CN113739185B - 一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，它包括以下处理工艺：工艺1：废弃金属氧化物的制备，废弃金属氧化物是由工业集尘灰经由粉碎、过筛、磁选、比重分离等处理方法制备所得。有益效果在于：本发明通过将废弃金属氧化物进行加工利用制成能够抑制二恶英产生的高机能复合材料，并且在垃圾焚烧过程中持续添加该高机能复合材料，一方面实现了废弃物的循环利用，提高了资源的利用率，另一方面能够有效抑制垃圾焚烧过程中二恶英的产生，并提高垃圾焚烧的燃烧温度，从而提高垃圾发电厂的发电量，经济实用。
Description
技术领域
本发明涉及到垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英处理技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺。
背景技术
1985年，我国第一座垃圾发电厂在深圳开工建设，垃圾发电厂的日处理能力仅300吨，直到2000年在国家政策及市场需求催动下，开始我国垃圾焚烧发电产业得到了高速发展，根据国家***数据显示，2012-2016年中国垃圾发电平均年新增产能约为3.2万吨/日，到了2017年，我国城市生活垃圾焚烧产能总量达到29.8万吨/日；到2018年全年我国城市生活垃圾焚烧处理量约在10000万吨左右，平均每天处理量近38万吨，2019年是我国垃圾焚烧发电项目建设最多的一年，全国有600个大中小型生活垃圾焚烧发电厂项目拟在建，到2020年，我国垃圾焚烧产能将达到60万吨/日，年处理总量近2亿吨，垃圾发电装机容量将达到1200万千瓦，目前大部分垃圾焚烧发电都废气排放出口前添加了活性炭，但二恶英的排放在抽验时不达标在定检时才达标，即使部分焚烧厂也能达到烟气中的二恶英排放标准，然而使用后的活性炭中含二恶英后续废物处理是一个严重的问题，二恶英为持久性有机污染物(POPS)的环境毒物，由于其毒性很强，一旦进入人体可能导致生殖和发育问题，免疫***受损，对激素的干扰，甚至成为癌症，它会持续很长一段时间，因为它具有化学稳定性，会储存在体内，一般在体内的半生期估计为7到11年，二恶英共有210种不同的化合物，包括75种多氯二联苯二恶英(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins，简称PCDDs)、135种多氯二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofurans，简称PCDFs)。二恶英主要来源有五种，如自然生成、废物焚烧、其他人工烧毁行为、工业原料副产品以及特定工业工艺中的燃烧行为。
二恶英往往积累在环境食物链中，动物与人位于食物链高端，食物链越高端二恶英的浓度也越高。二恶英主要是存在于含有氯聚合物的都市垃圾、工业废弃物或医疗废弃物中，在焚化过程中，虽然在高温操作下可将垃圾或废弃物焚烧生成物二恶英分解，但亦可能存在有部分二恶英残留物，或是在降温过程中原来已经分解的二恶英又聚合形成二恶英。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，它包括以下处理工艺：
工艺1：废弃金属氧化物的制备
废弃金属氧化物是由工业集尘灰经由粉碎、过筛、磁选、比重分离等处理方法制备所得，利用比重差选别机将不同比重物质分离出来，物体从进料器供给至空气台，并通过台面的振动运动和气流进行分离操作；一般情况下，重物不易受气流影响，通过振动运动输送，会掉落到一侧，另一方面，重量轻的物体受到气流的强烈影响而漂浮以减少与桌子表面的摩擦，从桌子的斜坡滑下，然后落到另一侧，此外，最轻的被气流吹起并由集尘器收集；使用磁力分选机比重较重物质P1分选为磁性沉积物P2和非磁性沉积物P3，磁力分选机是一种通过磁性吸附铁等磁性金属进行分选的设备，粉碎后物质P1含有数十至数百毫米的金属屑，以便回收磁性沉积物的氧化铁等物质；
工艺2：除杂筛分
将制备后的金属氧化物进行除杂处理，并将除杂后的金属氧化物过100目筛处理，备用；
工艺3：辅料准备
分别准备一定量的蒙特拿土、天然沸石、硅藻土备用；
工艺4：纳米处理
将经筛分后的金属氧化物与蒙特拿土、天然沸石、硅藻土均匀混合，并利用水热合成法在70-90MPa、350-450℃的水热条件下进行30-90分钟的材料纳米化处理，以便制得能够抑制垃圾焚烧所产生二恶英的高机能复合材料；
工艺5：垃圾焚烧所产生二恶英的抑制
在连续运行的垃圾焚烧发电厂上的燃烧室处，于700-750℃条件下加入粉末状的高机能复合材料，便可有效抑制垃圾焚烧过程中二恶英的产生。
进一步的，所述工艺4中的蒙特拿土含量为0.02％以下。
进一步的，所述工艺4中的天然沸石含量为0.6％以下。
进一步的，所述工艺4中的硅藻土含量为0.5％以下。
进一步的，所述工艺5中高机能复合材料的添加方式为流动转移型，且需要在整个垃圾焚烧过程中持续添加，启动和启动时，在稳定运行时在室温和焚烧炉温度之间的温度范围内运行，在这个温度范围内，燃烧室容易发生不完全燃烧，最容易产生二恶英，由于产生的二恶英和二恶英的前体原样残留在烟道和除尘器中，因此本发明的抑制二恶英的高机能复合材料应在从运行开始到运行结束的整个运行时间内添加。
进一步的，所述工艺5中高机能复合材料的添加量为单位时间燃烧垃圾重量的0.1-2.5％。
进一步的，本发明在从燃烧室到除尘器的冷却过程中，在废气中加入抑制二恶英的铁化合物催化剂，使其附着在烟道上，与燃烧气体和飞灰一起留在除尘器内，这样可以抑制在从燃烧室到集尘器的冷却过程中二恶英的产生，此外，可以抑制由于焚烧炉在启动时的低温燃烧和间歇启动时在烟道、除尘器等处产生的记忆效应而产生的二恶英。
本发明的有益效果在于：
本发明通过将废弃金属氧化物进行加工利用制成能够抑制二恶英产生的高机能复合材料，并且在垃圾焚烧过程中持续添加该高机能复合材料，一方面实现了废弃物的循环利用，提高了资源的利用率，另一方面能够有效抑制垃圾焚烧过程中二恶英的产生，并提高垃圾焚烧的燃烧温度，从而提高垃圾发电场的发电量，经济实用。
附图说明
图1为本发明所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺的方案示意图；
图2为本发明所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺中废弃金属氧化物的工艺流程图。
具体实施方式
一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，它包括以下处理工艺：
工艺1：废弃金属氧化物的制备
废弃金属氧化物是由工业集尘灰经由粉碎、过筛、磁选、比重分离等处理方法制备所得，利用比重差选别机将不同比重物质分离出来，物体从进料器供给至空气台，并通过台面的振动运动和气流进行分离操作；一般情况下，重物不易受气流影响，通过振动运动输送，会掉落到一侧，另一方面，重量轻的物体受到气流的强烈影响而漂浮以减少与桌子表面的摩擦，从桌子的斜坡滑下，然后落到另一侧，此外，最轻的被气流吹起并由集尘器收集；使用磁力分选机比重较重物质P1分选为磁性沉积物P2和非磁性沉积物P3，磁力分选机是一种通过磁性吸附铁等磁性金属进行分选的设备，粉碎后物质P1含有数十至数百毫米的金属屑，以便回收磁性沉积物的氧化铁等物质；
工艺2：除杂筛分
将制备后的金属氧化物进行除杂处理，并将除杂后的金属氧化物过100目筛处理，备用；
工艺3：辅料准备
分别准备一定量的蒙特拿土、天然沸石、硅藻土备用；
工艺4：纳米处理
将经筛分后的金属氧化物与蒙特拿土、天然沸石、硅藻土均匀混合，并利用水热合成法在70-90MPa、350-450℃的水热条件下进行30-90分钟的材料纳米化处理，以便制得能够抑制垃圾焚烧所产生二恶英的高机能复合材料；
工艺5：垃圾焚烧所产生二恶英的抑制
在连续运行的垃圾焚烧发电厂上的燃烧室处，于700-750℃条件下加入粉末状的高机能复合材料，便可有效抑制垃圾焚烧过程中二恶英的产生。
本实施例中，所述工艺4中的蒙特拿土含量为0.02％以下。
本实施例中，所述工艺4中的天然沸石含量为0.6％以下。
本实施例中，所述工艺4中的硅藻土含量为0.5％以下。
本实施例中，所述工艺5中高机能复合材料的添加方式为流动转移型，且需要在整个垃圾焚烧过程中持续添加，启动和启动时，在稳定运行时在室温和焚烧炉温度之间的温度范围内运行，在这个温度范围内，燃烧室容易发生不完全燃烧，最容易产生二恶英，由于产生的二恶英和二恶英的前体原样残留在烟道和除尘器中，因此本发明的抑制二恶英的高机能复合材料应在从运行开始到运行结束的整个运行时间内添加。
本实施例中，所述工艺5中高机能复合材料的添加量为单位时间燃烧垃圾重量的0.1-2.5％。
本实施例中，本发明在从燃烧室到除尘器的冷却过程中，在废气中加入抑制二恶英的铁化合物催化剂，使其附着在烟道上，与燃烧气体和飞灰一起留在除尘器内，这样可以抑制在从燃烧室到集尘器的冷却过程中二恶英的产生，此外，可以抑制由于焚烧炉在启动时的低温燃烧和间歇启动时在烟道、除尘器等处产生的记忆效应而产生的二恶英。
试验检测
在多任务况下对处理后垃圾焚烧锅炉烟气中二恶英进行检测，检测结果如下表1和表2所示；
表1不同工况下省煤器处二恶英类
由表1可知正常工况下二恶英类为1.1ng-TEQ/Nm3，没添加活性碳二恶英类为1.4ng-TEQ/Nm3，添加二恶英抑制二恶英类浓度为0.65ng-TEQ/Nm3﹐从表1中以数学观点而言，可以很明显看出添加二恶英抑制剂--高能复合材料后，二恶英浓度下降41％-53.5％的效果；
表2不同工况下烟道气器二恶英类
由表2可知，正常工况下二恶英类为0.039ng-TEQ/Nm3，没添加活性碳二恶英类为0.018ng-TEQ/Nm3，添加二恶英抑制二恶英类为0.022ng-TEQ/Nm3，虽然都在法规值以下0.1ng-TEQ/Nm3，但却无从判断添加二恶英抑制剂成效，尤其是在活性碳情形下的二恶英，比正常工况下添加活性碳还低，那活性碳就没必要用了；
总结效果
本实验中加入二恶英抑制剂在常规条件下第一天检测到的浓度分别为1.1ng-TEQ/Nm3，在没有活性炭的情况下的第二天为1.4ng-TEQ/Nm3，在添加抑制剂的最后一天分别为0.65ng-TEQ/Nm3，从数学角度可以看出，加入二恶英抑制剂后，二恶英浓度降低41％-53.5％的效果，使用袋氏过滤后，这三天内烟气排放浓度检测值均低于0.1ng-TEQ/Nm3，在最后一天使用袋氏过滤器后，对17种代表性二恶英种类的浓度进行了研究，实验数据表明2,3,4,7,8-P5CDF的浓度高于其他同类物，同样的结果表明，将所有同系物浓度相加仍然低于排放标准。未燃烧的碳会在低温下产生Denovo的效果，故本高能复合材料抑制剂具有提高燃烧温度的作用，可减少未燃碳量，降低二恶英浓度。
本实验分析了在PCDD/Fs上添加二恶英抑制剂的重要措施，根据实际运行情况总结出两点建议，第一个是通过添加二恶英抑制剂来抑制二恶英的产生，并获得有关二恶英抑制的额外信息，如果活性炭可以用抑制剂代替，可减少固化和垃圾填埋产生影响，第二个需要检测二恶英浓度并分析飞灰和底灰的化学结构，以便进行合理添加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：它包括以下处理工艺：
工艺1：废弃金属氧化物的制备
废弃金属氧化物是由工业集尘灰经由粉碎、过筛、磁选、比重分离等处理方法制备所得，利用比重差选别机将不同比重物质分离出来，物体从进料器供给至空气台，并通过台面的振动运动和气流进行分离操作；一般情况下，重物不易受气流影响，通过振动运动输送，会掉落到一侧，另一方面，重量轻的物体受到气流的强烈影响而漂浮以减少与桌子表面的摩擦，从桌子的斜坡滑下，然后落到另一侧，此外，最轻的被气流吹起并由集尘器收集；使用磁力分选机比重较重物质P1分选为磁性沉积物P2和非磁性沉积物P3，磁力分选机是一种通过磁性吸附铁等磁性金属进行分选的设备，粉碎后物质P1含有数十至数百毫米的金属屑，以便回收磁性沉积物的氧化铁等物质；
工艺2：除杂筛分
将制备后的金属氧化物进行除杂处理，并将除杂后的金属氧化物过100目筛处理，备用；
工艺3：辅料准备
分别准备一定量的蒙特拿土、天然沸石、硅藻土备用；
工艺4：纳米处理
将经筛分后的金属氧化物与蒙特拿土、天然沸石、硅藻土均匀混合，并利用水热合成法在70-90MPa、350-450℃的水热条件下进行30-90分钟的材料纳米化处理，以便制得能够抑制垃圾焚烧所产生二恶英的高机能复合材料；
工艺5：垃圾焚烧所产生二恶英的抑制
在连续运行的垃圾焚烧发电厂上的燃烧室处，于700-750℃条件下加入粉末状的高机能复合材料，便可有效抑制垃圾焚烧过程中二恶英的产生。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：所述工艺4中的蒙特拿土含量为0.02％以下。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：所述工艺4中的天然沸石含量为0.6％以下。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：所述工艺4中的硅藻土含量为0.5％以下。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：所述工艺5中高机能复合材料的添加方式为流动转移型，且需要在整个垃圾焚烧过程中持续添加。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂高温烟气中二恶英的处理工艺，其特征在于：所述工艺5中高机能复合材料的添加量为单位时间燃烧垃圾重量的0.1-2.5％。
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