內氣流分布不好容易造成塔壁積灰，一旦塔壁的板結塊剝落坍塌，將會 給反應塔下方的出灰口造成嚴重的堵塞。而且，由於旋轉噴霧器的轉速非常高，工作轉速為 12000 18000r/min，運行中容易發生旋轉噴霧器圓盤和噴嘴磨損、旋轉噴霧器振動以及 輔機故障等。而且隨著垃圾日處理量的增大以及汙染物排放標準日益嚴格，半乾式洗滌塔 反應效率與反應產物粘壁的矛盾將更為突出。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，能有效脫除煙氣中的汙染物質，提高汙染物的去除效率，而且排放的煙氣溫度達160°C，非常有利於煙 氣擴散。為此，本發明提供一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統。為解決上述技術問題，本發明提供一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，該方法分 兩步進行，利用吸附劑吸附煙氣中的有害物質，利用鹼性吸收劑中和酸性氣體；然後採用溼 法工藝，利用溼式噴淋洗滌塔對煙氣進行更高效率的淨化。該方法具體包括如下步驟(1)煙氣冷卻，採用冷卻塔降低煙氣溫度；(2)布袋除 塵與初步淨化，在煙道內噴入吸附劑和吸收劑，進入布袋除塵器後，會在濾袋錶面形成一層 薄的濾餅，當煙氣通過布袋除塵器時，煙氣中的有害物質會被吸附，酸性氣體與鹼性吸收劑 發生中和反應，除去部分酸性氣體和煙塵，煙氣得到初步淨化；(3)溼式噴淋洗滌，煙氣進 入溼式噴淋洗滌塔進行溼式噴淋洗滌；(4)煙氣再熱與排放，洗滌後的淨煙氣經兩級加熱 後，經煙 排入大氣。步驟(1)中，採用冷卻塔降低煙氣溫度至150°C。
步驟(2)中，煙氣進入布袋除塵器後，未完全反應的吸附劑附著在濾袋上形成一 層濾餅，對煙氣進行初步淨化。所述的吸附劑為活性炭，活性炭用來吸附煙氣中的有害物質二惡英；所述的吸收 劑為消石灰，消石灰粉與煙氣中的酸性氣體發生中和反應，煙氣得到初步淨化。此外，本發明提供的一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統包括冷卻塔、布袋除塵器、 溼式噴淋洗滌塔、兩個煙氣再熱器；冷卻塔出口與布袋除塵器進口相連接，布袋除塵器出口 與溼式噴淋洗滌塔進口相連接，溼式噴淋洗滌塔出口與兩個煙氣再熱器相連接。所述布袋除塵器和所述溼式噴淋洗滌塔之間設有引風機，在所述溼式噴淋洗滌塔 入口和出口設擋板門，在所述引風機出口和溼式噴淋洗滌塔入口擋板門之間引出旁路煙 道；當溼式噴淋洗滌塔需要檢修時，關閉溼式噴淋洗滌塔入口擋板門，打開旁路煙道擋板 門，煙氣走旁路煙道。所述兩個煙氣再熱器為第一級換熱器和第二級換熱器，第一級換熱器採用混合式 熱交換器，第二級換熱器採用蒸汽_煙氣熱交換器；加熱蒸汽量根據第二級換熱器出口的 煙氣溫度進行控制；經過兩級加熱後的一部分煙氣通過煙氣循環風機引入第一級換熱器， 作為第一級換熱器的熱源；引入的煙氣量根據第一級換熱器出口的煙氣溫度來調整煙氣循 環風機出口擋板門的開度，實現對風量的控制。在所述冷卻塔和布袋除塵器之間設活性炭噴射系統和消石灰噴射系統，經冷卻塔 冷卻之後的煙氣在進入布袋除塵器之前，通過活性炭噴射系統和消石灰噴射系統在煙道內 噴入活性炭和消石灰，對煙氣進行初步淨化。所述的溼式噴淋洗滌塔包括溶液池、冷卻段和除溼段，塔體採用變截面結構；溶液 池位於洗滌塔底部，冷卻段位於洗滌塔中下部，除溼段位於洗滌塔頂部；高溫煙氣以與水平 45°夾角向下進入洗滌塔，洗滌塔煙氣入口以下為溶液池；NaOH溶液補入口、冷卻水循環 泵吸入口、液位計接口、溢流口和排空口均設置在溶液池內；原煙氣與經霧化的NaOH溶液 進行逆流接觸反應，噴淋洗滌冷卻，經冷卻段上部設有的除霧器把煙氣中攜帶的大液滴除 去；煙氣進入除溼段，除溼段從下到上布置有氣液分離箱、填料層、噴淋層和除霧器；煙氣 通過管箱上升，NaOH溶液從噴淋裝置分配到填料上形成薄膜層，在填料表面傳質、吸收，隨 著填料層逐級下降，最後進入氣液分離箱，淨化後的煙氣經除霧器除霧後進入混合式換熱器，液體由接管進入收集槽。與現有技術相比，本發明的有益效果在於(1)多種脫酸工藝(幹法和溼法)綜合使用並多次洗滌煙氣，汙染物去除效率較 高。對垃圾焚燒產生的主要酸性氣體HCl去除效率達到99.8%，對S02、HF等酸性氣體去除 效率達99%。淨化後的煙氣質量達到歐盟2000排放標準，可以滿足未來越來越高的環境保 護要求，並支持更大負荷的汙染物濃度。(2)新型溼式脫酸洗滌塔比現有洗滌塔對有機汙染物(如P⑶D、P⑶F等)和重金 屬有更高的去除效率。(3)處理後的煙氣最終排放溫度達到160°C，非常有利於煙氣擴散。


圖1是本發明用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法的工藝流程圖，其中，1是冷卻塔，2是 布袋除塵器，3是引風機，4是噴淋塔入口煙氣擋板門，5是溼式噴淋洗滌塔，6是旁路煙道擋 板門，7是噴淋塔出口煙氣擋板門，8是第一級換熱器，9是第二級換熱器，10是煙氣循環風 機，11是風機出口擋板門，12是煙@，13是冷卻段洗滌液循環泵，14是除溼水箱，15是除溼 段洗滌液循環泵，16是除溼段洗滌液冷卻器，17是活性炭噴射系統，18是消石灰粉噴射系 統；圖2是本發明用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統中的溼式噴淋洗滌塔的結構示意圖， 其中，21是溶液池，22是冷卻段噴淋層，23是除霧器，24是氣液分離箱，25是填料層，26是 除溼段噴淋層，27是除霧器，28是除溼水入口，29是除溼水出口，30是液位計接口，31是冷 卻水循環泵吸入口，32是溢流口，33是NaOH溶液補入口，34是排空口。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明如圖1所示，本發明垃圾焚燒溼式煙氣淨化工藝方法的工藝流程分為以下幾個步 驟(1)煙氣冷卻垃圾焚燒後產生的煙氣溫度較高，在餘熱鍋爐與布袋除塵器2之間設有冷卻塔1 噴水以降低煙氣溫度。冷卻水與壓縮空氣一同通入冷卻塔1頂部的噴嘴，壓縮空氣將冷卻 水霧化，籍由水分的揮發將煙氣溫度從190°C降至約150°C，這個溫度是適合Ca(OH)2吸附 中和HCl氣體反應的溫度。此冷卻塔1的冷卻效果由噴入的冷卻水量控制。由於冷卻水在 塔內完全揮發，不會造成後續煙道結露腐蝕，也不易堵塞布袋除塵器2。煙氣中的部分顆粒 物質會沉積於冷卻塔1底部，因此冷卻塔1底部設有飛灰收集裝置。(2)初步淨化與布袋除塵經冷卻塔1冷卻之後的煙氣在進入布袋除塵器2之前，在煙道內通過活性炭噴射系統17和消石灰粉噴射系統18分別噴入活性炭和消石灰粉(Ca(OH)2)，活性炭吸附煙氣中 的二惡英與重金屬顆粒，Ca (OH)2吸附HCL等酸性氣體並與之中和反應。未完全反應的吸附 劑隨著煙氣被帶入布袋除塵器2，附著在濾袋上形成一層濾餅並與通過濾袋的酸性氣體再 次反應，使去除效率進一步提高，從而提高了吸附劑的使用效率。在這個過程中煙氣得到了初步淨化。布袋除塵器2攔截捕集煙氣中大部分的固體顆粒。通過布袋除塵器2的煙氣經過 引風機3加壓後進入溼式噴淋洗滌塔5。在溼式噴淋洗滌塔5的入口和出口設噴淋塔入口 煙氣擋板門4和噴淋塔出口煙氣擋板門7。引風機3與溼式噴淋洗滌塔5放在布袋除塵器 2後面可以減少引風機3葉片的磨損並防止粒狀汙染物堵塞溼式噴淋洗滌塔5的噴嘴。在 引風機3出口和噴淋塔入口煙氣擋板門4之間設有旁路煙道擋板門6，引出旁路煙道。當溼 式噴淋洗滌塔5需要檢修時，關閉噴淋塔入口煙氣擋板門4，打開旁路煙道擋板門6，煙氣走 旁路煙道。(3)溼式噴淋洗滌如圖2所示，溼式噴淋洗滌塔分溶液池21、冷卻段和除溼段，塔體採用變截面結構。溶液池21位於洗滌塔底部，冷卻段位於洗滌塔中下部，由於煙溫較高，塔徑略粗；除溼 段位於洗滌塔頂部，塔徑小。高溫煙氣從冷卻段塔側壁處進入洗滌塔。洗滌塔煙氣入口以 下為溶液池21。NaOH溶液補入口 33、冷卻水循環泵吸入口 31、液位計接口 30、溢流口 32 和排空口 34均設置在溶液池21內。NaOH溶液補入口 33，用於補充與酸性氣體反應消耗的 NaOH溶液；冷卻水循環泵吸入口 31，溶液池21內的冷卻水通過冷卻段洗滌液循環泵13 (見 圖1)循環使用以冷卻煙氣；液位計接口 30，用於安裝液位計，控制液位在設定範圍內；當液 位超過最高工作水位時，塔內溶液通過溢流口 32排至附近排水池；NaOH溶液的補給量根據 溶液池21的PH值進行調節。冷卻段與除溼段為二級噴淋洗滌系統。在冷卻段，高溫煙氣以與水平45°夾角(煙氣入口設置為與水平面成45°夾角) 向下進入洗滌塔，這樣可以延長氣液接觸時間。循環噴淋的冷卻水中通過NaOH溶液補入口 33加入新鮮NaOH溶液，在冷卻段噴淋層22的噴嘴中以霧狀噴淋下來，與煙氣逆流接觸反 應，同時冷卻煙氣。煙氣中大部分的酸性氣體、有機汙染物、吸附有重金屬與二惡英的顆粒 物被洗滌進溶液池21。溶液池21底部設有排空口 34，可以將洗滌產生的廢水與汙泥排入 廢水處理系統進行處理。冷卻段上部設有除霧器23，將煙氣中攜帶的大液滴收集，減少煙氣帶走的水分，降 低冷卻段補水量。除溼段(吸收段)在冷卻段上部。除溼段從下到上布置有氣液分離箱24、填料層 25、除溼段噴淋層26和一級除霧器27。煙氣在通過冷卻段後經過除溼段的氣液分離箱24 進入除溼段填料層25。在除溼段，煙氣再次得到噴淋洗滌。噴淋下來的NaOH溶液在填料 層25內繼續與煙氣中酸性氣體等汙染物反應。NaOH溶液從噴淋裝置分配到填料上形成薄 膜層，在填料表面傳質、吸收，隨著填料層25逐級下降，最後進入氣液分離箱24。填料層25 內濾料有較大的比表面積。填料層25的存在大大延長了噴淋液體與煙氣的反應時間，提高 了吸收效率。吸收後的洗滌液落入除溼段下部的氣液分離箱24後通過除溼水出口 29由接 管引入收集槽，並被送入除溼水箱14，再通過除溼段洗滌液循環泵15和除溼段洗滌液冷卻 器16進入除溼段噴淋層26被循環利用(見圖1)。除溼水入口 28用於補入除溼水。氣液 分離箱24允許煙氣由下至上通過並防止除溼段噴淋液落入冷卻段，同時也能起到煙氣導 流作用，使塔內煙氣流場更均勻。由於在之前的冷卻段中已經去除了煙氣中大部分的汙染 物，除溼段所產生的廢水僅需做活性炭吸附即可滿足排放要求。冷卻段與除溼段二級噴淋 洗滌系統可以有效地降低廢水處理負荷。除溼段汙染物吸收負荷較小，因此此段塔徑可以縮小以降低成本。在除溼段頂部也設有除霧器27，收集水分並減少下遊煙道結露腐蝕的危險。溼式噴淋洗滌塔這部分煙道設有旁路系統，在該溼式噴淋洗滌塔需要檢修時可使 煙氣直接通過旁路煙道排放。(4)煙氣再熱與排放為避免低溫高溼煙氣排放產生白霧，噴淋洗滌後的煙氣需要加溫後再排放。第一 級換熱器8採用混合式熱交換器，第二級換熱器9採用蒸汽-煙氣熱交換器。加熱蒸汽量 根據第二級換熱器9出口的煙氣溫度進行控制；經過兩級加熱後的一部分煙氣通過煙氣循 環風機10引入第一級換熱器8，作為第一級換熱器8的熱源；引入的煙氣量根據第一級換 熱器8出口的煙氣溫度來調整煙氣循 環風機出口擋板門11的開度，實現對風量的控制。升 溫後的煙氣最終排放溫度達到160°C，非常有利於煙氣擴散。洗滌後的淨煙氣經兩級加熱後 煙氣溫度達到160°C排入煙囪12，經煙囪12排入大氣。
權利要求
一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，其特徵在於煙氣的淨化分兩步進行，先採用幹法工藝，利用吸附劑吸附煙氣中的有害物質，利用鹼性吸收劑中和酸性氣體；然後採用溼法工藝，利用溼式噴淋洗滌塔對煙氣進行更高效率的淨化。
2.根據權利要求1所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，其特徵在於該方法具體包 括如下步驟(1)煙氣冷卻，採用冷卻塔降低煙氣溫度；(2)布袋除塵與 初步淨化，在煙道內 噴入吸附劑和吸收劑，進入布袋除塵器後，會在濾袋錶面形成一層薄的濾餅，當煙氣通過布 袋除塵器時，煙氣中的有害物質會被吸附，酸性氣體與鹼性吸收劑發生中和反應，除去部分 酸性氣體和煙塵，煙氣得到初步淨化；(3)溼式噴淋洗滌，煙氣進入溼式噴淋洗滌塔進行溼 式噴淋洗滌；(4)煙氣再熱與排放，洗滌後的淨煙氣經兩級加熱後，經煙@排入大氣。
3.根據權利要求2所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，其特徵在於，步驟(1)中，採 用冷卻塔降低煙氣溫度至150°C。
4.根據權利要求2所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，其特徵在於，步驟(2)中，煙 氣進入布袋除塵器後，未完全反應的吸附劑附著在濾袋上形成一層濾餅，對煙氣進行初步 淨化。
5.根據權利要求1或2或4所述的用於垃圾焚燒的溼式煙氣淨化工藝方法，其特徵在 於，所述的吸附劑為活性炭，活性炭用來吸附煙氣中的有害物質二惡英；所述的吸收劑為消 石灰，消石灰粉與煙氣中的酸性氣體發生中和反應，煙氣得到初步淨化。
6 一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，其特徵在於，包括冷卻塔、布袋除塵器、溼式噴 淋洗滌塔、兩個煙氣再熱器；冷卻塔出口與布袋除塵器進口相連接，布袋除塵器出口與溼式 噴淋洗滌塔進口相連接，溼式噴淋洗滌塔出口與煙氣再熱器相連接。
7.根據權利要求6所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，其特徵在於，所述布袋除塵 器和所述溼式噴淋洗滌塔之間設有引風機，在所述溼式噴淋洗滌塔入口和出口設擋板門， 在所述引風機出口和溼式噴淋洗滌塔入口擋板門之間引出旁路煙道；當溼式噴淋洗滌塔需 要檢修時，關閉溼式噴淋洗滌塔入口擋板門，打開旁路煙道擋板門，煙氣走旁路煙道。
8.根據權利要求6所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，其特徵在於，所述兩個煙氣 再熱器為第一級換熱器和第二級換熱器，第一級換熱器採用混合式熱交換器，第二級換熱 器採用蒸汽_煙氣熱交換器；加熱蒸汽量根據第二級換熱器出口的煙氣溫度進行控制；經 過兩級加熱後的一部分煙氣通過煙氣循環風機引入第一級換熱器，作為第一級換熱器的熱 源；引入的煙氣量根據第一級換熱器出口的煙氣溫度來調整煙氣循環風機出口擋板門的開 度，實現對風量的控制。
9.根據權利要求6所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，其特徵在於，在所述冷卻塔 和布袋除塵器之間設活性炭噴射系統和消石灰噴射系統，經冷卻塔冷卻之後的煙氣在進入 布袋除塵器之前，通過活性炭噴射系統和消石灰噴射系統在煙道內噴入活性炭和消石灰， 對煙氣進行初步淨化。
10.根據權利要求6所述的用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，其特徵在於，所述的溼式 噴淋洗滌塔包括溶液池、冷卻段和除溼段，塔體採用變截面結構；溶液池位於洗滌塔底部， 冷卻段位於洗滌塔中下部，除溼段位於洗滌塔頂部；高溫煙氣以與水平45°夾角向下進入 洗滌塔，洗滌塔煙氣入口以下為溶液池；NaOH溶液補入口、冷卻水循環泵吸入口、液位計接 口、溢流口和排空口均設置在溶液池內；原煙氣與經霧化的NaOH溶液進行逆流接觸反應，噴淋洗滌冷卻，經冷卻段上部設有的除霧器把煙氣中攜帶的大液滴除去；煙氣進入除溼段， 除溼段從下到上布置有氣液分離箱、填料層、噴淋層和除霧器；煙氣通過管箱上升，NaOH溶 液從噴淋裝置分配到填料上形成薄膜層，在填料表面傳質、吸收，隨著填料層逐級下降，最 後進入氣液分離箱，淨化後的煙氣經除霧器除霧後進入混合式換熱器，液體由接管進入收 集槽。
全文摘要
本發明公開了一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化方法，該方法分兩步進行，先採用幹法工藝，利用吸附劑吸附煙氣中的有害物質，利用鹼性吸收劑中和酸性氣體；然後採用溼法工藝，利用溼式噴淋洗滌塔對煙氣進行更高效率的淨化。此外，本發明還公開了一種用於垃圾焚燒的煙氣淨化系統，包括冷卻塔、布袋除塵器、溼式洗滌塔、煙氣再熱器。從餘熱鍋爐出來的煙氣經冷卻塔降溫後進入布袋除塵器。在進入布袋除塵器之前，煙氣內噴入活性炭和消石灰粉，對煙氣進行初步淨化；經淨化的煙氣經引風機引入溼式洗滌塔，對煙氣進行進一步處理；最後淨煙氣經兩級加熱後，通過煙囪排入大氣。本發明能有效脫除煙氣中的汙染物質，淨化後的煙氣質量達到歐盟2000排放標準。
文檔編號F23J15/00GK101829468SQ200910056939
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者劉東初, 李建平, 陳煥瑩 申請人:上海融新能源環境科技有限公司;劉東初;李建平;陳煥瑩