一种基于改性LDH的垃圾焚烧脱氯方法及系统

本发明属于垃圾焚烧脱氯领域，更具体地，涉及一种基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法及系统。

背景技术：

1、目前，处理城市生活垃圾最有效方法是焚烧法，它能够使垃圾填埋量减容90％、减量70％～80％、还能够实现垃圾的资源化和能量的回收。

2、虽然垃圾焚烧是处理城市生活垃圾的高效手段，但其燃烧过程会产生以hcl、二恶英为首的有害物质，可能会造成二次污染；其中hcl是造成污染的最主要气体之一，还会导致垃圾焚烧设备的腐蚀。为了能够有效控制二次污染、推进垃圾焚烧进程，hcl的脱除工作跻身首位。目前的垃圾焚烧设备大多采用喷淋手段去除hcl，该方法使用的设备复杂，占地面积大、建造成本高，同时烟气中未被去除的携带有害物质的飞灰也会进入水中，大幅提高净水成本，还可能造成环境污染。

3、研究表明，烟气中的hcl可以通过与脱氯剂中的钙基活性组分发生化学反应生成稳定金属氯化物而被固定下来。层状双氢氧化合物(layered double hydroxides,ldh)，俗称水滑石，是一类由数层带正电荷的层与存在其中间平衡电荷的阴离子组成的层状物质，中间的阴离子和层与层间作用力弱，且通常是可以被交换的，其较强的层间嵌入性质使其具备了较强的改性性能。此外，有研究表明，水滑石类化合物不仅能够吸收含氯有机物产生的hcl，而且还能提高含氯有机物的热稳定性，有作为脱氯剂利用的潜力。因此，如何基于ldh实现高效、稳定的垃圾焚烧脱氯是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法及系统，其目的在于，基于ldh实现高效、稳定的垃圾焚烧脱氯。

2、为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，包括如下步骤：

3、获取ca改性的ldh，即ldh-ca，以及bp改性的ldh，即ldh-bp；

4、在含氯垃圾处理过程中，在热解区加入ldh-bp，从而催化促进含氯垃圾的热解，同时吸收生成的含氯污染物；在主燃区加入ldh-ca，进一步吸收燃烧和热解产生的含氯污染物。

5、作为进一步优选的，在热解区加入ldh-bp包括：一部分ldh-bp与含氯垃圾混合后从上部进入热解区，另一部分ldh-bp随气体从下部热解区进气口进入热解区；在主燃区加入ldh-ca包括：ldh-ca随气体从主燃区进气口进入主燃区。

6、作为进一步优选的，所述热解区反应温度为400℃-450℃，所述主燃区反应温度为800℃-850℃。

7、作为进一步优选的，通过bp改性ldh时，采用离子交换法，采用的改性介质为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸。

8、作为进一步优选的，通过bp改性ldh，包括如下步骤：

9、通过煅烧将ldh转化为ldo，从而去除ldh中的co23-；

10、在去离子水中溶解bp，并添加ldo，ldo与水反应恢复层状结构，同时bp嵌入其层间，进而过滤、干燥得到ldh-bp。

11、作为进一步优选的，bp和ldo的质量比为1:2～1:3。

12、作为进一步优选的，通过ca改性ldh时，采用共混沉淀法，采用的改性介质为ca(oh)2。

13、作为进一步优选的，采用的ldh基体为mg-al、ca-al、co-al、co-fe、zn-mg-al、ca-zn水滑石中的一种或多种。

14、按照本发明的另一方面，提供了一种用于实现上述基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法的系统，包括来料预处理装置和焚烧炉，其中：

15、所述来料预处理装置用于混合ldh-bp与含氯垃圾；

16、所述焚烧炉内部为热解区、外部为主燃区，所述热解区通过其壁面上的热解区出气孔与所述主燃区连通；所述热解区通过热解区进气口与外部连通，该热解区进气口上设有ldh-bp料仓；所述主燃区通过主燃区进气口与外部连通，该主燃区进气口上设有ldh-ca料仓；所述焚烧炉上部设有与所述来料预处理装置连接的进料口。

17、作为进一步优选的，还包括底灰收集组件、飞灰收集组件，其中：

18、所述底灰收集组件安装在所述焚烧炉下端；所述灰收集组件包括烟气急冷装置和旋转电除尘装置，所述主燃区的尾气出口与烟气急冷装置、旋转电除尘装置依次连接；所述旋转电除尘装置包括上极板、吸附柱、飞灰收集器，所述吸附柱可旋转，进入旋转电除尘装置的飞灰在上极板的作用下吸附在吸附柱上，吸附柱侧边设有刮除器，该刮除器用于清除吸附柱上的飞灰并收集到飞灰收集器中。

19、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

20、1.本发明充分利用了ldh材料较强的改性能力及极强的hcl吸附性能和含氯有机物稳燃特性，分别采用bp和ca对ldh进行改性，提升含氯有机物的催化热解性能和含氯物质吸收能力。并针对含氯垃圾焚烧特点，在热解区加入ldh-bp，在吸收生成的含氯污染物的同时催化促进含氯垃圾的热解；而在主燃区，由于燃烧温度较高，bp稳定性较差，同时本阶段主要发生燃烧反应生成hcl，故采用热稳定性更强、对hcl吸收能力更强的ldh-ca实现对hcl的吸收；从而实现高效、稳定的垃圾焚烧脱氯。

21、2.ldh-ca从主燃区进气口直接进入主燃区；ldh-bp中的一部分和含氯垃圾一同从上部进入热解区，可促进有机含氯垃圾的热解同时吸收低温热解区域生成的含氯污染物，ldh-bp中的另一部分从热解区进气口进入，可吸收高温热解区域生成的含氯污染物；该设置可提高含氯污染物的吸收效果，且对现有设备的改造要求低，具有较强的普适性和推广应用价值。

22、3.本发明设计了ldh改性的具体方法，具体在bp对ldh改性时采用离子交换法，可以使改性ldh上负载物的分散效果更好；并进一步控制ldo和bp的比例，可在保证bp浓度，从而保证对含氯有机物热解催化作用的同时，避免过多的bp占据过多位点，保证ldh对hcl的吸附效果。同时改性ldh的制备工艺简单，后续工作中能耗低，整体工艺路线绿色环保，节能低碳。

23、4.现有垃圾焚烧炉尾气中飞灰含量高，后续处理需大量水资源，能耗高，本发明进一步设计了飞灰处理方式；ldh-bp和部分ldh-ca在反应后进入底灰收集装置，并采用旋转式电除尘和收集装置收集尾气中的ldh-ca和飞灰，装置占地面积小，不需要增加额外处理工艺，运行成本低。此外，本发明在飞灰处理过程中可以取消喷淋塔，降低系统建设、运行成本，实现垃圾处理全过程的环保要求。

技术特征：

1.一种基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，在热解区加入ldh-bp包括：一部分ldh-bp与含氯垃圾混合后从上部进入热解区，另一部分ldh-bp随气体从下部热解区进气口进入热解区；在主燃区加入ldh-ca包括：ldh-ca随气体从主燃区进气口进入主燃区。

3.如权利要求1所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，所述热解区反应温度为400℃-450℃，所述主燃区反应温度为800℃-850℃。

4.如权利要求1所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，通过bp改性ldh时，采用离子交换法，采用的改性介质为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸。

5.如权利要求4所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，通过bp改性ldh，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，bp和ldo的质量比为1:2～1:3。

7.如权利要求1所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，通过ca改性ldh时，采用共混沉淀法，采用的改性介质为ca(oh)2。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法，其特征在于，采用的ldh基体为mg-al、ca-al、co-al、co-fe、zn-mg-al、ca-zn水滑石中的一种或多种。

9.一种用于实现如权利要求1-8任一项所述的基于改性ldh的垃圾焚烧脱氯方法的系统，其特征在于，包括来料预处理装置和焚烧炉，其中：

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括底灰收集组件、飞灰收集组件，其中：

技术总结
本发明属于垃圾焚烧脱氯领域，并具体公开了一种基于改性LDH的垃圾焚烧脱氯方法及系统，其包括如下步骤：通过Ca改性LDH制备LDH‑Ca，通过BP改性LDH制备LDH‑BP；在含氯垃圾处理过程中，在热解区加入LDH‑BP，从而催化促进含氯垃圾的热解，同时吸收生成的含氯污染物；在主燃区加入LDH‑Ca，进一步吸收燃烧和热解产生的含氯污染物。本发明基于改性的LDH实现高效、稳定的垃圾焚烧脱氯，具有环境友好、泛用性强、能耗低的优势，适合推广应用。

技术研发人员：张雄,杨若辰,佟灿,刘清,段宇霆,邵敬爱,王贤华,杨海平,张世红,陈汉平
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15