一種垃圾焚燒煙氣綜合淨化系統及其淨化方法
2023-10-23 00:14:22 2
專利名稱：一種垃圾焚燒煙氣綜合淨化系統及其淨化方法
技術領域：
本發明屬於一種尾氣處理的設備及其工藝，特別涉及一種垃圾焚燒煙氣綜合淨化設備及其淨化工藝。
背景技術：
2004年，中國城市垃圾約I. 9億噸，垃圾產生量超過了美國成為世界第一。預測到2030年，將增至4. 8億噸，建設部制定目標要把城市垃圾焚燒率提升至30%。由此將會產生 大量廢氣、廢渣等需要處理。我國垃圾焚燒煙氣淨化系統基本上採用「半乾法脫酸+活性炭噴射吸附二噁英+布袋除塵器除塵」的煙氣組合處理工藝工藝。在國內應用的半乾法煙氣脫酸工藝主要有以下三種技術噴霧乾燥法煙氣淨化技術；循環懸浮法煙氣淨化技術；多組分有毒廢氣治理技術(MGHT)。上述技術為脫除煙氣中的二噁英及重金屬等物質，需要噴入活性炭等。而且不能處理煙氣中的N0X，需要配套SCR或者SNCR等脫硝工藝技術措施。工業上的SCR的脫硝溫度較高，需要催化劑。垃圾焚燒煙氣產生的重金屬等容易汙染脫硝催化劑，使催化劑失效。半乾法等垃圾焚燒煙氣淨化技術為脫除垃圾焚燒尾氣中的汞、二噁英等，需要噴射活性炭粉才能夠達到要求。半乾法的關鍵設備需要從國外進口。
發明內容
本發明為了克服現有技術中半乾法必須配合SCR或SNCR才能達到NOx的排放要求的不足，提供一種垃圾焚燒煙氣淨化技術，通過半乾法除酸裝置，除塵裝置，碳基吸附塔等將煙氣中有害雜質變成無害的N2除脫除酸性氣體外，兼具脫硝、除二噁英、除重金屬的目的。本發明的目的是這樣實現的一種垃圾焚燒煙氣淨化系統，包括循環流化床反應器或類似的半乾法除酸裝置、除塵系統、換熱器、碳基吸附反應系統、引風機、煙囪，半乾法除酸裝置通過管道與除塵設備相連；碳基吸附反應系統包括碳基吸附劑料倉、碳基吸附塔，碳基吸附劑再生塔、輸送帶、篩分器；碳基吸附塔的上部與碳基吸附料倉相連；碳基吸附塔的下部通過安裝著換熱器的管道，與除塵設備相連；碳基吸附塔包括碳基吸附脫硫塔、碳基吸附脫硝塔；碳基吸附脫硝塔的下部通著氨源；煙囪通過裝有引風機的管道，與碳基吸附塔上部相連；碳基吸附劑再生塔通過篩分器、輸送帶，與碳基吸附塔的下部相連，換熱器為氣氣換熱器，碳基吸附脫硫塔、碳基吸附脫硝塔，為分體的，或合併為一體。，碳基吸附塔的反應溫度為>90°C，碳基吸附劑再生塔的解析再生採用氮氣間接加熱。一種垃圾焚燒煙氣淨化方法，包括以下步驟
步驟1，垃圾焚燒爐產生的煙氣經過換熱器換熱後，進入半乾法除酸裝置，被噴入石灰粉，除去煙氣中的大部分酸性氣體；採用噴水降溫的方法將煙氣的溫度降至<95°c，從而預脫除焚燒煙氣中的酸性氣體HC1、HF、SO2,為碳基吸附工藝做準備；步驟2 :脫除酸性氣體後的煙氣，進入除塵設備，脫除去煙氣中的粉塵；
步驟3 :脫塵後的煙氣，經過換熱器後升溫至>90°C，送入碳基吸附脫硫塔。經碳基吸附劑吸附脫硫後的煙氣進入碳基吸附脫硝塔的底部，在脫硝塔的底部被噴入氨源，與煙氣一同進入脫硝塔，由碳基吸附劑的活性組分催化NOx與氨源反應，脫除煙氣中的N0X。步驟4 :失去吸附及反應能力的碳基吸附劑被送入篩分器，篩分後由輸送帶送入碳基吸附劑再生塔，經過解析再生後的碳基吸附劑繼續返回碳基吸附塔循環使用。進一步，碳基吸附劑的粒徑在O. 5一15mm。進一步，在碳基吸附脫硝塔底部送入的氨源為NH3、尿素或類似氨源，在吸附反應床中NOx與噴入的NH3反應生成N2。
進一步，碳基吸附劑再生塔解析再生出的高濃度的酸性氣體返回半乾法除酸裝置繼續脫除酸性氣體。進一步，失去催化作用的、吸附飽和的碳基吸附劑可以送入焚燒爐焚燒作為熱源。本發明著眼於垃圾焚燒尾氣(包括工業垃圾焚燒尾氣、生活垃圾焚燒尾氣、醫療垃圾焚燒尾氣等，也可以包括金屬冶煉行業中的礦石焚燒尾氣以及玻璃行業中的燒結尾氣等)的淨化處理，能夠充分淨化垃圾焚燒產生的尾氣，可以脫除垃圾焚燒煙氣中硫氧化物、氮氧化物、脫除重金屬、HF、HCl、脫除二噁英等。
圖I為本發明的系統結構及方法流程示意圖。
具體實施例方式為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，基於這些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的範圍。本發明採用包括循環流化床反應器或類似的半乾法除酸裝置(I)、除塵設備(4)、換熱器(5)、碳基吸附反應系統、引風機(6)、煙囪(7)組成的垃圾焚燒煙氣淨化系統，實施垃圾焚燒煙氣淨化。根據垃圾焚燒爐產生的煙氣的溫度及成分調整煙氣的溫度，將煙氣首先與換熱器
(5)進行換熱，降溫至<95°C，然後煙氣被送入循環流化床反應器或類似的半乾法除酸裝置
(I)。換熱器(5)可以採用氣氣換熱器GGH。其中，230°C的焚燒爐煙氣，含有1300mg/Nm3的HCl，1200mg/Nm3 的 SO2,含有 NOx 約 450mg/Nm3，二噁英 4. OngTEQ/Nm3,1. 9g/Nm3 的煙塵等。通過煙氣換熱器(5)換熱至90°C。若溫度仍達不到要求，可以採用補充降溫手段，即在循環流化床反應器或類似的半乾法除酸裝置(I)頂部噴水的方法。進入裝置(I)中出來的煙氣，被噴入石灰粉，除去煙氣中的大部分酸性氣體。由於除酸反應過程中的會產生大量的粉塵，包括未反應的Ca(OH)2等，則經除酸反應過程的煙氣，要經過除塵設備(4)，例如布袋除塵器，進行除塵處理。經除塵設備(4)除塵後的煙氣，溫度在65°C。除塵處理產生的大部分底料送入碳基吸附脫硫塔(9)繼續反應，一部分含有垃圾焚燒粉塵的底料含有部分重金屬Hg等汙染成分，被送入填埋場填埋處理。其中，經布袋除塵後，部分未反應的石灰粉送入循環流化床中繼續反應，部分送至固廢處理系統。脫塵的煙氣，送入GGH換熱器(5)升溫至>90°C，經GGH升溫後的煙氣送入碳基吸附反應系統，脫除在半乾法反應中沒有反應的部分S02、HC1、HF等。該碳基吸附反應系統包括碳基吸附劑料倉(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附劑再生塔(11)、輸送帶(2)、篩分器(3);碳基吸附塔(12)的上部與碳基吸附料倉(8)相連。碳基吸附塔(12)的下部通過安裝著換熱器(5)的管道，與除塵設備(4)相連。碳基吸附塔(12)包括兩個設備碳基吸附脫硫塔
(9)，碳基吸附脫硝塔(10)，該脫硫塔(9)和脫硝塔(10)可以是分體的，也可以是分為兩段的合體形式，下段為碳基吸附脫硫段(9)，主要是吸附S02等酸性氣體，上段為碳基吸附脫硝段(10)。
在碳基吸附脫硝塔(10)的底部通著氨源，噴入25%的氨水，經過汽化裝置氣化後並與空氣相混合後的達到溫度95°C後額度煙氣，噴入吸收塔的中部進行脫硝反應，由碳基吸附劑上的活性組分催化NOx與NH3反應。氨源可以採用氨水，也可以採用尿素等。若採用氨水，可採用10%-25%的氨水用汽化裝置汽化後與空氣混合送入碳基吸附塔(12)的碳基吸附脫硝段(10)底部。脫硝用的氨源，採用液氨經液氨蒸發器蒸發後配上空氣，後噴入脫硝段底部，與脫硫段來的煙氣一同進入脫硝段，參與脫硝反應。淨化後的煙氣聚集在碳基吸附塔(12)上部，通過裝有引風機(6)的管道引導出來，從煙囪(7)排入大氣。碳基吸附劑的粒徑為O. 5-15mm的顆粒。失去效能的碳基吸附劑經碳基吸附塔
(12)底部送入篩分器(3)篩分，篩分後的碳基吸附劑送入再生塔(11)進行解析再生。碳基吸附劑的解析再生方式採用氮氣間接加熱，再生溫度在400-450°C之間，再生煙氣中含有大量的S02。若煙氣量大，二氧化硫的濃度高，可以增加SO2制酸系統製備硫酸，或者直接製備硫磺等產品。若煙氣量小，煙氣中的二氧化硫的濃度偏低，可以直接將解析氣體送入前面的裝置(I)中，從半乾法中進行脫硫反應。再生後的碳基吸附劑送入碳基吸附塔(12)頂部，重新參與脫硫脫硝的反應。篩分後的少量粉狀碳基吸附劑送入焚燒爐焚燒，其中吸附的二噁英、重金屬經高溫焚燒(>80(TC)分解，分解後的吸附劑重新進入吸附塔進行吸附。經過本發明的淨化過程，垃圾焚燒尾氣(包括工業垃圾焚燒尾氣、生活垃圾焚燒尾氣、醫療垃圾焚燒尾氣等，也可以包括金屬冶煉行業中的礦石焚燒尾氣以及玻璃行業中的燒結尾氣等)的淨化處理，能夠充分淨化垃圾焚燒產生的尾氣，可以脫除垃圾焚燒煙氣中硫氧化物、氮氧化物、脫除重金屬、HF、HC1、脫除二噁英等。經吸收塔反應後的氣體成分為20mg/Nm3 的 HCl，35mg/Nm3 的 SO2,含有 NOx 約 75mg/Nm3，二卩惡英 O. 25ngTEQ/Nm3，30mg/Nm3 的煙塵。
權利要求
1.一種垃圾焚燒煙氣淨化系統，其特徵在於，包括循環流化床反應器或類似的半乾法除酸裝置(I)、除塵系統(4)、換熱器(5)、碳基吸附反應系統、引風機(6)、煙囪(7)， 所述半乾法除酸裝置(I)通過管道與所述除塵設備(4)相連； 所述的碳基吸附反應系統包括碳基吸附劑料倉(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附劑再生塔(11)、輸送帶(2)、篩分器(3);所述碳基吸附塔(12)的上部與所述碳基吸附料倉(8)相連；所述碳基吸附塔(12)的下部通過安裝著所述換熱器(5)的管道，與所述除塵設備(4)相連； 所述碳基吸附塔包括碳基吸附脫硫塔(9)、碳基吸附脫硝塔(10);所述碳基吸附脫硝塔(10)的下部通著氨源； 所述煙囪(7)通過裝有所述引風機(6)的管道，與所述碳基吸附塔(12)上部相連； 所述碳基吸附劑再生塔(11)通過所述篩分器(3)、所述輸送帶(2)，與所述碳基吸附塔(12)的下部相連。
2.如權利I所述的垃圾焚燒煙氣淨化系統，其特徵在於，所述的換熱器(5)為氣氣換熱器。
3.如權利I所述的垃圾焚燒煙氣淨化系統，其特徵在於，所述的碳基吸附脫硫塔(9)、碳基吸附脫硝塔(10)，為分體的，或合併為一體。
4.如權利I所述的垃圾焚燒煙氣淨化系統，其特徵在於，所述的碳基吸附塔(12)的反應溫度為>90°C。
5.如權利I所述的垃圾焚燒煙氣淨化系統，其特徵在於，所述的碳基吸附劑再生塔(11)的解析再生，採用氮氣間接加熱。
6.一種垃圾焚燒煙氣淨化方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟I，垃圾焚燒爐產生的煙氣經過換熱器(5 )換熱後，進入半乾法除酸裝置(I)，被噴入石灰粉，除去煙氣中的大部分酸性氣體；採用噴水降溫的方法將煙氣的溫度降至90°C，送入碳基吸附脫硫塔(9)，經碳基吸附劑吸附脫硫後的煙氣進入碳基吸附脫硝塔(10)的底部，在所述脫硝塔(10)的底部被噴入氨源，與煙氣一同進入所述脫硝塔(10)，由碳基吸附劑的活性組分催化NOx與氨源反應，脫除煙氣中的NOx; 步驟4 :失去吸附及反應能力的碳基吸附劑被送入篩分器(3)，篩分後由輸送帶(2)送入碳基吸附劑再生塔(11)，經過解析後的碳基吸附劑繼續返回所述碳基吸附塔循環使用。
7.如權利6所述的垃圾焚燒煙氣淨化方法，其特徵在於，所述的碳基吸附劑的粒徑在O.5——15mm0
8.如權利6所述垃圾的焚燒煙氣淨化方法，其特徵在於，在所述碳基吸附脫硝塔(10)底部送入的氨源為NH3、尿素或類似氨源，在吸附反應床中NOx與噴入的NH3反應生成N2和水。
9.如權利6所述的垃圾焚燒煙氣淨化方法，其特徵在於，所述碳基吸附劑再生塔(11)解析再生出的高濃度的酸性氣體返回所述裝置(I)繼續進行脫除酸性氣體。
10.如權利6所述的垃圾焚燒煙氣淨化方法，其特徵在於，失去催化作用的、吸附飽和的碳基吸附劑可以送入焚燒爐焚燒作為熱源。
全文摘要
本發明涉及一種垃圾焚燒煙氣淨化設備，包括半乾法除酸裝置(1)、除塵系統(4)、換熱器(5)、碳基吸附反應系統、引風機(6)、煙囪(7)；所述的碳基吸附反應系統包括碳基吸附劑料倉(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附劑再生塔(11)、輸送帶(2)、篩分器(3)。本發明的淨化工藝，首先預脫除焚燒煙氣中的酸性氣體HCl、HF、SO2等，為碳基吸附工藝做準備，預處理後的煙氣經過換熱器加熱升溫至>85℃後送入碳基吸附反應器(碳基吸附反應器至少一層)與噴入的NH3等發生反應，脫除焚燒煙氣中的NOx，能夠充分淨化垃圾焚燒產生的尾氣，脫除氣體中酸性物質、氮氧化物、脫除重金屬等有害物質。
文檔編號B01D53/60GK102895857SQ20121042884
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者張開元, 賈雙燕, 秦省軍 申請人:北京國電清新環保技術股份有限公司