專利名稱：廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)及其凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種廢棄物如一般生活垃圾、醫(yī)療垃圾、危險廢物和工業(yè)垃圾等焚燒產(chǎn)生的煙氣的凈化技術(shù)，特別是指一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)及其凈化工藝。

背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程以及工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，各類廢棄物的處理處置問題越來越受到人們的關(guān)注。垃圾焚燒作為最有效處理垃圾的手段之一，得到了較廣泛的應(yīng)用。
由于垃圾是成分比較復(fù)雜的混合物，其中含有一部分有機(jī)化合物和氯化物、硫化物、氟化物等，還含有較大數(shù)量的重金屬，根據(jù)相關(guān)資料顯示，鉻的含量一般為100～450g/t，鎳為50～200g/t，銅為450～2500g/t，鋅為900～3500g/t，鉛為750～2500g/t，鎘為10～40g/t，汞為2～7g/t；垃圾中的重金屬除少部分在垃圾低溫燃燒時除少量重金屬以氧化物和游離態(tài)形式存在于底灰中，其它重金屬將以不同形態(tài)存在于煙氣中。垃圾焚燒過程將產(chǎn)生HCl、SO2、HF、NOx等酸性氣體和二惡英類等污染物混合在煙氣中；各類污染物在煙氣中的典型原始濃度如下表 上述煙氣中的污染物必須經(jīng)過凈化達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后方可排放到大氣中。
現(xiàn)有的垃圾焚燒煙氣凈化技術(shù)中，對NOx的控制主要有以“燃燒控制+還原法”去除氮氧化物NOx，其中，還原法包括選擇性非催化還原SNCR和選擇性催化還原SCR二種方式或這二種方式的組合；傳統(tǒng)SNCR技術(shù)的脫硝效率一般為30～80％，氨逃逸＜10pmm；在工程上的脫硝效率一般為50％，SCR技術(shù)的脫硝效率一般為50-90％，在工程上的脫硝效率一般為60％；SNCR+SCR組合技術(shù)在工程上的脫硝效率可達(dá)80％。這三種技術(shù)基本上都能夠滿足煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求。但當(dāng)采用SCR技術(shù)時，為滿足催化劑的反應(yīng)溫度，一般需要將除塵、脫酸處理后的煙氣再次加熱到200℃左右，消耗較大的熱能。
對于煙氣中的HCl、SO2、HF等酸性氣體的處理技術(shù)主要有干法工藝、半干法工藝、濕法工藝和循環(huán)流化床工藝。
干法脫酸有兩種方式，一種是干性藥劑(一般采用消石灰)和酸性氣體在反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；另一種是在進(jìn)入除塵器前的煙氣管道中噴入干性藥劑，在煙道中和除塵器表面與酸性氣體反應(yīng)。
采用干法脫酸工藝，在鈣酸比為21時，HCl的去除率可達(dá)95％以上，SOx的去除率可達(dá)90％以上。根據(jù)垃圾焚燒廠煙氣污染物原始濃度參考值，HCl的原始濃度在200～1600mg/Nm3、SOx的原始濃度在200～800mg/Nm3時，排煙中的HCl濃度應(yīng)在10～80mg/Nm3、SOx濃度應(yīng)為20～80mg/Nm3，一般不能滿足較高標(biāo)準(zhǔn)的排放指標(biāo)。
半干法脫酸一般采用氧化鈣(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)為原料，制備成氫氧化鈣溶液(石灰漿)。利用噴嘴或旋轉(zhuǎn)噴霧器將氫氧化鈣溶液(石灰漿)噴入反應(yīng)器中，形成粒徑極小的液滴，與酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)過程中水分被完全蒸發(fā)，故無廢水產(chǎn)生。在鈣酸比為2∶1時，半干法的HCL的去除率可達(dá)近97％，而SOx的去除率可達(dá)95％，即排煙中的HCl濃度應(yīng)在6～48mg/Nm3、SOx濃度應(yīng)為10～40mg/Nm3，持續(xù)排放濃度仍不能滿足歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。
濕法脫酸工藝，吸收藥劑一般采用燒堿(NaOH)或硝石灰溶液(Ca(OH)2)。配置好的吸收溶液噴入濕式洗滌塔，與煙氣中的酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。洗滌塔產(chǎn)生的廢水需經(jīng)處理后排放，處理后的煙氣需再加熱。
一般而言，濕法的HCl的去除率可達(dá)99.5％以上，SOx的去除率可達(dá)99％以上。能夠滿足歐盟2000的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求。濕法脫酸的主要問題是產(chǎn)生大量的廢水和吸收劑生成物，此外，由于煙氣中有較高的含鹽量，造成后續(xù)煙氣加熱器結(jié)垢嚴(yán)重。
循環(huán)流化法工藝，是近十多年新舉的煙氣脫酸技術(shù)，采用懸浮方式，使吸收劑在吸收反應(yīng)塔內(nèi)懸浮、在多倍循環(huán)倍率過程中，與煙氣中的酸性污染物充分接觸反應(yīng)，實現(xiàn)脫酸。該工藝與上述三個工藝比較，其綜合性能較好，但脫酸效率與半干法基本相同，不能滿足更高的煙氣排放要求。
目前常用的重金屬及二惡英去除工藝是“活性炭吸附+袋式除塵器”。重金屬和二惡英以固態(tài)、膠固態(tài)和氣態(tài)的形式進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)，吸附在煙氣中和布袋表面的活性炭中，與飛灰一同收集下來。該工藝的主要問題是由于在煙氣中的活性炭與重金屬微粒的接觸機(jī)率較低，又由于布袋需要定時或定阻清灰，使吸附在布袋表面的顆粒物層呈周期變化，通常清灰后布袋除塵器的效率急劇下降，粒徑小于0.5um的細(xì)小粉塵去除率僅為90％以下，部分二惡英和重金屬未經(jīng)活性炭的吸附，穿過布袋排入煙道，導(dǎo)致煙氣中的二惡英濃度不能持續(xù)達(dá)標(biāo)。而且，吸附了二惡英和重金屬的活性炭需要按危廢處置，增加了煙氣處理成本，以固化填埋方式處置飛灰時，還需要占用較大的土地資源，給環(huán)境造成持久的影響。
對煙氣中的灰塵濃度控制主要采用靜電除塵器或袋式除塵器。靜電除塵器除塵效率與煙氣流量、顆粒物粒徑分布、凝聚性、比電阻、電極板距、電壓及電流等因素有關(guān)，去除顆粒物粒徑范圍在0.05-20um，粒徑在1.0um以下的去除效率較低?？偟娜コ室话憧蛇_(dá)到95％-99.5％。以原始煙氣含塵濃度按典型參考值3g/Nm3計，除塵凈化后的煙氣中粉塵濃度約為15-150mg/Nm3，因此，一般單獨(dú)使用靜電除塵器做為除塵措施，不能滿足現(xiàn)行的垃圾焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
袋式除塵器是使煙氣到達(dá)濾袋時，通過以篩分作用為主，同時存在慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散的短程物理效應(yīng)，以及在某些特定條件下的靜電效應(yīng)及重力效應(yīng)等，進(jìn)行氣固分離，使顆粒物被捕集在濾袋上，再以定時或定阻控制方式，通過振動、噴吹等作用清除集塵的過濾裝置。粒徑在0.2-0.4um范圍內(nèi)的顆粒物去除效率較低?？偝龎m效率達(dá)到99.9％以上。排放煙氣含塵濃度一般可控制在10mg/Nm3以下。
根據(jù)煙氣灰塵原始濃度典型值計算，每噸垃圾約產(chǎn)生1.2-1.5％的飛灰，加上脫酸處理所添加的吸收劑生成物，每噸垃圾約產(chǎn)生飛灰25-30kg。
前述所有煙氣凈化工藝的共性之一是，處置工藝系統(tǒng)所產(chǎn)生的飛灰中容納了各類污染物處置的終產(chǎn)物，有重金屬、二惡英類有機(jī)物、CaCl2等有害或不宜資源化利用的物質(zhì)，成分復(fù)雜，處置難度較大。
由于飛灰中含有重金屬和二惡英類物質(zhì)，需要按危險廢物處置。目前的處置方法一般有熔融、燒結(jié)、固化、穩(wěn)定化等。其中，熔融和燒結(jié)的主要問題是能量消耗大、尾氣處理費(fèi)用和運(yùn)行成本高等；固化法是用物理、化學(xué)方法將飛灰摻混包容在惰性材料中，使其穩(wěn)定化的過程，其主要缺點(diǎn)是不能從根本上解決飛灰中二惡英類的問題、某些重金屬容易析出、加重了危廢最終處置量等；穩(wěn)定化處理法是往飛灰中添加適量的重金屬穩(wěn)定劑，與水充分混合后形成不溶性化合物，該方法的主要問題是穩(wěn)定劑的成本很高，導(dǎo)致飛灰處置成本提高，且會產(chǎn)生高濃度無機(jī)鹽的廢水需要處理。
一般地，固化穩(wěn)定化后安全填埋為飛灰處置的最終方式，占用大量的土地資源，對環(huán)境造成長久的影響。
為了滿足不斷提高的垃圾焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是解決二惡英污染和大量飛灰處置的問題，必須采用能夠滿足更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)、更高效的煙氣處理新工藝。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)及其凈化工藝，其可在較低運(yùn)行成本的情況下，有效減少垃圾焚燒過程產(chǎn)生具有危險廢物特征的物料，分解垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二惡英類有毒物質(zhì)、降低排放煙氣中各類污染物的濃度，基本實現(xiàn)污染零排放。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是 一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，包括垃圾焚燒爐的煙道、除塵器、二惡英類分解去除裝置、煙氣洗滌塔、飛灰收集裝置、飛灰洗滌脫水系統(tǒng)、污水處置系統(tǒng)、煙氣加熱裝置及引風(fēng)機(jī)；除塵器上部一側(cè)連接煙道，另一側(cè)連接二惡英分解去除裝置，除塵器的下方連接飛灰收集裝置；飛灰收集裝置連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)，煙氣洗滌塔底部集水池與飛灰洗滌脫水系統(tǒng)相連；；二惡英分解去除裝置通過管道連接煙氣洗滌塔下部，而煙氣洗滌塔頂部連接煙氣加熱裝置，同時煙氣洗滌塔又依其各裝置而分別連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)與污水處置系統(tǒng)；煙氣加熱裝置通過引風(fēng)機(jī)將凈化煙氣排出去。
所述除塵器為靜電除塵器或袋式除塵器。
所述煙氣飛灰洗滌系統(tǒng)包括飛灰定量給料裝置、飛灰洗滌池、污泥脫水裝置。
所述煙氣洗滌塔包括煙氣冷卻段、脫酸段、中和吸收段、清洗段組成 所述脫酸段集水池設(shè)置了定時或連續(xù)將酸性溶液排入冷卻段集水池的溶液排放口。
所述清洗段設(shè)置了煙氣除霧器，凈化處理后的煙氣經(jīng)過除霧器，水霧凝聚成大粒徑的液滴，匯集到清洗段集水槽。
所述中和吸收段的出口，設(shè)置了煙氣清洗裝置。
所述煙氣洗滌塔由多級單塔或二個以上不同功能的單塔組成。
所述污水處置系統(tǒng)包括均衡池、反應(yīng)池、絮凝沉淀池、過濾裝置、加藥裝置、污泥罐、脫水干化機(jī)。
一種廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其具體步驟為 1)、首先焚燒爐出口煙氣經(jīng)過連接煙道進(jìn)入除塵器，煙氣中的飛灰和小部分凝聚在粉塵中的重金屬等顆粒狀物質(zhì)被除塵器捕集； 2)、煙氣中的其它污染物與煙氣一同進(jìn)入二惡英分解系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，99.9％以上的二惡英類有機(jī)物被分解去除； 3)、煙氣再經(jīng)煙道進(jìn)入煙氣洗滌塔，經(jīng)過降溫、噴淋、中和，形成酸性收集液以及中和吸收液； 4)、步驟1當(dāng)中除塵器收集的飛灰，若確認(rèn)為危險廢物，則將飛灰與步驟3的酸性收集液混合，攪拌或震蕩，使飛灰中的重金屬溶解在溶液中，飛灰形成的污泥經(jīng)脫水干化后，可按一般廢物處置； 5)、步驟4溶解后的重金屬廢水排進(jìn)污水處置系統(tǒng)的重金屬絮凝沉淀系統(tǒng)進(jìn)行絮凝沉淀，將該沉淀經(jīng)脫水、干化，制成泥餅，可進(jìn)行重金屬資源化回收利用或按危險廢物處置。
所述步驟3中，煙氣在洗滌塔的冷卻段降溫作用下HCl、SOx、HF等酸性物質(zhì)形成酸霧，一部分與噴淋液結(jié)合成液態(tài)酸性溶液，收集到酸洗塔底部；其余未被溶解的酸性物質(zhì)與少量重金屬氣體、微粒一起進(jìn)入脫酸段，被脫酸段中的霧狀噴淋液捕捉，溶解在噴淋液中；煙氣中殘留的少量酸性物質(zhì)進(jìn)入中和吸收段，與其中的堿性噴淋液反應(yīng)，被中和吸收。
所述步驟3出口煙氣通過洗滌塔的中和吸收段出口的煙氣清洗裝置過程進(jìn)一步去除煙氣中的少量細(xì)小粉塵。
所述步驟4中飛灰與酸性溶液的最佳比例為1∶40 采用上述方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、分級逐項采用各類先進(jìn)的污染物處理措施，集成最優(yōu)化的煙氣凈化工藝；避免各類污染物相互結(jié)合，使煙氣處理工藝變得更簡單、更高效。其特征是首先除去原始煙氣中99.9％以上的灰塵，降低二惡英類有機(jī)污染物和重金屬吸附在飛灰表面的機(jī)率，再分解去除煙氣中的二惡英類污染物，然后吸收中和煙氣中的酸性氣體，最后再次進(jìn)行煙氣洗滌，徹底去除煙氣中的各類污染物，基本實現(xiàn)零排放。
2、針對煙氣中的灰塵，采用機(jī)械式除塵(袋式除塵器或靜電除塵器)+多級洗滌的方法，最大程度地去除了煙氣中的灰塵，可以滿足更高排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；其特征是經(jīng)過機(jī)械式除塵的煙氣，再次經(jīng)過洗滌除塵。
3、煙氣中99.9-99.99％的氣態(tài)二惡英類有害物質(zhì)被分解成水、二氧化碳和氯化氫，從根本上消除了二惡英類的危害。其特征是二惡英類有機(jī)物不是用吸附等傳統(tǒng)手段收集，而是利用催化原理分解。
4、煙氣中的飛灰，只吸附了少量的重金屬，由除塵器收集后，可經(jīng)危險性鑒別確定是否為危險廢物。當(dāng)鑒別結(jié)果為一般廢物時，可綜合利用或填埋；當(dāng)由于重金屬浸出濃度超標(biāo)，鑒別結(jié)果為危險廢物時，利用本系統(tǒng)工藝產(chǎn)生的酸性溶液洗滌析出重金屬后，按一般廢物處置，最大程度地減少了危險廢物的最終處置量。其特征為1)飛灰經(jīng)鑒別可能為一般廢物，不需要按危廢處置；2)當(dāng)飛灰為危廢時，飛灰中的重金屬經(jīng)本系統(tǒng)工藝產(chǎn)生的酸性溶液洗滌析出；3)飛灰中不含煙氣處理吸收劑及其生成物，可利用價值高。
5、煙氣中各種形態(tài)的重金屬，除一少分部附著在較大顆粒的飛灰表面，絕大部分穿過除塵器，在洗滌塔中被噴淋液捕捉，混合在洗滌溶液中，經(jīng)化學(xué)處理，重金屬絮凝沉淀，可采用物理方法固液分離，脫水干化形成少量高重金屬含量的污泥，可資源化回收利用或按危廢處置。其特征是1)煙氣中的大部分重金屬，在洗滌塔中被捕集，混合在洗滌塔吸收液中；2)采用物理、化學(xué)方法從廢水中提取重金屬及其化合物。
6、煙氣中的HCl、SO2、HF等酸性氣體，在煙氣洗滌塔中被水和少量堿液吸收、中和、清洗，產(chǎn)生的酸性工藝廢水首先用于飛灰洗滌，然后進(jìn)行重金屬提取處理等工藝，煙氣凈化程度高，吸收中和劑用量少，實現(xiàn)了工藝廢水的綜合利用，處理工藝簡單。其特征是1)煙氣中的酸性氣體經(jīng)降溫形成酸霧并溶解在冷卻段和吸收段的噴淋液中或與噴淋液反應(yīng)生成酸性溶液；2)煙氣中的酸性氣體生成可被本工藝?yán)玫幕旌纤嵝匀芤海?)少量未溶于噴淋液中的酸霧，在中和段被堿性溶液中和； 7、煙氣最終經(jīng)清潔工業(yè)用水或回用水洗滌，進(jìn)一步去除煙氣中細(xì)少灰塵，同時，洗滌水再次吸收煙氣中的酸性污染物，并稀釋降低了煙氣水霧中的含鹽量，減少了后部煙氣再熱裝置等設(shè)備的結(jié)垢機(jī)率。其特征是1)用洗滌的方法去除經(jīng)過凈化的煙氣中的少量灰塵，實現(xiàn)煙氣深度凈化；2)經(jīng)脫酸處理的煙氣中少量酸性污染物再次被吸收、凈化；3)煙氣中含鹽水霧在清洗段被洗滌、稀釋，防止了煙氣中的鹽份在后續(xù)設(shè)備上結(jié)垢。
8、對煙氣中的氮氧化物，可采取高效的SNCR、SCR脫硝工藝技術(shù)以及這二個技術(shù)的組合，或者采用在二惡英去除裝置中注入氨氣的方法還原氮氧化物；當(dāng)采用SCR系統(tǒng)或其組合技術(shù)時，可將SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置在除塵器后并洗滌塔前的適當(dāng)位置，無需為脫硝而增設(shè)煙氣再熱裝置。



圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖1； 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖2。

具體實施例方式 如圖1、2所示，本發(fā)明揭示的一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，設(shè)置在垃圾焚燒(余熱)鍋爐的出口至煙囪10之間，包括垃圾焚燒爐的煙道1、除塵器2、獨(dú)立的二惡英類去除裝置3、煙氣洗滌塔4、飛灰收集裝置5、飛灰洗滌脫水系統(tǒng)6、污水處置系統(tǒng)7、煙氣加熱裝置8及引風(fēng)機(jī)9。
該除塵器2上部一側(cè)連接煙道1，另一側(cè)連接二惡英分解去除裝置3，除塵器2的下方連接飛灰收集裝置5；飛灰收集裝置5連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)6，煙氣洗滌塔底部集水池與飛灰洗滌脫水系統(tǒng)相連；二惡英分解去除裝置3通過管道連接煙氣洗滌塔4下部，而煙氣洗滌塔4頂部連接煙氣加熱裝置8，同時煙氣洗滌塔4又依其各裝置而分別連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)6與污水處置系統(tǒng)7；煙氣加熱裝置8通過引風(fēng)機(jī)9將凈化煙氣由煙囪10排出去。
其中，除塵器2可選擇靜電除塵器或者袋式除塵器。
獨(dú)立的二惡英類去除裝置3可具有機(jī)械除塵功能或增加同時脫硝的功能。
煙氣洗滌塔4包括煙氣冷卻段41、脫酸段42、中和吸收段43、清洗段44組成；煙氣洗滌塔4可由多級單塔或二個以上不同功能的單塔組成；在洗滌塔4的各處理段中根據(jù)需要設(shè)置有噴嘴、填料、液體收集裝置、除霧器等。
脫酸段42集水池設(shè)置了溶液排放口421，定時或連續(xù)將酸性溶液排入冷卻段41集水池；清洗段44設(shè)置了煙氣除霧器441，凈化處理后的煙氣經(jīng)過除霧器441，水霧凝聚成大粒徑的液滴，匯集到清洗段44集水槽；中和吸收段43的出口，設(shè)置了煙氣清洗裝置。
飛灰洗滌脫水系統(tǒng)6包括飛灰定量給料裝置61、飛灰洗滌池62、污泥脫水裝置63。
污水處置系統(tǒng)7包括均衡池71、反應(yīng)池72、絮凝沉淀池73、過濾裝置74、加藥裝置75、污泥罐76、脫水干化機(jī)77等設(shè)施。
除塵器2可根據(jù)后續(xù)二惡英去除裝置3的要求采用靜電除塵器或者袋式除塵器。
本發(fā)明中二惡英分解去除裝置3一般有二種，一種帶有雙層膜，外層膜用于收集固體顆粒、內(nèi)層膜可高效催化分解二惡英類有機(jī)物；另一種是高性能的二惡英分解催化裝置3，同時，還可以去除氮氧化物。二種形式的二惡英去除裝置均設(shè)置在煙氣溫度為150-220℃的區(qū)間內(nèi)，一般地在180-220℃的區(qū)間，二惡英去除效率較高。該裝置是利用TiO2等成熟的二惡英催化劑或同類催化劑與PTFE等材料相結(jié)合形成的催化纖維，去除煙氣中的二惡英類有害物質(zhì)。
當(dāng)采用帶有過濾膜的二惡英去除裝置時，前置除塵器2可選用布袋除塵器、靜電除塵器，或不設(shè)前置除塵器。其外層膜利用機(jī)械除塵原理，將經(jīng)過預(yù)除塵或原始煙氣中的飛灰顆粒收集，經(jīng)反吹除灰，收集在飛灰收集裝置5下的灰倉51中；煙氣通過其內(nèi)層催化膜時，二惡英類有機(jī)物在強(qiáng)催化劑的作用下，發(fā)生分解反應(yīng)，生成水、二氧化碳和氯化氫；如果在二惡英去除裝置前采用了SNCR脫硝工藝，由于煙氣中過量的氨氣會形成氨鹽，附著在某些二惡英去除裝置的催化層的表面形成吸濕層，降低催化層的效率，所以，采用某些上述催化裝置時，需要在裝置前定期噴入沸石，如圖2中所示的沸石給入裝置21，使沸石在催化層表面形成保護(hù)層，防止氨鹽等吸潮、侵蝕性物質(zhì)附著在催化層。一般每隔12小時，在過濾催化裝置反吹清灰后需要噴涂沸石粉。
當(dāng)采用另一種是高性能的二惡英分解催化裝置，一般需要首先對原始煙氣進(jìn)行較嚴(yán)格的除塵凈化，因此，該裝置前需要設(shè)置高效除塵器，一般采用袋式除塵器，使進(jìn)入催化裝置前的煙氣中含塵量小于5mg/Nm3，以防止和避免催化劑中毒失效，或效率下降。
由于酸性氣體在噴淋液中的溶解度隨著煙氣溫度的降低而升高，為提高酸性氣體在噴淋液中的溶解度，煙氣在洗滌塔冷卻段的出口煙氣溫度應(yīng)控制在較低水平。煙氣的冷卻溫度主要與噴水量和噴水溫度有關(guān)，根據(jù)計算，常溫情況下，噴水量為80L/KNm3煙氣時，煙氣可從初始溫度200℃降低到60℃左右。
為提高煙氣洗滌塔4集水池中溶液的酸性濃度，滿足洗灰工藝對酸性溶液的濃度要求，提高氣、液傳質(zhì)效率和煙氣冷卻效果，集水池設(shè)置了循環(huán)噴淋裝置45。這樣，集水池中溶液的酸性濃度，可接近該溫度下酸性氣體的飽和溶解度。根據(jù)物料平衡計算，冷卻段41的補(bǔ)充水大于飛灰酸洗用水量，集水池排水的多余部分直接進(jìn)入污水處置系統(tǒng)7的廢水重金屬提取系統(tǒng)。
由于脫酸段42集水池中的溶液經(jīng)多次循環(huán)后，酸度會提升，影響對酸性氣體的溶解能力，所以，設(shè)置了溶液排放口421，定時或連續(xù)將酸性溶液排入冷卻段41集水池。
在中和吸收段43，由于CO2參與反應(yīng)，與溶液中的NaOH反應(yīng)生成Na2CO3或者NaHCO3溶于水中，可提高對SO2的吸收效果，中和吸收段43集水池中的溶液，一般控制在接近中性的弱酸性，即酸堿度適宜控制在pH值為5-7之間；經(jīng)過多次循環(huán)，溶液中主要以鈉鹽形式存在的鹽份增多，需要定期或連續(xù)排放。由于溶液中含有Na2CO3和NaHCO3，所以，這部分高鹽分污水宜排入脫酸段42的集水池，再次參與脫酸循環(huán)，以提高脫酸效果。
中和吸收段43的主要反應(yīng)過程為 HCl+NaOH→NaCl+H2O SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O Na2SO3+O2→Na2SO4 SO3+2NaOH→Na2SO4+H2O CO2+2NaOH→Na2CO3+H2ONa2CO3+SO2→Na2SO3+CO2 CO2+NaOH→NaHCO3 2NaHCO3+SO2→Na2SO3+2CO2+H2O 設(shè)置煙氣清洗段44有如下幾個目的一、深度凈化煙氣，去除微量灰塵；二、進(jìn)一步清洗吸收煙氣中殘留的酸性污染物；三、清洗、稀釋煙氣水霧中的鹽分，防止后續(xù)設(shè)備結(jié)垢。同時，由于該段集水池中的水用作其它各段的補(bǔ)充水，充分地利用了系統(tǒng)補(bǔ)充水的功效。該段耗水量可根據(jù)冷卻段冷卻水噴淋降溫的需求和系統(tǒng)其它各段補(bǔ)充水量調(diào)節(jié)。
洗滌塔4的末端設(shè)置了煙氣除霧器441。凈化處理后的煙氣經(jīng)過除霧器441，水霧凝聚成大粒徑的液滴，沿除霧器中片的下部滑落，匯集到清洗段44集水槽。除霧器441設(shè)置了沖洗裝置以防堵塞。
除塵器2收集的飛灰，可先儲存于飛灰倉51，由飛灰倉51底部的定量給料裝置61，加入飛灰酸洗混合池621，在混合池621中，飛灰與酸性溶液按適當(dāng)?shù)谋壤浞只旌虾?，?dǎo)入洗灰池622進(jìn)行一定時間的攪拌或震蕩，同時，可在洗灰池622中添加適當(dāng)?shù)奶崛┖臀勰嘈跄齽?，使飛灰中的各種重金屬溶解在液體中；然后可采用固液分離的方式，如離心脫水、真空脫水、壓濾脫水等污泥脫水裝置63將污泥脫水干化，由于一定比例的重金屬等有害物質(zhì)已被洗出，脫水干化污泥能夠通過相關(guān)重金屬浸出濃度標(biāo)準(zhǔn)的檢驗，可按一般廢物處置；溶解了重金屬的廢水排進(jìn)污水處置系統(tǒng)7的重金屬絮凝沉淀系統(tǒng)。在絮凝沉淀系統(tǒng)中，污水首先進(jìn)入調(diào)質(zhì)池71，經(jīng)過以氫氧化鈉或其它堿性物質(zhì)中和后的含重金屬廢水，排入重金屬絮凝池，即反應(yīng)池72，在絮凝劑的作用下，重金屬離子強(qiáng)力螯合，生成不溶物，與污水一同排入沉淀池73，在沉淀池73中絮凝、沉淀，形成少量的污泥排出，該污泥經(jīng)脫水干化機(jī)77的脫水、干化等制成泥餅，可進(jìn)行重金屬資源化回收利用或按危險廢物處置；去除重金屬的污水，經(jīng)過濾裝置74過濾，排入調(diào)質(zhì)池71經(jīng)深度凈化后回用，產(chǎn)生的高鹽分污水，主要污染物為無機(jī)鹽，屬一般工業(yè)廢水，可外運(yùn)處理或排入污水處理廠。
為防止排出煙氣中微量的酸性氣體導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和煙氣中的水霧在引風(fēng)機(jī)9葉輪上形成水滴，影響引風(fēng)機(jī)9的動平衡，洗滌塔4與引風(fēng)機(jī)9間可設(shè)置煙氣再加熱器8，把煙氣溫度提升到高于酸氣的露點(diǎn)溫度，或?qū)⒁L(fēng)機(jī)9設(shè)置在煙氣凈化系統(tǒng)前端。
本發(fā)明工藝過程 焚燒爐出口煙氣經(jīng)過連接煙道1首先進(jìn)入除塵器2(靜電/布袋)，由于此處的煙氣溫度在180-220℃之間，煙氣中的各種重金屬分別以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種形式存在。其中，Hg和As這二種金屬的揮發(fā)溫度很低，在煙氣中始終為氣態(tài)，其它在垃圾焚燒過程上被蒸發(fā)的重金屬在煙氣溫度為400-500℃時，便由于冷卻形成離散的重金屬或其化合物的顆粒氣溶膠固態(tài)微粒，然后生成細(xì)小煙氣微?；蛭匠恋碓陲w灰顆粒表面。煙氣中的飛灰和小部分凝聚在粉塵中的重金屬等顆粒狀物質(zhì)被除塵器2捕集。
一般地，被除塵器收集下的飛灰中，一般不含二惡英類有機(jī)有害物質(zhì)。主要有以下三個原因 a)二惡英類有機(jī)物的沸點(diǎn)溫度為305℃，在煙道中，由于環(huán)境壓力為負(fù)壓，通過計算可知沸點(diǎn)溫度小于300℃；根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)說明和試驗結(jié)果得知，二惡英的形成溫度主要在600-250℃之間，其形成的反應(yīng)過程80％左右是在固體表面由其前期體生成的；在煙氣溫度高于300℃時，由于環(huán)境溫度高于沸點(diǎn)溫度，二惡英生成后將脫離固體表面，以氣態(tài)或氣溶膠的形態(tài)存在于煙氣中。煙氣從二惡英的沸點(diǎn)溫度降低到200℃，只經(jīng)過很短的時間，二惡英類有機(jī)物與煙氣中的顆粒物可能發(fā)生接觸并吸附的時間很短； b)煙氣中的二惡英類有機(jī)物，在溫度為200℃時，主要以氣態(tài)形式存在；由于煙氣中未噴入活性炭或硝石灰等，煙氣中的顆粒物主要是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰，在煙氣中的濃度相對較低，與二惡英類接觸的機(jī)率較小，二惡英很難與飛灰結(jié)合； c)由于飛灰本身的比表面積較低，吸附在飛灰顆粒表面的微量二惡英類有機(jī)物質(zhì)，在流動煙氣的作用下，很容易從飛灰表面脫離； 因此，對于被除塵器收集下的飛灰，一般可以忽略含有二惡英類有機(jī)有害物質(zhì)這一因素。
煙氣中的其它污染物與煙氣一同進(jìn)入二惡英分解去除裝置3，在該裝置中，99.9％以上的二惡英類有機(jī)物被分解去除；再經(jīng)煙道進(jìn)入煙氣洗滌塔4；在洗滌塔4的降溫作用下HCl、SOx、HF等酸性物質(zhì)形成酸霧；重金屬氣體和微粒被霧狀噴淋液捕捉，從煙氣中分離，混合在各段洗滌液中；酸性物質(zhì)被吸收、中和，溶解在洗滌液中。煙氣通過洗滌塔的過程中將進(jìn)一步去除煙氣中的少量細(xì)小粉塵。
煙氣通過上述除塵、分解二惡英類、吸收中和酸性氣體、去除重金屬、深度除塵等凈化處理過程，可以滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
由除塵器2收集的飛灰，由于會不同程度地吸附了重金屬，如果根據(jù)相關(guān)規(guī)范鑒定為危險廢物，則需要與吸收了煙氣中酸發(fā)生氣體并溶入重金屬的酸性溶液按適當(dāng)?shù)谋壤旌希癸w灰中的重金屬溶解在溶液中，飛灰形成的污泥經(jīng)脫水干化后，可按一般廢物處置；而工藝廢水經(jīng)中和、絮凝、沉淀、過濾等過程，達(dá)到凈化的目的。產(chǎn)生的含有重金屬的污泥經(jīng)脫水干化，做成泥餅，用于重金屬資源化回收或按危廢處置。
與除塵器2相連的是二惡英類分解裝置3，該裝置是利用催化原理，將煙氣中的二惡英類物質(zhì)分解成水、二氧化碳和氯化氫；二惡英類分解裝置可采用帶有機(jī)械式除塵(外層附濾袋)式，也可以采用在注入氨氣后具有催化脫硝功能的裝置。
二惡英類分解反應(yīng)式大體如下 C12HnCl8-nO2+(9+0.5n)O2＝(n-4)H2O+12CO2+(8-n)HCl 煙氣經(jīng)過二惡英分解裝置，二惡英的去除率可達(dá)99.99％，排放煙氣中的二惡英濃度可持續(xù)達(dá)到0.01-0.03ng TEQ/mN3，低于歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)要求的3-10倍，可以滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
煙氣經(jīng)除塵、去二惡英類物質(zhì)后，煙氣中的主要污染物為重金屬和HCl和SO2、HF等酸性物質(zhì)，進(jìn)入煙氣洗滌塔4。一般洗滌塔4可由煙氣冷卻段41、脫酸段42、中和吸收段43、洗滌段44組成，也可按各段的不同功能設(shè)置多個洗滌塔。在洗滌塔4的各處理段中根據(jù)需要設(shè)置有噴嘴、填料、液體收集裝置、除霧器等。為了提高酸性氣體在溶液中的溶解度和實現(xiàn)重金屬由氣態(tài)向液態(tài)和固態(tài)的轉(zhuǎn)化，煙氣在冷卻段被降至65℃左右。煙氣中的酸性氣體在冷卻段降溫、形成霧狀酸性氣體，一部分與噴淋液結(jié)合成液態(tài)酸性溶液，收集到酸洗塔底部的集水池中。其余未被溶解的部分與煙氣一同進(jìn)入脫酸段，與脫酸段的噴淋液接觸，溶解在噴淋液中；煙氣中殘留的少量酸性物質(zhì)在中和吸收段與堿性噴淋液反應(yīng)，被中和吸收。煙氣中的少量重金屬及其化合物被霧狀噴淋液捕捉或在填料中氣液二相接觸時與液體混合，從煙氣中分離出來。
為了進(jìn)一步去除煙氣中的少量灰塵和酸性污染物，并防止煙氣中的鹽份在煙道后部裝置中結(jié)垢或腐蝕，中和吸收段的出口，設(shè)置了煙氣清洗裝置，此處的清洗液采用清潔工業(yè)用水，煙氣中的少量酸性污染物、含鹽水霧和微量灰塵，溶入清洗液后返回集水槽。清潔煙氣經(jīng)過除霧裝置，排入大氣。
洗滌塔4底部的酸性溶液，一部分用于飛灰的洗滌，一部分再循環(huán)用于煙氣冷卻和預(yù)脫酸，剩余部分直接排到污水處理系統(tǒng)7的調(diào)質(zhì)池進(jìn)行去除重金屬處理；該段吸收液的補(bǔ)充水，可取自各清洗段的集水槽或采用其它工業(yè)用水。
脫酸段集水槽的水，一部分供該段的噴淋，另一部分用于供給冷卻段的噴淋水。其補(bǔ)充水來自工業(yè)用水或清洗段的集水槽。
中和吸收段43的噴淋液為堿性溶液，一般采用NaOH溶液。堿液循環(huán)泵將該段集水槽的溶液加壓輸送到噴淋層中，通過霧化噴嘴形成霧滴，與煙氣進(jìn)行高效的氣、液傳質(zhì)，去除煙氣中未被溶解的酸性污染物。之后中和吸收液返回該段集水槽，循環(huán)使用并根據(jù)水質(zhì)情況連續(xù)或間斷地地向脫酸段排放；補(bǔ)充水可取自清洗段41集水槽或工業(yè)用水。
由于煙氣洗滌過程中，煙氣中的氣態(tài)的HCl、HF酸性氣體在冷卻段41、脫酸段42中與水接觸，被迅速吸收成液態(tài)酸；SO2在穿過氣/液分界面時，在水中溶解成亞硫酸，SO3與水反應(yīng)生成硫酸，使洗滌塔4下集水池中的洗滌液具有較強(qiáng)的酸性。這部分酸性液體可首先用于飛灰的洗滌，然后處理其中溶解的重金屬。一般地，液灰比大約為40時，飛灰中的重金屬的溶出率較高。洗滌塔下集水池中的酸性溶液可按最佳液灰比在飛灰洗滌池中與飛灰混合，并可針對各種重金屬離子在不同浸取液的溶解度不同的特征，可適度額外添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)浸取劑，攪拌或震蕩萃取，以達(dá)到各類重金屬的最佳溶出效果。酸洗后的飛灰通過固液分離形成了污泥，由于其中各類重金屬已有一定的比例的浸出，經(jīng)脫水干化，能夠滿足按相關(guān)浸出試驗檢測的標(biāo)準(zhǔn)，不需要固化穩(wěn)定化，按一般廢物處置。
溶解了重金屬的廢液排進(jìn)重金屬絮凝沉淀系統(tǒng)，經(jīng)過以氫氧化鈉或其它堿性物質(zhì)中和后的含重金屬廢水，在絮凝劑的作用下，重金屬離子強(qiáng)力螯合，生成不溶物，絮凝、沉淀，形成少量的污泥由沉淀池的底部排出，該污泥經(jīng)脫水、干化，制成泥餅，進(jìn)行重金屬回收或按危險廢物處置；去除重金屬的污水排入污水處理系統(tǒng)經(jīng)深度凈化后回用。酸性溶液是系統(tǒng)本身產(chǎn)生，洗飛灰。減少耗材的使用?；旌蠑嚢瑁龀鲋亟饘?。物理脫水。中和，重金屬捕捉劑(絮凝劑)，重金屬絮凝物質(zhì)，脫水，干化?；厥绽?。
本發(fā)明的垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)具有如下有益效果 1)、本發(fā)明是一種全新的垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，能夠滿足比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。排放煙氣中的二惡英類濃度低于歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)3-10倍，低于活性炭吸附處理工藝的10-30倍。
2)、由于采用催化分解的方法將二惡英類有毒污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，而不是按傳統(tǒng)方法，將其從煙氣中分離后，再按危險廢物處置，從根本上消除了二惡英的污染隱患。
3)、本發(fā)明煙氣處理系統(tǒng)工藝不產(chǎn)生傳統(tǒng)處理工藝中由酸性氣體吸收劑生成的具有危險廢物特征的灰渣，較大程度地減少了工藝過程中所產(chǎn)生的危險廢物，從而降低了煙氣處置成本。
4)在煙氣凈化系統(tǒng)中分離出的灰塵，經(jīng)酸性溶液洗滌，使一定比例的重金屬從飛灰中溶入酸性溶液，脫水后可按一般工業(yè)污泥處置，只有少量的重金屬絮凝沉淀物具有危險廢棄物特征，危險廢物產(chǎn)生量大幅度減少。以生活垃圾焚燒項目為例計算，危險廢物的產(chǎn)生量低于0.5kg/噸垃圾。約為傳統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)產(chǎn)生危險廢物量的2％左右。而且該廢物也可用于重金屬提取，資源化利用，最大程度地減少危險廢物的產(chǎn)生量。
5)降低了煙氣處理吸收劑的消耗量。由于對煙氣中酸性物質(zhì)的中和處理主要是在污水處理過程中進(jìn)行的，不需要過量投加堿性吸收中和劑，節(jié)省了部分吸收劑的費(fèi)用。
6)當(dāng)為滿足較高水平的煙氣脫硝標(biāo)準(zhǔn)而采用選擇性催化還原工藝(SCR)時，不需要為脫硝工藝設(shè)置煙氣再熱裝置，節(jié)省了一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用。
7)由于不需要設(shè)置較大的石灰倉、飛灰倉等，與傳統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)比較，系統(tǒng)簡單、維護(hù)方便、占地面積較小、一次性綜合投資省。
權(quán)利要求
1.一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于包括垃圾焚燒爐的煙道、除塵器、二惡英類分解去除裝置、煙氣洗滌塔、飛灰收集裝置、飛灰洗滌脫水系統(tǒng)、污水處置系統(tǒng)、煙氣加熱裝置及引風(fēng)機(jī)；除塵器入口一側(cè)連接煙道，另一出口側(cè)連接二惡英分解去除裝置，除塵器的下方連接飛灰收集裝置；飛灰收集裝置連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)，煙氣洗滌塔底部集水池與飛灰洗滌脫水系統(tǒng)相連；二惡英分解去除裝置通過管道連接煙氣洗滌塔入口，而煙氣洗滌塔出口連接煙氣加熱裝置，同時煙氣洗滌塔的排水分別連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)與污水處置系統(tǒng)；煙氣經(jīng)加熱裝置通過引風(fēng)機(jī)將凈化煙氣排出去。
2.如權(quán)利要求1所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于煙氣首先經(jīng)過除塵凈化，除塵器為靜電除塵器或者袋式除塵器。
3.如權(quán)利要求1所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于煙氣飛灰洗滌系統(tǒng)包括飛灰定量給料裝置、飛灰洗滌池、污泥脫水裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于煙氣洗滌塔包括煙氣冷卻段、脫酸段、中和吸收段、清洗段組成。
5.如權(quán)利要求1所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于煙氣洗滌塔由多級單塔或二個以上不同功能的單塔組成。
6.如權(quán)利要求1所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于污水處置系統(tǒng)包括均衡池、反應(yīng)池、絮凝沉淀池、過濾裝置、加藥裝置、污泥罐、脫水干化機(jī)。
7.一種廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其具體步驟為
1)、首先焚燒爐出口煙氣經(jīng)過連接煙道進(jìn)入除塵器，煙氣中的飛灰和小部分凝聚在粉塵中的重金屬等顆粒狀物質(zhì)被除塵器捕集；
2)、煙氣中的其它污染物與煙氣一同進(jìn)入二惡英分解系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，99.9％以上的氣態(tài)二惡英類有機(jī)物被分解去除；
3)、酸性氣體隨同煙氣再經(jīng)煙道進(jìn)入煙氣洗滌塔，經(jīng)過降溫、噴淋、吸收，形成酸性收集液；
4)、步驟1當(dāng)中除塵器收集的飛灰，若確認(rèn)為危險廢物，則將飛灰與步驟3的酸性收集液混合，攪拌或震蕩，使飛灰中的重金屬溶解在溶液中，飛灰形成的污泥經(jīng)脫水干化后，可按一般廢物處置；
5)、步驟4溶解后的重金屬廢水排進(jìn)污水處理系統(tǒng)的重金屬絮凝沉淀系統(tǒng)進(jìn)行絮凝沉淀，將該沉淀經(jīng)脫水、干化，制成泥餅，可進(jìn)行重金屬資源化回收利用或按危險廢物處置。
8.如權(quán)利要求7所述的廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其特征在于步驟3中，煙氣在洗滌塔的冷卻段降溫作用下HCl、SOx、HF等酸性物質(zhì)形成酸霧，一部分與噴淋液結(jié)合成液態(tài)酸性溶液，收集到酸洗塔底部；其余未被溶解的酸性物質(zhì)與少量重金屬氣體、微粒一起進(jìn)入脫酸段，被脫酸段中的霧狀噴淋液捕捉，溶解在噴淋液中；煙氣中殘留的少量酸性物質(zhì)進(jìn)入中和吸收段，與其中的堿性噴淋液反應(yīng)，被中和吸收。
9.如權(quán)利要求8所述的廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其特征在于步驟3出口煙氣通過洗滌塔的中和吸收段出口的煙氣清洗裝置過程進(jìn)一步去除煙氣中的少量細(xì)小粉塵。
10.如權(quán)利要求7所述的廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其特征在于所述步驟2)中利用催化原理，分解煙氣中的二惡英類有害物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求7所述的廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)，其特征在于所述飛灰中的重金屬是采用煙氣凈化系統(tǒng)所產(chǎn)生的酸性溶液洗滌溶解在溶液中。
12.如權(quán)利要求7所述的廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其特征在于步驟4)、步驟5)的溶液中的重金屬以物理、化學(xué)方法從溶液中分離。
13.如權(quán)利要求7所述的廢棄物焚燒煙氣凈化工藝，其特征在于所述步驟3)脫酸段利用溶解吸收的方式分離煙氣中的大部分酸性氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢棄物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)及其凈化工藝，其包括垃圾焚燒爐的煙道、除塵器、二惡英類分解去除裝置、煙氣洗滌塔、飛灰收集裝置、飛灰洗滌脫水系統(tǒng)、污水處置系統(tǒng)、煙氣加熱裝置及引風(fēng)機(jī)；除塵器入口一側(cè)連接煙道，另一側(cè)連接二惡英分解去除裝置，除塵器的下方連接飛灰收集裝置；飛灰收集裝置連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)；二惡英分解去除裝置通過管道連接煙氣洗滌塔下部，而煙氣洗滌塔出口連接煙氣加熱裝置，同時煙氣洗滌塔排水分別連接飛灰洗滌脫水系統(tǒng)與污水處置系統(tǒng)；煙氣加熱裝置通過引風(fēng)機(jī)將凈化煙氣排出去。煙氣通過上述除塵、分解二惡英類、吸收中和酸性氣體、去除重金屬、深度除塵等凈化處理過程，可以滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號B01D53/68GK101810992SQ20101018399
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者屠柏銳, 林巖, 賴劍波, 脫培德, 閔澤清, 陸海, 王占全 申請人:創(chuàng)冠環(huán)保(中國)有限公司, 新源(中國)工程有限公司, 屠柏銳