垃圾焚烧烟气处理工艺的制作方法

本发明属于垃圾焚烧技术领域，具体公开了一种垃圾焚烧烟气处理工艺。

背景技术

生活垃圾焚烧烟气的主要污染物有粉尘、酸性气体(co、nox、so2、hcl等)、重金属(hg、cr、pb等)和二噁英等有机气体。其中粉尘由布袋除尘器去除，重金属、二噁英等有机气体由活性炭喷射+布袋除尘器去除，酸性气体由脱酸工艺和脱硝工艺脱除。

现有脱酸工艺包括湿法、干法和半干法脱酸工艺，其中湿法脱酸工艺是利用碱性吸收剂吸收酸性气体。湿法净化工艺净化效率很高，对hc1的脱除效率可达99％以上，对so2的脱除效率可达到95％以上。但是湿法净化工艺后续需要配置废水处理装置。另外，烟气经过湿法脱酸工艺处理后，烟气的温度会降至150℃以下，无法满足后续scr脱硝工艺的温度要求(scr脱硝工艺需要温度为230-300℃左右)，所以在scr脱硝工艺前必需增加ggh等加热装置。通过加热装置对烟气加热，从而满足scr脱硝工艺对温度的要求，但是将烟气由150℃以下升温到230-300℃左右，温度的跨度范围(将近80℃)较大，导致整个工艺耗能较大。

干法脱酸工艺是将碱性粉料通过管道直接通入烟道内(碱性粉料可采用ca(oh)2或nahco3)，流程简单，设备投资约为半干法的80％，工艺过程不产生废水，设备运行费用偏低，故障率低，维护方便。但是由于碱性粉料与烟气混合的均匀度差，碱性粉料的利用率低，所以干法脱酸工艺的脱酸效率较湿法、半干法脱酸工艺的脱酸效率差，并且碱性粉料的使用量较大，较大的碱性粉料的使用量无疑是增加了干法脱酸工艺的成本。

现有的半干法净化工艺是介于湿法与干法之间的一种新工艺，是目前大多数企业选择的主流，具有净化效率高且无需对反应产物进行处理的优点，但是设备一次性运行费用偏高。

另外，sncr(不需要催化剂)脱硝工艺是向烟气中喷射氨或尿素等还原剂，是直接对锅炉排出的烟气进行脱硝的一种脱硝工艺，一般能够达到30-50％的脱硝效率，但是实际锅炉燃烧时，锅炉的运行很不稳定，锅炉的温度变化较快、波动较大，从锅炉中排出的烟气温度也不稳定，当烟气的温度较低时，sncr脱硝工艺的脱硝效果较差，会造成大量的氨逃逸，逃逸出的氨会与烟气中的酸性气体反应，从而形成铵盐，铵盐容易形成气溶胶，气溶胶容易附着在布袋除尘器的布袋上，从而堵塞布袋，影响布袋除尘器对粉尘的收集。

综上，现有的脱酸效率较佳的湿法、半干法脱酸工艺，装置运行费用偏高、结构复杂，而装置运行费用低、结构简单的干法脱酸工艺的脱酸效率较差；sncr脱硝工艺的脱硝效率低，并且容易发生氨逃逸。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种处理运行费用偏低、结构简单、对烟气的脱酸效率高的垃圾焚烧烟气工艺。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

垃圾焚烧烟气处理工艺，具体包括以下处理步骤，

(1)脱酸：将垃圾焚烧产生的烟气通入250-260℃的反应烟道中；向反应烟道中喷入碱性粉料，碱性粉料沿其输送方向的横截面周向喷出；

(2)除去重金属、有机气体和粉尘收集：脱酸后的烟气与活性炭混合，然后通入布袋除尘器内；

(3)scr脱硝：将步骤(2)处理后的烟气通入scr脱硝装置内进行脱硝；

其中，烟气流量为87000-90000nm³/h，碱性粉料的投入量为280-320kg/h。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：

(1)锅炉烟气在炉膛内的温度最高可达到850-1000℃，然后烟气在锅炉的烟道内经过蒸发器和省煤器一级级的降温，到锅炉烟道出口时，烟气的温度大约在200℃左右。本工艺选取了在250-260℃的这段烟道内作为脱酸的反应段，该段烟道即为本工艺所称的反应烟道。

(2)碱性粉料进入反应烟道时，碱性粉料沿其输送方向的横截面周向喷出，保证了烟气与碱性粉料的充分混合，保证了本工艺对酸性气体较高的脱酸效率；另外，碱性粉料沿其输送方向的横截面周向喷出，还能够保证碱性粉料的均匀输送，即碱性粉料的输料量波动小，这样设置能够保证碱性粉料较高的利用率，有利于降低本工艺的生产成本。

(2)本工艺脱酸处理时，烟气与碱性粉料的混合时间≥2s，能够保证碱性粉料与烟气的充分混合脱酸。

(3)本工艺采用干法脱酸，烟气脱酸后的温度为200℃以上，将200℃以上的烟气进行scr脱硝工艺前(烟气经布袋除尘器时的温度几乎不会发生变化)，可以对200℃以上的烟气进行较短时间的升温，甚至根本无需对烟气进行升温，就能够满足后续scr脱硝工艺对温度的要求(230-300℃左右)，因此，与现有技术中的烟气处理工艺相比，本工艺的整体耗能较小。

本工艺通过干法脱酸+布袋除尘器+scr脱硝工艺的相互配合，碱性粉料沿其输送方向的横截面周向喷出，保证干法脱酸的脱酸效率，干法脱酸保证scr脱硝工艺的温度要求，与现有技术中仅仅是简单叠加的烟气处理工艺相比，本工艺对烟气的处理流程少。

采用本工艺处理烟气，实现了污染物的超低排放。另外，本工艺整体结构简单，运行维护简单方便，烟气的系统阻力少，整体运行费用较低；另外，针对某些生活垃圾焚烧尾气超低排放改造项目，本工艺能够较大的降低整体结构的改造费用与改造难度。

进一步，所述碱性粉料的规格为90w％＜20μm，采用90w％＜20μm的规格的nahco3粉料的脱酸效果最佳。

进一步，待处理烟气通过第一烟道通入布袋除尘器，布袋除尘器和scr脱硝装置通过第二烟道连接，所述反应烟道设于第一烟道上；碱性粉料通过输料装置通入反应烟道；输料装置包括风机、三通输料管道和设有进料口、出料口的转向管，转向管设于第一烟道内，三通输料管道开口分别与风机、转向管的进料口和碱性粉料仓连接；所述转向管的出料口处设有顶点处于转向管内的上锥体，上锥体与出料口之间存在出料间隙。

首先一定量的碱性粉料经三通输料管道的一个开口进入三通输料管道内，风机(设于三通输料管道的另一开口处)将三通输料管道内碱性粉料经转向管吹入反应烟道内。

碱性粉料在转向管的运输过程为：风机压缩气体携带碱性粉料，从进料口进入转向管内，然后经出料间隙进入反应烟道内，碱性粉料从出料间隙喷出时，碱性粉料沿其输送方向的横截面周向喷出，保证碱性粉料与烟气充分接触脱酸。其中，风机的作用是像“泵”一样，充当压缩气体与碱性粉料的推动装置，保证压缩气体与碱性粉料从转向管的进料口进入，从转向管出料口处的出料间隙排出并进入反应烟道内。另外，上锥体的顶部处于转向管内，不会过度增大烟气系统阻力；碱性粉料均匀的喷入第一烟道内时，碱性粉料在烟气中均匀分散，能够在碱性粉料用量较少的情况下，就能够达到较高的脱酸效率。

进一步，所述反应烟道内均布有多个转向管。现有烟道的纵截面形状有矩形、圆形等，对于纵截面形状为矩形的烟道来说，从出料间隙喷出的碱性粉料不一定会覆盖烟道的转角处，所以第一烟道内多个转向管的设置有助于消除碱性粉料的喷射盲区，有利于提高本工艺的脱酸效率。

进一步，所述碱性粉料为nahco3粉料,现有常见的碱性粉料为nahco3和ca(oh)2，nahco3的现市价是ca(oh)2现市价的2-3倍，但是nahco3的脱酸活性是ca(oh)2的脱酸活性1.5-2倍。现有技术中的干法脱酸工艺的碱性粉料与烟气的混合效果差，企业需要投入过量的碱性粉料，才能保证烟气的脱酸效果，因此为了降低成本投入，现有企业大多采用ca(oh)2作为碱性粉料。本工艺能够保证烟气与nahco3粉料的充分混合，无需投入较过量的nahco3粉料就能够保证烟气的脱酸效果，综合来讲，本工艺的脱酸工艺较现有的脱酸工艺的成本投入低。并且本工艺对烟气的脱酸效果更佳。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例转向管的纵截面剖视图；

图3为图2中a处的局部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：锅炉1、反应烟道21、第二烟道22、布袋除尘器3、scr脱硝装置4、烟气在线检测装置5、控制系统6、碱性粉料仓7、第一出料阀71、活性炭仓8、第二出料阀81、风机91、转向管92、进料口93、上锥体94、下锥体95、出料间隙96、排气管97、三通输料管道98、烟囱10。

如图1-3所示，垃圾焚烧烟气处理工艺，具体包括以下处理步骤，

(1)脱酸：将垃圾通入锅炉1内进行焚烧，焚烧产生的烟气通入第一烟道中，当烟气经过250-260℃的反应烟道21时，向反应烟道21中喷入nahco3粉料，nahco3粉料沿其输送方向的横截面周向均匀喷出，烟气与nahco3粉料的混合时间≥2s。

(2)除去重金属、二噁英等有机气体和粉尘收集：脱酸后的烟气与活性炭混合，然后通入布袋除尘器3内；

(3)scr脱硝：将步骤(2)处理后的烟气经第二烟道22通入scr脱硝装置4内进行脱硝。

其中，烟气流量为87000-90000nm³/h，nahco3粉料的投入量为280-320kg/h，nahco3粉料的规格为90w％＜20μm。

本工艺还包括与第一烟道21匹配的碱性粉料仓7和活性炭仓8，碱性粉料仓7设于活性炭仓8的上游，碱性粉料仓7内储存有nahco3粉料，活性炭仓8内储存有活性炭。碱性粉料仓7处设有一个输料装置。

输料装置将碱性粉料仓7内的nahco3粉料向第一烟道21内喷出，nahco3粉料与烟气的输送方向相对(如图2中烟气的输送方向为c，nahco3粉料的喷射方向为b)，nahco3粉料沿其输送方向的横截面周向均匀喷出。如图2所示，输料装置包括风机91(本实施例优选风机9为输送距离较远的罗茨风机)、三通输料管道98和设有进料口93、出料口的转向管92，转向管92设于反应烟道21内，三通输料管道98开口分别与风机91、转向管92的进料口93和碱性粉料仓7连接；转向管92出料口处的形状为喇叭状，转向管92出料口处设有顶点处于转向管92内的上锥体94，上锥体94与出料口之间存在出料间隙96。出料间隙96处设有溢流孔。上锥体94的底面设有下锥体95，上锥体94与下锥体95一体连接，上锥体94底面和下锥体95底面相对。转向管92的一侧设有排气管97，排气管97的底部与转向管92的下部连通，保证进料喷管92内的气压与外界气压相等，保证nahco3粉料顺畅出料。

另外，反应烟道21内均布有多个转向管92，本实施例优选反应烟道21的横截面形状为矩形，反应烟道21内的每个侧面均设有一个转向管92。本实施例优选活性炭仓8处也设有一个输料装置。

本工艺还包括烟气在线检测装置5和控制系统6，本实施例优选的控制系统6是型号为lp2-28m20r的plc控制系统，烟气在线检测装置5是型号为cc-cems-2000的烟气在线检测装置5。烟气在线检测装置5设于第二烟道22上，烟气在线检测装置5与控制系统6电连接；碱性粉料仓7上设有第一出料阀71，第二储料仓8上设有第二出料阀81，控制系统6分别与第一出料阀71、第二出料阀81电连接，从而控制第一出料阀71、第二出料阀81的开合角度。

通过烟气在线检测装置5实时监测烟气中的酸性气体、二噁英等有机气体和粉尘的浓度，当酸性气体、二噁英等有机气体和粉尘的浓度低于设定值时，烟气在线检测装置5将信号反馈至控制系统6，控制系统6控制第一出料阀71的开合角度变小，从而减少碱性粉料仓7内的nahco3粉料的下料量；控制系统6通过控制第二出料阀81的开合角度变小，从而减少第二储料仓8内的活性炭的下料量；相反，当酸性气体、二噁英等有机气体和粉尘的浓度高于设定值时，控制系统6会控制第一出料阀71的开合角度变大，从而加大碱性粉料仓7内的nahco3粉料的下料量；控制系统6会控制第二出料阀81的开合角度变大，从而加大第二储料仓8内的活性炭的下料量。综上，烟气在线检测装置5和控制系统6的设置目的在于：随时自动调节nahco3粉料和活性炭向烟道内的喷入量，以满足最终的排放要求，并且能够有效的避免nahco3粉料和活性炭的浪费。

实施例

实施例1-8均为对500t/d的垃圾焚烧后产生的烟气进行处理，实施例1-8的区别在于：反应烟道温度、烟气流量和nahco3粉料的投入量，具体控制如下表1。

表1

对照gb18485-2014(24h内的均值限值)，对比例1-4处理后烟气中的污染物含量，检测结果(取24h内的均值)如下表2。

表2

综合表1和表2能够得出：

(1)由实施例1、对比例1和对比例2对比可得，当烟气流量为87000nm³/h、nahco3粉料的投入量为320kg/h时，反应烟道的温度等于270℃(大于260℃)或等于240℃(小于250℃)，nahco3粉料对烟气的脱酸效果较差。

由实施例1、对比例3和实施例4对比可得，在反应烟道温度为250℃、nahco3粉料的投入量为320kg/h时，当烟气流量为91000nm³/h(大于90000nm³/h)时，本工艺对烟气的脱酸效果均较差；当烟气流量为86000nm³/h(小于87000nm³/h)时，对比例4和实施例1最后达到的脱酸效果基本相同。

同理，由实施例1、对比例5和实施例6对比可得，在反应烟道温度为250℃，烟气流量为87000nm³/h时，当nahco3粉料的投入量为270kg/h(小于280kg/h)时，本工艺对烟气的脱酸效果较差；当nahco3粉料的投入量为330kg/h(大于320kg/h时)，对比例6和实施例1最后达到的脱酸效果基本相同。

综上，由实施例1-8和对比例1-6对比能够很清楚的得出，对于500t/d的垃圾焚烧后产生的烟气进行处理，当反应烟道的温度为250-260℃、烟气流量为87000-90000nm³/h、nahco3粉料的投入量为280-320kg/h时，烟气的脱酸效果最佳，nahco3粉料的用量最少。并且，本工艺(采用干法脱酸+布袋除尘器+scr脱硝工艺)处理后的烟气能够达到超低排放，并且本工艺对烟气的处理流程少，整体结构简单，运行维护简单方便，烟气的系统阻力少，整体运行费用较低。

(2)本工艺利用nahco3粉料高效的脱酸效率，通过输料装置驱使nahco3粉料向第一烟道内均匀喷出(沿nahco3粉料输送方向的横截面周向均匀喷出)，确保了对酸性气体较高的脱酸效率，保证碱性粉料较高的利用率，避免了传统半干法+干法脱酸高投资、维护难等缺点。

另外，由于反应烟道的温度为250-260℃，烟气脱酸后的温度为200℃以上，将200℃以上的烟气进行scr脱硝工艺前(烟气经布袋除尘器时的温度几乎不会发生变化)，可以对200℃以上的烟气进行较短时间的升温，甚至根本无需对烟气进行升温，就能够满足后续scr脱硝装置对温度的要求(230-300℃左右)，总之，本工艺的整体耗能较小。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。