一種有機汙染物催化降解系統的製作方法
2023-05-09 13:41:21 2
本發明涉及一種有機汙染物催化降解系統，特別是生活垃圾焚燒過程中非故意產生持久性有機汙染物(up-pops)的降解系統，特別是用於煙氣中多種up-pops的催化降解，屬於廢氣治理的環保領域。
背景技術：
隨著中國經濟的快速發展以及人民生活水平的不斷提高，生活垃圾的產生量迅速增加。焚燒法處理廢棄物與其他垃圾處理方法相比，具有「減量化、資源化和無害化」的優點，在國內外廣泛應用。焚燒過程中會產生二噁英、多氯聯苯、五氯苯、六氯苯等有機汙染物，這類汙染物統稱為非故意產生持久性有機汙染物(簡稱up-pops)。up-pops進入環境後很難降解，具有脂溶性和蓄積性的特點，對人體健康存在潛在危害，其中以二噁英的毒性最強。生活垃圾焚燒煙氣中二噁英的控制技術多依附於活性炭吸附，不能實現二噁英的有效分解，針對多種up-pops的協同減排技術還處於研發的初級階段。
國內生活垃圾焚燒廠廣泛採用布袋除塵器結合活性炭吸附的煙氣淨化工藝控制二噁英的排放，該技術將粉末活性炭噴入煙道來吸附氣相中的二噁英，通過布袋除塵器濾出摻雜有活性炭的飛灰，從而減少氣相二噁英的排放。但該技術本身不能減少二噁英的排放總量，僅是將氣相中的二噁英轉移到固相飛灰中。摻雜有活性炭的飛灰富集了高濃度的二噁英，需要作為危險廢物處理，成本高昂。且研究表明，該技術不能有效地協同脫除多氯聯苯、五氯苯、六氯苯等非故意產生持久性有機汙染物。
技術實現要素：
為了克服現有技術中的不足，本發明的目的在於提供用於協同脫除焚燒煙氣中多種up-pops的催化降解系統。
即，本發明提供一種有機汙染物催化降解系統，包括up-pops催化降解反應器，所述up-pops催化降解反應器包括多層或兩層以上的催化劑。
本發明所述的催化降解系統，所述催化劑為v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑。
本發明所述的催化降解系統，所述up-pops催化降解反應器包含導流板、催化劑支撐層、吹灰裝置、採樣裝置、轉軸式櫃門、溫度壓力監測裝置、飛灰收集系統。
本發明所述的催化降解系統，還包括選自除塵器、煙氣加熱器、up-pops催化降解反應器、還原劑噴淋器、壓力傳感器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風機中任意一種以上。
本發明所述的催化降解系統，所述催化劑支撐層為可拆卸的可滑動託盤式結構。
本發明所述的催化降解系統，所述除塵器為布袋除塵器或旋風除塵器。
本發明所述的催化降解系統，所述煙氣加熱裝置一個或多個空氣加熱器或者換熱器。
本發明所述的催化降解系統，所述淨化系統為移動式箱體結構或移動式其他結構。
本發明還提供一種有機汙染物催化降解方法，該方法為採用本發明所述的up-pops的淨化系統進行，包括以下步驟，煙氣脫硫步驟、除塵步驟、加熱步驟、催化降解步驟、飛灰收集步驟。
本發明所述的有機汙染物催化降解方法，控制進入系統煙氣量為100-2000m3/h，優選1500m3/h。
本發明所述的有機汙染物催化降解方法，其特徵在於：所述加熱步驟中煙氣加熱裝置的工作溫度為150-350℃，優選260℃。
本發明的有益效果在於：
(1)採用本發明的up-pops催化降解系統比傳統工藝更經濟；
(2)可實現多種up-pops的協同脫除，減少up-pops進入環境的排放總量。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程圖，圖中序號：1為除塵器，2為煙氣加熱器或換熱器，3-1為up-pops催化降解反應器ⅰ，3-2為up-pops催化降解反應器ⅱ，4為引風機，5為煙囪，6為截止閥(圖中未示出)。
圖2為催化降解反應器視圖，2-1為反應器主視圖，2-2為反應器剖視圖，2-3為反應器後視圖，2-4為反應器俯視圖，2-5為反應器側視圖。
圖3為催化劑支撐層視圖，3-1為支撐層主視圖，3-2為側視圖，3-3為俯視圖。
具體實施方式
本發明具體實施方式提供了一套催化降解焚燒煙氣中up-pops的淨化系統，以下結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。
本發明提供了一套用於協同脫除煙氣中多種up-pops的煙氣淨化系統，所述煙氣淨化系統包含除塵器、煙氣加熱器、n級(n為大於等於1的正整數)up-pops催化降解反應器、還原劑噴淋器、壓力傳感器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風機；所述up-pops催化降解反應器採用可移動式箱體結構，箱體中集成煙氣加熱器、up-pops催化降解反應器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風機；所述up-pops催化降解反應器所用催化劑為v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑(tio2或貴金屬修飾的tio2)。其中，可以舉出第一過渡系的鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅；第二過渡系的釔、鋯、鈮、鉬、鎝、釕、銠、鈀、銀、鎘等，但不限於此。
所述的up-pops煙氣淨化系統為移動式箱體或其他結構。
所述除塵器可以是布袋除塵器或旋風除塵器。
所述的煙氣加熱器是電加熱器或換熱器中的一種，換熱可使用換熱鍋爐煙氣；所述的煙氣加熱裝置的工作溫度可為150-350℃，實際操作溫度為150-300℃，優選260℃。
所述的多級up-pops催化降解反應器是指多臺反應器並聯使用，既單獨運行，也可共同運行。
所述的up-pops催化降解反應器是一種轉軸式櫃門結構或其他結構，內置多層或兩層以上的催化劑。
所述的up-pops催化降解反應器是設置進口和出口的不鏽鋼容器。
所述的多層或兩層以上的催化劑是v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑，由可抽取盤式支撐層支撐。
所述的吹灰器是由壓力傳感器控制的聲波吹灰器或壓縮空氣激波吹灰器中的一種。
所述的吹灰器是由壓力傳感器控制吹灰是指壓力達到清灰的要求後自動起停吹灰器。
所述的採樣裝置是指在up-pops催化降解反應器末端預置採樣閥門。
所述的飛灰收集裝置可與引流煙道交叉開啟。
所述的up-pops的煙氣淨化系統的操作空速範圍為3000-18000h-1，實際操作中為3000-12000h-1。
在本發明中，控制進入系統煙氣量為100-2000m3/h，優選為1500m3/h。
本發明中的催化降解煙氣中up-pops的方法，是在焚燒爐尾氣處理中設置所述催化降解系統，經過脫硫處理之後的煙氣首先進入除塵器，除塵後的煙氣引入煙氣加熱器，加熱至所需反應溫度後進入up-pops催化降解反應器，經導流板均勻分布，煙氣與催化劑接觸，煙氣中up-pops得以分解，淨化後的煙氣經引風機排出。催化劑用支撐層置於反應器內腔，所用催化劑可以降解煙氣中的up-pops。當催化劑表面、孔隙被飛灰堵塞達一定壓力，壓力控制器會自動開啟吹灰器，反應器底部同時開啟飛灰收集裝置，吹灰結束後，所用催化劑可恢復活性循環使用。
本發明的up-pops淨化方法，具體包括以下步驟：
(1)催化劑裝載於催化劑支撐架中，放入催化反應器中，催化劑的開關門設計可以隨時查看催化劑的狀態、添加或減少催化劑。系統可安裝在除塵器的後方，經處理過的煙氣可以直接排放。
(2)將引流進入系統的煙氣經煙氣加熱器加熱到所需溫度。
(3)催化反應器運行一段時間後，由於催化劑表面被飛灰覆蓋，使其活性降低，此時，催化劑床層上端的壓力傳感器壓力上升至設定值，開啟吹灰器或直接開啟二級催化反應器。
(4)吹灰器開啟後，反應器底部同時開啟飛灰收集裝置。完成吹灰的催化劑可繼續使用，從而延長催化劑的使用壽命。
如圖1所示，包括：除塵器1，用於去除煙氣中粉塵濃度，並將所述煙氣輸送到煙氣加熱器2；煙氣加熱器2，可以是電加熱器或使用換熱鍋爐煙氣進行換熱，用於將除塵器1處理後的煙氣加熱至所需反應溫度，並將加熱後的煙氣輸送至up-pops催化降解反應器3；up-pops催化降解反應器3，其中包含多層或兩層以上的催化劑，用於去除煙氣加熱器2加入後的煙氣中up-pops，並將所述煙氣輸送到引風機4；up-pops催化降解反應器3也可以多級聯用或單獨使用；引風機4，可以調節轉速，用於煙氣引流，調節進入淨化系統的煙氣流量，並將處理後的煙氣輸送至煙囪5；煙囪5，用於煙氣排放；截止閥6，用於控制煙氣流向，並將煙氣輸送至up-pops催化降解反應器3或引風機4。
具體的，除塵器1可以通過管道與煙氣加熱器2連接，除塵器1可以使用布袋除塵器或旋風除塵器，煙氣加熱器2可以使用電加熱器或利用換熱鍋爐加熱，煙氣加熱器2可以將煙氣短時間加熱至150-350℃，以滿足不同的汙染物去除要求。通過截止閥6控制加熱後的煙氣流入up-pops催化降解反應器3-1或3-2或3-1和3-2。up-pops催化降解反應器3內置多層兩層以上不同用途的催化劑，可以是v-w/tio2催化劑或其他過渡金屬修飾的v-w/tio2催化劑或多種催化劑聯用，以達到不同的去除效果。up-pops催化降解反應器3入口、出口均配置壓力傳感器3-a、溫度傳感器3-b、吹灰管3-c，以監測和調節進入up-pops催化降解反應器3的煙氣參數。淨化後的煙氣經引風機4排入到煙囪5，引風機4可以調節轉速進而調節煙氣流量，煙氣最終通過煙囪5排入環境。
根據本發明，製作一套up-pops催化降解中試裝置，用於處理某典型生活垃圾焚燒廠脫硫處理後的實際煙氣。
實施例1
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為1000m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至260℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中95％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
實施例2
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為300m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至260℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中96％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中80％pecbz、75％hxcbz。
實施例3
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至260℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中90％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中65％pecbz、58％hxcbz。
實施例4
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至180℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中80％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
實施例5
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至300℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中98％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中85％pecbz、80％hxcbz。
實施例6
本實施例中，調節引風機4，控制進入系統煙氣量為1000m3/h，煙氣首先經過除塵器1去除粉塵後利用電加熱器2加熱至260℃，進入一級up-pops催化降解反應器3，反應器3內裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，淨化後的煙氣經引風機4引入煙囪5，排入環境。運行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應器3出口按照煙氣採樣標準採集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結果表明，在上述條件下，本發明的淨化系統可以去除煙氣中95％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低於排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。