一种动物无害化焚烧处理的烟气净化工艺及设备的制作方法

本发明涉及动物无害化处理技术领域，具体地说是一种动物无害化焚烧处理的烟气净化工艺及设备。

背景技术：

动物焚烧处理中产生的烟气，在国内外的研究现状、水平和解决攻关内容的必要性：

(1)国内外的研究现状、水平

上海是国内最早开始建立病死动物无害化集中处理场所的省市，在2002年就开始建设焚烧工艺为主体设备的处理流水线。当初因为国内没有现成的工艺技术可参照，因此，基本上是参考生活垃圾焚烧的工艺建设，但因动物无害化处理量和成分相比生活垃圾而言变化较大，更为复杂，故烟气净化处理的难度就相对较大，随着处理量的不断上升，上海市动物无害化处理中心于2013年先后对原有二套动物焚烧处理流水线进行了大修改造，一方面推进了处理能力，一方面也又增加了烟气净化设施，使焚烧烟气排放有了很大的改进。2013年以后，随着政府对动物无害化处理工作的日益重视，农业部试点推进病死畜禽无害化处理长效机制工作力度加强，不少兄弟省份都陆续到上海市动物无害化处理中心来考察学习，农业部紧急启动制定了《病死动物无害化处理技术规范》，上海市动物无害化处理中心主要负责起草了焚烧工艺部分内容。

浙江、江苏等地自2013年后对病死畜禽无害化处理的工作推动力度相对较大，但与其他省一样，大家对采取何种处理工艺，如何建设集中处理场所等问题比较茫然，有的借用现有的生活垃圾焚烧设施处理，有的借用医废处理设备处理，有的则采用适用动物物料特征的化制法、生物降解法、消毒法、水解法、堆肥法掩埋法等处理。对焚烧工艺的研究很少涉及，即使采用焚烧处理的，其烟气净化处理也大多按照生活垃圾或医废的技术处理，没有针对性，且不稳定。

国外发达国家对病死畜禽的无害化处理工作开展较早，像美国、欧盟、加拿大、日本等国对病死畜禽的无害化处理有专门的法规和技术指南，其中

70％采用工业化焚烧处理的方式，因此，对其的工艺的研究也起步较早，焚烧后排放的烟气处理技术也相对成熟可靠，但仍然没有摆脱通过高烟囱排放，排放的烟气中绝大多数还存在所谓的白烟现象。

(2)必要性

2013年上半年，黄浦江及上游水域死猪漂浮事件发生后，全国上下、各地都高度重视病死畜禽的无害化处理工作。2013年，经国务院同意，农业部发布《建立病死猪无害化处理长效机制试点方案》，要求19个省(市、区)212个市县试点推进建设动物无害化集中处理场所，其中要求，当发生一类动物疫病以及炭疽、结核等重点动物疫病死亡的猪必须实施工厂化焚烧处理。随后，又发布了《病死动物无害化处理技术规范》，其中焚烧法适用于所有动物、所有物料、所有疫情，适用范围最广，无害化、减量化最彻底。但由于传统的焚烧工艺能耗高，易产生二次污染，使不少地方对焚烧法处理动物尸体望而却步，有的还因为周边居民强烈要求不能设烟囱而使项目环评很难通过，对立项选址产生极大的困难。因此，加快对动物无害化焚烧烟气净化技术的研究及示范应用，降低焚烧污染物浓度，达到无烟排放将是一个势在必行的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种无烟尘、低污染、无烟囱的动物尸体无害化焚烧处理的烟气净化工艺及设备。

实现上述目的，设计一种动物无害化焚烧处理的烟气净化工艺，其特征在于，包括如下处理步骤：

(1)动物尸体焚烧：动物尸体在1000℃以上焚烧25分钟以上，焚烧后的灰渣收集处理；

(2)过滤：焚烧后产生的烟气经消烟室内的蜂窝网状过滤层进行过滤，初步去除烟气中的1毫米以上粒径的尘粒和水气，烟气流经消烟室的速度为2米每秒，流经时间十秒以上，并通过消烟管根据焚烧量补充氧气使烟气中不完全燃烧产生的有机物再次充分燃烧；蜂窝网状过滤层采用耐高温陶瓷材料；

(3)初步调温：经过过滤后的烟气再进调温装置进行初步调温处理；烟气温度调整到850℃-1000℃，并在调温装置内停留2秒以上；

(4)急冷：经过初步降温后的烟气再进行急冷；烟气在急冷塔内1秒时间内需要降温至160-170℃；

(5)去除酸性物质并初步除尘：急冷后的烟气再喷射活性炭或消石灰，以初步去除其中的酸性物质，在喷射时产生的烟尘采用旋风除尘器进行吸附收集；

(6)布袋除尘：经过除酸和初步除尘后的烟气再进入布袋除尘器中进一步除尘；

(7)气液融合分离：将除尘后的烟气进入喷淋式蛇形管采用5℃喷淋液进行喷淋，低温环境中，烟气中小颗粒的水珠在药剂和喷淋液的共同作用下逐渐变成大颗粒液滴，在重力影响下逐步沉降至蛇形管道底部逐步汇集成水流沿着管道的角度自然流淌，而其余不融气体则从喷淋式蛇形管的出口溢出，从而达到气液融合分离的效果；所述的喷淋液为在净水中加入质量比万分之一的带羧基和氨基的蛋白质表面活性剂；喷淋后的液体经水净化装置依次进行中和、絮凝沉淀、过滤净化后再加入表面活性剂形成喷淋液循环利用直至达到排放标准；

(8)活性炭复合材料吸附：经喷淋式蛇形管喷淋后释放的气体，经活性炭复合吸附层；所述的活性炭复合吸附层以活性炭为基料混合纳米活性催化剂和生物活性提取物，活性炭：纳米活性催化剂：生物活性提取物的质量比为10000:0.1～1:0.1～1.5；

(9)排放，经活性炭吸附后的气体排入大气。

所述带羧基和氨基的蛋白质表面活性剂为槐糖脂表面活性剂。

所述纳米活性催化剂为二氧化钛。

所述生物活性提取物为蛋白酶。

一种所述烟气净化工艺所采用的设备，其特征在于，包括：

焚烧炉，所述焚烧炉上设有排渣口和烟气出口；

消烟室，在壳体内设蜂窝网状过滤层，所述蜂窝网状过滤层采用耐高温陶瓷材料制成的蜂窝网状结构，且在蜂窝网状结构中填充有耐高温金属氧化铝纤维丝，所述壳体上设有进口和出口，所述进口采用管道连接焚烧炉的烟气出口；

调温装置，其上设有气体进口和气体出口，所述气体进口连接消烟室的出口；

急冷塔，其急冷塔气体进口连接调温装置的气体出口；

除酸管，其一端连接急冷塔气体出口；其另一端设有旋风除尘器；

活性炭或消石灰喷射装置，其出口端贯通连接所述除酸管的管壁；

布袋除尘器，其进口端连接旋风除尘器的出口端；

气液融合分离装置，包括喷淋式蛇形管、水净化装置，喷淋式蛇形管的蛇形进气管的进口端采用管路连接布袋除尘器的出口端；水净化装置的进口连接蛇形进气管的出口端；水净化装置的出水口采用管路依次连接制冷机、加入表面活性剂用的加药机、所述喷淋式蛇形管的喷淋管进水口，净化后的水经过制冷机降温至5℃经过泵打至加药机加入表面活性剂，加入表面活性剂后循环使用；

活性炭过滤吸附器，包括吸附室、若干平行布置于吸附室内的活性炭复合吸附层；吸附室的进、出口对称布置，且吸附室的进、出口之间的连线与活性炭复合吸附层平行，使相邻的活性炭复合吸附层之间、以及最外侧的两个活性炭复合吸附层与吸附室的内壁之间分别形成通道；每个通道的一端采用封闭的连接挡板密封连接，而相邻两个通道的连接挡板分列于不同侧，将若干活性炭复合吸附层连接成回形结构，所述吸附室的进口管路连接水净化装置的出气口。

所述的活性炭过滤吸附器串联和/或并联有多个。

所述带羧基和氨基的蛋白质表面活性剂为槐糖脂表面活性剂。

所述喷淋式蛇形管中蛇形进气管沿进料方向呈倾斜布置，倾斜的角度为1度。

所述旋风除尘器及布袋除尘器分别设有飞灰收集盒。

所述喷淋式蛇形管的喷嘴采用螺旋形喷嘴。

本发明与现有技术相比，具备如下优势：

采用了国内外首创的烟气液融合技术，本技术采用独特设备设计，特定的安装角度，将原焚烧烟气通过融入一定科学配方的液体后进行气液分离，分离出的液体经污水处理后达标排放，气体达标直接排放，系统具有能耗低、污染物分离效果好等优点；

采用了活性炭复合吸附层，大大降低烟气中的污染物和臭气排放量，降低运行成本，该技术为以活性炭为基料与纳米活性催化剂和生物活性提取物按特定比例及进行复合，极大的增加了吸附分解二恶英、二氧化硫、臭气效率并使吸附材料使用寿命延长50％以上，具有运行成本低、使用效果好、使用寿命长等优点，此技术在国内外，尚未有使用报导；

本发明工艺，无烟尘、低污染、无烟囱，环保经济，将成为行业标准。

附图说明

图1为本发明的工艺设备流程框图。

图2为本发明中气液融合分离装置的连接示意图。

图3为本发明中活性炭过滤吸附器的结构示意图。

图4为本发明中喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步地说明。

实施例1

参见图1～图4，本发明一种动物无害化焚烧处理的烟气净化工艺，其特征在于，包括如下处理步骤：

(1)动物尸体焚烧：动物尸体在温度1000℃以上的焚烧炉内，经过30分钟焚烧时间，焚烧后的灰渣收集处理；

(2)过滤：焚烧后产生的烟气经消烟室内的蜂窝网状过滤层进行过滤，初步去除烟气中的1毫米以上粒径的尘粒和水气，烟气流经消烟室的速度为2米每秒，流经时间十秒以上并通过消烟管补充适当量的氧气使烟气中不完全燃烧产生的有机物再次充分燃烧；本发明通过焚烧温度的控制和烟气消烟室停留时间，使烟气不需要使用燃烧器就可达到完全分解烟气，同时充分分解二噁英等有害物质，防止二噁英的逆生成；

(3)初步调温：经过过滤后的烟气再进调温装置进行初步调温处理；烟气温度调整到850℃-1000℃，并在调温装置内停留2秒以上；

(4)急冷：经过初步降温后的烟气再进行急冷；烟气在急冷塔内1秒时间内需要降温至160-170℃；

(5)去除酸性物质并初步除尘：急冷后的烟气再喷射活性炭或消石灰，以初步去除其中的酸性物质，在喷射时产生的烟尘采用旋风除尘器进行吸附收集；

(6)布袋除尘：经过除酸和初步除尘后的烟气再进入布袋除尘器中进一步除尘；

(7)气液融合分离：将除尘后的烟气进入喷淋式蛇形管采用5℃喷淋液进行喷淋，低温环境中，烟气中小颗粒的水珠在药剂和喷淋液的共同作用下逐渐变成大颗粒液滴，在重力影响下逐步沉降至蛇形管道底部逐步汇集成水流沿着管道的角度自然流淌，而其余不融气体则从喷淋式蛇形管的出口溢出，从而达到气液融合分离的效果，所述的喷淋液为在净水中加入质量比万分之一的带羧基和氨基的蛋白质表面活性剂，本例中采用槐糖脂表面活性剂；喷淋后的液体通过取样后，再根据实际水质在水净化装置中依次进行中和、絮凝沉淀、过滤净化后再加入所述表面活性剂形成喷淋液循环利用直至达到排放标准；采用了国内外首创的烟气液融合技术，将原焚烧烟气通过融入一定科学配方的喷淋液体后进行气液分离，分离出的液体经污水处理后达标排放，气体达标直接排放，系统具有能耗低、污染物分离效果好等优点；

(8)活性炭复合材料吸附：经喷淋式蛇形管喷淋后释放的气体，经活性炭复合吸附层；所述的活性炭复合吸附层以活性炭为基料混合纳米活性催化剂和生物活性提取物，活性炭：纳米活性催化剂：生物活性提取物的质量比为10000:0.1～1:0.1～1.5；采用了活性炭复合纳米技术，大大降低烟气中的污染物和臭气排放量，降低运行成本，该技术为以活性炭为基料与纳米活性催化剂和生物活性提取物按特定比例及进行复合，极大的增加了吸附分解二恶英、二氧化硫、臭气效率并使吸附材料使用寿命延长50％以上，纳米活性催化剂能快速使活性炭还原恢复活性；具有运行成本低、使用效果好、使用寿命长等优点，此技术在国内外，尚未有使用报导；

其中，活性炭：纳米活性催化剂：生物活性提取物的质量比为的对比实验数据如下：

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:0.1:0.1时可延长使用寿命1月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:0.3:0.3时可延长使用寿命2月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:0.5:0.5时可延长使用寿命3月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:0.7:0.7时可延长使用寿命4月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:1:1时可延长使用寿命5月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:1.5:1.5时可延长使用寿命5月；

活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:0.5:1.5时可延长使用寿命3月；

最佳配比为，活性炭：催化剂：生物活性提取物＝100000:1:0.5；

(9)排放，经活性炭吸附后的气体排入大气。

进一步的，所述带羧基和氨基的蛋白质表面活性剂为槐糖脂表面活性剂。

进一步的，所述纳米活性催化剂为二氧化钛。

进一步的，所述生物活性提取物为蛋白酶。

本发明中，气-液融合分离净化技术是取消烟囱的核心环节。在焚烧炉现有净化系统后方搭建气-液融合净化技术实验平台，构建气、固、液三相分离管路，喷淋系统和液相反应区通过自动化控制系统实现自动控制达标排放，所述气液融合分离装置中水净化装置的出气口设有温度传感器，喷淋式蛇形管中的喷淋量主要是通过在plc控制器中事先设置喷淋液中泵送净化水的泵的电流，所述温度传感器的信号端、泵的信号端分别与plc控制器的相应信号端连接，一旦处理的烟气量上升，则水净化装置的出气口测得的温度必然会升高，而plc控制器中内置的prd运算程序会根据测得的烟气量、温度等自动控制泵的变频器的输出频率，使泵的电流始终稳定。本例中的plc控制器可以采用西门子200。

通过该技术将高温烟气通过降温并融入液体中，并通过复合吸附过滤技术，将烟气中的固体(烟尘、油脂)、液体和气体达到三相同步分离，污水经冷却后循环使用，少量剩余污水能够纳管排放，最终取消烟囱的设置。该技术国内外首创。

另外，在气-液融合分离净化技术后方搭建活性炭复合纳米技术实验平台，安装2～3组活性炭过滤吸附器，实现串联、并联和串并联结合，先串联后并联或先并联后串联等不同连接顺序的处理方式，调试烟气各项指标稳定在最佳状态，同时可保证在安装、调试、检修等情况时的烟气质量。通过焚烧后烟气净化处理系统，使烟气可能产生的几十种有害化学物质得到不同程度的清除，其中烟气常规监测指标中的so2、nox、二噁英可降低50％，清除烟尘粒子、水气和臭气，能够达到欧盟污染物排放指标。该技术在国内外焚烧烟气中尚未使用，课题实施后将具有广阔的发展前景。

对三个示范平台进行调试运行及参数优化。等崇明无害化处理中心建成后，将其焚烧炉排放烟气全部纳入净化系统，并实现联动控制，最终形成一套烟气净化系统。

本发明处理烟气后的能达到指示如下：

1、主要污染物排放限值达到欧盟比指标，具体如下：颗粒物(测定均值)10mg/nm3；一氧化碳(co)50mg/nm3氮氧化物(nox)200mg/nm3；二氧化硫(so2)50mg/nm3；二噁英0.1ngteq/m3；尾气排放无烟尘、水气可见；不设置烟囱，污水处理纳管排放，指标达到上海市污水排入城镇下水道水质标准。

2、日均处理量相同情况下，减排烟气总量10％以上。

3、焚烧每吨动物物料平均省油15％以上。节省60元/吨(物料)。每天焚烧25吨物料可节省柴油费1500元。

实施例2

参见图1，一种所述烟气净化工艺所采用的设备，其特征在于，包括：

焚烧炉，所述焚烧炉上设有排渣口和烟气出口；本例中焚烧炉的烟气出口上设有第一温度传感器；

消烟室，在壳体内设蜂窝网状过滤层，所述蜂窝网状过滤层采用耐高温陶瓷材料制成的蜂窝网状结构，且在蜂窝网状结构中填充有耐高温金属氧化铝纤维丝，所述壳体上设有进口和出口，所述进口采用管道连接焚烧炉的烟气出口；本发明中蜂窝网状结构能增加消烟面积和提高消烟效率；本例中消烟室的出口上设有压力表、压力传感器和第二温度传感器；

调温装置，其上设有气体进口和气体出口，所述气体进口连接消烟室的出口；本例中调温装置的气体出口上还设有第三温度传感器；

急冷塔，其急冷塔气体进口连接调温装置的气体出口；急冷塔的气体出口还设有第四温度传感器；

除酸管，其一端连接急冷塔气体出口；其另一端设有旋风除尘器；

活性炭或消石灰喷射装置，其出口端贯通连接所述除酸管的管壁；

布袋除尘器，其进口端连接旋风除尘器的出口端；

气液融合分离装置，包括喷淋式蛇形管、水净化装置，喷淋式蛇形管的蛇形进气管的进口端采用管路连接布袋除尘器的出口端；水净化装置的进口连接蛇形进气管的出口端；水净化装置的出水口采用管路依次连接制冷机、加入表面活性剂用的加药机、所述喷淋式蛇形管的喷淋管进水口，净化后的水经过制冷机降温至5℃经过泵打至加药机加入表面活性剂，加入表面活性剂后循环使用；本发明中的喷淋式蛇形管为现有技术，其包括蛇形进气管1-1、喷淋管1-2、喷头1-3，在此不做展开描述；

活性炭过滤吸附器，包括吸附室2-1、若干平行布置于吸附室内的活性炭复合吸附层2-2；吸附室2-1的进、出口对称布置，且吸附室的进、出口之间的连线与活性炭复合吸附层2-2平行，使相邻的活性炭复合吸附层2-2之间、以及最外侧的两个活性炭复合吸附层2-2与吸附室2-1的内壁之间分别形成通道；每个通道的一端采用封闭的连接挡板2-3密封连接，而相邻两个通道的连接挡板2-3分列于不同侧，将若干活性炭复合吸附层2-2连接成回形结构，所述吸附室2-1的进口管路连接水净化装置的出气口。使每个通道中都有一个连接挡板2-3阻挡气体从通道的两端直接进出，而使气体只能从活性炭复合吸附层2-2进出，增加吸附面积，提高吸附效率。另外，本发明中水净化装置的出气口设有第五温度传感器，第五温度传感器的输出端及泵的信号端、第一～第四温度传感器的信号端、压力传感器的信号端分别连接plc控制器的相应信号端。

进一步的，所述的活性炭过滤吸附器串联和/或并联有多个。

进一步的，所述调温装置采用调温塔或换热器。

进一步的，所述喷淋式蛇形管中蛇形进气管沿进料方向呈倾斜布置，倾斜的角度为1度，方便物料进料顺畅。

进一步的，所述旋风除尘器及布袋除尘器分别设有飞灰收集盒。

进一步的，所述喷淋式蛇形管的喷嘴采用螺旋形喷嘴。