基於脈衝式過濾及活性炭回用的脫除煙氣中POPs的方法
2023-10-31 20:02:42
專利名稱：基於脈衝式過濾及活性炭回用的脫除煙氣中POPs的方法
技術領域：
本發明涉及各類固體廢棄物焚燒處置過程中持久性有機汙染物 (Persistent Organic Pollutants, POPs)的排放控制的方法，特別是涉及一 種基於脈沖式過濾除塵及活性炭回用脫除煙氣中POPs的方法。
背景技術：
隨著人們物質生活水平的提高，固體廢棄物的產生量逐年增多。以生 活垃圾為例，2006年我國城鎮生活垃圾的清運量為1.4億噸；國外如美國 每年的生活垃圾產生量為1.6億噸，規模如此巨大的產生量使固體廢棄物 的處理成為亟待解決的難題。
固體廢棄物的處理分為填埋、堆肥和焚燒，而以填埋為主。但是有限 的土地資源使填埋為主的垃圾處理方法越來越不受歡迎。焚燒法處置固體 廢棄物，相對於其它處置方法而言，能較好地實現減容、減量和資源化的 目標。過去焚燒法利用較少，但是近年來由於能源危機的迫近，以及焚燒 技術的改進，越來越多的焚燒廠或焚燒電廠相繼興起。美國從80年代起， 政府投資70億美元興建了 100多座垃圾焚燒廠，年處理能力約為3000萬 噸。日本目前擁有垃圾焚燒廠共1899座，年焚燒垃圾量3086萬噸，佔垃 圾總量的73%。我國於1988年在深圳建成第一座生活垃圾焚燒廠，至2006 年底，已有焚燒廠69個，處理能力1138萬噸。今後幾年，將有更多的固 體廢棄物焚燒廠建成，將大大緩解環境壓力。
然而，固體廢棄物在焚燒過程中不可避免地會產生和排放汙染物質， 如氯化氫、多環芳烴、多氯聯苯、二噁英、重金屬等物質，而以二噁英為 代表的持久性有機汙染物由於具有致癌、致畸、致突變的毒性而受到研究 者和公眾的廣泛關注。如何降低或控制固體廢棄物焚燒過程中的二噁英類 持久性有機汙染物及重金屬的排放已成為焚燒技術繼續推廣應用的瓶頸 問題之一。隨著環保標準的不斷提高，對固體廢棄物焚燒尾氣汙染物排放的控制
要求也越來越嚴格，以二噁英為例，美國的排放標準在0.2~0.5 ng I-TEQ/Nm3，日本日處理大於4噸的垃圾焚燒廠排;故標準為0.1 ng I-TEQ/Nm3，歐盟國家的排放標準則為0.1 ng I-TEQ/Nm3。我國由於對二 噁英類持久性有機汙染物的研究相對較晚，目前生活垃圾焚燒的二噁英排 放控制標準為1 ngl-TEQ/Nm3，但隨著環保執行力度的不斷加大，我國已 在制定更為嚴格的排放標準，並逐步與國際標準接軌。因此，需要不斷改 進焚燒爐煙氣排放控制裝置和提升運行水平來降低持久性有機汙染物的 濃度，滿足向大氣排放的要求。
目前，已有很多研究利用過濾器除塵和吸附劑吸附有機汙染物質的方 法去除氣態汙染物質，在二噁英控制的技術上還有通過雙布袋除塵降低二 噁英含量的方法，收到了4艮好的效果，如中國發明專利申請CN101310832 公開的一種固體廢物焚燒煙氣中二噁英的淨化方法，但還是存在不少的缺 點。如利用鹼性吸附劑如Ca(OH)2吸附HCl的效果較好，但是這種吸附劑 在自然狀態下是極性的，對多環芳烴等非極性的有機汙染物質具有較低的 吸附能力；活性炭簡單的噴吹吸附將使活性炭的耗量大大增加，增加了成 本；飛灰附著在過濾器中，如不及時清理，將使飛灰中的有機汙染物質重 新生成，甚至轉化為毒性更大的二噁英類物質。
發明內容
本發明提供了 一種脫除煙氣中持久性有機汙染物的方法，通過改進鹼 性吸附劑的特性，改變活性炭的噴吹使用方法，引入了基於脈衝式過濾除 塵及活性炭回用的多級過濾器系統來控制持久性有機汙染物的排放，使煙 氣中有機汙染物的濃度得到嚴格控制，達到煙氣的清潔排放，同時履行國 際公約(《關於持久性有機汙染物的斯德哥爾摩公約》)。
一種基於脈衝式過濾及活性炭回用的脫除煙氣中POPs的方法，包括 抽取待處理煙氣，經過二級過濾除塵後排放；第一級過濾除塵前向煙氣中 噴射改性鹼性吸附劑，脫除煙氣中的飛灰、鹽酸及多氯聯苯、多環芳烴等 有機物質；第二級過濾除塵前向煙氣中噴射改性活性炭，主要脫除煙氣中 的殘留氣相二噁英，噴射後的改性活性炭回流至第二級過濾除塵前循環使用，循環倍率大於20,增加活性炭的利用效率；過濾除塵產生的飛灰定期 脈衝清除。
所述的改性鹼性吸附劑為添加陰離子表面活性劑的鹼性吸附劑，將鹼 性吸附劑和陰離子表面活性劑配製成水溶液，IO(TC左右乾燥並研磨成粉 狀即可，鹼性吸附劑與陰離子表面活性劑的質量比為1: (0.8-1.5)。所述 的鹼性吸附劑可以為熟石灰、石灰石、生石灰等鹼性吸附劑的任意一種， 所述的陰離子表面活性劑為木質素磺酸4丐、木質素磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉 或p萘磺酸鈉。鹼性吸附劑如熟石灰在自然狀態下是極性的，對多環芳烴 等非極性的有機汙染物質具有較低的吸附能力，但是通過改變表面特性能 可以提高對非極性有機汙染物的吸附特性。本發明通過在鹼性吸附劑中添 加陰離子表面活性劑提高有機汙染物質的吸附能力。
所述的改性活性炭由活性炭在NaOH溶液中浸制後乾燥研磨成粉末 得到，C/Na摩爾比為20-30,所述的活性炭可採用目前市售的各類活性 炭。
本發明的改性鹼性吸附劑和改性活性炭都是粉狀結構，通過微型絞龍 噴射進料及改變進料量，改性鹼性吸附劑進料量為0.75-2 g/Nm3,改性 活性炭進料量為0.15-lg/Nm3，兩者通過變頻電機調節，保證進料穩定。 進料的噴射量都較小，在滿足煙氣中持續性有機汙染物質排放要求的同時 能節約資源，增加經濟效益。
所述的待處理煙氣為在焚燒爐的急冷塔出口中抽取的煙氣，煙氣量一 般要求大於200Nm3/h,可以在實際工程運行中擴大煙氣處理量。
過濾時過濾器內產生的飛灰利用脈沖定期清除，防止壓力過大時阻塞 系統，特別是防止有機汙染物質如二噁英的再生成，保證系統持續穩定運 行。定期脈衝清灰可以採用時間、溫度、壓力等十餘種控制方式，比如第 一級過濾除塵的脈衝清灰為壓力控制，當壓力超過400Pa時自動清灰；第 二級過濾除塵的脈沖清灰為時間控制，當時間超過2h自動清灰。
所述的過濾除塵採用布袋除塵器，布袋材料為玻纖和特氟隆製成的復 合氈，經過聚四氟乙烯浸漬後使用。
按照多級過濾系統要求，在處理不同焚燒垃圾時，可以在適當情況下 增加過濾器來提高煙氣中持久性有機汙染物質的去除效率。與現有技術相比，本發明的有益效果是
本發明主要通過改進多級過濾除塵系統，利用脈沖式過濾器，改良鹼 性吸附劑和活性炭噴射以及活性炭回流，實現多氯聯苯、多環芳烴、二噁 英等持久性有機汙染物質的協同去除目標，達到尾氣的清潔排放要求。本 發明的工藝簡單、操作簡便、設備投資和運行成本低、處理效果好，適合 各種垃圾焚燒尾氣持久性有機汙染物質的達標控制，尤其是危險廢物如醫 療垃圾焚燒尾氣的持久性有機汙染物質的達標控制。
圖1為實現本發明方法的裝置的結構示意圖。
附圖標記1煙氣通道；2空壓機；3儲氣罐；4第一級布袋除塵器； 5第二級布袋除塵器；6卸灰閥；7脈衝控制儀；8引風機；9改性活性 炭進料絞龍；10改性;成性吸附劑進料絞龍
具體實施例方式
參考附圖，下面將對本發明進行詳細描述。
在焚燒爐的急冷塔出口的煙氣通道1中抽取部分煙氣，通過引風機8 的變頻器調節處理煙氣量的大小，本實施例中的煙氣量大於200NmVh。
布袋除塵器採用多級處理方式。第一級布袋除塵器4前通過改性^喊性 吸附劑進料絞龍10噴射鹼性吸附劑後第一級布袋除塵；在第二級布袋除 塵器5前通過改性活性炭進料絞龍9噴射改性活性炭後第二級布袋除塵， 其中回收的改性活性炭回流至第二級布袋除塵器前與新噴射的活性炭一 起參與作用，達到活性炭的循環利用，其循環倍率>20。
布袋的材料為玻纖+特氟隆複合氈，經PTEE浸漬處理後使用。
在兩個布袋除塵器前噴射改性鹼性吸附劑和改性活性炭，因為進料較 小，所噴射的吸附劑都為粉狀結構。改性鹼性吸附劑為木質素磺酸鈣改性 的粉狀熟石灰，以熟石灰氾20的質量比為1/10配製溶液，然後加入木質 素磺酸鈣，其質量佔熟石灰溶液質量的10%，攪拌溶解，隨後在10(TC左 右通風乾燥並研磨成粉狀；改性活性炭為NaOH浸制的粉狀活性炭，按 C/Na摩爾比為20將活性炭加入NaOH溶液中浸漬，然後用磁力攪拌機攪
6拌12h,隨後在10(TC左右通風乾燥後研磨成^):分狀；兩者噴射量分別為1 g/Nm> 0.25 g/Nm3。
第二級布袋除塵器5中的部分改性活性炭通過空壓機2回流至第二級 布袋除塵器5前，部分改性活性炭則通過卸灰閥6直接排出。而第一級布 袋除塵器4中的改性熟石灰灰渣和飛灰則通過卸灰閥6直接排出。
兩布袋中的飛灰通過脈沖控制儀自動清除。空壓機2將空氣壓縮至儲 氣罐3，利用脈沖控制儀7自動清灰。第一級布袋除塵器4中飛灰為壓力 控制，當壓力超過400Pa時自動清灰；第二級布袋除塵器5中飛灰為時間 控制，當時間超過2h自動清灰。
整個過程煙氣通過引風機8引流，將煙氣引流至雙布袋聯用除塵器除 塵、吸附，最後清潔空氣經引風機排出煙自。
另外，本實例在第一級布袋除塵器4前、第二級布袋除塵器5前、第 二級布袋除塵器後都安裝了溫度顯示儀，對溫度進行實時監控，使溫度在 180。C-120。C範圍內，從而進一步控制二噁英的再合成。在第一級布袋除 塵器前還安裝了一壓力顯示儀，通過調節引風機壓力來保持進口壓力穩 定。
本實例應用後的檢測數據表明，經處理後的煙氣中HC1含量<10 mg/m3，汞、鎘含量O.05mg/m3,鉛含量<0.5 mg/m3，多環芳烴(PAHs) 如苊烯、菲、熒蒽的去除效率分別提高了 45~55%、 40~60%、 40 ~ 60 %，其它苯系物如曱苯和m-二甲苯的去除效率從0分別增加到50-70 %和70 ~ 100 % ，煙氣中二噁英含量<0.06 I-TEQ ng/ m3。
權利要求
1、一種基於脈衝式過濾及活性炭回用的脫除煙氣中POPs的方法，包括抽取待處理煙氣，經過二級過濾除塵後排放，第一級過濾除塵前向煙氣中噴射改性鹼性吸附劑，第二級過濾除塵前向煙氣中噴射改性活性炭；噴射後的改性活性炭回流至第二級過濾除塵前循環使用；過濾除塵產生的飛灰定期脈衝清除；所述的改性鹼性吸附劑由添加陰離子表面活性劑的鹼性吸附劑溶液乾燥，研磨成粉末製得；所述的改性活性炭由活性炭在氫氧化鈉溶液中浸制後乾燥，研磨成粉末製得。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的改性鹼性吸附 劑的鹼性吸附劑與陰離子表面活性劑的質量比為1: (0.8-1.5);所述的改 性活性炭的C/Na摩爾比為20 - 30。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於改性鹼性吸附劑進料 量為0.75 ~ 2 g/Nm3，改性活性炭進料量為0.15 ~ lg/Nm3。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的鹼性吸附劑為 熟石灰、石灰石或生石灰，所述的陰離子表面活性劑為木質素磺酸鈣、木 質素磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉或p萘磺酸鈉。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於第一級過濾除塵的脈 衝清灰為壓力控制，當壓力超過400Pa時自動清灰；第二級過濾除塵的脈 衝清灰為時間控制，當時間超過2h自動清灰。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的待處理煙氣為 焚燒爐的急冷塔出口中抽取的煙氣，煙氣抽取量大於200 NmVh。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的過濾除塵採用 布袋除塵器，布袋材料為玻纖和特氟隆製成的複合氈，經過聚四氟乙烯浸 漬後使用。
全文摘要
本發明公開了一種基於脈衝式過濾及活性炭回用的脫除煙氣中POPs的方法，包括抽取待處理煙氣，經過二級過濾除塵後排放，第一級過濾除塵前向煙氣中噴射改性鹼性吸附劑，第二級過濾除塵前向煙氣中噴射改性活性炭；噴射後的改性活性炭回流至第二級過濾除塵前循環使用；過濾除塵產生的飛灰定期脈衝清除。本發明方法通過改進多級過濾除塵系統，利用脈衝式過濾除塵，改良鹼性吸附劑和活性炭噴射以及活性炭回流，實現多氯聯苯、多環芳烴、二噁英等持久性有機汙染物質的協同去除目標，達到尾氣的清潔排放要求，適合各種垃圾焚燒尾氣持久性有機汙染物質的達標控制，尤其是危險廢物如醫療垃圾焚燒尾氣的持久性有機汙染物質的達標控制。
文檔編號B01D39/14GK101507896SQ20091009637
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者嚴建華, 倪明江, 岑可法, 李曉東, 楊家林, 湧 池, 飛 王, 蔣旭光, 金餘其, 陸勝勇, 馬增益, 黃群星 申請人:浙江大學