一种危险废物焚烧后的烟气处理系统的制作方法

本发明涉及烟气处理技术领域，更具体地涉及一种危险废物焚烧后的烟气处理系统。

背景技术：

在环境工业中，危险废物焚烧处置由于自身的特点，其处理过程工艺流程技术要求极高，需要化学工程、燃烧工艺、自动化技术和信息技术密切配合。危险废物中含有大量的有机物及氮、硫、磷和卤族元素，在焚烧过程中将产生二噁英、粉尘和SO2、HCl、HF、NO、NO2等酸性气体(以下统称为烟气)，为了使烟气在排放前去除这些有毒气体，需进行烟气净化处理，必须保证整个处置过程特别是焚烧过程控制和烟气治理过程控制满足特定的工艺条件。目前国内传统的危险废物处置工艺烟气治理工艺已非常成熟，能够满足国家日益严格的环保要求，但工艺流程极长，工艺流程普遍采用烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器+湿法脱酸+烟气再热+SCR催化脱硝的工艺；具体工艺步骤如下：

(1)经余热锅炉出来的550℃的高温烟气中含有SO2、HCl、HF、NOX、粉尘、二噁英、重金属等；首先经过急冷塔进行急冷降温至200℃左右；从理论上应在1S钟之内急冷以抑制二噁英的产生量；

(2)从急冷塔出来的含上述酸性污染因子的烟气进入干式脱酸塔；在干式脱酸塔内喷入石灰、活性炭以吸附酸性气体污染因子及二噁英和重金属；生产经验表明在石灰过量系数达到1.4-1.6时；SO2、HCl的中和反应效率在65％-75％之间；

(3)从干式脱酸塔出来的烟气进入布袋除尘器；在布袋除尘器中去除烟气中的粉尘颗粒；经布袋除尘器出来的烟气的粉尘浓度小于10mg/Nm³；

(4)从布袋除尘器出来的烟气中仍然含有大量的SO2、HCl、HF及NOX；所以仍需要对烟气进行深度脱酸脱硝的治理；故一般在布袋除尘器后设置一套湿法洗涤脱酸系统；该湿法洗涤脱酸部分由烟气预冷塔和烟气洗涤塔组成；采用氢氧化钠碱液对烟气进行中和吸收；通过两级脱酸塔可使烟气中的SO2≤100mg/Nm³；HCl≤50mg/Nm³；HF≤2mg/Nm³；

(5)经两级湿法脱酸出来的烟气中其酸性污染因子均已满足国家排放标准要求；但氮氧化物还需要进一步深度治理方可达到100mg/Nm³以下；一般采用SCR工艺进行深度脱硝；因此需要先对洗涤塔出来的低温烟气进行烟气再热至250℃-280℃左右；然后进入SCR脱硝反应器进行深度脱硝；经过SCR脱硝反应器后使烟气中氮氧化物的浓度降低到100mg/Nm³以下。

上述工艺存在以下缺点：(1)工艺流程较长；系统阻力较大；所选用的引风机电耗至少增加20％；(2)经湿法脱酸出来的低温饱和烟气需要烟气再热才能进SCR脱硝反应器进行深度脱硝处理；烟气再热时需要增加辅助燃料等能耗；(3)烟气深度脱酸所采用的湿法脱酸塔在脱酸过程中产生含盐废水；其含盐废水的盐份含量高；不能直接进水处理生化处理；目前大部分企业均采用三效蒸发器蒸发结晶含盐废水，其处理成本高。(4)干式脱酸塔中喷入过量的石灰才能使脱酸的效率达到65％-75％；造成石灰利用效率不高、产生的飞灰量增多而使填埋成本增加。

技术实现要素：

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种低成本、低能耗的危险废物焚烧后的烟气处理系统。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种危险废物焚烧后的烟气处理系统，包括均通过管道且顺序连接的半干式脱酸塔、旋风除尘器、干式脱酸塔、陶瓷纤维滤管除尘反应器和引风机：其中，半干式脱酸塔的顶部与旋风除尘器的一侧连通，旋风除尘器的顶部与干式脱酸塔的顶部连通，干式脱酸塔的下侧与陶瓷纤维滤管除尘反应器的下侧连通，陶瓷纤维滤管除尘反应器的上侧与引风机连接；所述半干式脱酸塔还连接有石灰浆制备系统，干式脱酸塔的顶部还分别连接有小苏打仓和活性炭仓，干式脱酸塔与陶瓷纤维滤管除尘反应器的连接处还连接有氨水罐或尿素罐。

优选地，所述半干式脱酸塔包括竖直设置的文丘里管、与文丘里管的上端连通的上升管道及与上升管道的上端连通的塔本体。

优选地，所述塔本体的下部还连接有喷水装置。

优选地，所述石灰浆制备系统包括存储石灰的储料仓、仓顶除尘器、定量给料机、乳液罐和浆液泵，石灰浆制备系统制成的石灰浆液进入至半干式脱酸塔的上升管道内。

优选地，石灰的粒径<90μm，纯度大于90％，石灰浆液的浓度为8-10％。

优选地，所述旋风除尘器的下端还连接有再循环料箱，所述再循环料箱与半干式脱酸塔的塔本体连通。

本发明具有以下优点：

1、采用半干式脱酸配合干式脱酸工艺，取消传统的湿法脱酸，使烟气处理系统不产生废水，减少了废水的处理成本，还提高了脱酸效率；

2、干式脱酸采用小苏打作为脱酸药剂，减少了飞灰的产生量，进而减少了因飞灰固化填埋产生的处理成本，从而降低了整套系统的运行成本；

3、工艺流程与传统的相比(减少了湿法脱酸系统、烟气再热系统、SCR脱硝反应器)有效缩短，使工艺系统的阻力降大大减少；从而降低电耗至少20％以上；

4、将除尘、脱硝、脱二噁英集成在一个陶瓷纤维滤管除尘反应器内，减少占地面积，降低投资成本和运行成本，提高了除尘、脱硝、脱二噁英的效率，经过陶瓷纤维滤管除尘反应器的粉尘浓度稳定低于5mg/Nm³以下，脱硝效率稳定在95％以上，脱二噁英的效率稳定在99.7％以上。

附图说明

图1为本发明一种危险废物焚烧后的烟气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供一种危险废物焚烧后的烟气处理系统，包括均通过管道且顺序连接的半干式脱酸塔100、旋风除尘器200、干式脱酸塔300、陶瓷纤维滤管除尘反应器400和引风机：其中，半干式脱酸塔100的顶部与旋风除尘器200的一侧连通，旋风除尘器200的顶部与干式脱酸塔300的顶部连通，干式脱酸塔300的下侧与陶瓷纤维滤管除尘反应器400的下侧连通，陶瓷纤维滤管除尘反应器400的上侧与引风机连接；所述半干式脱酸塔100还连接有石灰浆制备系统500，干式脱酸塔300的顶部还分别连接有小苏打仓310和活性炭仓320，干式脱酸塔300与陶瓷纤维滤管除尘反应器400的连接处还连接有氨水罐600或尿素罐600，氨水或者尿素存储在氨水罐600或尿素罐600中，使用时由泵打入至干式脱酸塔300与陶瓷纤维滤管除尘反应器400的连接处。

所述半干式脱酸塔100包括竖直设置的文丘里管110、与文丘里管110的上端连通的上升管道120及与上升管道120的上端连通的塔本体130。石灰浆制备系统500包括存储石灰的储料仓510、仓顶除尘器520、定量给料机530、乳液罐540和浆液泵550，其中储料仓510用以存储石灰粉末，仓顶除尘器520用以收集粉尘，防止石灰粉末在输送过程中飞扬，石灰粉末通过定量给料机530供粉给乳液罐540，在乳液罐540中加定量水(可用工业自来水)配制成石灰浆液；符合浓度要求的石灰浆液自流到管道中，再由浆液泵550送至半干式脱酸塔100的上升管道120内。同时，还可配置空气压缩机将压缩空气一并送入至半干式脱酸塔100的上升管道120内，提高石灰浆液与烟气的混合效果。

烟气从文丘里管110进入上升管道120内与石灰浆液在塔本体130发生化学反应。由于文丘里管110内截面积逐渐缩小，因而使烟气的流速增大，从而保证烟气能够带动其中的固体粉尘颗粒，在塔本体130的上升段中形成一个悬浮硫化床。在文丘里管110中安装有一组双相流体喷嘴，新鲜的石灰浆液通过该喷嘴喷入到塔本体130内的上升段中，石灰浆液与烟气中的酸性物质紧密接触而产生化学反应，从而完成烟气的第一步净化，烟气中二氧化硫、HCl的脱除效率可以达到90％以上。化学反应式如下：2HCl+Ca(OH)2＝CaCl2+2H2O；2HF+Ca(OH)2＝CaF2+2H2O；SO2+Ca(OH)2＝CaSO3+H2O；CaSO3+¹/2O2＝CaSO4。

优选地，所述储料仓510的容积为15m³左右，可供处理系统使用7天以上。石灰粉末的粒径优选<90μm，纯度大于90％。石灰浆液的浓度为8-10％左右，石灰浆液的输送速度大于1.5m/秒，有效避免石灰浆液沉积堵塞。

作为进一步改进，所述塔本体130的下部还可以连接有喷水装置，所述喷水装置对塔本体130内上升的烟气进行喷水冷却以降低烟气的温度和减少烟气中粉尘的含量。烟气的温度越低，石灰浆吸收烟气中酸性物质的能力越强，为提高脱硫效率，所以要尽可能降低烟气的温度。但是，烟气温度过低将使固体颗粒在塔本体130内发生结块现象，所以塔本体130内的烟气温度需综合上述两个因素控制在合适的范围。

由于在塔本体130内的烟气在塔本体130的上升段，烟气流速相对较高，这样烟气能够带动其中的固体粉尘颗粒进入上升段的顶部，从而进入旋风除尘器200内。在旋风除尘器200中大部分粉尘及惰性载体颗粒被分离出来，90-99％都被收集，仅有很少量细小的粉尘及惰性载体颗粒被烟气带入陶瓷纤维滤管除尘反应器400中。

作为进一步改进，所述旋风除尘器200的下端还连接有再循环料箱210，所述再循环料箱210与半干式脱酸塔100的塔本体130连通，再循环料箱210预先装有适合半干式脱酸塔100反应流化的惰性载体，旋风除尘器200收集的粉尘及惰性载体颗粒经再循环料箱210再回到塔本体130内再循环利用。通常可重复循环约100次，利用率极高，可有效减少石灰的消耗量。

所述再循环料箱210的材质为金属材质，优选地，所述再循环料箱210的顶部配置有至少一台第一螺旋输送机211用以将化学反应产物和少量飞灰尘等排出至灰仓，该第一螺旋输送机211为固定转速运行；所述再循环料箱210的底部配置有至少三台第二螺旋输送机212，用以将粉尘及惰性载体颗粒输送至塔本体130内，该第二螺旋输送机212为根据烟气流量变频调速控制运行。

本实施例中所述干式脱酸塔300的结构与现有技术中的结构一致，但本干式脱酸塔300使用的药剂为25-30μm粒径的小苏打，存放于小苏打仓310内，通过小苏打送风机和小苏打给料器从干式脱酸塔300的上部送入干式脱酸塔300内，可有效提高整个系统对酸性气体的去除效率，小苏打的过量系数在1.1时使得整个系统HCl的去除率达到98％，SOX的去除率达到95％。活性炭仓320中存放的活性炭主要用于吸收烟气中的重金属；同时可吸附烟气中二噁英以确保陶瓷纤维滤管除尘反应器400在99.7％的脱除二噁英效率下仍然能够保证在0.1ng/Nm³以下，其通过活性炭送风机和活性炭给料器从干式脱酸塔300的上部送入干式脱酸塔300内。

所述陶瓷纤维滤管除尘反应器400包括带触媒的陶瓷纤维滤管、仓室、灰斗和钢结构支架，其中仓室、灰斗和钢结构支架的结构与传统结构的布袋除尘器结构相同，陶瓷纤维滤管也是采用的标准规格产品，其除尘基本原理是基于陶瓷纤维滤管具有高孔隙率结构，在2-3微米直径的陶瓷纤维空隙间通过表面过滤，在陶瓷纤维滤管表面形成尘饼，当进行反向脉冲清灰时，附着在表面的尘饼会被剥离，但已渗透至陶瓷纤维滤管一个毫米深的粉尘将不会被清除，这可防止粉尘进一步渗透到陶瓷纤维滤管内部，同时提升过滤的效率。其二噁英和脱硝的去除基本原理是基于两种有效基材的混合技术：陶瓷纤维滤管+钒基触媒(催化剂)，在陶瓷纤维滤管除尘反应器400的入口处喷入氨水或者尿素；在触媒的作用下，二噁英和NOX分解去除掉，整个系统的二噁英去除率达99.7％，烟气中二噁英排放达标(0.1TEQ-ng/m3)，氮氧化物去除效率达到95％以上。触媒均匀分布于陶瓷纤维滤管内部，实现了接触面积更大，使停留时间及去除效率达到最大化。污染物通过合适的触媒配方及烟气的适当条件，上述反应可以在150℃～230℃的温度范围内有效进行。

其中二噁英去除的反应方程式为：C12HnCl8-nO2+(9+0.5n)O2＝(n-4)H2O+12CO2+(8-n)HCl；

氮氧化物的去除主要反应方程式为：

4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O；4NO+2(NH2)2CO+O2＝N2+4H2O+2CO2。

本发明实施例一的危险废物焚烧后的烟气处理系统，烟气依次经过半干式脱酸塔100、旋风除尘器200、干式脱酸塔300和陶瓷纤维滤管除尘反应器400处理后，通过引风机引出至烟囱达标排放，降低了处理成本，提高了除尘、脱硝、脱二噁英的效率。

实施例二

根据实施例一提供的一种危险废物焚烧后的烟气处理系统，本实施例二提供一种危险废物焚烧后的烟气处理方法，包括以下步骤：

S1：利用石灰浆制备系统制备石灰浆液，危险废物焚烧后的烟气通过管道从半干式脱酸塔100的底部进入并与打入至半干式脱酸塔100底部的石灰浆液反应，烟气中二氧化硫、HCl的脱除效率达到90％以上；

S2：经半干式脱酸塔100处理后的烟气从半干式脱酸塔100的顶部进入到旋风除尘器200中处理，烟气中90-99％的粉尘及惰性载体颗粒被分离出；

S3：烟气从旋风除尘器200的顶部出来后再从干式脱酸塔300的顶部进入，与从干式脱酸塔300的上部打入的小苏打发生反应，当小苏打的过量系数在1.1时可使烟气中HCl的去除率达到98％，SOX的去除率达到95％；优选地，所述小苏打的粒径为25-30μm；

S4：经过干式脱酸塔300处理后的烟气从干式脱酸塔300的下部进入到陶瓷纤维滤管除尘反应器400中，分解烟气中的二噁英和NOX，使烟气中二噁英的含量控制在0.1TEQ-ng/m³以下，二噁英的去除率达99.7％以上，NOX的去除率达95％以上；

S5：经过陶瓷纤维滤管除尘反应器400处理后的烟气通过引风机达标排放。

作为进一步改进，所述步骤S1中还包括对半干式脱酸塔100中的烟气进行喷水的步骤，以降低烟气的温度和减少烟气中粉尘的含量。

作为进一步改进，所述步骤S2中还包括将旋风除尘器200收集的粉尘及惰性载体颗粒经过再循环料箱210送回至半干式脱酸塔100中用于提高反应效率的步骤，可有效减少石灰的消耗量。

步骤S4中，烟气通过管道进入到陶瓷纤维滤管除尘反应器400，在除尘器内，烟气在通过陶瓷纤维滤管触媒层时，烟气中的二噁英分子在触媒的作用下分解生成CO2、H2O、HCl，从而达到要求的除去烟气中二噁英的目的；同时烟气中的颗粒则被陶瓷纤维滤管表面捕获，实现除尘的要求，烟气中的氮氧化物与氨水或者尿素在陶瓷纤维滤管触媒的作用下氧化还原反应；将氮氧化物还原为氮气实现脱硝目的。

上述两个实施例公开的危险废物焚烧后的烟气处理系统，具有以下优点：(1)采用半干式脱酸配合干式脱酸工艺，取消传统的湿法脱酸，使烟气处理系统不产生废水，减少了废水的处理成本，还提高了脱酸效率；(2)干式脱酸采用小苏打作为脱酸药剂，减少了飞灰的产生量，进而减少了因飞灰固化填埋产生的处理成本，从而降低了整套系统的运行成本；(3)工艺流程与传统的相比(减少了湿法脱酸系统、烟气再热系统、SCR脱硝反应器)有效缩短，使工艺系统的阻力降大大减少；从而降低电耗至少20％以上；(4)将除尘、脱硝、脱二噁英集成在一个陶瓷纤维滤管除尘反应器400内，减少占地面积，降低投资成本和运行成本，提高了除尘、脱硝、脱二噁英的效率，经过陶瓷纤维滤管除尘反应器400的粉尘浓度稳定低于5mg/Nm³以下，脱硝效率稳定在95％以上，脱二噁英的效率稳定在99.7％以上。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。