垃圾焚烧烟气高效净化处理方法与流程

本发明涉及垃圾处理，更具体地说，它涉及一种垃圾焚烧烟气高效净化处理方法。

背景技术：

生活垃圾是指居民日常生活中产生的、被认为没有价值而丢弃的固体废物，主要包括有机物和无机物两大类。有机物包括厨余物、纸、塑料、植物枝叶等，而无机物包括灰土、玻璃、金属等。伴随经济的发展和人们生活质量的提高，垃圾的收集数量逐年增多，其中有机物的含量不断增加。

如此大量的生活垃圾对于人们生存的环境带来严重污染。包括大气、土壤、水体。对于人类健康造成威胁。生活垃圾的资源化、无害化处理是摆在世人面前迫在眉睫的重要课题。

目前，生活垃圾处理主要有填埋、堆肥和焚烧三大方法。由于焚烧法具有无害化程度高、减容量大、占地面积小、处理及时并且可回收热能等优点，已成为处理城市垃圾的主要方法。

但是，由于垃圾成分复杂，焚烧后会产生大量含有重金属、二噁英、so、hcl、hf等有毒、有害气体，随烟气排入大气，成为大气污染物的重要组成部分，并在生物体内蓄积而随生物链不断浓缩。对环境及人类健康危害极大

公告号为cn105864792b的中国专利公告的一种生活垃圾焚烧烟气中二噁英类大气污染物的处理方法，其技术要点是：处理装置由如下顺序连接的设备构成：一级强化燃烧炉，二级强化燃烧炉，氮化硅多孔陶瓷过滤器，逆流换热余热锅炉，组合式热管换热器，滤袋除尘器，酸性气体脱除系统，活性炭吸附塔和引风机。

上述方案中，先通过滤袋除尘器除去颗粒污染后，再通过酸性气体脱除系统脱酸，但是在脱酸的过程中同样会产生颗粒污染物，从而导致后产生的颗粒污染物无法被有效收集的问题发生；因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧烟气高效净化处理方法，优化垃圾焚烧烟气的净化处理路径，有效防止脱酸后产生的颗粒污染物无法被有效收集的问题发生。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种垃圾焚烧烟气高效净化处理方法，烟气净化处理成套装置包括：烟气管道系统、喷雾反应塔、石灰浆制备系统、活性炭储存系统、活性炭喷射系统、滤袋除尘器、副产品输送系统、副产品储存仓以及引风机；所述处理方法包括如下步骤：步骤一：从而余热锅炉出来约190℃-240℃的烟气经烟气管道系统由顶部进入喷雾反应塔，与此同时由石灰浆制备系统制备石灰浆作为吸收剂，以细小雾滴状喷入喷雾反应塔顶部，使具有很大表面积的吸收剂雾粒与烟气充分接触，发生强烈的化学反应和热交换，吸收烟气中的酸性污染物，同时烟气中的余热将吸收剂雾粒蒸干；步骤二：经步骤一脱酸后产生的无法受引风机气压作用带动的大质量副产品，由喷雾反应塔底部掉出并由副产品输送系统输送至副产品储存仓内进行存储；步骤三：经步骤一脱酸后的污染气体受引风机气压作用朝向滤袋除尘器带动，并于烟气管道系统内前进的过程中，活性炭储存系统内存储的活性炭颗粒受活性炭喷射系统作用喷射于烟气管道系统内，从而活性炭颗粒随同污染气体一同进入滤袋除尘器，此过程中活性炭颗粒充分吸附污染气体中的有机污染物和金属污染物，形成体积足够大的机污染物、金属污染物以及活性炭组合体被滞留于滤袋除尘器，最后净化处理后的尾气经引风机排出。

通过采用上述技术方案，步骤一单独实施的具体技术效果有：1.烟气于预热锅炉散热至190℃-240℃后，再导入喷雾反应塔进行脱酸，有效降低高温对于烟气管道系统和喷雾反应塔的使用寿命影响；2.在脱酸过程中采用石灰浆制备系统，同步制备石灰浆作为吸收剂，相较于直接供应氢氧化钙乳液，有效降低了仓储和运输成本；3.采用雾化喷出石灰浆吸收剂，从而确保烟气与石灰浆吸收剂的充分接触，进而提高脱酸效率；4.利用余热蒸干吸收剂雾粒的水份，从而确保大质量副产品的干燥度，避免后期需要对副产品进行脱水处理。

步骤二单独实施的具体技术效果有：1.引风机无需承担大质量副产品的气压推送，从而可以减低引风机的运行功率，进而降低设备的运行成本；2.烟气管道系统无需供应大质量副产品的输送，从而降低烟气管道系统发生堵塞的隐患；3.减少滤袋除尘器所需过滤的物质量，从而提高滤袋除尘器的过滤效率。

步骤三单独实施的具体技术效果有：1.通过将活性炭颗粒喷射入烟气管道系统，从而实现在烟气由喷雾反应塔进入滤袋除尘器的过程中，即开始有机污染物和金属污染物的吸附净化，进而提高了吸附净化的效率；2.活性炭和有机污染物于烟气管道系统内同步前进，该过程两者均为运动状态，从而确保了两者的充分接触，进而提高吸附净化的效果；3.进入滤袋除尘器内部的活性炭，部分尚未吸附至饱和状态，该部分活性炭的重量较小，将会受到引风机的气压作用，贴合于滤袋除尘器的滤袋表面，从而于滤袋表面形成一层活性炭吸附层，进而由活性炭吸附层进一步对有机污染物和金属污染物进行吸附，实现对污染物的第二次吸附，在提高吸附净化效果的同时，有效提高对于活性炭的利用率。

步骤一、步骤二、步骤三结合后所产生的技术效果有：1.优化垃圾焚烧烟气的净化处理路径，即先脱酸、后吸附、再过滤，相较于引证文件所提供的技术方案，有效防止脱酸后产生的颗粒污染物无法被有效收集的问题发生；2.无需运用使用寿命较短，且无法连续运行的活性炭吸附塔，此处需要说明，活性炭吸附塔的吸收能力有限，当吸收至饱和状态时，需要进行脱附处理，该过程中整个设备无法正常运行；3.将整个净化处理步骤优化精简至三个步骤，有效提高了净化处理效率，降低设备运行成本。

本发明进一步设置为：所述喷雾反应塔采用旋转喷嘴喷出石灰浆制备系统制备的吸收剂，吸收剂的液滴粒径小于50μm，于喷雾反应塔内的停留时长大于10s。

通过采用上述技术方案，采用旋转喷嘴喷出石灰浆吸收剂，从而能够保证在浆液流量发生较大变化时，雾化液滴的粒径分布不发生显著改变，对烟气的流量、温度和成分变化的具有更好的适应性；限定吸收剂的液滴粒径，使得等量的吸收剂具有更大的扩散范围，以确保吸收剂与烟气的充分接触；限定吸收剂的停留时长，从而确保酸性污染物与吸收剂的反应时间，进而确保脱酸效果。

本发明进一步设置为：所述石灰浆制备系统包括第一储料仓、工艺水箱、石灰浆配制槽以及石灰浆储罐以及石灰浆泵机，所述第一储料仓与石灰浆配制槽之间设置有第一锁气机，所述工艺水箱与石灰浆配制槽之间设置有工艺水泵；所述石灰浆吸收剂制备步骤如下：启动第一锁气机引导石灰浆原料进入石灰浆配制槽，启动工艺水泵驱动工艺水进入石灰浆配制槽，由石灰浆配制槽充分搅拌后，经制成的石灰浆吸收剂导入石灰浆储罐待用，石灰浆储罐在存储过程中应不间断搅拌石灰浆吸收剂；当需要使用时，由石灰浆泵机抽取石灰浆吸收剂并供应给喷雾反应塔。

通过采用上述技术方案，通过第一锁气机将石灰浆原料输送到石灰浆配制槽，通过工艺水泵将工艺水抽入石灰浆配制槽，从而由石灰浆配制槽搅拌，进而确保石灰浆的浓度均匀性，同时，仅需控制工艺水泵的功率，即可根据烟气中酸性污染物的浓度调整石灰浆的浓度；完成制备后的石灰浆被导入到石灰浆储罐中待用，从而确保石灰浆制备系统始终具备充足的石灰浆供应给喷雾反应塔，进而确保整个设备的连续运行；石灰浆储罐在存储过程中应不间断搅拌石灰浆吸收剂，从而避免因长时间存储导致因沉淀而影响石灰浆的实际浓度。

本发明进一步设置为：所述第一储料仓内存储的石灰浆原料为消石灰粉末。

通过采用上述技术方案，以消石灰ca(oh)2作为石灰浆原料，相比于以氧化钙cao作为原料，避免了在制备石灰浆时产生大量热量，从而导致环境受到污染，以及石灰浆配制槽的搅拌机构受热损坏的问题。

本发明进一步设置为：所述活性炭储存系统包括活性炭储料仓、称量斗，以及设置于活性炭储料仓和称量斗之间的第二锁气机；在活性炭供应过程中，启动第二锁气机引导活性炭进入称量斗内，并经过称重后经由活性炭喷射系统喷出。

通过采用上述技术方案，活性炭通过称量斗称量后再由活性炭喷射系统喷出，从而实现对活性炭喷出量的控制。

本发明进一步设置为：所述活性炭喷射系统包括喷射风机、连接烟气管道系统的活性炭管路，以及设置于称量斗和活性炭管路之间的第三锁气机；在喷射活性炭过程中，同步启动第三锁气机和喷射风机，从而经称量后的活性炭进入活性炭管路并受喷射风机的气压作用，经活性炭管路被喷射入烟气管道系统。

通过采用上述技术方案，单独增设喷射风机用于推送活性炭，有效防止因需要增加活性炭的输送，而导致引风机的运行负荷过大的问题发生。

本发明进一步设置为：所述烟气净化处理成套装置还包括补充脱酸系统，所述补充脱酸系统包括第三储料仓、螺旋输送机、补充管路，以及设置于补充管路和螺旋输送机之间的第四锁气机，所述补充管路两端分别与烟气管道系统和喷射风机连通；补充脱酸步骤如下：当检测到所排放的尾气中酸性污染物大于排放标准时，同步启动螺旋输送机和第四锁气机将存储于第三储料仓内的补充脱酸质导入补充管路，并经由喷射风机的气压作用进入烟气管道系统，从而在烟气管道系统内完成污染气体的补充脱酸。

通过采用上述技术方案，通过喷射补充脱酸质，从而实现应急情况时的进一步脱酸，进而确保所排放尾气的酸性污染物含量符合规定排放标准，达到适应高浓度酸性污染物烟气的技术效果；补充脱酸系统运用活性炭喷射系统的喷射风机作为驱动力，从而降低设备投入。

本发明进一步设置为：所述第三储料仓内存储的补充脱酸质为小苏打干粉。

通过采用上述技术方案，采用小苏打干粉nahco3作为补充脱酸质，一方面由于小苏打的活性高于氢氧化钙的活性，从而提高补充脱酸时的效率，另一方面由于钠盐的重量轻于钙盐的重量，从而确保脱酸产生的副产品能够被气压带动进入滤袋除尘器。

本发明进一步设置为：所述副产品输送系统为刮板机，其输送段同时连接喷雾反应塔和滤袋除尘器，其输送终端连接副产品储存仓，所述喷雾反应塔底端设置第五锁气机，所述滤袋除尘器底端设置启闭阀。

通过采用上述技术方案，使得副产品输送系统能够同时对喷雾反应塔产生的副产品，以及滤袋除尘器过滤产生的飞灰进行收集和运输，从而提高设备对于副产品以及飞灰的收集效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：于190℃-240℃的温度下进行脱酸，从而效降低高温对于烟气管道系统和喷雾反应塔的使用寿命影响；同步制备石灰浆作为吸收剂，有效降低了仓储和运输成本；采用雾化喷出石灰浆吸收剂，从而确保烟气与石灰浆吸收剂的充分接触，进而提高脱酸效率；利用余热蒸干吸收剂雾粒的水份，从而确保大质量副产品的干燥度，避免后期需要对副产品进行脱水处理；引风机无需承担大质量副产品的气压推送，从而可以减低引风机的运行功率，进而降低设备的运行成本；烟气管道系统无需供应大质量副产品的输送，从而降低烟气管道系统发生堵塞的隐患；减少滤袋除尘器所需过滤的物质量，从而提高滤袋除尘器的过滤效率；在烟气由喷雾反应塔进入滤袋除尘器的过程中，即开始有机污染物和金属污染物的吸附净化，进而提高了吸附净化的效率；活性炭和有机污染物于烟气管道系统内同步前进，从而确保了两者的充分接触，进而提高吸附净化的效果；于滤袋表面形成一层活性炭吸附层，进而由活性炭吸附层进一步对有机污染物和金属污染物进行吸附，实现对污染物的第二次吸附，在提高吸附净化效果的同时，有效提高对于活性炭的利用率；优化垃圾焚烧烟气的净化处理路径，有效防止脱酸后产生的颗粒污染物无法被有效收集的问题发生；无需运用使用寿命较短，且无法连续运行的活性炭吸附塔；将整个净化处理步骤优化精简至三个步骤，有效提高了净化处理效率，降低设备运行成本。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明石灰浆制备系统的系统示意图；

图3为本发明活性炭储存系统的系统示意图；

图4为本发明补充脱酸系统的系统示意图。

附图说明：1、烟气管道系统；2、喷雾反应塔；3、石灰浆制备系统；31、第一储料仓；32、工艺水箱；33、石灰浆配制槽；34、石灰浆储罐；35、石灰浆泵机；36、第一锁气机；37、工艺水泵；4、活性炭储存系统；41、活性炭储料仓；42、称量斗；43、第二锁气机；5、活性炭喷射系统；51、喷射风机；52、活性炭管路；53、第三锁气机；6、滤袋除尘器；7、副产品输送系统；71、第五锁气机；72、启闭阀；8、副产品储存仓；9、引风机；10、补充脱酸系统；101、第三储料仓；102、螺旋输送机；103、补充管路；104、第四锁气机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

垃圾焚烧烟气高效净化处理方法，烟气净化处理成套装置包括：如图1所示，烟气管道系统1、喷雾反应塔2、石灰浆制备系统3、活性炭储存系统4、活性炭喷射系统5、滤袋除尘器6、副产品输送系统7、副产品储存仓8以及引风机9。

处理方法包括以下三个步骤：

步骤一：从而余热锅炉出来约190℃-240℃的烟气经烟气管道系统1由顶部进入喷雾反应塔2，与此同时由石灰浆制备系统3制备石灰浆作为吸收剂，以细小雾滴状喷入喷雾反应塔2顶部，使具有很大表面积的吸收剂雾粒与烟气充分接触，发生强烈的化学反应和热交换，吸收烟气中的酸性污染物，同时烟气中的余热将吸收剂雾粒蒸干；脱酸过程利用酸碱反应的化学吸收原理脱除酸性污染物，具体化学反应原理如下：

so2+ca(oh)2→caso3+h2o

hcl+ca(oh)2→cacl2+h2o

hf+ca(oh)2→caf2+h2o

caso3+1/2o2→caso4

步骤二：经步骤一脱酸后产生的无法受引风机9气压作用带动的大质量副产品，由喷雾反应塔2底部掉出并由副产品输送系统7输送至副产品储存仓8内进行存储。

步骤三：经步骤一脱酸后的污染气体受引风机9气压作用朝向滤袋除尘器6带动，并于烟气管道系统1内前进的过程中，活性炭储存系统4内存储的活性炭颗粒受活性炭喷射系统5作用喷射于烟气管道系统1内，从而活性炭颗粒随同污染气体一同进入滤袋除尘器6，此过程中活性炭颗粒充分吸附污染气体中的有机污染物和金属污染物，形成体积足够大的机污染物、金属污染物以及活性炭组合体被滞留于滤袋除尘器6，最后净化处理后的尾气经引风机9排出。

步骤一单独实施的具体技术效果有：1.烟气于预热锅炉散热至190℃-240℃后，再导入喷雾反应塔2进行脱酸，有效降低高温对于烟气管道系统1和喷雾反应塔2的使用寿命影响；2.在脱酸过程中采用石灰浆制备系统3，同步制备石灰浆作为吸收剂，相较于直接供应氢氧化钙乳液，有效降低了仓储和运输成本；3.采用雾化喷出石灰浆吸收剂，从而确保烟气与石灰浆吸收剂的充分接触，进而提高脱酸效率；4.利用余热蒸干吸收剂雾粒的水份，从而确保大质量副产品的干燥度，避免后期需要对副产品进行脱水处理。

步骤二单独实施的具体技术效果有：1.引风机9无需承担大质量副产品的气压推送，从而可以减低引风机9的运行功率，进而降低设备的运行成本；2.烟气管道系统1无需供应大质量副产品的输送，从而降低烟气管道系统1发生堵塞的隐患；3.减少滤袋除尘器6所需过滤的物质量，从而提高滤袋除尘器6的过滤效率。

步骤三单独实施的具体技术效果有：1.通过将活性炭颗粒喷射入烟气管道系统1，从而实现在烟气由喷雾反应塔2进入滤袋除尘器6的过程中，即开始有机污染物和金属污染物的吸附净化，进而提高了吸附净化的效率；2.活性炭和有机污染物于烟气管道系统1内同步前进，该过程两者均为运动状态，从而确保了两者的充分接触，进而提高吸附净化的效果；3.进入滤袋除尘器6内部的活性炭，部分尚未吸附至饱和状态，该部分活性炭的重量较小，将会受到引风机9的气压作用，贴合于滤袋除尘器6的滤袋表面，从而于滤袋表面形成一层活性炭吸附层，进而由活性炭吸附层进一步对有机污染物和金属污染物进行吸附，实现对污染物的第二次吸附，在提高吸附净化效果的同时，有效提高对于活性炭的利用率。

步骤一、步骤二、步骤三结合后所产生的技术效果有：1.优化垃圾焚烧烟气的净化处理路径，即先脱酸、后吸附、再过滤，相较于引证文件所提供的技术方案，有效防止脱酸后产生的颗粒污染物无法被有效收集的问题发生；2.无需运用使用寿命较短，且无法连续运行的活性炭吸附塔，此处需要说明，活性炭吸附塔的吸收能力有限，当吸收至饱和状态时，需要进行脱附处理，该过程中整个设备无法正常运行；3.将整个净化处理步骤优化精简至三个步骤，有效提高了净化处理效率，降低设备运行成本。

石灰浆吸收剂的具体喷出方式为，喷雾反应塔2采用旋转喷嘴喷出石灰浆制备系统3制备的吸收剂，从而能够保证在浆液流量发生较大变化时，雾化液滴的粒径分布不发生显著改变，对烟气的流量、温度和成分变化的具有更好的适应性；石灰浆吸收剂的液滴粒径小于50μm，使得等量的吸收剂具有更大的扩散范围，以确保吸收剂与烟气的充分接触；石灰浆吸收剂于喷雾反应塔2内的停留时长大于10s，从而确保酸性污染物与吸收剂的反应时间，进而确保脱酸效果。

石灰浆制备系统3的具体结构如下，如图1、图2所示，石灰浆制备系统3包括第一储料仓31、工艺水箱32、石灰浆配制槽33以及石灰浆储罐34以及石灰浆泵机35，第一储料仓31与石灰浆配制槽33之间设置有第一锁气机36，工艺水箱32与石灰浆配制槽33之间设置有工艺水泵37；石灰浆吸收剂制备步骤如下，启动第一锁气机36引导石灰浆原料进入石灰浆配制槽33，启动工艺水泵37驱动工艺水进入石灰浆配制槽33，由石灰浆配制槽33充分搅拌后，经制成的石灰浆吸收剂导入石灰浆储罐34待用，石灰浆储罐34在存储过程中应不间断搅拌石灰浆吸收剂；当需要使用时，由石灰浆泵机35抽取石灰浆吸收剂并供应给喷雾反应塔2。

采用上述石灰浆吸收剂制备步骤具有如下技术效果，通过第一锁气机36将石灰浆原料输送到石灰浆配制槽33，通过工艺水泵37将工艺水抽入石灰浆配制槽33，从而由石灰浆配制槽33搅拌，进而确保石灰浆吸收剂的浓度均匀性，同时，仅需控制工艺水泵37的功率，即可根据烟气中酸性污染物的浓度调整石灰浆吸收剂的浓度；完成制备后的石灰浆被导入到石灰浆储罐34中待用，从而确保石灰浆制备系统3始终具备充足的石灰浆供应给喷雾反应塔2，进而确保整个设备的连续运行；石灰浆储罐34在存储过程中应不间断搅拌石灰浆吸收剂，从而避免因长时间存储导致因沉淀而影响石灰浆的实际浓度。

需要说明的是，第一储料仓31内存储的石灰浆原料为消石灰粉末，从而避免了在制备石灰浆时产生大量热量，导致环境受到污染，以及石灰浆配制槽33的搅拌机构受热损坏的问题。

活性炭储存系统4的具体结构如下，如图1、图3所示，活性炭储存系统4包括活性炭储料仓41、称量斗42，以及设置于活性炭储料仓41和称量斗42之间的第二锁气机43；在活性炭具体供应过程如下，启动第二锁气机43引导活性炭进入称量斗42内，并经过称重后经由活性炭喷射系统5喷出；活性炭通过称量斗42称量后再由活性炭喷射系统5喷出，从而实现对活性炭喷出量的控制。

活性炭喷射系统5的具体结构如下，如图1所示，活性炭喷射系统5包括喷射风机51、连接烟气管道系统1的活性炭管路52，以及设置于称量斗42和活性炭管路52之间的第三锁气机53；活性炭的具体喷射过程如下，同步启动第三锁气机53和喷射风机51，从而经称量后的活性炭进入活性炭管路52并受喷射风机51的气压作用，经活性炭管路52被喷射入烟气管道系统1；单独增设喷射风机51用于推送活性炭，有效防止因需要增加活性炭的输送，而导致引风机9的运行负荷增大的问题发生。

在实际运用中发现，当烟气中酸性污染物浓度过大时，可能会导致尾气中所含酸性污染物超标的问题发生，为此如图1、图4所示，，烟气净化处理成套装置还包括补充脱酸系统10，补充脱酸系统10包括第三储料仓101、螺旋输送机102、补充管路103，以及设置于补充管路103和螺旋输送机102之间的第四锁气机104，补充管路103两端分别与烟气管道系统1和喷射风机51连通；补充脱酸步骤如下：当检测到所排放的尾气中酸性污染物大于排放标准时，同步启动螺旋输送机102和第四锁气机104将存储于第三储料仓101内的补充脱酸质导入补充管路103，并经由喷射风机51的气压作用进入烟气管道系统1，从而在烟气管道系统1内完成污染气体的补充脱酸；通过喷射补充脱酸质，从而实现应急情况时的进一步脱酸，进而确保所排放尾气的酸性污染物含量符合规定排放标准，达到适应高浓度酸性污染物烟气的技术效果。

需要说明的是，第三储料仓101内存储的补充脱酸质为小苏打干粉，补充脱酸过程利用酸碱反应的化学吸收原理脱除酸性污染物，具体化学反应原理如下：

so2+nahco3→naso3+h2o

hcl+nahco3→nacl2+h2o

hf+nahco3→naf2+h2o

naso3+1/2o2→naso4

采用小苏打干粉nahco3作为补充脱酸质，一方面由于小苏打的活性高于氢氧化钙的活性，从而提高补充脱酸时的效率，另一方面由于钠盐的重量轻于钙盐的重量，从而确保脱酸产生的副产品能够被气压带动进入滤袋除尘器6。

本发明中，回到图1，副产品输送系统7为刮板机，其输送段同时连接喷雾反应塔2和滤袋除尘器6，其输送终端连接副产品储存仓8，喷雾反应塔2底端设置第五锁气机71，滤袋除尘器6底端设置启闭阀72，从而使得副产品输送系统7能够同时对喷雾反应塔2产生的副产品，以及滤袋除尘器6过滤产生的飞灰进行收集和运输，进而提高设备对于副产品以及飞灰的收集效率。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。