危废焚烧系统烟气组合脱硝方法及装置与流程

本发明属于环境保护技术领域，特别是工业危险废弃物焚烧系统的烟气脱硝领域，涉及一种危废焚烧系统烟气组合脱硝方法及装置。

背景技术：

近年来我国危险废物焚烧处置需求量日趋增大，根据环保部2014年全国环境统计公报显示，截止到2013年底国内现有危废焚烧处置能力约150万吨，实际需求量接近1000万吨，缺口巨大。当前危废焚烧新建项目执行的污染物排放一般采用GB18484《危险废物焚烧污染控制标准》或者欧盟2000(EU2000/76/EC)标准，其中针对烟气脱硝的工艺或者没有或者仅采用选择性非催化还原技术(SNCR)，脱硝效率不高，难以达到设计规定的氮氧化物排放标准。单一的SNCR工艺由于只在余热锅炉内使用氨水或者尿素喷淋，还原剂利用率低，运行费用高，同时未反应的氨气会逃逸造成后续设备的腐蚀，降低设备的使用寿命，减小焚烧系统的实际处理量。根据国内外的研究表明，采用天然气做燃料的再燃脱硝效率可以达到70％，而采用有机液废和轻柴油类碳氢化合物再燃脱硝效率与天然气基本相当。

因此，研究开发一种利用有机液废和轻柴油再燃脱硝与选择性非催化还原脱硝相结合的危废焚烧系统烟气高效、低成本脱硝技术将具有重要的环保意义和广阔的市场应用前景。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种危废焚烧系统烟气组合脱硝方法及装置，该方法和装置利用待处理的有机液废和二燃室辅助燃料轻柴油作为再燃燃料，结合再燃脱硝和选择性非催化还原(SNCR)的各自特点，对烟气中的NO_X分级还原脱除，既能大幅度提高脱硝效率，使烟气中的NO_X满足排放标准，又能提高还原剂的利用率，减少氨水的喷淋量，降低生产运行成本，同时对原有危废焚烧系统设备改动小，投资低。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种危废焚烧系统烟气组合脱硝方法，该方法包括以下步骤：

S1：回转窑焚烧炉出口的烟气从下部进入二燃室，首先通过二燃室的喷氨区对烟气中的NO_X气体进行还原反应部分去除；

S2：从喷氨区上部出来的烟气进入再燃区，再燃区对称切向设置两组燃料喷枪，分别采用待处理的有机液废和轻柴油作为再燃燃料，再燃燃料在此区域内不完全燃烧形成碳氢化合物并与喷氨区出口烟气中的NO_X反应生成N₂；

S3：在二燃室上部喷入过量空气，形成燃烬区，将再燃区出口烟气中未完全燃烧的碳氢化合物完全燃烧；

S4：烟气从二燃室上部排出进入余热锅炉膜式壁冷却室，在冷却室上部高度方向设置3层氨水喷枪，喷入氨水与二燃室出口烟气中的NO_X进一步反应降低其浓度；

S5：经过在二燃室中氨水喷淋、再燃脱硝和余热锅炉中氨水二次喷淋后，低NO_X烟气通过余热锅炉出口，经过急冷塔喷淋降温、布袋除尘器、湿法脱酸塔和引风机，从烟道进入烟囱后达标外排。

进一步，在步骤S1中，二燃室喷氨区氨水喷入量为焚烧系统总氨水喷入量的25％-30％。

进一步，在步骤S2中，所述再燃区烟气中氧含量为1％-1.5％。

进一步，在步骤S2中，所述再燃区再燃燃料为有机液废和轻柴油。

进一步，在步骤S3中，所述二燃室燃烬区烟气中氧含量为5％-6％。

本发明还提供了一种危废焚烧系统烟气组合脱硝装置，该装置包括二燃室，所述二燃室从下至上依次分为喷氨区、再燃区和燃烬区；所述喷氨区设置单层氨水喷枪和氨水输送管道；所述再燃区设置有2组燃料喷枪，分别采用有机液废和轻柴油作为再燃燃料，喷枪在二燃室同一高度上切向对称布置，轻柴油喷枪通过管道与油泵和油罐连接，有机液废通过管道与隔膜泵和液废罐连接；所述燃烬区对称设置2组空气喷枪，喷枪通过管道与鼓风机连接；余热锅炉膜式壁冷却室上部高度方向设置3层氨水喷枪，喷枪通过管道与离心泵和氨水储罐连接。

进一步，所述二燃室与余热锅炉之间的烟道上设置有O₂和温度探头，随时监控烟气中的氧含量和温度，并将监测数据反馈，确保喷入的再燃燃料和燃烬空气量控制在一定的范围内。

进一步，烟道上部还设置有氨气和NO_X监测探头，监控氨气逃逸率和NO_X的排放浓度并根据监测数据对氨水喷入量进入调节，确保氨水喷入量控制在一定的摩尔比范围内。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的组合脱硝工艺结合了再燃脱硝技术和选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)的各自特点，脱硝效率远高于上述单一一种脱硝技术，可接近90％，完全能满足国内现行最高的欧盟2000(EU2000/76/EC)标准中的排放限值。

2)本发明的组合脱硝工艺对氨水采用分级利用，与SNCR比较，大幅度减少了氨水喷入量，降低了脱硝运行成本，且氨气逃逸率低，对后续设备的腐蚀小，提高了危废焚烧系统的使用寿命。

3)本发明的组合脱硝装置对现有危废焚烧系统改动小，设备投资低，且不受地域限制，市场应用广泛。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的危废焚烧系统烟气组合脱硝装置的结构示意图；

图2为本发明中二燃室再燃燃料喷枪平面布置示意图；

其中：1.液废储罐；2.气动隔膜泵；3.鼓风机；4.回转窑；5.日用油罐；6.油泵；7.柴油喷枪；8a/8b.空气喷枪；9.二燃室；10.氧气探头；11.温度探头；12.液废喷枪；13.二燃室氨水喷枪；14.余热锅炉氨水喷枪；15.氨水储罐；16.氨水泵；17.余热锅炉；18.急冷塔；19.布袋除尘器；20.湿法脱酸塔；21.引风机；22.烟囱；23.氨气探头；24.NO_X探头。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的危废焚烧系统烟气组合脱硝装置的结构示意图，图2为二燃室再燃燃料喷枪平面布置示意图，如图1和图2所示，该装置采取有机液废、轻柴油再燃脱硝和选择性非催化还原脱硝(SNCR)相结合的工艺方法。该装置主要包括：回转窑4、二燃室9、余热锅炉17、急冷塔18、布袋除尘器19、湿法脱酸塔20、引风机21和烟囱22。二燃室9主要用于有机液废、轻柴油的再燃脱硝以及部分氨水的SNCR脱硝，主要包括柴油喷枪7、液废喷枪12、空气喷枪8a/8b、二燃室氨水喷枪13。

本发明提供的工艺方法步骤为：回转窑4出来的高温烟气从二燃室9底部进入，从下至上依次通过喷氨区、再燃区和燃烬区；氨水从氨水储罐15通过氨水泵16输送到二燃室氨水喷枪13，再进入二燃室喷氨区对烟气中的NO_x进行初步脱除；从喷氨区出来的烟气往上进入再燃区，再燃区内采用轻柴油和待处理的有机液废作为再燃脱硝剂，轻柴油和有机液废分别从日用油罐5、液废储罐1中通过油泵6和气动隔膜泵2输送到柴油喷枪7及液废喷枪12中，通过压力雾化喷入再燃区形成还原气氛对进入的烟气进行脱硝处理，这其中柴油喷枪7和液废喷枪12的相对位置以及喷入量尤为关键，是确保再燃脱硝效率的关键；补燃空气通过鼓风机3和空气喷枪8a/8b喷入燃烬区与再燃区出口的过剩轻柴油和有机液废进行充分混合燃烧，确保二燃室9出口烟气O2和烟气温度均满足标准和后续SNCR脱硝要求；烟气中剩余的少量NO_X进入余热锅炉17，在950℃～1050℃温度区间内通过余热锅炉氨水喷枪14喷入氨水接触反应脱除；经过三级分段脱除NO_X后的烟气再依次通过急冷塔18、布袋除尘器19、湿法脱酸塔20、引风机21和烟囱22达标排放到大气中。

本发明在应用时，回转窑焚烧炉出来的烟气从二燃室底部进入喷氨区，此区间温度范围为900℃～1050℃，在上升过程中首先与SNCR喷枪喷入的氨水接触反应还原部分NO_X，降低进入再燃区烟气的NO_X浓度；烟气继续上升到二燃室中部的再燃区，再燃区2组切向布置的喷枪喷入有机液废和轻柴油与高温烟气接触形成强还原气氛将烟气中的NO_X大部分还原脱除；鼓风机提供的空气通过2组对称布置的喷枪喷入二燃室上部燃烬区，将未完全燃烧的碳氢化合物完全燃烧；烟气中剩余的NO_X进入余热锅炉膜式壁冷却室上部，再次与SNCR喷枪喷入的氨水接触反应脱除。经过三段分级反应后，危废焚烧系统烟气整体脱硝效率可接近90％。采用上述的工艺及装置可实现再燃脱硝与SNCR脱硝的高效结合，有效地降低了烟气中NO_X的排放量，使脱硝效率达到90％左右，且对原有焚烧系统改动小，利用本需焚烧处理的有机液废作为再燃燃料达到高效脱硝烟气达标排放的目的，具有广阔的市场推广使用价值。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。