CN112797429A - 危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法及*** - Google Patents

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Abstract

一种危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法及***；该方法是将烟气依次经过急冷降温、一级脱酸、一级除尘、二级脱酸和二级除尘等步骤；该***包括通过管道依次连接的急冷脱酸塔、一级干法脱酸塔、一级布袋除尘器、二级干法脱酸塔和二级布袋除尘器，二级布袋除尘器通过管路连接引风机，一级布袋除尘器与二级干法脱酸塔之间的连接管道上设置有一级烟气在线监测***和烟气电加热器，二级布袋除尘器与引风机的连接管道上设置有二级烟气在线监测***。本发明不仅可以动态调整脱酸剂的添加速率，保证烟气的达标排放，且全程最大限度的避免了烟气温度的降低，全流程无脱酸废水产生，大大降低烟气净化的投资和生产运行成本。

Description

危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法及***
技术领域
本发明涉及一种用于危险废物焚烧过程中产生烟气的处理方法及***，尤其涉及危险废物焚烧处置工艺的基于双干法脱酸装置的烟气处理，属于烟气脱酸处理技术领域。
背景技术
危险废物一般是指具有腐蚀性、反应性、毒性、易燃性或感染性的固体废物。传统危险废物回转窑焚烧处置过程中会产生大量氯化氢、二氧化硫和氟化氢等酸性气体，通常烟气脱酸***会采用“半干法+湿法”、“干法+湿法”的技术路线，基于湿法脱酸的高脱酸效率使其备受市场青睐，而干法脱酸一般用于湿法脱酸工艺的补充和应急措施，通过采用生石灰或者熟石灰作为脱酸剂，但是脱酸废水的大量排放增加了额外的水处理及盐蒸发的二次处理成本。随着对氯化氢、二氧化硫、氟化氢的排放限值愈发严格，长周期保证焚烧烟气稳定达标排放对危废经营单位运行管理水平以及烟气净化***提出更高要求。
中国专利文献CN111359422A公开的《一种高效的垃圾焚烧烟气用干法脱酸装置及方法》、CN109126404A公开的《一种采用碳酸氢钠作为反应物的干法脱酸***》和CN108392976A公开的《一种碳酸氢钠自动化脱酸***及其工序》的都提出了将小苏打用于焚烧烟气处理的干法脱酸装置，但均未***性的对脱酸***的设计进行阐述，尤其当入炉配伍物料中酸性组分较高时，存在烟气中酸性气体的脱酸效率无法满足日趋严格的烟气排放标准，不能作为主要的脱酸方式用于危险废物焚烧烟气净化***，存在较大的环保风险。
因此，研究一套节能高效且满足排放标准的基于小苏打干法脱酸的烟气净化***，保证危险废物焚烧***的环保、安全、稳定、长效运行是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明为克服现有技术的局限性和不足，提出了一种可以动态调整脱酸剂的添加速率，保证烟气的达标排放，且全流程不再有废水产生的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，同时提供实现该方法的***。
本发明的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，是将烟气依次经过急冷降温、一级脱酸、一级除尘、二级脱酸和二级除尘，具体包括以下步骤：
(1)急冷降温：使危险废物焚烧烟气急冷降温至200℃以下，维持在180-200℃；
(2)一级脱酸：在急冷降温处理后的烟气中喷入脱酸剂，进行一级脱酸处理；
(3)一级除尘：对一级脱酸处理后的烟气进行除尘处理；所用除尘方式为布袋除尘；
(4)二级脱酸：使一级除尘后的烟气温度不低于160℃，并在烟气中喷入脱酸剂和活性炭粉末，进行二级脱酸处理；
(5)二级除尘：对二级脱酸处理后的烟气进行除尘处理；所用除尘方式为布袋除尘。
所述步骤(1)中烟气依次经过急冷降温、一级脱酸、一级除尘、二级脱酸和二级除尘的运行过程中气流流速维持在10-20m/s。
所述步骤(1)中急冷降温是指将烟气在1秒内由500-550℃降低至180-200℃。
所述急冷降温是通过在烟气中喷入急冷液(清水或碱性物质溶液)，最好是质量浓度不高于10％的碱性物质溶液。
所述步骤(2)和步骤(4)中的脱酸剂在烟气中的喷射速率不高于15kg/min。所述脱酸剂为碱性物料粉末，其中粒径小于20um的微粒所占体积不小于90％。
所述步骤(2)和步骤(4)中的脱酸剂与烟气的接触时间不低于1.5秒。
所述步骤(3)中的活性炭投加量按每吨危废进料量控制在0.5-1kg。
所述步骤(3)和步骤(5)中除尘时的压差不低于1000Pa，以保证除尘布袋表面附着有足够量的脱酸剂。
所述步骤(4)的脱酸剂的喷射速率通过监测一级除尘后的烟气数据控制，监测指标至少包括烟气中氯化氢、氟化氢和二氧化硫的浓度，当一级除尘后的烟气指标达标时，暂停二级脱酸中脱酸剂的喷入，否则加大喷入量。
实现上述方法的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸***，采用以下技术方案：
该***，包括通过管道依次连接的急冷脱酸塔、一级干法脱酸塔、一级布袋除尘器、二级干法脱酸塔和二级布袋除尘器，二级布袋除尘器通过管路连接引风机，一级布袋除尘器与二级干法脱酸塔之间的连接管道上设置有一级烟气在线监测***和烟气电加热器，二级布袋除尘器与引风机的连接管道上设置有二级烟气在线监测***，急冷脱酸塔的顶部设置有急冷液喷枪，一级干法脱酸塔上设置有一级脱酸剂喷管，二级干法脱酸塔上设置有二级脱酸剂及活性炭喷管。
所述一级干法脱酸塔和二级干法脱酸塔的进料口均与气力输送装置连接，气力输送装置连接脱酸剂储箱，连接管路上设置有计量称重给料机。
所述布袋除尘器至少包括4个独立仓室，上箱体配置有蒸汽伴热，每个仓室设置有单独的脉冲反吹管路。
经过余热锅炉换热后的烟气降温后在急冷脱酸塔内与急冷液喷枪喷射的稀碱液接触反应，烟气温度降低至180-200℃。一级干法脱酸塔中喷入的脱酸剂(碱性物料)中和反应掉烟气中的酸性气体，未反应的脱酸剂随烟气附着于布袋除尘器表面进一步与酸性气体接触反应。通过一级烟气在线监测***监测的烟气实时数据控制二级干法脱酸塔中脱酸剂的喷射速率以及调节配伍危废物料的进料量，通过烟气电加热器使烟气温度不低于160℃。二级干法脱酸塔中喷入活性炭粉末用于吸附烟气中的重金属以及二噁英，烟气通过二级布袋除尘器除尘脱酸后通过引风机排放。
本发明结构简洁、操作简便，经济高效、节能环保，不仅可以动态调整脱酸剂的添加速率，使氯化氢、二氧化硫、氟化氢的脱酸效率在90％以上，保证烟气的达标排放。本发明区别于湿法脱酸，全流程无脱酸废水产生，且全程最大限度的避免了烟气温度的降低，大大节约了废水的二次处置成本以及湿法脱酸塔的烟气加热升温成本。通过设计一级CEMS在线监测***，能够优化二级干法脱酸剂喷射的参数调节，充分发挥出脱酸性能，提高酸性气体的脱酸效率及脱酸剂的使用率，既保证烟气达标排放，又降低脱酸剂的使用量。整个***的设计充分考虑节能环保理念，大大降低烟气净化***的投资和生产运行成本。
附图说明
图1是本发明中危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法的流程示意图。
图2是本发明中危险废物焚烧烟气的双干法脱酸***的结构原理示意图。
图中：1.急冷脱酸塔，2.一级干法脱酸塔，3.一级布袋除尘器，4.一级烟气在线监测***(一级CEMS)，5.烟气电加热器，6.二级干法脱酸塔，7、二级布袋除尘器，8.引风机，9.二级烟气在线监测***(二级CEMS)，10.烟囱，11.急冷液喷枪，12.一级脱酸剂喷管，13.二级脱酸剂及活性炭喷管。
具体实施方式
本发明的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其工艺流程如图1所示，采用“急冷降温+一级脱酸+一级布袋除尘+二级脱酸塔+二级布袋除尘器”的工艺路线。烟气以10-20m/s的流速在各阶段依次运行，具体过程如下所述：
(1)使危险废物焚烧产生的烟气急冷降温至200℃以下，能够在1秒内由500-550℃降低至180-200℃，维持在180-200℃，在烟气中喷入急冷液。急冷液可以是清水或碱性物质溶液，采用碱性物料溶液可以同时具有烟气急冷降温和脱酸的双重功能，根据运行工况使碱性物料溶液浓度在0％-10％之间调节。
(2)在脱硫处理后的烟气中喷入碱性物料粉末，如氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钙中的一种或几种，进行一级脱酸处理。碱性物料粉末中粒径小于20um的微粒所占体积不小于90％，碱性物料粉末的喷射速率为0～15kg/min。
(3)对一级脱酸处理后的烟气进行布袋除尘。
(4)通过对管道加热，使一级除尘后的烟气温度不低于160℃，并在烟气中喷入碱性物料粉末和活性炭粉末，进行二级脱酸处理。碱性物料粉末和活性炭粉末在烟气中的喷射速率为0～15kg/min。
(5)对二级脱酸处理后的烟气进行布袋除尘处理。
实现上述方法的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸***如图2所示，包括通过管道依次连接的急冷脱酸塔1、一级干法脱酸塔2、一级布袋除尘器3、二级干法脱酸塔6和二级布袋除尘器7。二级布袋除尘器6通过管路连接引风机8，引风机8的工况全压宜满足至少5000Pa，以使烟气在各设备之间的气流流速维持在10-20m/s。引风机8的排风口连接烟囱10。一级布袋除尘器3与二级干法脱酸塔6之间的连接管道上设置有一级烟气在线监测***4和烟气电加热器5，在二级布袋除尘器7与引风机8的连接管道上或者是在烟囱10中设置有二级烟气在线监测***9。
急冷脱酸塔1的顶部设置有烟气进口和急冷液喷枪11，急冷液喷枪11与急冷泵站(现有技术)连接，急冷泵站连接急冷液罐，急冷液罐中储存急冷液，如清水或碱性物料溶液(如NaOH稀溶液)，急冷液罐与急冷泵站连接。采用碱性物料溶液可以同时具有烟气急冷降温和脱酸的双重功能，碱性物料溶液的浓度根据急冷液罐与急冷泵站之间安装的在线浓度计的监测值进行调节，根据运行工况使碱性物料溶液浓度在0％-10％之间调节。经过余热锅炉换热后的烟气由烟气进口进入急冷脱酸塔1，通过急冷液喷枪11向急冷脱酸塔1内的烟气中喷射急冷液。急冷脱酸塔1的下部排烟口与一级干法脱酸塔2的进烟口连接。急冷脱酸塔1用于干法脱酸***的补充。急冷泵站通过输送急冷液对烟气进行降温，并根据急冷脱酸塔1中设置的温度传感器所监测的温度自动控制急冷液喷枪11所喷出稀碱液的流量，降温后的烟气温度维持在180-200℃之间。急冷脱酸塔1和一级干法脱酸塔2共用出灰仓。
一级干法脱酸塔2上在进烟口的上方设置有一级脱酸剂喷管12，二级干法脱酸塔6进烟口的上方设置有二级脱酸剂及活性炭喷管13。一级干法脱酸塔2和二级干法脱酸塔6中使用的脱酸剂采用碱性物料(如氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钙中的一种或几种)粉末，碱性物料粉末通过研磨机制备，需满足粉末中90％体积的粒径小于20μm的要求，研磨后的碱性物料粉末通过正压气力输送设备由独立的两路管道向一级干法脱酸塔2内和二级干法脱酸塔6喷射。研磨机与气力输送设备之间设置有计量称重给料机，可以对碱性物料粉末精准计量给料。鉴于碱性物料粉末容易吸潮团聚，根据喷射量动态实时调整研磨机的排出力，保证研磨后及时喷入烟道，不长期储存，碱性物料粉末的喷射速率可以在0-15kg/min之间调节。通过二级脱酸剂及活性炭喷管13也可以向二级干法脱酸塔6中喷射活性炭粉末。喷射活性炭粉末用于去除烟气中的重金属以及二噁英。
一级烟气在线监测***4和二级烟气在线监测***9为现有技术，监测指标至少包括烟气中氯化氢、氟化氢和二氧化硫的浓度，监测数据能够与控制***实时传输。一级烟气在线监测***4的监测数据用于指导调整二级干法脱酸塔6中碱性物料粉末喷射的运行参数，保证后续二级烟气在线监测***9所监测的烟气数据达标。
烟气电加热器4安装于一级烟气在线监测***4与二级脱酸塔6之间的管道上，能够通过温度传感器自动控制，以保证流经后的烟气温度在160℃以上，使得二级干法脱酸塔6中碱性物料粉末在喷入后能够在最佳的温度范围下与酸性气体高效反应，提高使用率及脱酸效率。
一级布袋除尘器3和二级布袋除尘器7的上箱体中配置有蒸汽伴热，能够通过定时或定阻两种方式自动脉冲反吹清灰，每个布袋除尘器应至少包括4个独立仓室，每个仓室设置有单独的脉冲反吹管路，布袋除尘器宜能够至少承受1500Pa的压阻。
上述***的运行过程如下所述。
经过余热锅炉换热后的烟气从1100℃降低至500-550℃，随后烟气在急冷脱酸塔1内与急冷液喷枪11喷射的稀碱液雾滴(粒径小于20um)充分接触、快速反应，烟气温度降低至180-200℃。一级干法脱酸塔2中喷入的碱性物料粉末分解，新生成的物质中具有类似活性炭的大量微孔结构，比表面积显著提高，具有极强的反应活性，能够快速且高效的中和反应掉烟气中的酸性气体，未反应的碱性物料粉末随烟气附着于布袋除尘器表面进一步与酸性气体接触反应。为延长反应时间以及增加烟气的湍流度，一级干法脱酸塔2的烟道采用了套筒式结构设计，保证碱性物料粉末与烟气的接触时间保证在1.5s以上。
通过一级烟气在线监测***4监测的烟气组分的实时数据，控制二级干法脱酸塔6中碱性物料粉末的喷射速率以及调节配伍危废物料的进料量；当一级烟气在线监测***4监测指标达标时，暂停二级干法脱酸塔6中碱性物料粉末的喷入；否则加大二级干法脱酸塔6中碱性物料粉末的喷入量。当一级烟气在线监测***4的出口烟气温度低于160℃时，启动烟气电加热器5对烟道加热，使烟气温度高于160℃。二级干法脱酸塔6中除喷射碱性物料粉末外同时喷射活性炭粉末，用于吸附烟气中的重金属以及二噁英。同样为了延长脱酸剂与高温烟气的接触时间，二级干法脱酸塔6的烟道设计有扩张段且拉大烟道长度，每吨入窑危废进料量宜将活性炭投加量控制在0.5-1kg，碱性物料粉末喷射速率在0-15kg/min区间调节，布袋除尘器压差维持在1000Pa以上，以保证布袋表面附着有足够量的碱性物料粉末。
烟气通过二级布袋除尘器7除尘脱酸后，温度仍保持在150℃以上，无需加热直接通过引风机8排放，氯化氢、二氧化硫、氟化氢的脱除效率达到90％以上。
本发明可以处理低氯、低硫、低氟；高氯、高硫、高氟的危险废物，保证烟气长期稳定达标排放，最大程度的提高脱酸剂的使用效率，全流程无废水产生，降低投资及运行成本。

Claims (10)

1.一种危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，将烟气依次经过急冷降温、一级脱酸、一级除尘、二级脱酸和二级除尘，具体包括以下步骤：
(1)急冷降温：使危险废物焚烧烟气急冷降温至200℃以下，维持在180-200℃；
(2)一级脱酸：在急冷降温处理后的烟气中喷入脱酸剂，进行一级脱酸处理；
(3)一级除尘：对一级脱酸处理后的烟气进行除尘处理；
(4)二级脱酸：使一级除尘后的烟气温度不低于160℃，并在烟气中喷入脱酸剂和活性炭粉末，进行二级脱酸处理；
(5)二级除尘：对二级脱酸处理后的烟气进行除尘处理。
2.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述烟气依次经过急冷降温、一级脱酸、一级除尘、二级脱酸和二级除尘的运行过程中气流流速维持在10-20m/s。
3.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述步骤(1)中急冷降温是指将烟气在1秒内由500-550℃降低至180-200℃。
4.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述急冷降温是通过在烟气中喷入急冷液，所述急冷液是清水或质量浓度不高于10％的碱性物质溶液。
5.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述步骤(2)和步骤(4)中的脱酸剂在烟气中的喷射速率不高于15kg/min，所述脱酸剂为碱性物料粉末，其中粒径小于20um的微粒所占体积不小于90％。
6.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述步骤(2)和步骤(4)中的脱酸剂与烟气的接触时间不低于1.5秒。
7.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述步骤(3)中的活性炭投加量按每吨危废进料量控制在0.5-1kg。
8.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸方法，其特征是，所述步骤(4)的脱酸剂的喷射速率通过监测一级除尘后的烟气数据控制，监测指标至少包括烟气中氯化氢、氟化氢和二氧化硫的浓度，当一级除尘后的烟气指标达标时，暂停二级脱酸中脱酸剂的喷入，否则加大喷入量。
9.一种危险废物焚烧烟气的双干法脱酸***，其特征是，包括通过管道依次连接的急冷脱酸塔、一级干法脱酸塔、一级布袋除尘器、二级干法脱酸塔和二级布袋除尘器，二级布袋除尘器通过管路连接引风机，一级布袋除尘器与二级干法脱酸塔之间的连接管道上设置有一级烟气在线监测***和烟气电加热器，二级布袋除尘器与引风机的连接管道上设置有二级烟气在线监测***，急冷脱酸塔的顶部设置有急冷液喷枪，一级干法脱酸塔上设置有一级脱酸剂喷管，二级干法脱酸塔上设置有二级脱酸剂及活性炭喷管。
10.根据权利要求1所述的危险废物焚烧烟气的双干法脱酸***，其特征是，所述一级干法脱酸塔和二级干法脱酸塔的进料口均与气力输送装置连接，气力输送装置连接脱酸剂储箱，连接管路上设置有计量称重给料机。
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