CN101810992A - 废弃物焚烧烟气净化***及其净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废弃物焚烧烟气净化***及其净化工艺，其包括垃圾焚烧炉的烟道、除尘器、二恶英类分解去除装置、烟气洗涤塔、飞灰收集装置、飞灰洗涤脱水***、污水处置***、烟气加热装置及引风机；除尘器入口一侧连接烟道，另一侧连接二恶英分解去除装置，除尘器的下方连接飞灰收集装置；飞灰收集装置连接飞灰洗涤脱水***；二恶英分解去除装置通过管道连接烟气洗涤塔下部，而烟气洗涤塔出口连接烟气加热装置，同时烟气洗涤塔排水分别连接飞灰洗涤脱水***与污水处置***；烟气加热装置通过引风机将净化烟气排出去。烟气通过上述除尘、分解二恶英类、吸收中和酸性气体、去除重金属、深度除尘等净化处理过程，可以满足更严格的排放标准。

Description

废弃物焚烧烟气净化***及其净化工艺

技术领域

本发明有关一种废弃物如一般生活垃圾、医疗垃圾、危险废物和工业垃圾等焚烧产生的烟气的净化技术，特别是指一种废弃物焚烧烟气净化***及其净化工艺。

背景技术

随着城市化进程以及工业、医疗卫生事业的发展，各类废弃物的处理处置问题越来越受到人们的关注。垃圾焚烧作为最有效处理垃圾的手段之一，得到了较广泛的应用。

由于垃圾是成分比较复杂的混合物，其中含有一部分有机化合物和氯化物、硫化物、氟化物等，还含有较大数量的重金属，根据相关资料显示，铬的含量一般为100～450g/t，镍为50～200g/t，铜为450～2500g/t，锌为900～3500g/t，铅为750～2500g/t，镉为10～40g/t，汞为2～7g/t；垃圾中的重金属除少部分在垃圾低温燃烧时除少量重金属以氧化物和游离态形式存在于底灰中，其它重金属将以不同形态存在于烟气中。垃圾焚烧过程将产生HCl、SO₂、HF、NOx等酸性气体和二恶英类等污染物混合在烟气中；各类污染物在烟气中的典型原始浓度如下表：

污染物	典型范围	污染物	典型范围
				HCL    mg/Nm3	200～1600	Pb           mg/Nm3	1～50
HF     mg/Nm3	0.5～5	Hg           mg/Nm3	0.1～10
				SOx    mg/Nm3	20～800	Cd           mg/Nm3	0.05～2.5
NOx    mg/Nm3	90～500	Cr+Cu+Mn+Ni  mg/Nm3	10～100

上述烟气中的污染物必须经过净化达到相关标准后方可排放到大气中。

现有的垃圾焚烧烟气净化技术中，对NOx的控制主要有以“燃烧控制+还原法”去除氮氧化物NOx，其中，还原法包括选择性非催化还原SNCR和选择性催化还原SCR二种方式或这二种方式的组合；传统SNCR技术的脱硝效率一般为30～80％，氨逃逸＜10pmm；在工程上的脱硝效率一般为50％，SCR技术的脱硝效率一般为50-90％，在工程上的脱硝效率一般为60％；SNCR+SCR组合技术在工程上的脱硝效率可达80％。这三种技术基本上都能够满足烟气排放标准要求。但当采用SCR技术时，为满足催化剂的反应温度，一般需要将除尘、脱酸处理后的烟气再次加热到200℃左右，消耗较大的热能。

对于烟气中的HCl、SO2、HF等酸性气体的处理技术主要有干法工艺、半干法工艺、湿法工艺和循环流化床工艺。

干法脱酸有两种方式，一种是干性药剂(一般采用消石灰)和酸性气体在反应塔内进行反应；另一种是在进入除尘器前的烟气管道中喷入干性药剂，在烟道中和除尘器表面与酸性气体反应。

采用干法脱酸工艺，在钙酸比为2：1时，HCl的去除率可达95％以上，SOx的去除率可达90％以上。根据垃圾焚烧厂烟气污染物原始浓度参考值，HCl的原始浓度在200～1600mg/Nm³、SOx的原始浓度在200～800mg/Nm³时，排烟中的HCl浓度应在10～80mg/Nm³、SOx浓度应为20～80mg/Nm³，一般不能满足较高标准的排放指标。

半干法脱酸一般采用氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)₂)为原料，制备成氢氧化钙溶液(石灰浆)。利用喷嘴或旋转喷雾器将氢氧化钙溶液(石灰浆)喷入反应器中，形成粒径极小的液滴，与酸性气体进行反应。反应过程中水分被完全蒸发，故无废水产生。在钙酸比为2∶1时，半干法的HCL的去除率可达近97％，而SOx的去除率可达95％，即：排烟中的HCl浓度应在6～48mg/Nm³、SOx浓度应为10～40mg/Nm³，持续排放浓度仍不能满足欧盟2000标准。

湿法脱酸工艺，吸收药剂一般采用烧碱(NaOH)或硝石灰溶液(Ca(OH)₂)。配置好的吸收溶液喷入湿式洗涤塔，与烟气中的酸性气体进行反应。洗涤塔产生的废水需经处理后排放，处理后的烟气需再加热。

一般而言，湿法的HCl的去除率可达99.5％以上，SOx的去除率可达99％以上。能够满足欧盟2000的烟气排放标准要求。湿法脱酸的主要问题是产生大量的废水和吸收剂生成物，此外，由于烟气中有较高的含盐量，造成后续烟气加热器结垢严重。

循环流化法工艺，是近十多年新举的烟气脱酸技术，采用悬浮方式，使吸收剂在吸收反应塔内悬浮、在多倍循环倍率过程中，与烟气中的酸性污染物充分接触反应，实现脱酸。该工艺与上述三个工艺比较，其综合性能较好，但脱酸效率与半干法基本相同，不能满足更高的烟气排放要求。

目前常用的重金属及二恶英去除工艺是“活性炭吸附+袋式除尘器”。重金属和二恶英以固态、胶固态和气态的形式进入烟气处理***，吸附在烟气中和布袋表面的活性炭中，与飞灰一同收集下来。该工艺的主要问题是由于在烟气中的活性炭与重金属微粒的接触机率较低，又由于布袋需要定时或定阻清灰，使吸附在布袋表面的颗粒物层呈周期变化，通常清灰后布袋除尘器的效率急剧下降，粒径小于0.5um的细小粉尘去除率仅为90％以下，部分二恶英和重金属未经活性炭的吸附，穿过布袋排入烟道，导致烟气中的二恶英浓度不能持续达标。而且，吸附了二恶英和重金属的活性炭需要按危废处置，增加了烟气处理成本，以固化填埋方式处置飞灰时，还需要占用较大的土地资源，给环境造成持久的影响。

对烟气中的灰尘浓度控制主要采用静电除尘器或袋式除尘器。静电除尘器除尘效率与烟气流量、颗粒物粒径分布、凝聚性、比电阻、电极板距、电压及电流等因素有关，去除颗粒物粒径范围在0.05-20um，粒径在1.0um以下的去除效率较低。总的去除效率一般可达到95％-99.5％。以原始烟气含尘浓度按典型参考值3g/Nm3计，除尘净化后的烟气中粉尘浓度约为15-150mg/Nm3，因此，一般单独使用静电除尘器做为除尘措施，不能满足现行的垃圾焚烧烟气排放标准。

袋式除尘器是使烟气到达滤袋时，通过以筛分作用为主，同时存在惯性碰撞、拦截、扩散的短程物理效应，以及在某些特定条件下的静电效应及重力效应等，进行气固分离，使颗粒物被捕集在滤袋上，再以定时或定阻控制方式，通过振动、喷吹等作用清除集尘的过滤装置。粒径在0.2-0.4um范围内的颗粒物去除效率较低。总除尘效率达到99.9％以上。排放烟气含尘浓度一般可控制在10mg/Nm³以下。

根据烟气灰尘原始浓度典型值计算，每吨垃圾约产生1.2-1.5％的飞灰，加上脱酸处理所添加的吸收剂生成物，每吨垃圾约产生飞灰25-30kg。

前述所有烟气净化工艺的共性之一是，处置工艺***所产生的飞灰中容纳了各类污染物处置的终产物，有重金属、二恶英类有机物、CaCl2等有害或不宜资源化利用的物质，成分复杂，处置难度较大。

由于飞灰中含有重金属和二恶英类物质，需要按危险废物处置。目前的处置方法一般有熔融、烧结、固化、稳定化等。其中，熔融和烧结的主要问题是能量消耗大、尾气处理费用和运行成本高等；固化法是用物理、化学方法将飞灰掺混包容在惰性材料中，使其稳定化的过程，其主要缺点是不能从根本上解决飞灰中二恶英类的问题、某些重金属容易析出、加重了危废最终处置量等；稳定化处理法是往飞灰中添加适量的重金属稳定剂，与水充分混合后形成不溶性化合物，该方法的主要问题是稳定剂的成本很高，导致飞灰处置成本提高，且会产生高浓度无机盐的废水需要处理。

一般地，固化稳定化后安全填埋为飞灰处置的最终方式，占用大量的土地资源，对环境造成长久的影响。

为了满足不断提高的垃圾焚烧烟气排放标准，特别是解决二恶英污染和大量飞灰处置的问题，必须采用能够满足更先进、更经济、更高效的烟气处理新工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种废弃物焚烧烟气净化***及其净化工艺，其可在较低运行成本的情况下，有效减少垃圾焚烧过程产生具有危险废物特征的物料，分解垃圾焚烧过程中产生的二恶英类有毒物质、降低排放烟气中各类污染物的浓度，基本实现污染零排放。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种废弃物焚烧烟气净化***，包括垃圾焚烧炉的烟道、除尘器、二恶英类分解去除装置、烟气洗涤塔、飞灰收集装置、飞灰洗涤脱水***、污水处置***、烟气加热装置及引风机；除尘器上部一侧连接烟道，另一侧连接二恶英分解去除装置，除尘器的下方连接飞灰收集装置；飞灰收集装置连接飞灰洗涤脱水***，烟气洗涤塔底部集水池与飞灰洗涤脱水***相连；；二恶英分解去除装置通过管道连接烟气洗涤塔下部，而烟气洗涤塔顶部连接烟气加热装置，同时烟气洗涤塔又依其各装置而分别连接飞灰洗涤脱水***与污水处置***；烟气加热装置通过引风机将净化烟气排出去。

所述除尘器为静电除尘器或袋式除尘器。

所述烟气飞灰洗涤***包括飞灰定量给料装置、飞灰洗涤池、污泥脱水装置。

所述烟气洗涤塔包括烟气冷却段、脱酸段、中和吸收段、清洗段组成

所述脱酸段集水池设置了定时或连续将酸性溶液排入冷却段集水池的溶液排放口。

所述清洗段设置了烟气除雾器，净化处理后的烟气经过除雾器，水雾凝聚成大粒径的液滴，汇集到清洗段集水槽。

所述中和吸收段的出口，设置了烟气清洗装置。

所述烟气洗涤塔由多级单塔或二个以上不同功能的单塔组成。

所述污水处置***包括均衡池、反应池、絮凝沉淀池、过滤装置、加药装置、污泥罐、脱水干化机。

一种废弃物焚烧烟气净化工艺，其具体步骤为：

1)、首先焚烧炉出口烟气经过连接烟道进入除尘器，烟气中的飞灰和小部分凝聚在粉尘中的重金属等颗粒状物质被除尘器捕集；

2)、烟气中的其它污染物与烟气一同进入二恶英分解***，在该***中，99.9％以上的二恶英类有机物被分解去除；

3)、烟气再经烟道进入烟气洗涤塔，经过降温、喷淋、中和，形成酸性收集液以及中和吸收液；

4)、步骤1当中除尘器收集的飞灰，若确认为危险废物，则将飞灰与步骤3的酸性收集液混合，搅拌或震荡，使飞灰中的重金属溶解在溶液中，飞灰形成的污泥经脱水干化后，可按一般废物处置；

5)、步骤4溶解后的重金属废水排进污水处置***的重金属絮凝沉淀***进行絮凝沉淀，将该沉淀经脱水、干化，制成泥饼，可进行重金属资源化回收利用或按危险废物处置。

所述步骤3中，烟气在洗涤塔的冷却段降温作用下HCl、SOx、HF等酸性物质形成酸雾，一部分与喷淋液结合成液态酸性溶液，收集到酸洗塔底部；其余未被溶解的酸性物质与少量重金属气体、微粒一起进入脱酸段，被脱酸段中的雾状喷淋液捕捉，溶解在喷淋液中；烟气中残留的少量酸性物质进入中和吸收段，与其中的碱性喷淋液反应，被中和吸收。

所述步骤3出口烟气通过洗涤塔的中和吸收段出口的烟气清洗装置过程进一步去除烟气中的少量细小粉尘。

所述步骤4中飞灰与酸性溶液的最佳比例为1∶40

采用上述方案后，本发明具有如下优点：

1、分级逐项采用各类先进的污染物处理措施，集成最优化的烟气净化工艺；避免各类污染物相互结合，使烟气处理工艺变得更简单、更高效。其特征是首先除去原始烟气中99.9％以上的灰尘，降低二恶英类有机污染物和重金属吸附在飞灰表面的机率，再分解去除烟气中的二恶英类污染物，然后吸收中和烟气中的酸性气体，最后再次进行烟气洗涤，彻底去除烟气中的各类污染物，基本实现零排放。

2、针对烟气中的灰尘，采用机械式除尘(袋式除尘器或静电除尘器)+多级洗涤的方法，最大程度地去除了烟气中的灰尘，可以满足更高排放标准的要求；其特征是经过机械式除尘的烟气，再次经过洗涤除尘。

3、烟气中99.9-99.99％的气态二恶英类有害物质被分解成水、二氧化碳和氯化氢，从根本上消除了二恶英类的危害。其特征是：二恶英类有机物不是用吸附等传统手段收集，而是利用催化原理分解。

4、烟气中的飞灰，只吸附了少量的重金属，由除尘器收集后，可经危险性鉴别确定是否为危险废物。当鉴别结果为一般废物时，可综合利用或填埋；当由于重金属浸出浓度超标，鉴别结果为危险废物时，利用本***工艺产生的酸性溶液洗涤析出重金属后，按一般废物处置，最大程度地减少了危险废物的最终处置量。其特征为：1)飞灰经鉴别可能为一般废物，不需要按危废处置；2)当飞灰为危废时，飞灰中的重金属经本***工艺产生的酸性溶液洗涤析出；3)飞灰中不含烟气处理吸收剂及其生成物，可利用价值高。

5、烟气中各种形态的重金属，除一少分部附着在较大颗粒的飞灰表面，绝大部分穿过除尘器，在洗涤塔中被喷淋液捕捉，混合在洗涤溶液中，经化学处理，重金属絮凝沉淀，可采用物理方法固液分离，脱水干化形成少量高重金属含量的污泥，可资源化回收利用或按危废处置。其特征是：1)烟气中的大部分重金属，在洗涤塔中被捕集，混合在洗涤塔吸收液中；2)采用物理、化学方法从废水中提取重金属及其化合物。

6、烟气中的HCl、SO₂、HF等酸性气体，在烟气洗涤塔中被水和少量碱液吸收、中和、清洗，产生的酸性工艺废水首先用于飞灰洗涤，然后进行重金属提取处理等工艺，烟气净化程度高，吸收中和剂用量少，实现了工艺废水的综合利用，处理工艺简单。其特征是：1)烟气中的酸性气体经降温形成酸雾并溶解在冷却段和吸收段的喷淋液中或与喷淋液反应生成酸性溶液；2)烟气中的酸性气体生成可被本工艺利用的混合酸性溶液；3)少量未溶于喷淋液中的酸雾，在中和段被碱性溶液中和；

7、烟气最终经清洁工业用水或回用水洗涤，进一步去除烟气中细少灰尘，同时，洗涤水再次吸收烟气中的酸性污染物，并稀释降低了烟气水雾中的含盐量，减少了后部烟气再热装置等设备的结垢机率。其特征是1)用洗涤的方法去除经过净化的烟气中的少量灰尘，实现烟气深度净化；2)经脱酸处理的烟气中少量酸性污染物再次被吸收、净化；3)烟气中含盐水雾在清洗段被洗涤、稀释，防止了烟气中的盐份在后续设备上结垢。

8、对烟气中的氮氧化物，可采取高效的SNCR、SCR脱硝工艺技术以及这二个技术的组合，或者采用在二恶英去除装置中注入氨气的方法还原氮氧化物；当采用SCR***或其组合技术时，可将SCR脱硝***设置在除尘器后并洗涤塔前的适当位置，无需为脱硝而增设烟气再热装置。

附图说明

图1为本发明的***示意图1；

图2为本发明的***示意图2。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明揭示的一种废弃物焚烧烟气净化***，设置在垃圾焚烧(余热)锅炉的出口至烟囱10之间，包括垃圾焚烧炉的烟道1、除尘器2、独立的二恶英类去除装置3、烟气洗涤塔4、飞灰收集装置5、飞灰洗涤脱水***6、污水处置***7、烟气加热装置8及引风机9。

该除尘器2上部一侧连接烟道1，另一侧连接二恶英分解去除装置3，除尘器2的下方连接飞灰收集装置5；飞灰收集装置5连接飞灰洗涤脱水***6，烟气洗涤塔底部集水池与飞灰洗涤脱水***相连；二恶英分解去除装置3通过管道连接烟气洗涤塔4下部，而烟气洗涤塔4顶部连接烟气加热装置8，同时烟气洗涤塔4又依其各装置而分别连接飞灰洗涤脱水***6与污水处置***7；烟气加热装置8通过引风机9将净化烟气由烟囱10排出去。

其中，除尘器2可选择静电除尘器或者袋式除尘器。

独立的二恶英类去除装置3可具有机械除尘功能或增加同时脱硝的功能。

烟气洗涤塔4包括烟气冷却段41、脱酸段42、中和吸收段43、清洗段44组成；烟气洗涤塔4可由多级单塔或二个以上不同功能的单塔组成；在洗涤塔4的各处理段中根据需要设置有喷嘴、填料、液体收集装置、除雾器等。

脱酸段42集水池设置了溶液排放口421，定时或连续将酸性溶液排入冷却段41集水池；清洗段44设置了烟气除雾器441，净化处理后的烟气经过除雾器441，水雾凝聚成大粒径的液滴，汇集到清洗段44集水槽；中和吸收段43的出口，设置了烟气清洗装置。

飞灰洗涤脱水***6包括飞灰定量给料装置61、飞灰洗涤池62、污泥脱水装置63。

污水处置***7包括均衡池71、反应池72、絮凝沉淀池73、过滤装置74、加药装置75、污泥罐76、脱水干化机77等设施。

除尘器2可根据后续二恶英去除装置3的要求采用静电除尘器或者袋式除尘器。

本发明中二恶英分解去除装置3一般有二种，一种带有双层膜，外层膜用于收集固体颗粒、内层膜可高效催化分解二恶英类有机物；另一种是高性能的二恶英分解催化装置3，同时，还可以去除氮氧化物。二种形式的二恶英去除装置均设置在烟气温度为150-220℃的区间内，一般地在180-220℃的区间，二恶英去除效率较高。该装置是利用TiO₂等成熟的二恶英催化剂或同类催化剂与PTFE等材料相结合形成的催化纤维，去除烟气中的二恶英类有害物质。

当采用带有过滤膜的二恶英去除装置时，前置除尘器2可选用布袋除尘器、静电除尘器，或不设前置除尘器。其外层膜利用机械除尘原理，将经过预除尘或原始烟气中的飞灰颗粒收集，经反吹除灰，收集在飞灰收集装置5下的灰仓51中；烟气通过其内层催化膜时，二恶英类有机物在强催化剂的作用下，发生分解反应，生成水、二氧化碳和氯化氢；如果在二恶英去除装置前采用了SNCR脱硝工艺，由于烟气中过量的氨气会形成氨盐，附着在某些二恶英去除装置的催化层的表面形成吸湿层，降低催化层的效率，所以，采用某些上述催化装置时，需要在装置前定期喷入沸石，如图2中所示的沸石给入装置21，使沸石在催化层表面形成保护层，防止氨盐等吸潮、侵蚀性物质附着在催化层。一般每隔12小时，在过滤催化装置反吹清灰后需要喷涂沸石粉。

当采用另一种是高性能的二恶英分解催化装置，一般需要首先对原始烟气进行较严格的除尘净化，因此，该装置前需要设置高效除尘器，一般采用袋式除尘器，使进入催化装置前的烟气中含尘量小于5mg/Nm³，以防止和避免催化剂中毒失效，或效率下降。

由于酸性气体在喷淋液中的溶解度随着烟气温度的降低而升高，为提高酸性气体在喷淋液中的溶解度，烟气在洗涤塔冷却段的出口烟气温度应控制在较低水平。烟气的冷却温度主要与喷水量和喷水温度有关，根据计算，常温情况下，喷水量为80L/KNm3烟气时，烟气可从初始温度200℃降低到60℃左右。

为提高烟气洗涤塔4集水池中溶液的酸性浓度，满足洗灰工艺对酸性溶液的浓度要求，提高气、液传质效率和烟气冷却效果，集水池设置了循环喷淋装置45。这样，集水池中溶液的酸性浓度，可接近该温度下酸性气体的饱和溶解度。根据物料平衡计算，冷却段41的补充水大于飞灰酸洗用水量，集水池排水的多余部分直接进入污水处置***7的废水重金属提取***。

由于脱酸段42集水池中的溶液经多次循环后，酸度会提升，影响对酸性气体的溶解能力，所以，设置了溶液排放口421，定时或连续将酸性溶液排入冷却段41集水池。

在中和吸收段43，由于CO2参与反应，与溶液中的NaOH反应生成Na2CO3或者NaHCO3溶于水中，可提高对SO2的吸收效果，中和吸收段43集水池中的溶液，一般控制在接近中性的弱酸性，即：酸碱度适宜控制在pH值为5-7之间；经过多次循环，溶液中主要以钠盐形式存在的盐份增多，需要定期或连续排放。由于溶液中含有Na2CO3和NaHCO3，所以，这部分高盐分污水宜排入脱酸段42的集水池，再次参与脱酸循环，以提高脱酸效果。

中和吸收段43的主要反应过程为：

HCl+NaOH→NaCl+H2O

SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O

Na2SO3+O2→Na2SO4

SO3+2NaOH→Na2SO4+H2O

CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O    Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

CO2+NaOH→NaHCO3         2NaHCO3+SO2→Na2SO3+2CO2+H2O

设置烟气清洗段44有如下几个目的：一、深度净化烟气，去除微量灰尘；二、进一步清洗吸收烟气中残留的酸性污染物；三、清洗、稀释烟气水雾中的盐分，防止后续设备结垢。同时，由于该段集水池中的水用作其它各段的补充水，充分地利用了***补充水的功效。该段耗水量可根据冷却段冷却水喷淋降温的需求和***其它各段补充水量调节。

洗涤塔4的末端设置了烟气除雾器441。净化处理后的烟气经过除雾器441，水雾凝聚成大粒径的液滴，沿除雾器中片的下部滑落，汇集到清洗段44集水槽。除雾器441设置了冲洗装置以防堵塞。

除尘器2收集的飞灰，可先储存于飞灰仓51，由飞灰仓51底部的定量给料装置61，加入飞灰酸洗混合池621，在混合池621中，飞灰与酸性溶液按适当的比例充分混合后，导入洗灰池622进行一定时间的搅拌或震荡，同时，可在洗灰池622中添加适当的提取剂和污泥絮凝剂，使飞灰中的各种重金属溶解在液体中；然后可采用固液分离的方式，如离心脱水、真空脱水、压滤脱水等污泥脱水装置63将污泥脱水干化，由于一定比例的重金属等有害物质已被洗出，脱水干化污泥能够通过相关重金属浸出浓度标准的检验，可按一般废物处置；溶解了重金属的废水排进污水处置***7的重金属絮凝沉淀***。在絮凝沉淀***中，污水首先进入调质池71，经过以氢氧化钠或其它碱性物质中和后的含重金属废水，排入重金属絮凝池，即反应池72，在絮凝剂的作用下，重金属离子强力螯合，生成不溶物，与污水一同排入沉淀池73，在沉淀池73中絮凝、沉淀，形成少量的污泥排出，该污泥经脱水干化机77的脱水、干化等制成泥饼，可进行重金属资源化回收利用或按危险废物处置；去除重金属的污水，经过滤装置74过滤，排入调质池71经深度净化后回用，产生的高盐分污水，主要污染物为无机盐，属一般工业废水，可外运处理或排入污水处理厂。

为防止排出烟气中微量的酸性气体导致设备腐蚀和烟气中的水雾在引风机9叶轮上形成水滴，影响引风机9的动平衡，洗涤塔4与引风机9间可设置烟气再加热器8，把烟气温度提升到高于酸气的露点温度，或将引风机9设置在烟气净化***前端。

本发明工艺过程：

焚烧炉出口烟气经过连接烟道1首先进入除尘器2(静电/布袋)，由于此处的烟气温度在180-220℃之间，烟气中的各种重金属分别以气态、液态、固态三种形式存在。其中，Hg和As这二种金属的挥发温度很低，在烟气中始终为气态，其它在垃圾焚烧过程上被蒸发的重金属在烟气温度为400-500℃时，便由于冷却形成离散的重金属或其化合物的颗粒气溶胶固态微粒，然后生成细小烟气微粒或吸附沉淀在飞灰颗粒表面。烟气中的飞灰和小部分凝聚在粉尘中的重金属等颗粒状物质被除尘器2捕集。

一般地，被除尘器收集下的飞灰中，一般不含二恶英类有机有害物质。主要有以下三个原因：

a)二恶英类有机物的沸点温度为305℃，在烟道中，由于环境压力为负压，通过计算可知沸点温度小于300℃；根据相关文献说明和试验结果得知，二恶英的形成温度主要在600-250℃之间，其形成的反应过程80％左右是在固体表面由其前期体生成的；在烟气温度高于300℃时，由于环境温度高于沸点温度，二恶英生成后将脱离固体表面，以气态或气溶胶的形态存在于烟气中。烟气从二恶英的沸点温度降低到200℃，只经过很短的时间，二恶英类有机物与烟气中的颗粒物可能发生接触并吸附的时间很短；

b)烟气中的二恶英类有机物，在温度为200℃时，主要以气态形式存在；由于烟气中未喷入活性炭或硝石灰等，烟气中的颗粒物主要是垃圾焚烧过程中产生的飞灰，在烟气中的浓度相对较低，与二恶英类接触的机率较小，二恶英很难与飞灰结合；

c)由于飞灰本身的比表面积较低，吸附在飞灰颗粒表面的微量二恶英类有机物质，在流动烟气的作用下，很容易从飞灰表面脱离；

因此，对于被除尘器收集下的飞灰，一般可以忽略含有二恶英类有机有害物质这一因素。

烟气中的其它污染物与烟气一同进入二恶英分解去除装置3，在该装置中，99.9％以上的二恶英类有机物被分解去除；再经烟道进入烟气洗涤塔4；在洗涤塔4的降温作用下HCl、SOx、HF等酸性物质形成酸雾；重金属气体和微粒被雾状喷淋液捕捉，从烟气中分离，混合在各段洗涤液中；酸性物质被吸收、中和，溶解在洗涤液中。烟气通过洗涤塔的过程中将进一步去除烟气中的少量细小粉尘。

烟气通过上述除尘、分解二恶英类、吸收中和酸性气体、去除重金属、深度除尘等净化处理过程，可以满足更严格的排放标准。

由除尘器2收集的飞灰，由于会不同程度地吸附了重金属，如果根据相关规范鉴定为危险废物，则需要与吸收了烟气中酸发生气体并溶入重金属的酸性溶液按适当的比例混合，使飞灰中的重金属溶解在溶液中，飞灰形成的污泥经脱水干化后，可按一般废物处置；而工艺废水经中和、絮凝、沉淀、过滤等过程，达到净化的目的。产生的含有重金属的污泥经脱水干化，做成泥饼，用于重金属资源化回收或按危废处置。

与除尘器2相连的是二恶英类分解装置3，该装置是利用催化原理，将烟气中的二恶英类物质分解成水、二氧化碳和氯化氢；二恶英类分解装置可采用带有机械式除尘(外层附滤袋)式，也可以采用在注入氨气后具有催化脱硝功能的装置。

二恶英类分解反应式大体如下：

C₁₂H_nCl₈-nO₂+(9+0.5n)O₂＝(n-4)H₂O+12CO₂+(8-n)HCl

烟气经过二恶英分解装置，二恶英的去除率可达99.99％，排放烟气中的二恶英浓度可持续达到0.01-0.03ng TEQ/mN³，低于欧盟2000标准要求的3-10倍，可以满足更严格的排放标准。

烟气经除尘、去二恶英类物质后，烟气中的主要污染物为重金属和HCl和SO₂、HF等酸性物质，进入烟气洗涤塔4。一般洗涤塔4可由烟气冷却段41、脱酸段42、中和吸收段43、洗涤段44组成，也可按各段的不同功能设置多个洗涤塔。在洗涤塔4的各处理段中根据需要设置有喷嘴、填料、液体收集装置、除雾器等。为了提高酸性气体在溶液中的溶解度和实现重金属由气态向液态和固态的转化，烟气在冷却段被降至65℃左右。烟气中的酸性气体在冷却段降温、形成雾状酸性气体，一部分与喷淋液结合成液态酸性溶液，收集到酸洗塔底部的集水池中。其余未被溶解的部分与烟气一同进入脱酸段，与脱酸段的喷淋液接触，溶解在喷淋液中；烟气中残留的少量酸性物质在中和吸收段与碱性喷淋液反应，被中和吸收。烟气中的少量重金属及其化合物被雾状喷淋液捕捉或在填料中气液二相接触时与液体混合，从烟气中分离出来。

为了进一步去除烟气中的少量灰尘和酸性污染物，并防止烟气中的盐份在烟道后部装置中结垢或腐蚀，中和吸收段的出口，设置了烟气清洗装置，此处的清洗液采用清洁工业用水，烟气中的少量酸性污染物、含盐水雾和微量灰尘，溶入清洗液后返回集水槽。清洁烟气经过除雾装置，排入大气。

洗涤塔4底部的酸性溶液，一部分用于飞灰的洗涤，一部分再循环用于烟气冷却和预脱酸，剩余部分直接排到污水处理***7的调质池进行去除重金属处理；该段吸收液的补充水，可取自各清洗段的集水槽或采用其它工业用水。

脱酸段集水槽的水，一部分供该段的喷淋，另一部分用于供给冷却段的喷淋水。其补充水来自工业用水或清洗段的集水槽。

中和吸收段43的喷淋液为碱性溶液，一般采用NaOH溶液。碱液循环泵将该段集水槽的溶液加压输送到喷淋层中，通过雾化喷嘴形成雾滴，与烟气进行高效的气、液传质，去除烟气中未被溶解的酸性污染物。之后中和吸收液返回该段集水槽，循环使用并根据水质情况连续或间断地地向脱酸段排放；补充水可取自清洗段41集水槽或工业用水。

由于烟气洗涤过程中，烟气中的气态的HCl、HF酸性气体在冷却段41、脱酸段42中与水接触，被迅速吸收成液态酸；SO₂在穿过气/液分界面时，在水中溶解成亚硫酸，SO₃与水反应生成硫酸，使洗涤塔4下集水池中的洗涤液具有较强的酸性。这部分酸性液体可首先用于飞灰的洗涤，然后处理其中溶解的重金属。一般地，液灰比大约为40时，飞灰中的重金属的溶出率较高。洗涤塔下集水池中的酸性溶液可按最佳液灰比在飞灰洗涤池中与飞灰混合，并可针对各种重金属离子在不同浸取液的溶解度不同的特征，可适度额外添加适当的化学浸取剂，搅拌或震荡萃取，以达到各类重金属的最佳溶出效果。酸洗后的飞灰通过固液分离形成了污泥，由于其中各类重金属已有一定的比例的浸出，经脱水干化，能够满足按相关浸出试验检测的标准，不需要固化稳定化，按一般废物处置。

溶解了重金属的废液排进重金属絮凝沉淀***，经过以氢氧化钠或其它碱性物质中和后的含重金属废水，在絮凝剂的作用下，重金属离子强力螯合，生成不溶物，絮凝、沉淀，形成少量的污泥由沉淀池的底部排出，该污泥经脱水、干化，制成泥饼，进行重金属回收或按危险废物处置；去除重金属的污水排入污水处理***经深度净化后回用。酸性溶液是***本身产生，洗飞灰。减少耗材的使用。混合搅拌，析出重金属。物理脱水。中和，重金属捕捉剂(絮凝剂)，重金属絮凝物质，脱水，干化。回收利用。

本发明的垃圾焚烧烟气净化***具有如下有益效果：

1)、本发明是一种全新的垃圾焚烧烟气净化***，能够满足比现行标准更严格的环保排放标准。排放烟气中的二恶英类浓度低于欧盟2000标准3-10倍，低于活性炭吸附处理工艺的10-30倍。

2)、由于采用催化分解的方法将二恶英类有毒污染物转化为无害物质，而不是按传统方法，将其从烟气中分离后，再按危险废物处置，从根本上消除了二恶英的污染隐患。

3)、本发明烟气处理***工艺不产生传统处理工艺中由酸性气体吸收剂生成的具有危险废物特征的灰渣，较大程度地减少了工艺过程中所产生的危险废物，从而降低了烟气处置成本。

4)在烟气净化***中分离出的灰尘，经酸性溶液洗涤，使一定比例的重金属从飞灰中溶入酸性溶液，脱水后可按一般工业污泥处置，只有少量的重金属絮凝沉淀物具有危险废弃物特征，危险废物产生量大幅度减少。以生活垃圾焚烧项目为例计算，危险废物的产生量低于0.5kg/吨垃圾。约为传统烟气净化***产生危险废物量的2％左右。而且该废物也可用于重金属提取，资源化利用，最大程度地减少危险废物的产生量。

5)降低了烟气处理吸收剂的消耗量。由于对烟气中酸性物质的中和处理主要是在污水处理过程中进行的，不需要过量投加碱性吸收中和剂，节省了部分吸收剂的费用。

6)当为满足较高水平的烟气脱硝标准而采用选择性催化还原工艺(SCR)时，不需要为脱硝工艺设置烟气再热装置，节省了一次性投资和运行费用。

7)由于不需要设置较大的石灰仓、飞灰仓等，与传统烟气净化***比较，***简单、维护方便、占地面积较小、一次性综合投资省。

Claims (13)

1.一种废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：包括垃圾焚烧炉的烟道、除尘器、二恶英类分解去除装置、烟气洗涤塔、飞灰收集装置、飞灰洗涤脱水***、污水处置***、烟气加热装置及引风机；除尘器入口一侧连接烟道，另一出口侧连接二恶英分解去除装置，除尘器的下方连接飞灰收集装置；飞灰收集装置连接飞灰洗涤脱水***，烟气洗涤塔底部集水池与飞灰洗涤脱水***相连；二恶英分解去除装置通过管道连接烟气洗涤塔入口，而烟气洗涤塔出口连接烟气加热装置，同时烟气洗涤塔的排水分别连接飞灰洗涤脱水***与污水处置***；烟气经加热装置通过引风机将净化烟气排出去。

2.如权利要求1所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：烟气首先经过除尘净化，除尘器为静电除尘器或者袋式除尘器。

3.如权利要求1所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：烟气飞灰洗涤***包括飞灰定量给料装置、飞灰洗涤池、污泥脱水装置。

4.如权利要求1所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：烟气洗涤塔包括烟气冷却段、脱酸段、中和吸收段、清洗段组成。

5.如权利要求1所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：烟气洗涤塔由多级单塔或二个以上不同功能的单塔组成。

6.如权利要求1所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：污水处置***包括均衡池、反应池、絮凝沉淀池、过滤装置、加药装置、污泥罐、脱水干化机。

7.一种废弃物焚烧烟气净化工艺，其具体步骤为：

1)、首先焚烧炉出口烟气经过连接烟道进入除尘器，烟气中的飞灰和小部分凝聚在粉尘中的重金属等颗粒状物质被除尘器捕集；

2)、烟气中的其它污染物与烟气一同进入二恶英分解***，在该***中，99.9％以上的气态二恶英类有机物被分解去除；

3)、酸性气体随同烟气再经烟道进入烟气洗涤塔，经过降温、喷淋、吸收，形成酸性收集液；

4)、步骤1当中除尘器收集的飞灰，若确认为危险废物，则将飞灰与步骤3的酸性收集液混合，搅拌或震荡，使飞灰中的重金属溶解在溶液中，飞灰形成的污泥经脱水干化后，可按一般废物处置；

5)、步骤4溶解后的重金属废水排进污水处理***的重金属絮凝沉淀***进行絮凝沉淀，将该沉淀经脱水、干化，制成泥饼，可进行重金属资源化回收利用或按危险废物处置。

8.如权利要求7所述的废弃物焚烧烟气净化工艺，其特征在于步骤3中，烟气在洗涤塔的冷却段降温作用下HCl、SOx、HF等酸性物质形成酸雾，一部分与喷淋液结合成液态酸性溶液，收集到酸洗塔底部；其余未被溶解的酸性物质与少量重金属气体、微粒一起进入脱酸段，被脱酸段中的雾状喷淋液捕捉，溶解在喷淋液中；烟气中残留的少量酸性物质进入中和吸收段，与其中的碱性喷淋液反应，被中和吸收。

9.如权利要求8所述的废弃物焚烧烟气净化工艺，其特征在于步骤3出口烟气通过洗涤塔的中和吸收段出口的烟气清洗装置过程进一步去除烟气中的少量细小粉尘。

10.如权利要求7所述的废弃物焚烧烟气净化工艺，其特征在于：所述步骤2)中利用催化原理，分解烟气中的二恶英类有害物质。

11.如权利要求7所述的废弃物焚烧烟气净化***，其特征在于：所述飞灰中的重金属是采用烟气净化***所产生的酸性溶液洗涤溶解在溶液中。

12.如权利要求7所述的废弃物焚烧烟气净化工艺，其特征在于：步骤4)、步骤5)的溶液中的重金属以物理、化学方法从溶液中分离。

13.如权利要求7所述的废弃物焚烧烟气净化工艺，其特征在于：所述步骤3)脱酸段利用溶解吸收的方式分离烟气中的大部分酸性气体。

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