CN113713601A - 一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法及装置，其中方法包括：炉内喷钙：将粉状石灰石作为吸收剂，直接喷入危废焚烧回转窑内，在回转窑内与烟气中的酸性气体发生发应，实现初步脱硫；后续脱硫：干法脱硫，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。装置包括：危废焚烧回转窑、石灰石粉上料装置、给粉机、石灰石仓、送风机、喷枪、布袋除尘器和风粉混合器。本发明的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法及装置能够保证烟气中的酸性气体达标排放，同时可以避免设置湿法脱酸措施，解决了脱酸废水难以处理等问题。
Description
技术领域
本发明属于危废焚烧烟气脱酸技术领域，特别涉及一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法及装置。
背景技术
危废焚烧烟气脱酸技术是对焚烧过程中产生的尾气中的SO2和HCl进行中和、吸附处理，是污染物的指标达到国家标准规定的排放指标的要求。考虑危险废物来源的复杂性，以及今后的国家排放标准只能是越来越严格，因此在设计中要兼顾现在及未来的发展，常用工程采用的脱酸工艺为干法+湿法的两级脱酸工艺。
烟气经过急冷塔后进入后续的烟气管道中，在此处加入的消石灰粉与烟气中的酸性气体进行充分混合，去除大部分的酸性气体。完全反应后的飞灰及部分反应的石灰随烟气一起进入布袋除尘器，石灰和飞灰在布袋除尘器内被吸附在滤袋的表面，在此与烟气中的酸性组分继续反应，提高了脱酸的效率并提高了石灰的利用率。从布袋除尘器底部排出、收集的飞灰经螺旋输送机、埋刮板输送机运往飞灰贮仓贮存。
烟气经过干法脱酸并经过袋式除尘器除尘后进入湿法脱酸塔，湿法脱酸塔为多级洗涤塔，碱洗去除酸性气体，达到深度脱酸目的。湿法脱酸塔中喷入NaOH溶液，去除前端未完全去除的酸性气体和有害物质。碱洗后再进一步除雾，以去除酸碱反应中可能产生的微小颗粒。NaOH的用量通过烟气再线监测***中的酸性气体的含量进行调节。
采用上述脱酸工艺，可以将酸性气体脱除率在99％以上，脱酸效率高，能够实现烟气的达标排放；但是随之而来是一系列问题：(1)湿法脱酸产生大量的高盐废水，废水需排送至污水处理站经处理后达标排放，生产运行成本高；(2)湿法脱酸投资大、占地面积大，***管理操作复杂；(3)湿法脱酸工段脱酸负荷较大，需喷入大量的碱液，运行成本较高，同时脱酸后烟气温度在60℃左右，对后续引风机及烟道低温腐蚀较大。(4)烟气温度低，含水量较大，烟囱的出口冒出“白烟”，需考虑设置烟气“消白”设施。
因此，设计一种高效、易控的烟气脱硫技术显得极为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法及装置。
一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，所述方法包括：
炉内喷钙：将粉状石灰石作为吸收剂，直接喷入危废焚烧回转窑内，在回转窑内与烟气中的酸性气体发生发应，实现初步脱硫；
后续脱硫：干法脱硫，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。
进一步地，所述初步脱硫具体包括：
石灰石高温分解出的氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙；
在高温有氧的情况下，石灰石高温分解出的氧化钙与二氧化硫、氧气直接转化为硫酸钙。
进一步地，炉内喷钙时，所述危废焚烧回转窑内的运行温度大于850℃。
进一步地，
所述后续脱硫在烟气温度小于200℃时，设置干法脱硫。
一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置，
所述装置包括：危废焚烧回转窑、石灰石粉上料装置、给粉机、石灰石仓、送风机、喷枪、布袋除尘器和风粉混合器。
进一步地，所述石灰石仓设置在危废焚烧回转窑窑头的一侧，用于装载由槽车输送的石灰石粉；
所述送风机设置在危废焚烧回转窑窑头的另一侧，用于将石灰石粉通过风粉混合器充分混合；
所述喷枪用于将石灰石粉喷入危废焚烧回转窑内。
进一步地，
所述布袋除尘器用于收集危废焚烧回转窑内石灰石粉分解为CaO，CaO与烟气中的SO2酸性气体反应后的烟气，再将所述烟气排出危废焚烧回窑外。
进一步地，
所述危废焚烧回转窑的处理量为100t/d时，其长度为14-16m，其直径为3.6-4.5m，通过窑内的烟气扰动，能够实现CaO与SO2的充分融合反应。
本发明的危废焚烧回转窑运行温度大于850℃，处于石灰石粉热解的高效温度区间内，石灰石粉能够快速分解为CaO，快速与回转窑内的酸性气体发生反应。此外，危废废物焚烧经过炉内喷钙脱酸后，脱除烟气中的部分酸性气体，在经过余热锅炉、急冷塔等工段后，烟气温度降至200℃以下，设置干法脱酸措施，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。同时可以避免设置湿法脱酸措施，解决了脱酸废水难以处理等问题。
另一方面，回转窑筒体直径3.6-4.5m，筒体长度14-16m，CaO与烟气中的SO2气体接触面积及接触时间较大，通过窑内的烟气扰动，能够实现CaO与SO2的充分融合反应，具有较高的反应效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法流程图；
图2示出了根据本发明实施例的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫***结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明从危废焚烧***炉内喷钙脱硫的机理、设计、运行等方面进行深入具体的研究。
本发明提供一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，烟气脱酸方法具体包括：
炉内喷钙：将粉状石灰石作为吸收剂，直接喷入危废焚烧回转窑内，在回转窑内与烟气中的酸性气体发生发应，实现初步脱硫；同时可以避免设置湿法脱酸措施，解决了脱酸废水难以处理等问题。
后续脱硫：干法脱硫，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。如图1所示，图1示出了根据本发明实施例的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法流程图。
炉内喷钙技术与其他烟气脱硫技术相比，具有投资较少，装置简单，运行成本低等特点，脱硫效率可达到50％以上。炉内喷钙烟气脱硫是将粉状石灰石作为吸收剂，直接喷入焚烧炉炉膛内，在危废焚烧回转窑内与烟气中的酸性气体发生发应，其中酸性气体以SO2为主，本发明中酸性气体按SO2来考虑，其化学反应方程式可以概括为：
CaCO3＝CaO+CO2 (3-1)
CaO+SO2＝CaSO3 (3-2)
2CaSO3+O2＝CaSO4 (3-3)
2CaO+2SO2+O2＝CaSO4 (3-4)
反应机理是将石灰石喷射到炉膛内，在高温下CaCO3受热分解为CaO，CaO与SO2发生反应生成CaSO3，在高温有氧的情况下，CaCO3高温分解出的CaO与SO2、O2直接转化为CaSO4，实现初步脱硫。
其中，试验表明，石灰石粉大约在700～800℃之间开始有热解现象，但是热解比较缓慢；在850～900℃时开始快速反应，解热反应加快达到峰值。本发明的炉内喷钙时，危废焚烧回转窑内的运行温度大于850℃，处于石灰石粉热解的高效温度区间内，石灰石粉能够快速分解为CaO，快速与回转窑内的SO2气体发生反应，能够实现CaO与SO2的充分融合反应，具有较高的反应效率。
后续脱硫时，危废废物焚烧经过炉内喷钙脱酸后，脱除烟气中的部分酸性气体，在经过余热锅炉、急冷塔等工段后，烟气温度降至200℃以下，设置干法脱酸措施，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。同时可以避免设置湿法脱酸措施，解决了脱酸废水难以处理等问题。
本发明还提供一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置，装置包括：危废焚烧回转窑、石灰石粉上料装置、给粉机、石灰石仓、送风机、喷枪、布袋除尘器和风粉混合器。其中，石灰石仓设置在危废焚烧回转窑窑头的一侧，用于装载由槽车输送的石灰石粉；送风机设置在危废焚烧回转窑窑头的另一侧，用于将石灰石粉通过风粉混合器充分混合；喷枪用于将石灰石粉喷入回危废焚烧回转窑内。布袋除尘器用于收集危废焚烧回转窑内石灰石粉分解为CaO，CaO与烟气中的SO2酸性气体反应后的烟气，再将所述烟气排出危废焚烧回窑外。
具体的，如图2所示，图2示出了根据本发明实施例的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置流程图。首先在危废焚烧回转窑窑头设置一座石灰石仓，石灰石粉由槽车输送至石灰石仓，经给粉机稳定定量给料；在窑头位置设置一台送风机，送风机通过风粉混合器将石灰石粉充分混合后，经喷枪喷入回转窑(即危废焚烧回转窑)内，石灰石粉在危废焚烧回转窑内高温下分解为CaO，CaO与烟气中的SO2酸性气体反应后的烟气。脱除烟气中的酸性气体，烟气从危废焚烧回转窑出口流入二燃室，在二燃气内温度升高至1150℃，烟气流入余热锅炉换热，出余热锅炉烟气温度控制在550℃以上。
布袋除尘器(图中未示出)用于收集危废焚烧回转窑内石灰石粉分解为CaO，CaO与烟气中的SO2酸性气体反应后的烟气，再将所述烟气排出危废焚烧回窑外。
同时，所述危废焚烧回转窑的处理量为100t/d时，其长度为14-16m，其直径为3.6-4.5m，CaO与烟气中的酸性气体接触面积及接触时间较大，通过窑内的烟气扰动，能够实现CaO与SO2的充分融合反应，具有较高的反应效率，设置危废焚烧***炉内喷钙***，可以作为危废焚烧***脱硫***的初步工段，减少后续脱硫工段的负荷压力，同时由于石灰石价格低廉且安全可靠等有点，有效的减少了危废焚烧***的运行成本。
下面以山东东营市某危废处置中心焚烧***为例，山东东营市工程建设1台日处理量为100吨的焚烧炉及其配套设施。其中焚烧炉采用回转窑***，经过回转窑***热力计算，回转窑内SO2的初始排放浓度约为6290mg/m3，以炉内喷钙***脱硫效率50％保守估算，消耗CaO的量约为79.8Kg/h，折合CaCO3的消耗量为142.5Kg/h，考虑一般石灰石的纯度为85％左右，则石灰石的消耗量为167.6Kg/h。试验分析表明，当Ca/S的摩尔比为1.5左右时，炉内喷钙具有最高的反应效率，折算石灰石的供给量为251.4Kg/h。
设置危废焚烧***炉内喷钙***，可以作为危废焚烧***脱硫***的初步工段，减少后续脱硫工段的负荷压力，同时由于石灰石价格低廉且安全可靠等有点，有效的减少了危废焚烧***的运行成本。以上述理论计算为例，对炉内喷钙脱硫成本进行分析比较。如表1所示，表1示出了炉内喷钙脱硫成本分析。
表1炉内喷钙脱硫成本分析
从表1可以看出，危废焚烧炉内喷钙***具有初始投资低、运行成本少等优点，与常规湿法脱硫相比，极大程度的减少了碱液的采购费用，同时减少了高盐废水的排污量，减轻了危废处置中心污水处理站的运行负荷压力。
本发明分析了炉内喷钙技术在危废焚烧***中的应用。危废焚烧回转窑内运行温度为850℃以上，处于石灰石粉热解的高效温度区间内，石灰石粉能够快速分解为CaO，快速与回转窑内的酸性气体发生反应。同时由于回转窑长度较长，CaO与烟气中的SO2有着充分的反应时间，脱酸反应有着较高的反应效率，炉内喷钙技术能够有效的脱除危废焚烧烟气中的SO2，可以作为烟气脱酸的初步脱除工段，减少后续湿法脱酸工段的负荷，减少了湿法脱酸碱液的消耗量，有效的减轻了运行成本，同时能够减少焚烧***脱酸产生的高盐废水的排放量，减轻了危废处置中心污水处理站的运行负荷压力。同时，炉内喷钙初始投资少，维护成本低，脱硫剂石灰石来源丰富且价格便宜，具有很好的推广适用性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，其特征在于，所述方法包括：
炉内喷钙：将粉状石灰石作为吸收剂，直接喷入危废焚烧回转窑内，在回转窑内与烟气中的酸性气体发生发应，实现初步脱硫；
后续脱硫：干法脱硫，脱除烟气中剩余的酸性气体，保证烟气中的酸性气体达标排放。
2.根据权利要求1所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，其特征在于，所述初步脱硫具体包括：
石灰石高温分解出的氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙；
在高温有氧的情况下，石灰石高温分解出的氧化钙与二氧化硫、氧气直接转化为硫酸钙。
3.根据权利要求1所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，其特征在于，
炉内喷钙时，所述危废焚烧回转窑内的运行温度大于850℃。
4.根据权利要求1所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法，其特征在于，
所述后续脱硫在烟气温度小于200℃时，设置干法脱硫。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫方法的装置，其特征在于，
所述装置包括：危废焚烧回转窑、石灰石粉上料装置、给粉机、石灰石仓、送风机、喷枪、布袋除尘器和风粉混合器。
6.根据权利要求5所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置，其特征在于，
所述石灰石仓设置在危废焚烧回转窑窑头的一侧，用于装载由槽车输送的石灰石粉；
所述送风机设置在危废焚烧回转窑窑头的另一侧，用于将石灰石粉通过风粉混合器充分混合；
所述喷枪用于将石灰石粉喷入危废焚烧回转窑内。
7.根据权利要求5所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置，其特征在于，
所述布袋除尘器用于收集危废焚烧回转窑内石灰石粉分解为CaO，CaO与烟气中的SO2酸性气体反应后的烟气，再将所述烟气排出危废焚烧回窑外。
8.根据权利要求5所述的基于炉内喷钙的危废焚烧烟气脱硫装置，其特征在于，
所述危废焚烧回转窑的处理量为100t/d时，其长度为14-16m，其直径为3.6-4.5m，通过窑内的烟气扰动，能够实现CaO与SO2的充分融合反应。
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