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垃圾焚烧炉焚烧烟气的常规净化控制技术

发表时间: 2019-12-09 22:58:37

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      生活垃圾焚烧烟气中的污染物包括以下四类:    

 1烟灰,颗粒物和粉尘;     

 2酸性气体:HCl,HF,SO2,NOx;     

 3有毒重金属:Pb,Cd,Hg ,As,Cr等。    

 4二恶英和其他卤代化合物:PCDDs二恶英,PCDF呋喃。    

 1.灰尘和颗粒物控制技术    

    焚烧废气中灰尘的主要成分是惰性无机物质,例如作为灰分,无机盐,可冷凝性气体污染物和有害的重金属氧化物,其含量在450〜225500 mg / m3之间,具体取决于操作条件和废物的类型以及焚化炉的类型而有所不同。 通常,固体废物中的灰分含量高时,产生的粉尘量很大。粉尘粒度分布也宽,有些大至100μm或更大,小至1μm或更小。 

    除尘设备的类型有:重力沉降室,旋风离心式除尘器,喷淋塔,文本洗涤塔,静电除尘器和布袋除尘器。 重力沉降室,旋风分离器和喷雾塔无法有效去除直径为5-10μm的灰尘,只能作为除尘的预处理设备。    

     三种类型的静电除尘器,文本洗涤器和布袋除尘器是废物焚烧废气净化系统中重要的除尘设备。 


2.NOx污染控制技术    

    NOx是NO和NO2的统称。根据产生氮氧化物的机理,它可以分为三种类型:热型,燃料型和快速型NOx。其中,NOx的快速生成量很小,可以忽略不计。    

 Thermal NOx:当炉温高于1500℃时,空气在高温下被氧化生成NOx。随着温度T的升高,反应速率呈指数增长。 当T≥1500℃时,NO的生成量很小,而当T≥1500℃时,T的每升高100℃,反应速率将增加6-7倍。    燃油型NOx:是指燃料中有机氮化物燃烧产生的NOx,其产生量主要由空燃比决定。 

     由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉的燃烧温度,因此在600-800°C时会生成燃料类型,占煤粉中NOx产物的60-80%快速NOx:是指燃烧过程中空气中的氮与燃料中的烃离子基团CH之间的反应,从而生成NOx。 在这三种途径中,快速NOx的比例小于5。    

  在温度下低于1300°C,几乎没有热NOx。 对于常规的燃煤锅炉,NOx主要通过燃料类型的生成途径生成。    在焚烧生活垃圾期间,有三种NOx的主要来源:    

 1.垃圾本身的有机和无机含氮化合物在焚化过程中与O2反应生成NOx;     

 2.在高温条件下燃烧空气中的N2被氧化为NOx;     

 3.燃烧支持性燃料(例如煤,天然气和石油)以生成NOx。    

加强控制措施以抑制NOx的生成或减少NOx的生成。生成N2分子的NOx是减少焚烧炉废气中NOx排放的有效方法。 

   目前广泛使用的控制技术主要包括三类:焚化控制,选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR。  焚烧控制通过控制焚烧过程的过程参数,可以减少NOx排放浓度。 

   1降低焚烧区的温度。 高于1400°C,空气中的N2与O2反应形成NOx。通过控制焚烧区的最高温度低于1400°C并减少局部过度燃烧的发生,可以控制该部分中NOx的产生。 由于某些高热量的燃料(例如垃圾中的塑料和皮革)在某个区域燃烧,该区域的局部温度可能超过1400°C,从而增加了NOx的产生量。通常,可以通过均匀混合避免垃圾坑中的废物

发生类似情况。    

 2降低O2浓度。通过调节燃烧空气分配模式,降低了高温区域中的氧气浓度,从而有效地减少了氮气和氧气的高温反应。 这是一种非常划算的方法。 热解气化焚烧炉采用这种机制。    

 3创建反应条件以将NOx还原为N2。在垃圾焚烧系统中实施上述三种控制技术时,其形式如下:    

 a低空气比。 

    减少焚烧炉的空气过量因子,以使O2的量足以进行固体废物焚化,但不足以产生大量的NOx和CO。现有研究结果表明:当过量的空气时当过量空气比为2.0时,热解气化焚化炉烟道气中的NOx含量仅为NOx含量的1/4至1/5。    

 b调节燃烧气布中气孔的位置。 

    助燃空气的一部分从炉排下方的空气供应转移到炉排上方的空气供应,因此离开主反应区后尚未被焚化的污染物与从上方供应的空气混合炉排继续进行反应。    

 c分阶段燃烧。 

    通过设置燃料和助燃空气的入口,可以达到分阶段焚烧垃圾的目的。其作用与步骤2相同。它将离开前反应区时逐渐焚化尚未焚化的污染物。    

 d烟道气循环。 

     散发烟雾返回高温焚烧区,稀释空气中的氧气浓度,降低焚烧温度。    

将燃气引入焚烧系统的后燃烧区以产生各种类型的CH自由基,从而使主燃烧区产生的NOx在后燃烧区还原为N2分子。在许多情况下,使用低氮燃烧器系统可以实现阶段性的燃料或空气供应。 

选择性非催化反应    

    化学药品(例如氨水和尿素)被注入到焚化炉中。在焚烧温度为1800°F至2000°F750〜900°C的区域中,NOx与氨或尿素发生反应,还原为N2。 尿素分解成NH3并参与反应。未反应的NH3与烟道气中的HCl反应生成NH4Cl。烟道气中残留的NH3通常小于10 ppm。   

 

选择性催化反应SCR     

   这是燃烧后控制技术。在催化剂的作用下,通过以1:1的摩尔比注入氨或尿素NH3 / NO,NOx被催化还原为N2。 催化剂通常是TiO2-V2O5。温度低于300℃时,催化剂活性不足,温度高于450℃时,NH 3分解。因此,催化反应的温度通常控制在300〜400°C之间。    几种NOx控制技术的比较 \\ r \\就NOx去除效果而言,SCR对NOx的去除率达到了90以上,在300〜400℃下TiO2-V2O5的脱硝率甚至可以达到100。先进的焚烧控制技术可达到60〜70 的去除率; SNCR的NOx去除率也可以达到约50。    就成本效益分析,SCR和先进的焚烧控制系统(例如日本三菱公司提供的MACT技术软件包基本上是等效的,这比SNCR技术要贵得多。    就副产物和其他污染物而言,SNCR和SCR都会产生NH3污染问题。 此外,SCR系统要求将排放的烟气在150°C下再次加热300〜400°C,这会消耗更多的能量并增加CO2的排放;最终,当SCR系统的催化剂失活时,有必要进行特殊的危险废物处理。    

3酸性气体控制技术    

     共有三种脱酸方法,例如湿法,半干法和干法,用于控制焚烧厂废气中的酸性气体,这些在下面分别说明。    

湿洗    

     焚烧尾气处理系统中常用的湿式洗涤塔是对流操作的填料吸收塔。通过静电除尘器或袋式除尘器去除的尾气降低至饱和温度,并连续充满向下流动的碱溶液

间隙与表面接触并发生反应,从而使废气中的被污染气体有效吸收。填料对吸收效率有很大的影响。尝试选择具有良好耐久性和耐腐蚀性,比表面积大,抗空气流动性低,单位体积重量轻且价格便宜的填料。因为一般的湿式洗涤塔都设计有填充式吸收塔,所以其去除颗粒物的能力几乎可以忽略不计。湿式洗涤塔的优点是去除酸性气体的效率高,HCl的去除效率为98%,SOx的去除率为90%,并且具有去除高挥发性重金属物质(例如汞)的潜力;它的缺点是成本较高,电耗和水耗也很高。此外,为避免排放废气后出现白烟现象,必须安装废气再热器,并且必须对废水进行适当处理。    

干式洗涤     

      干式洗涤方法是使用压缩空气将碱性固体粉末石灰或碳酸氢钠直接喷入烟斗或某些在反应器的顶部,碱性熟石灰粉末可以与酸性废气充分接触并反应,从而将其除去酸性气体。 

为了提高反应速率,碱性固体的实际用量约为所需反应量的3至4倍,并且固体保留时间至少应为1s。在废气净化系统中,由干式洗涤塔和袋式除尘器组成的干式洗涤工艺是更常见的组合工艺。设备简单,易于维护且制造便宜。石灰石输送管道不易阻塞,但由于固体与气体的接触时间有限,传质效果有限,传药量大,药剂用量大,与其他两种方法相比,整体去除效率高。干法的数量也较低,反应物和未反应的物料的数量也较大,最终需要适当处置。    

半干式洗涤塔    

      半干式气体洗涤塔实际上是喷雾干燥系统。高效雾化器用于将来自塔底部的熟石灰浆从塔顶部向上或向下喷射到喷雾干燥塔中。 

废气以并流或逆流方式与注入的石灰浆充分接触,并产生酸碱中和反应。    由于雾化效果好,液滴直径可低至约30μm,气液接触面大,不仅可以有效降低气体温度,还能中和酸气体,石灰浆中的水也可以在喷雾干燥塔中完全蒸发。 该系统的主要设备是雾化器。当前使用的雾化器是旋转雾化器和双流体喷嘴。 典型的半干法气体洗涤方法包括喷雾干燥塔进行冷却气体和中性酸性气体,以及用于除尘的袋子。



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