CN115779628A - 一种垃圾焚烧烟气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种垃圾焚烧烟气处理方法，垃圾焚烧后的烟气首先进入半干式反应塔脱酸系统进行脱酸，脱酸后的烟气进入脱硝预处理装置进行预处理，脱硝预处理后烟气进入SCR系统进行脱硝处理，脱硝预处理装置包括腔体，旋转磁极以及吸附仓，吸附仓设置在腔体内，旋转磁极的磁感应线穿过吸附仓，腔体内吸附仓前后设置烟气导流结构，吸附球表面设置有改性氧化石墨烯层，改性氧化石墨烯负载有磁性铁氧化物，SCR系统中设置横置板式催化剂，横置板式催化剂表面设置有孔。在SCR脱硝前对烟气进行预处理，减少了烟气中含砷化合物和氧化钙的含量，降低了烟气中含砷化合物对于SCR系统中催化剂的影响，显著提高了脱硝效率。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，具体为一种垃圾焚烧烟气处理方法。
背景技术
垃圾焚烧后产生大量烟气，烟气中含有大量氮氧化物、硫化物和粉尘，通常需要对烟气进行处理才能符合排放要求，现有技术中，烟气处理流程为脱硫-除尘-脱硝，常规的脱硝工艺由于烟气中含砷氧化物容易使催化剂中毒，烟气中的氧化钙容易导致产生沉淀附着在催化剂表面而影响脱硝效果，造成成本过高，此外，SCR反应过程中，由于烟气中残留的SO2容易形成亚硫酸氢铵以及硫酸氢铵，附着在催化剂表面严重影响催化反应，因此，现有的烟气处理工艺难以保证脱硝效果，导致排放达标难度大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种垃圾焚烧烟气处理方法。
一种垃圾焚烧烟气处理方法，垃圾焚烧后的烟气首先进入半干式反应塔脱酸系统进行脱酸，脱酸后的烟气进入脱硝预处理装置进行预处理，脱硝预处理后烟气进入SCR系统进行脱硝处理，脱硝预处理装置包括腔体，旋转磁极以及吸附仓，吸附仓设置在腔体内，旋转磁极的磁感应线穿过吸附仓，腔体内吸附仓前设置烟气导流结构，烟气导流结构能够引导烟气在腔体内形成乱流，形成乱流后的烟气经吸附仓吸附后进入脱硝装置，吸附仓内设置有多个隔层，隔层内设置有多个隔仓，隔仓内设置有吸附球，吸附球能够在隔仓内滚动，吸附球表面设置有改性氧化石墨烯层，改性氧化石墨烯负载有磁性铁氧化物，通过旋转磁极控制吸附球的滚动提高吸附效率，SCR系统中设置横置板式催化剂，横置板式催化剂表面设置有孔。
进一步地，在烟气排出前在焚烧炉内进行炉内脱硝，通过压缩空气将40％浓度尿素喷射进炉膛，对烟气中的氮氧化合物进行还原反应，分解烟气中的氮氧化合物，SNCR系统在锅炉分两层布置，每层在第一通道左、右两侧墙各布置3支喷枪，第一层喷枪投入温度为880℃,退出温度为950℃；第二层喷枪投入温度为940℃，退出温度为1050℃。
进一步地，脱硝预处理装置和SCR反应器系统布置在除尘器和增压风机之后引风机之前，增压风机出口烟气温度为140-150℃,该烟气在进入SCR反应器之前进入GGH(烟气/烟气热交换器)，加热至200-210℃，再进入SGH(蒸汽加热器)进行加热，使其温度达到230-260℃；SCR脱硝系统采用40％浓度的尿素溶液经热解工艺制成氨气，通过喷氨格栅注入SCR反应器入口之前的烟道中，脱硝后的净烟气经引风机抽取后排往烟囱。
进一步地，吸附球内部为SiO2、SiC或其他不与烟气反应的轻质材料，通过粉末冶金工艺将改性氧化石墨烯负载吸附球表面。
进一步地，横置板式催化剂为分体结构，3-5块横置板式催化剂为一个箱体，设置多个箱体，横置板式催化剂表面的孔两侧呈喇叭状，通过喇叭状设置，可提高孔内气流的速度，避免硫酸氢铵、亚硫酸氢铵堵塞孔及催化剂表面，同时喇叭状孔可提高催化剂表面积，提高催化效率。
进一步地，喇叭状孔的深度为0.2-0.3mm，充分提高SCR反应的表面积。
进一步地，相邻箱体之间设置过滤网，过滤网的孔与横置板式催化剂上的孔错位设置。
进一步地，过滤网可滚动，过滤网下端设置刮除器，可将过滤网上粘附的杂质刮除，刮除后的过滤网可滚动至下一过滤网位置。
本申请与现有技术相比，优点在于：本申请中，将SNCR与SCR结合，显著提高了脱硝效率，在SCR脱硝前对烟气进行预处理，减少了烟气中含砷化合物和氧化钙的含量，降低了烟气中含砷化合物对于SCR系统中催化剂的影响，显著提高了脱硝效率。
具体地，1、本申请中，在焚烧炉内设置SNCR系统，根据炉内温度进行炉内脱硝，选择第一层喷枪投入温度为880℃,退出温度为950℃；第二层喷枪投入温度为940℃，退出温度为1050℃，可实现高效脱硝。
2、脱酸后的烟气进行脱硝预处理，通过设置旋转磁极以及特殊组成的吸附球，利用旋转磁极驱动吸附球在吸附过程中滚动，显著提高了吸附效率，减少了进入脱硝系统烟气中的含砷化合物以及氧化钙，同时，预处理位置选择在烟气升温之前，可在低温下提高含砷化合物的固态含量，充分利用吸附球进行吸附，降低SCR系统中催化剂中毒的几率。
3、通过烟气加热可实现热量循环利用，将烟气加热到SCR反应的窗口温度，降低成本的同时提高脱硝效率。
4、将传统的蜂窝式或者平板式SCR催化剂改进为横置平板式催化剂，传统的蜂窝式催化剂孔隙率高，但极易在小孔径内形成硫酸氢铵以及亚硫酸氢铵的堆积，导致黏着物覆盖催化剂表面，严重影响催化效率，需要频繁更换整体催化剂，催化剂利用率低，而传统平板式催化剂平板设置为沿着烟气流动方向，虽然不易堵塞，但其无法改善催化剂中小孔径内硫酸氢铵形成和堆积的问题，利用率仍较低。本申请中采用横置平板式催化剂，在平板表面设置喇叭状孔，一方面提高表面面积，提高催化剂反应利用率，另一方面，通过喇叭状结构设置，可使两侧喇叭之间的孔内气流速度加快，加快的气流可避免黏着物的堆积，并且使孔周边的小孔径内形成负压，对小孔径内的黏着物形成抽吸效果。
5、本申请中横置平板式催化剂设置为分体结构，3-5块横置板式催化剂为一个箱体，设置多个箱体，可提高催化剂的更换灵活性，改善催化剂部分堵塞必须更换整体的问题，降低使用成本，提高利用率。
6、本申请中在横置平板式催化剂箱体之间设置过滤网，过滤网的孔与横置板式催化剂上的孔错位设置，可将吹出的黏着物收集，避免黏着物再次附着在下个箱体的催化剂表面；此外，将过滤网设置为可滚动，过滤网下端设置刮除器，可将过滤网上粘附的杂质刮除，刮除后的过滤网可滚动至下一过滤网位置，提高了过滤网的使用效率。
附图说明
图1为本发明脱硝预处理装置结构示意图
图2为横置板式催化剂结构示意图
附图标记：1、腔体，2、吸附仓，3、烟气导流结构，4、旋转磁极，5、隔层，6、吸附球，7、横置板式催化剂，8、过滤网，9、刮除器
一种垃圾焚烧烟气处理方法，垃圾焚烧后的烟气首先进入半干式反应塔脱酸系统进行脱酸，脱酸后的烟气进入脱硝预处理装置进行预处理，脱硝预处理后烟气进入SCR系统进行脱硝处理，如图1所示，脱硝预处理装置包括腔体 1，腔体1可为圆柱体或长方体，旋转磁极4以及吸附仓 2，吸附仓2设置在腔体1内，旋转磁极4的磁感应线穿过吸附仓2，腔体1内吸附仓2前设置烟气导流结构4，烟气导流结构能够引导烟气在腔体内形成乱流，形成乱流后的烟气经吸附仓吸附后进入脱硝装置，如图1所示，烟气导流结构优选为由腔体入口中间偏上部向腔体内壁弧形过渡并且在靠近吸附仓2时再向腔体中心弧形弯曲的结构，该结构可引导烟气进入腔体后大部分烟气从腔体中部进入，在烟气导流结构的引导下形成向中间流动的气流，烟气在进入吸附仓2前因轮流的形成降低流速，可增加烟气在吸附仓2内停留的时间，吸附仓2内设置有多个隔层5，隔层5内设置有多个隔仓，隔仓内设置有吸附球6，吸附球6能够在隔仓内滚动，隔仓上设置有直径小于吸附球6的孔，吸附球6表面设置有改性氧化石墨烯层，改性氧化石墨烯负载有磁性铁氧化物，通过旋转磁极控制吸附球的滚动提高吸附效率，SCR系统中设置横置板式催化剂，横置板式催化剂表面设置有孔。其中，改性氧化石墨烯的制备属于现有技术，将磁性铁氧化物负载在氧化石墨烯上在现有技术中通常利用负载的氧化铁提高吸附效果，并利用磁性提高回收效率，本申请中采用腔体外的旋转磁极实现对于吸附球的滚动控制，可实现吸附球的可控运动，在吸附过程中吸附球的滚动可提高吸附效率，提高吸附球的利用率。
优选地，如图1所示，隔层5中隔仓的分布方式为非均匀分布，相邻量隔层5上的隔仓密集度分布互补，如在第一层隔层5上中间区域的隔仓密集，边缘区域隔仓稀疏，并且，隔仓密集区域隔仓上透风孔的孔径大于隔仓稀疏区域的孔径，第二层隔层5上相反，中间区域的隔仓稀疏，边缘区域隔仓密集，由此，烟气在通过吸附仓2时，优先在隔仓密集区集中，并在第二层隔层5前因正对密集区的稀疏区阻力大而将烟气更多得向边缘的密集区引流，后续的隔层可以此类推，这样的设计方式即增加了烟气在吸附仓2内停留的时间，又使烟气流量大的区域集中进行吸附，提高吸附效率。
经试验得知，采用旋转磁极以100-150r/min的转速在烟气吸附过程中控制吸附球滚动，可显著提高烟气中含砷化合物以及氧化钙的吸附效率。当吸附球采用SiO2材质，采用粉末冶金工艺制备得到粒径为1mm的中空且多孔结构，其表面和内部负载的改性氧化石墨烯含量为0.4g，隔层5设置为6层，隔层5中隔仓密集区吸附球与隔仓稀疏区重量比例为7:3时，不采用旋转磁极时，经吸附后，烟气中的含砷化合物下降了60％，氧化钙含量下降了50％，采用磁极以120r/min旋转吸附时，烟气中的含砷化合物下降了66％，氧化钙含量下降了53％，可见采用旋转磁极可进一步提高吸附效率。
在一个可选的实施例中，在烟气排出前在焚烧炉内进行炉内脱硝，通过压缩空气将40％浓度尿素喷射进炉膛，对烟气中的氮氧化合物进行还原反应，分解烟气中的氮氧化合物，SNCR系统在锅炉分两层布置，每层在第一通道左、右两侧墙各布置3支喷枪，第一层喷枪投入温度为880℃,退出温度为950℃；第二层喷枪投入温度为940℃，退出温度为1050℃。
在一个可选的实施例中，脱硝预处理装置和SCR反应器系统布置在除尘器和增压风机之后引风机之前，半干式反应塔脱酸系统设置在增压风机前，增压风机出口烟气温度为140-150℃,该烟气在进入SCR反应器之前进入GGH(烟气/烟气热交换器)，加热至200-210℃，再进入SGH(蒸汽加热器)进行加热，使其温度达到230-260℃；SCR脱硝系统采用40％浓度的尿素溶液经热解工艺制成氨气，通过喷氨格栅注入SCR反应器入口之前的烟道中，脱硝后的净烟气经引风机抽取后排往烟囱。
在一个可选的实施例中，如图2所示，横置板式催化剂7为分体结构，3-5块横置板式催化剂7为一个箱体，设置多个箱体，横置板式催化剂7表面的孔两侧呈喇叭状，内部为多孔结构，通过喇叭状设置，可提高喇叭之间孔内气流的速度，避免硫酸氢铵、亚硫酸氢铵堵塞孔及催化剂表面，同时喇叭状孔可提高催化剂表面积，提高催化效率。本申请中，横置板式催化剂基材为TiO2，活性物质为V2O5，采用常规成分的催化剂可降低成本，本申请中通过催化剂机构的改进，可降低催化剂上硫酸氢铵和亚硫酸氢铵对于催化剂的影响，提高催化剂的使用率，延长催化剂的寿命。
在一个可选的实施例中，喇叭状孔的深度为0.2-0.3mm，充分提高SCR反应的表面积。
在一个可选的实施例中，相邻箱体之间设置过滤网8，过滤网8的孔与横置板式催化剂上的孔错位设置，过滤网8上的孔与孔之间设置凹槽结构，可避免粘性物质从过滤网8脱落进入下一个催化剂箱体上。
在一个可选的实施例中，过滤网8可滚动，过滤网8下端设置刮除器9，可将过滤网8上粘附的杂质刮除，刮除后的过滤网8可滚动至下一过滤网8位置。
通过横置板式催化剂的喇叭状设计，以及过滤网8对于硫酸氢铵、亚硫酸氢铵的过滤作用，可使同含量的催化剂寿命提高一倍。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种垃圾焚烧烟气处理方法，垃圾焚烧后的烟气首先进入半干式反应塔脱酸系统进行脱酸，脱酸后的烟气进入脱硝预处理装置进行预处理，脱硝预处理后烟气进入SCR系统进行脱硝处理，其特征在于，脱硝预处理装置包括腔体，旋转磁极以及吸附仓，吸附仓设置在腔体内，旋转磁极的磁感应线穿过吸附仓，腔体内吸附仓前设置烟气导流结构，烟气导流结构能够引导烟气在腔体内形成乱流，形成乱流后的烟气经吸附仓吸附后进入脱硝装置，吸附仓内设置有多个隔层，隔层内设置有多个隔仓，隔仓内设置有吸附球，吸附球能够在隔仓内滚动，吸附球表面设置有改性氧化石墨烯层，改性氧化石墨烯负载有磁性铁氧化物，通过旋转磁极控制吸附球的滚动提高吸附效率，SCR系统中设置横置板式催化剂，横置板式催化剂表面设置有孔。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，在烟气排出前在焚烧炉内进行炉内脱硝，通过压缩空气将40％浓度尿素喷射进炉膛，对烟气中的氮氧化合物进行还原反应，分解烟气中的氮氧化合物，SNCR系统在锅炉分两层布置，每层在第一通道左、右两侧墙各布置3支喷枪，第一层喷枪投入温度为880℃,退出温度为950℃；第二层喷枪投入温度为940℃，退出温度为1050℃。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，脱硝预处理装置和SCR反应器系统布置在除尘器和增压风机之后引风机之前，增压风机出口烟气温度为140-150℃,该烟气在进入SCR反应器之前进入GGH(烟气热交换器)，加热至200-210℃，再进入SGH(蒸汽加热器)进行加热，使其温度达到230-260℃；SCR脱硝系统采用40％浓度的尿素溶液经热解工艺制成氨气，通过喷氨格栅注入SCR反应器入口之前的烟道中，脱硝后的净烟气经引风机抽取后排往烟囱。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，吸附球内部为SiO2或SiC材料，通过粉末冶金工艺将改性氧化石墨烯负载在吸附球表面。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，横置板式催化剂为分体结构，3-5块横置板式催化剂为一个箱体，设置多个箱体，横置板式催化剂表面的孔两侧呈喇叭状，通过喇叭状设置，可提高孔内气流的速度，避免硫酸氢铵、亚硫酸氢铵堵塞孔及催化剂表面，同时喇叭状孔可提高催化剂表面积，提高催化效率。
6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，喇叭状孔的深度为0.2-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，相邻箱体之间设置过滤网，过滤网的孔与横置板式催化剂上的孔错位设置。
8.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气处理方法，其特征在于，过滤网可滚动，过滤网下端设置刮除器，经刮除器后的过滤网滚动至下一过滤网位置。
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