专利名称：一种垃圾焚烧烟气综合净化系统及其净化方法
技术领域：
本发明属于一种尾气处理的设备及其工艺，特别涉及一种垃圾焚烧烟气综合净化设备及其净化工艺。
背景技术：
2004年，中国城市垃圾约I. 9亿吨，垃圾产生量超过了美国成为世界第一。预测到2030年，将增至4. 8亿吨，建设部制定目标要把城市垃圾焚烧率提升至30%。由此将会产生 大量废气、废渣等需要处理。我国垃圾焚烧烟气净化系统基本上采用“半干法脱酸+活性炭喷射吸附二噁英+布袋除尘器除尘”的烟气组合处理工艺工艺。在国内应用的半干法烟气脱酸工艺主要有以下三种技术喷雾干燥法烟气净化技术；循环悬浮法烟气净化技术；多组分有毒废气治理技术(MGHT)。上述技术为脱除烟气中的二噁英及重金属等物质，需要喷入活性炭等。而且不能处理烟气中的N0X，需要配套SCR或者SNCR等脱硝工艺技术措施。工业上的SCR的脱硝温度较高，需要催化剂。垃圾焚烧烟气产生的重金属等容易污染脱硝催化剂，使催化剂失效。半干法等垃圾焚烧烟气净化技术为脱除垃圾焚烧尾气中的汞、二噁英等，需要喷射活性炭粉才能够达到要求。半干法的关键设备需要从国外进口。
发明内容
本发明为了克服现有技术中半干法必须配合SCR或SNCR才能达到NOx的排放要求的不足，提供一种垃圾焚烧烟气净化技术，通过半干法除酸装置，除尘装置，碳基吸附塔等将烟气中有害杂质变成无害的N2除脱除酸性气体外，兼具脱硝、除二噁英、除重金属的目的。本发明的目的是这样实现的一种垃圾焚烧烟气净化系统，包括循环流化床反应器或类似的半干法除酸装置、除尘系统、换热器、碳基吸附反应系统、引风机、烟囱，半干法除酸装置通过管道与除尘设备相连；碳基吸附反应系统包括碳基吸附剂料仓、碳基吸附塔，碳基吸附剂再生塔、输送带、筛分器；碳基吸附塔的上部与碳基吸附料仓相连；碳基吸附塔的下部通过安装着换热器的管道，与除尘设备相连；碳基吸附塔包括碳基吸附脱硫塔、碳基吸附脱硝塔；碳基吸附脱硝塔的下部通着氨源；烟囱通过装有引风机的管道，与碳基吸附塔上部相连；碳基吸附剂再生塔通过筛分器、输送带，与碳基吸附塔的下部相连，换热器为气气换热器，碳基吸附脱硫塔、碳基吸附脱硝塔，为分体的，或合并为一体。，碳基吸附塔的反应温度为>90°C，碳基吸附剂再生塔的解析再生采用氮气间接加热。一种垃圾焚烧烟气净化方法，包括以下步骤
步骤1，垃圾焚烧炉产生的烟气经过换热器换热后，进入半干法除酸装置，被喷入石灰粉，除去烟气中的大部分酸性气体；采用喷水降温的方法将烟气的温度降至<95°c，从而预脱除焚烧烟气中的酸性气体HC1、HF、SO2,为碳基吸附工艺做准备；步骤2 :脱除酸性气体后的烟气，进入除尘设备，脱除去烟气中的粉尘；
步骤3 :脱尘后的烟气，经过换热器后升温至>90°C，送入碳基吸附脱硫塔。经碳基吸附剂吸附脱硫后的烟气进入碳基吸附脱硝塔的底部，在脱硝塔的底部被喷入氨源，与烟气一同进入脱硝塔，由碳基吸附剂的活性组分催化NOx与氨源反应，脱除烟气中的N0X。步骤4 :失去吸附及反应能力的碳基吸附剂被送入筛分器，筛分后由输送带送入碳基吸附剂再生塔，经过解析再生后的碳基吸附剂继续返回碳基吸附塔循环使用。进一步，碳基吸附剂的粒径在O. 5一15mm。进一步，在碳基吸附脱硝塔底部送入的氨源为NH3、尿素或类似氨源，在吸附反应床中NOx与喷入的NH3反应生成N2。
进一步，碳基吸附剂再生塔解析再生出的高浓度的酸性气体返回半干法除酸装置继续脱除酸性气体。进一步，失去催化作用的、吸附饱和的碳基吸附剂可以送入焚烧炉焚烧作为热源。本发明着眼于垃圾焚烧尾气(包括工业垃圾焚烧尾气、生活垃圾焚烧尾气、医疗垃圾焚烧尾气等，也可以包括金属冶炼行业中的矿石焚烧尾气以及玻璃行业中的烧结尾气等)的净化处理，能够充分净化垃圾焚烧产生的尾气，可以脱除垃圾焚烧烟气中硫氧化物、氮氧化物、脱除重金属、HF、HCl、脱除二噁英等。
图I为本发明的系统结构及方法流程示意图。
具体实施例方式为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，基于这些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。本发明采用包括循环流化床反应器或类似的半干法除酸装置(I)、除尘设备(4)、换热器(5)、碳基吸附反应系统、引风机(6)、烟囱(7)组成的垃圾焚烧烟气净化系统，实施垃圾焚烧烟气净化。根据垃圾焚烧炉产生的烟气的温度及成分调整烟气的温度，将烟气首先与换热器
(5)进行换热，降温至<95°C，然后烟气被送入循环流化床反应器或类似的半干法除酸装置
(I)。换热器(5)可以采用气气换热器GGH。其中，230°C的焚烧炉烟气，含有1300mg/Nm3的HCl，1200mg/Nm3 的 SO2,含有 NOx 约 450mg/Nm3，二噁英 4. OngTEQ/Nm3,1. 9g/Nm3 的烟尘等。通过烟气换热器(5)换热至90°C。若温度仍达不到要求，可以采用补充降温手段，即在循环流化床反应器或类似的半干法除酸装置(I)顶部喷水的方法。进入装置(I)中出来的烟气，被喷入石灰粉，除去烟气中的大部分酸性气体。由于除酸反应过程中的会产生大量的粉尘，包括未反应的Ca(OH)2等，则经除酸反应过程的烟气，要经过除尘设备(4)，例如布袋除尘器，进行除尘处理。经除尘设备(4)除尘后的烟气，温度在65°C。除尘处理产生的大部分底料送入碳基吸附脱硫塔(9)继续反应，一部分含有垃圾焚烧粉尘的底料含有部分重金属Hg等污染成分，被送入填埋场填埋处理。其中，经布袋除尘后，部分未反应的石灰粉送入循环流化床中继续反应，部分送至固废处理系统。脱尘的烟气，送入GGH换热器(5)升温至>90°C，经GGH升温后的烟气送入碳基吸附反应系统，脱除在半干法反应中没有反应的部分S02、HC1、HF等。该碳基吸附反应系统包括碳基吸附剂料仓(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附剂再生塔(11)、输送带(2)、筛分器(3);碳基吸附塔(12)的上部与碳基吸附料仓(8)相连。碳基吸附塔(12)的下部通过安装着换热器(5)的管道，与除尘设备(4)相连。碳基吸附塔(12)包括两个设备碳基吸附脱硫塔
(9)，碳基吸附脱硝塔(10)，该脱硫塔(9)和脱硝塔(10)可以是分体的，也可以是分为两段的合体形式，下段为碳基吸附脱硫段(9)，主要是吸附S02等酸性气体，上段为碳基吸附脱硝段(10)。
在碳基吸附脱硝塔(10)的底部通着氨源，喷入25%的氨水，经过汽化装置气化后并与空气相混合后的达到温度95°C后额度烟气，喷入吸收塔的中部进行脱硝反应，由碳基吸附剂上的活性组分催化NOx与NH3反应。氨源可以采用氨水，也可以采用尿素等。若采用氨水，可采用10%-25%的氨水用汽化装置汽化后与空气混合送入碳基吸附塔(12)的碳基吸附脱硝段(10)底部。脱硝用的氨源，采用液氨经液氨蒸发器蒸发后配上空气，后喷入脱硝段底部，与脱硫段来的烟气一同进入脱硝段，参与脱硝反应。净化后的烟气聚集在碳基吸附塔(12)上部，通过装有引风机(6)的管道引导出来，从烟囱(7)排入大气。碳基吸附剂的粒径为O. 5-15mm的颗粒。失去效能的碳基吸附剂经碳基吸附塔
(12)底部送入筛分器(3)筛分，筛分后的碳基吸附剂送入再生塔(11)进行解析再生。碳基吸附剂的解析再生方式采用氮气间接加热，再生温度在400-450°C之间，再生烟气中含有大量的S02。若烟气量大，二氧化硫的浓度高，可以增加SO2制酸系统制备硫酸，或者直接制备硫磺等产品。若烟气量小，烟气中的二氧化硫的浓度偏低，可以直接将解析气体送入前面的装置(I)中，从半干法中进行脱硫反应。再生后的碳基吸附剂送入碳基吸附塔(12)顶部，重新参与脱硫脱硝的反应。筛分后的少量粉状碳基吸附剂送入焚烧炉焚烧，其中吸附的二噁英、重金属经高温焚烧(>80(TC)分解，分解后的吸附剂重新进入吸附塔进行吸附。经过本发明的净化过程，垃圾焚烧尾气(包括工业垃圾焚烧尾气、生活垃圾焚烧尾气、医疗垃圾焚烧尾气等，也可以包括金属冶炼行业中的矿石焚烧尾气以及玻璃行业中的烧结尾气等)的净化处理，能够充分净化垃圾焚烧产生的尾气，可以脱除垃圾焚烧烟气中硫氧化物、氮氧化物、脱除重金属、HF、HC1、脱除二噁英等。经吸收塔反应后的气体成分为20mg/Nm3 的 HCl，35mg/Nm3 的 SO2,含有 NOx 约 75mg/Nm3，二卩惡英 O. 25ngTEQ/Nm3，30mg/Nm3 的烟尘。
权利要求
1.一种垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于，包括循环流化床反应器或类似的半干法除酸装置(I)、除尘系统(4)、换热器(5)、碳基吸附反应系统、引风机(6)、烟囱(7)， 所述半干法除酸装置(I)通过管道与所述除尘设备(4)相连； 所述的碳基吸附反应系统包括碳基吸附剂料仓(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附剂再生塔(11)、输送带(2)、筛分器(3);所述碳基吸附塔(12)的上部与所述碳基吸附料仓(8)相连；所述碳基吸附塔(12)的下部通过安装着所述换热器(5)的管道，与所述除尘设备(4)相连； 所述碳基吸附塔包括碳基吸附脱硫塔(9)、碳基吸附脱硝塔(10);所述碳基吸附脱硝塔(10)的下部通着氨源； 所述烟囱(7)通过装有所述引风机(6)的管道，与所述碳基吸附塔(12)上部相连； 所述碳基吸附剂再生塔(11)通过所述筛分器(3)、所述输送带(2)，与所述碳基吸附塔(12)的下部相连。
2.如权利I所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于，所述的换热器(5)为气气换热器。
3.如权利I所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于，所述的碳基吸附脱硫塔(9)、碳基吸附脱硝塔(10)，为分体的，或合并为一体。
4.如权利I所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于，所述的碳基吸附塔(12)的反应温度为>90°C。
5.如权利I所述的垃圾焚烧烟气净化系统，其特征在于，所述的碳基吸附剂再生塔(11)的解析再生，采用氮气间接加热。
6.一种垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤I，垃圾焚烧炉产生的烟气经过换热器(5 )换热后，进入半干法除酸装置(I)，被喷入石灰粉，除去烟气中的大部分酸性气体；采用喷水降温的方法将烟气的温度降至<95°C，从而预脱除焚烧烟气中的酸性气体HC1、HF、SO2,为碳基吸附工艺做准备； 步骤2 :脱除酸性气体后的烟气，进入除尘设备(4)，脱除去烟气中的粉尘； 步骤3 :脱尘后的烟气，经过所述换热器(5)后升温至>90°C，送入碳基吸附脱硫塔(9)，经碳基吸附剂吸附脱硫后的烟气进入碳基吸附脱硝塔(10)的底部，在所述脱硝塔(10)的底部被喷入氨源，与烟气一同进入所述脱硝塔(10)，由碳基吸附剂的活性组分催化NOx与氨源反应，脱除烟气中的NOx; 步骤4 :失去吸附及反应能力的碳基吸附剂被送入筛分器(3)，筛分后由输送带(2)送入碳基吸附剂再生塔(11)，经过解析后的碳基吸附剂继续返回所述碳基吸附塔循环使用。
7.如权利6所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于，所述的碳基吸附剂的粒径在O.5——15mm0
8.如权利6所述垃圾的焚烧烟气净化方法，其特征在于，在所述碳基吸附脱硝塔(10)底部送入的氨源为NH3、尿素或类似氨源，在吸附反应床中NOx与喷入的NH3反应生成N2和水。
9.如权利6所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于，所述碳基吸附剂再生塔(11)解析再生出的高浓度的酸性气体返回所述装置(I)继续进行脱除酸性气体。
10.如权利6所述的垃圾焚烧烟气净化方法，其特征在于，失去催化作用的、吸附饱和的碳基吸附剂可以送入焚烧炉焚烧作为热源。
全文摘要
本发明涉及一种垃圾焚烧烟气净化设备，包括半干法除酸装置(1)、除尘系统(4)、换热器(5)、碳基吸附反应系统、引风机(6)、烟囱(7)；所述的碳基吸附反应系统包括碳基吸附剂料仓(8)、碳基吸附塔(12)，碳基吸附剂再生塔(11)、输送带(2)、筛分器(3)。本发明的净化工艺，首先预脱除焚烧烟气中的酸性气体HCl、HF、SO2等，为碳基吸附工艺做准备，预处理后的烟气经过换热器加热升温至>85℃后送入碳基吸附反应器(碳基吸附反应器至少一层)与喷入的NH3等发生反应，脱除焚烧烟气中的NOx，能够充分净化垃圾焚烧产生的尾气，脱除气体中酸性物质、氮氧化物、脱除重金属等有害物质。
文档编号B01D53/60GK102895857SQ20121042884
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者张开元, 贾双燕, 秦省军 申请人:北京国电清新环保技术股份有限公司