一种防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法与流程

本发明涉及垃圾焚烧技术，特别涉及一种防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法。

背景技术：

垃圾焚烧处理具有减量化、无害化、资源化比较明显等优势，得到迅速推广应用。但是，垃圾焚烧处理过程中产生剧毒物质二恶英(dioxins)，威胁人类的生存环境。垃圾焚烧过程中，二恶英的生成方式包括：炉内生成和尾部烟道内低温合成。

通过“3t+e”工艺，即控制：焚烧温度、烟气在炉内的停留时间、烟气的气固湍动程度和过量空气量，可以有效控制二恶英在炉内的生成。尾部烟道内二恶英的低温合成原理是尾部烟道烟气温度200℃至400℃的范围内，飞灰中的某些金属化合物作催化剂，将垃圾未充分燃尽的碳颗粒和含碳有机物与氯元素反应生成二恶英。由于垃圾焚烧炉的炉膛温度在800℃以上，而烟囱入口的烟气的一般在200℃以下，垃圾焚烧产生的烟气必然经历二恶英低温合成的温度区域，必然发生二恶英的低温合成反应。为了避免垃圾焚烧所产生的二恶英随烟气进入到大气中，垃圾焚烧厂在烟气净化处理中，在尾部烟道喷入活性炭、吸附烟气中二恶英，并通过除尘装置将活性炭捕集下来进入到除尘器收集的飞灰中，最终随着飞灰排放到环境中，飞灰中的二恶英造成环境风险。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法，有效防止垃圾焚烧过程中二恶英的低温合成。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉、高温换热器、高温除尘器、含碳物分解装置、低温换热器和烟气净化装置；

所述垃圾焚烧炉的排烟口与所述高温换热器相连接，高温换热器烟气出口与所述高温除尘器相连接，高温除尘器将烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质收集下来，高温除尘器烟气出口与含碳物分解装置相连接，通过含碳物分解装置使烟气中的碳颗粒和含碳有机物转化为无毒的二氧化碳和水，含碳物分解装置烟气出口连接低温换热器，低温换热器烟气出口连接烟气净化装置，烟气净化后达标排空。

进一步，在所述高温除尘器烟气出口位置设置温度传感器，通过温度传感器监测烟气温度。

进一步，所述含碳物分解装置为催化燃烧装置、等离子体装置或光催化装置。

进一步，所述催化燃烧装置的催化剂为钯催化剂或者铂催化剂。

进一步，所述等离子体装置的等离子体为非平衡态等离子体，即低温等离子体；或者等离子体为平衡态等离子体，即高温等离子体。

进一步，所述光催化装置的光源为紫外光，光催化剂为二氧化钛。

进一步，所述高温除尘器的除尘材料采用多孔金属过滤材料、多孔陶瓷过滤材料或者多孔复合过滤材料。

防止二恶英低温合成的垃圾焚烧方法，包括如下步骤：

步骤一：将垃圾焚烧炉中垃圾焚烧产生的高温烟气通入高温换热器对高温烟气进行降温，将烟气温度降低到450℃±50℃；

步骤二：降温后的烟气通入高温除尘器进行除尘净化处理，高温除尘器将烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质收集下来；

步骤三：经过高温除尘器净化后的烟气进入含碳物分解装置，利用催化剂的催化作用将烟气中残余的碳颗粒、以及含碳有机物在催化剂的作用下与氧气发生催化氧化反应，生成二氧化碳和水；

步骤四：完成除尘净化和催化燃烧后的烟气通入低温换热器，通过低温换热器将烟气温度降低到200℃以下；

步骤五：低温烟气进入烟气净化装置，完成脱酸、除尘、脱除二恶英净化措施后达标排空。

本发明的有益效果是：

本发明的防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉、高温换热器、高温除尘器、含碳物分解装置、低温换热器和烟气净化装置；垃圾焚烧炉中垃圾焚烧排放的烟气经高温换热器降温后温度达到450℃±50℃，该温度范围高于二恶英的低温合成温度范围，在该环节不会发生二恶英的合成；随后烟气经过高温除尘器，脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质，不仅脱除了作为二恶英低温合成的催化剂，而且避免烟气中的灰尘、碳颗粒等对后续含碳物分解装置催化剂的磨损和毒化，以及避免含碳物分解装置的堵塞；净化后的烟气进入含碳物分解装置，烟气中残存的垃圾焚烧未燃尽的碳颗粒和含碳有机物在450℃±50℃的温度范围内，经过催化燃烧后转变成二氧化碳和水，消除了二恶英低温合成所必须的碳颗粒和含碳有机物。经过催化燃烧后的烟气在低温换热器内放热温度降低到200℃以下，经历400℃至200℃的温度区间，在二恶英的低温合成的200℃至400℃的范围内，烟气中缺少二恶英低温合成的所需的催化剂、以及碳颗粒和含碳有机物，有效防止了二恶英的低温合成，减少垃圾焚烧对环境的污染。

进一步，在高温除尘器烟气出口位置设置温度传感器，通过温度传感器监测烟气温度，然后调节垃圾焚烧炉的燃烧条件，保证高温烟气经高温换热器温度降低到450℃±50℃，在保证烟气温度不低于400℃的前提下，尽量降低烟气温度。

在含碳物分解装置内，烟气中残余的碳颗粒、以及含碳有机物在催化剂的作用下与氧气发生催化氧化反应，避免低温生成二恶英的同时，生成产物是二氧化碳和水，对环境无任何污染，安全环保。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图

图中：1-垃圾焚烧炉，2-高温换热器，3-高温除尘器，4-温度传感器，5-含碳物分解装置，6-低温换热器，7-烟气净化装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉1、高温换热器2、高温除尘器3、温度传感器4、含碳物分解装置5、低温换热器6、烟气净化装置7。

所述垃圾焚烧炉1的排烟口与所述高温换热器2相连接，通过高温换热器2对垃圾焚烧炉1排出的高温烟气进行降温，所述高温换热器2烟气出口与所述高温除尘器3相连接，高温除尘器脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质，高温除尘器3烟气出口与含碳物分解装置5相连接，借助催化剂使碳颗粒和含碳有机物在较低的起燃温度下进行燃烧，使有机废气分解为无毒的二氧化碳和水，含碳物分解装置5烟气出口连接低温换热器6，通过低温换热器6将烟气温度降低到200℃以下，低温换热器6烟气出口连接烟气净化装置7，经烟气净化装置进一步完成净化，烟气满足环保排放要求的条件下排放到大气中。

在高温除尘器3烟气出口位置设置温度传感器4，通过温度传感器4监测烟气温度，然后调节垃圾焚烧炉1的燃烧条件，保证高温烟气经高温换热器2温度降低到450℃±50℃。

所述高温除尘器3的除尘材料可以采用多孔金属过滤材料，也可以采用多孔陶瓷过滤材料，或者其他多孔复合过滤材料。

所述含碳物分解装置为催化燃烧装置，催化燃烧装置的催化剂可以是贵金属催化剂钯或者铂，也可以是非贵金属催化剂，如镉金属的氧化物、锰金属的氧化物、铁金属的氧化物、钴金属的氧化物或铜金属的氧化物，催化剂基体还可以是多孔陶瓷基体，也可以是多孔金属基体，还可以是多孔复合基体。

所述含碳物分解装置为等离子体装置，等离子体装置的等离子体可以是平衡态等离子体、即高温等离子体，也可以是非平衡态等离子体、即低温等离子体。

所述含碳物分解装置为光催化装置，光催化装置的光源为紫外光，也可以是紫外—发光二极管联合光源，所述光催化装置的光催化剂为二氧化钛。

基于上述垃圾焚烧系统，本发明还提供了一种防止二恶英低温合成的垃圾焚烧方法，包括如下步骤：

步骤一：将垃圾焚烧产生的烟气通入高温换热器对高温烟气进行降温，烟气温度降低到450℃±50℃；

步骤二：降温后的烟气通入高温除尘器进行除尘净化处理，高温除尘器脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质；

步骤三：经过高温除尘器净化后的烟气进入含碳物分解装置，利用催化剂的催化作用将烟气中残余的碳颗粒、以及烟气中的含碳有机物在催化剂的作用下与氧气发生催化氧化反应，生成二氧化碳和水；

步骤四：完成除尘净化和催化燃烧后的烟气通入低温换热器，通过低温换热器6将烟气温度降低到200℃以下；

步骤五：低温烟气进入烟气净化装置，完成脱酸、除尘、脱除二恶英等净化措施后，满足环保排放要求的条件下排放到大气中。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。