CN109268843A - 一体化脱除烟气中二噁英、co和氮氧化物的装置及方法 - Google Patents

一体化脱除烟气中二噁英、co和氮氧化物的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及方法，本发明利用流化床垃圾焚烧炉的烟气特点，将烟气中残余CO作为后续维持SCR反应器温度的能源，既解决了CO超标排放的问题，又为反应器提供了热源，节约了能源。解决了流化床垃圾焚烧炉烟气二噁英排放超标的问题，同时也脱除了大量NOx。本发明解决了流化床焚烧炉烟气中CO和二噁英不能满足GB18485‑2014排放要求的问题，同时能大幅降低NOx的排放浓度。本发明所有装备安装在原烟气净化后端，避免了对原***的影响，有利于整套***的建造和实施，降低了改造费用与改造难度。

Description

一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及方法
技术领域：
本发明涉及环保技术、节能降耗领域，主要涉及脱除烟气中二噁英、一氧化碳和氮氧化物一体化工艺。
背景技术：
目前我国生活垃圾焚烧炉主要分炉排炉和流化床炉两种，由于流化床炉的技术特点和进料方式会造成尾部烟气中CO超标，二噁英含量过高。
流化床炉进料时，会造成炉内瞬间氧气供应不足，炉内发生缺氧燃烧，CO浓度会急剧增加，造成排放超标。
流化床炉烧垃圾时，炉温大部分控制在850℃左右，当进料时，炉温会急剧下降，垃圾燃烧后会产生大量二噁英，通过后端提高活性炭投加量，大部分焚烧厂二噁英检测还是无法达到GB18485-2014排放要求。
现阶段大部分垃圾焚烧厂脱硝工艺采用选择性非催化还原法（SNCR），脱硝效率40～70%，排放浓度100～200mg/m3，距超净排放（＜50 mg/m3）要求还有很大距离。部分垃圾焚烧厂增加了SCR***，由于垃圾烟气中含有大量有害物质易使催化剂中毒失效，SCR反应器只能布置在脱酸、除尘装置后，但经过脱酸、除尘后，烟气温度已远低于SCR反应器要求的温度，需要通过升温来满足催化剂的要求，这需要消耗大量的热量。烟气经过脱酸、除尘后，流化床焚烧炉比炉排焚烧炉的烟气温度更低（相差温度＞40℃），流化床炉脱硝工艺若采用SCR，需要增加更多的热量。
随着GB18485-2014标准的执行，流化床垃圾焚烧炉烟气中CO超标，二噁英含量过高，烟气净化工艺***都面临着升级改造。
发明内容：
本发明目的就是解决流化床垃圾焚烧炉烟气中CO超标，二噁英含量过高，排放不能达标，提供一种脱除烟气中二噁英、一氧化碳和氮氧化物一体化工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：包括有燃烧炉体、进气管道和排气管道，燃烧炉体内设有隔离板，所述隔离板将燃烧炉体内腔分割成上部的蓄热腔和下部的燃烧室；所述蓄热腔内设有相互独立的蓄热室，每个蓄热室下部均与燃烧室连通；每个蓄热室内自上而下依次设有间隔分布的上蓄热体、催化剂层和下蓄热体；每个蓄热室上均连通有分别接入进气管道和排气管道的进气管和出气管；每个进气管上均安装有进气阀，每个出气管上均安装有出气阀；所述排气管道上连通有与蓄热室一一对应的反吹管，反吹管外端分别接入到对应的蓄热室中，每个反吹管上均安装有反吹阀。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：燃烧炉体内包括有三个蓄热室，三个蓄热室分别为蓄热室一、蓄热室二和蓄热室三。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：所述排气管道的出气口部位设有引风机。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：所述燃烧室上连通有助燃风管，助燃风管上安装有助燃风进口阀。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及其工艺，其特征在于：依次按照以下步骤进行：
1)冷态启动，初始状态：所有进气阀、出气阀均关闭；启动时，打开蓄热室一的排气阀并启动引风机，同时打开助燃风进口阀，引入少量风量进入燃烧室；燃烧室点火，燃烧室内的天然气燃烧并产生热烟气，热烟气从蓄热室一的排气管排出，热烟气穿过蓄热室一的过程中，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并存储热量，蓄热室一内的催化剂层被加热；待燃烧室温度升至850℃时，蓄热室内的催化剂层温度升至300～350 ℃，上、下蓄热体温度升至500～650℃。
2）、当蓄热室一内的催化剂层加热至300～350℃时，关闭蓄热室一的排气阀，打开蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，原烟气通过蓄热室一的进气阀后进入蓄热室一，依次穿过蓄热室一内的上蓄热体、催化剂层和下蓄热体，当原烟气通过蓄热室一内的上蓄热体时与该上蓄热体进行换热，原烟气温度升至300～350℃；升温至300～350℃的原烟气通过催化剂层并与催化剂层中喷入的还原剂充分混合后，进行还原反应，此时原烟气中的NOx发生脱硝反应被脱除，同时，二噁英在催化剂层的作用下发生二噁英脱除反应被分解成生成水蒸汽、二氧化碳和氯化氢；完成脱硝反应和二噁英脱除反应的原烟气通过下蓄热体后继续被加热，被下蓄热体加热后的原烟气进入燃烧室后进行燃烧，CO在此被脱除；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气穿过蓄热室二并从蓄热室二的排气阀排出；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室二内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室二内的催化剂层被加热，蓄热室二内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
3）、当蓄热室一内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，打开蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，同时打开与蓄热室一对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室一进行反吹；此时，原烟气从蓄热室二的进气管进入，从蓄热室三的排气管排出，重复步骤二中的脱除步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室三内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室三内的催化剂层被加热，蓄热室三内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
4）当蓄热室二内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，打开蓄热室三的进气阀和蓄热室一的排气阀，同时打开与蓄热室二对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室二进行反吹；此时，原烟气从蓄热室三的进气管进入，从蓄热室一的排气管排出，重复步骤二中的步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室一内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室一内的催化剂层被加热，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
5）当蓄热室三内的上蓄热体温度低于500～650℃时，按照步骤二到步骤四的顺序依次循环操作即可。
6、根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及其工艺，其特征在于：步骤二中，还原剂为氨水或尿素。
本发明利用烟气中残留的CO和增补的燃气燃烧后释放的热量，维持整个一体化***的热量平衡。
在合适的温度下，即温度在300～350℃，NOx和喷入还原剂（氨水或尿素）在催化剂的作用下发生还原反应被脱除，二噁英在催化剂内发生分解反应成生成无害的水蒸汽、二氧化碳、氯化氢。
当蓄热室内的上蓄热体温度低于500～650℃时，原烟气穿过其上的上蓄热体后，温度达不到300～350℃，满足不了催化剂层中催化反应时需要的温度。
本发明中的反吹作用：各个蓄热室切换过程中，会有少量前一循环残留的微量废烟气未处理，采用净烟气将残留废气吹至焚烧室内进行焚烧，减少未净化烟气的逃逸。
所述催化剂层中脱二噁英和NOx催化剂的主要活性成分为TiO2、V2O5、WO3、Co3O4等过渡金属氧化物或者Pt、Pd等贵金属。采用蜂窝式催化剂 。
本发明的优点：
本发明利用流化床垃圾焚烧炉的烟气特点，将烟气中残余CO作为后续维持SCR反应器温度的能源，既解决了CO超标排放的问题，又为反应器提供了热源，节约了能源。解决了流化床垃圾焚烧炉烟气二噁英排放超标的问题，同时也脱除了大量NOx。本发明解决了流化床焚烧炉烟气中CO和二噁英不能满足GB18485-2014排放要求的问题，同时能大幅降低NOx的排放浓度。本发明所有装备安装在原烟气净化后端，避免了对原***的影响，有利于整套***的建造和实施，降低了改造费用与改造难度。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
参见附图。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，包括有燃烧炉体1、进气管道2和排气管道3，燃烧炉体内设有隔离板4，所述隔离板将燃烧炉体内腔分割成上部的蓄热腔和下部的燃烧室5；所述蓄热腔内设有相互独立的蓄热室一、蓄热室二10和蓄热室三11。每个蓄热室下部均与燃烧室连通；每个蓄热室内自上而下依次设有间隔分布的上蓄热体6、催化剂层7和下蓄热体8；每个蓄热室上均连通有分别接入进气管道和排气管道的进气管12和出气管13；每个进气管上均安装有进气阀14，每个出气管上均安装有出气阀15；所述排气管道上连通有与蓄热室一一对应的反吹管16，反吹管外端分别接入到对应的蓄热室中，每个反吹管上均安装有反吹阀17。
所述排气管道的出气口部位设有引风机18。
燃烧室上连通有助燃风管19，助燃风管上安装有助燃风进口阀20。
一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及其工艺，依次按照以下步骤进行：
1)冷态启动，初始状态：所有进气阀、出气阀均关闭；启动时，打开蓄热室一的排气阀并启动引风机，同时打开助燃风进口阀，引入少量风量进入燃烧室；燃烧室点火，燃烧室内的天然气燃烧并产生热烟气，热烟气从蓄热室一的排气管排出，热烟气穿过蓄热室一的过程中，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并存储热量，蓄热室一内的催化剂层被加热；待燃烧室温度升至850℃时，蓄热室内的催化剂层温度升至300～350 ℃，上、下蓄热体温度升至500～650℃。
2）、当蓄热室一内的催化剂层加热至300～350℃时，关闭蓄热室一的排气阀，打开蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，原烟气通过蓄热室一的进气阀后进入蓄热室一，依次穿过蓄热室一内的上蓄热体、催化剂层和下蓄热体，当原烟气通过蓄热室一内的上蓄热体时与该上蓄热体进行换热，原烟气温度升至300～350℃；升温至300～350℃的原烟气通过催化剂层并与催化剂层中喷入的还原剂充分混合后，进行还原反应，此时原烟气中的NOx发生脱硝反应被脱除，同时，二噁英在催化剂层的作用下发生二噁英脱除反应被分解成生成水蒸汽、二氧化碳和氯化氢；完成脱硝反应和二噁英脱除反应的原烟气通过下蓄热体后继续被加热，被下蓄热体加热后的原烟气进入燃烧室后进行燃烧，CO在此被脱除；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气穿过蓄热室二并从蓄热室二的排气阀排出；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室二内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室二内的催化剂层被加热，蓄热室二内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
3）、当蓄热室一内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，打开蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，同时打开与蓄热室一对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室一进行反吹；此时，原烟气从蓄热室二的进气管进入，从蓄热室三的排气管排出，重复步骤二中的脱除步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室三内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室三内的催化剂层被加热，蓄热室三内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
4）当蓄热室二内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，打开蓄热室三的进气阀和蓄热室一的排气阀，同时打开与蓄热室二对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室二进行反吹；此时，原烟气从蓄热室三的进气管进入，从蓄热室一的排气管排出，重复步骤二中的步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室一内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室一内的催化剂层被加热，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并储存热量。
5）当蓄热室三内的上蓄热体温度低于500～650℃时，按照步骤二到步骤四的顺序依次循环操作即可。
天然气在燃烧室内燃烧，提升整套装置的温度，燃烧后的热烟气通过蓄热室的排气阀排出，当热烟气通过蓄热体 、催化剂层 和蓄热体 时，催化剂层 被加热，蓄热体吸收并储存热量。
各个蓄热室交替切换持续运行。
若原烟气中的CO不能维持整个***的温度，天然气可以进行补燃，以保证整套***正常运行。

Claims (6)

1.一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：包括有燃烧炉体、进气管道和排气管道，燃烧炉体内设有隔离板，所述隔离板将燃烧炉体内腔分割成上部的蓄热腔和下部的燃烧室；所述蓄热腔内设有相互独立的蓄热室，每个蓄热室下部均与燃烧室连通；每个蓄热室内自上而下依次设有间隔分布的上蓄热体、催化剂层和下蓄热体；每个蓄热室上均连通有分别接入进气管道和排气管道的进气管和出气管；每个进气管上均安装有进气阀，每个出气管上均安装有出气阀；所述排气管道上连通有与蓄热室一一对应的反吹管，反吹管外端分别接入到对应的蓄热室中，每个反吹管上均安装有反吹阀。
2.根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：燃烧炉体内包括有三个蓄热室，三个蓄热室分别为蓄热室一、蓄热室二和蓄热室三。
3.根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：所述排气管道的出气口部位设有引风机。
4.根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置，其特征在于：所述燃烧室上连通有助燃风管，助燃风管上安装有助燃风进口阀。
5.根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及其工艺，其特征在于：依次按照以下步骤进行：
1)冷态启动，初始状态：所有进气阀、出气阀均关闭；启动时，打开蓄热室一的排气阀并启动引风机，同时打开助燃风进口阀，引入少量风量进入燃烧室；燃烧室点火，燃烧室内的天然气燃烧并产生热烟气，热烟气从蓄热室一的排气管排出，热烟气穿过蓄热室一的过程中，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并存储热量，蓄热室一内的催化剂层被加热；待燃烧室温度升至850℃时，蓄热室内的催化剂层温度升至300～350 ℃，上、下蓄热体温度升至500～650℃；
2）、当蓄热室一内的催化剂层加热至300～350℃时，关闭蓄热室一的排气阀，打开蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，原烟气通过蓄热室一的进气阀后进入蓄热室一，依次穿过蓄热室一内的上蓄热体、催化剂层和下蓄热体，当原烟气通过蓄热室一内的上蓄热体时与该上蓄热体进行换热，原烟气温度升至300～350℃；升温至300～350℃的原烟气通过催化剂层并与催化剂层中喷入的还原剂充分混合后，进行还原反应，此时原烟气中的NOx发生脱硝反应被脱除，同时，二噁英在催化剂层的作用下发生二噁英脱除反应被分解成生成水蒸汽、二氧化碳和氯化氢；完成脱硝反应和二噁英脱除反应的原烟气通过下蓄热体后继续被加热，被下蓄热体加热后的原烟气进入燃烧室后进行燃烧，CO在此被脱除；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气穿过蓄热室二并从蓄热室二的排气阀排出；脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室二内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室二内的催化剂层被加热，蓄热室二内的上、下蓄热体吸收并储存热量；
3）、当蓄热室一内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室一的进气阀和蓄热室二的排气阀，打开蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，同时打开与蓄热室一对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室一进行反吹；此时，原烟气从蓄热室二的进气管进入，从蓄热室三的排气管排出，重复步骤二中的脱除步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室三内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室三内的催化剂层被加热，蓄热室三内的上、下蓄热体吸收并储存热量；
4）当蓄热室二内的上蓄热体温度低于500～650℃时，关闭蓄热室二的进气阀和蓄热室三的排气阀，打开蓄热室三的进气阀和蓄热室一的排气阀，同时打开与蓄热室二对应的反吹阀，使该反吹阀对蓄热室二进行反吹；此时，原烟气从蓄热室三的进气管进入，从蓄热室一的排气管排出，重复步骤二中的步骤，对原烟气中的NOx、二噁英和CO进行脱除，并且脱除NOx、二噁英和CO的净烟气依次通过蓄热室一内的下蓄热体、催化剂层和上蓄热体时，蓄热室一内的催化剂层被加热，蓄热室一内的上、下蓄热体吸收并储存热量；；
5）当蓄热室三内的上蓄热体温度低于500～650℃时，按照步骤二到步骤四的顺序依次循环操作即可。
6.根据权利要求1所述的一体化脱除烟气中二噁英、CO和氮氧化物的装置及其工艺，其特征在于：步骤二中，还原剂为氨水或尿素。
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