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简述:焚烧炉酸性气体和颗粒物捕集的净化工艺(流程图)

返回列表 来源: 约翰节能 发布日期: 2019.12.28

随着垃圾的不断增长,几年后填埋场根本无法继续填埋,我们需要提前使用垃圾焚烧炉来减压、无害化处理,且焚烧处理还不占用土地资源。那么约翰节能垃圾焚烧炉厂家,带你了解垃圾焚烧炉烟气的处理工艺,以更好地进行推广及运用。

焚烧炉的烟气净化工艺是按垃圾焚烧过程产生的废气含污染物组分、浓度及需要执行的排放标准来确定,通常烟气净化工艺主要针对酸性气体(HClSO%)、颗粒物及重金属等进行控制,工艺设备主要由:酸性气体脱除和颗粒物捕集两部分组成。


约翰节能垃圾焚烧炉影响遏制有害物合成

一、酸性气体脱除设备

酸性气体脱除设备大体可分为以下三种形式。

1.干式洗涤塔

将碱性反应物以干基方式通过专门的喷头喷人反应器内 ,注入反应器的药剂大多采用钙 化合物(Ca( OH) 2)。让Ca( OH) 2微粒表面直接与酸气接触,产生化学中和反应,生成无害的中性盐粒子,再进入下游的粒状物去除设备,在除尘器里,反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来,达到净化目的。干式脱酸法设备投资与半干法接近,但对酸性 气体的去除效果较差,比较适合于经济相对落后且排放标限较宽松的国家和地区。

2.半干式洗涤塔 半干式洗涤塔在烟气净化工艺流程中通常置于粒状污染物去除设备之前,因为在注人石灰浆后将在反应器中形成大量的粒状物,必须由除尘器收集去除。Ca( OH)2榕液由喷嘴或旋转喷雾器喷人反应器中,形成粒径极细的碱性浆液,由于水分的挥发从而降低烟气的温度并提高其湿度,使酸气与石灰浆反应成为盐类,掉落至底部,Ca( OH)i 溶液一般由反应器顶端喷人。

此外,半干式洗涤塔对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率,若搭配高去除效率的布袋除尘器,则重金属去除效率可达 99%(乘除外)以上。半子法工艺较成熟、设备简单、一次性投资较低。其优点为:净化效率高、流程简单 、设备少 生成物易处理,无二次污染;不结垢,不堵塞;对负荷波动适应性好,吸收剂用量可按烟气中污染物浓度进行调节;操作方便,维修兹小;水耗量少,占地面积小。半干法脱酸已具有良好的应用实践,国内外焚烧厂业绩表明其可靠性高、性能良好。

3.混式洗谦培

2式洗涤塔与其他形式的酸气去除设备相比较,其最大的优点是酸去除效率高,但要消耗 大量的水,其工艺过程中的排水要进一步处理,且湿法净化后的烟气 的温度大大降低,常需加 热后从烟囱排入大气。其初期投资和运行费用均较高,约为半干法系统的 1.75 倍。在水源较 充足的地方及废水处理 的排放要求相对较松的地方大多采用此处理方式。图 13. 10、图 13. 11 所示为常用的湿式静电集尘器结构。

 

 

二、酸性气体控制技术

烟气排烟脱硫(flue gas desthurization , FGD)已是一种发展成熟的技术,其目的仅将废气中so.酸气体去除,各种已成熟的FGD技术。其中干式、半干式及混式洗烟塔均已成功地用于垃圾焚烧厂中,并也可以有效去除HCHF,其中处理流程如下图所示。

 

 

 

三、干湿三种洗烟塔设备

1.干式洗烟塔

干式洗烟塔(dry sorbent injection ,DSI) 仅将消石灰粉直接压缩空气喷人烟管或烟管上某段反应器(reactor)内,使碱性消石灰粉与酸性废气充分接触而达到中和及去除的目的,一般在应用干式烟塔法时,通常需要先加一个冷却塔(quencher)在前面,借助喷人的冷水先将废气温度降至150℃,以提高酸性气体的去除效率。

但由于固相与气相的接触时间有限且传质效果不佳,故常需超量加药,干式洗烟塔法单独的 去除效率并不高(HCL60% ,SOX30%),而需由后接的滤袋集尘器进行二次反应能达到排放标准,事实上干式洗烟塔搭配滤袋集尘器已成为垃圾焚烧厂典型的空气污染物去除流程,我国台湾地区的树林、新店垃圾焚烧厂即采用此种处理流程。

整个系统最大的优点为设计简单、维修方便及造价便宜,且消石灰输送管线不易阻塞,但缺点为药剂的消耗量大,整体的去除效率较半干法和湿法低,产生的反应物及未反应物量也较 多,需要最终处理;至于目前虽已有部分厂商运用回收系统(recycling),将由集尘器收集下来的飞灰、反应物与未反应物按一定比例与新鲜的消石灰粉混合利用,以节省药剂消耗量,但其成效并不显著,且会使整个药剂准备及喷人系统变得复杂,管线系统也因飞灰及反应物的介入而增加磨损或阻塞的频率,反而失去原系统设计操作维护容易的优势。

2.半干式洗烟法

半干式洗烟法(semi-dry process dryer adsorption , SDA)与干式洗烟最大的不同在于喷的酸性药剂为乳泥状(slurry),而非干粉,故需要一组调药设备,采用的酸性药剂一般均为石灰系物质,如颗粒状生石灰(pebble lime)或粉状消石灰(Ca ( OH)2 powder)。若采用生石灰,首先需经过消化器(slaker)将其消化,再加水调整为乳剂;采用粉状消石灰则可直接加水调整, 由于喷人的乳剂本身含降温作用,故其前不需要向干式洗烟法加装冷却降温塔,喷人的方式将消石灰泥浆于压缩空气喷嘴(nozzles) 混合向上或向下喷人吸烟塔中,废气则与喷人的石灰浆成同向流(co-current)或反向流(counter-current)的方式充分接触并产生中和作用,也可将消石灰泥浆雾化传输(atomizer)自塔顶喷人,以增加与同向流废气的中和反应,在喷人的过程中,乳剂的水分可在喷雾干燥塔内完成蒸发,故不会有水滴流出。

石灰乳剂喷人后与废气接触并进行中和作用,当单独使用时,对酸性气体去除效率约为90%,通常其后需要接滤袋集尘器,以提供反应药剂在滤布表面进行二次反应的机会,整个系统对酸性气体的去除效率也随之提高(HCl 98% ,S0x90% 以上)。本法最大的特性为结了干式法与湿式法的优点,较干式法的去除效率高,也免除了湿式法产生过多废水的困境,然而, 喷雾干燥塔的加水量多需详细设计及说明

垃圾焚烧过程示意图

3.湿式洗烟法

湿式洗烟塔的构造通常接于静电集尘器或滤袋集尘器之后,废气在粒状物质先被去除后再进入湿式洗烟塔上端,首先喷人足量的液体使废气降到饱和温度,再是饱和的废气与喷人的碱性药剂在塔内的填充材料(packing)表面进行中和反应,常用的碱性药剂有氢氧化铀溶液或氢氧化钙溶液,虽然苛性锅较消石灰为贵,但其去除效果较佳且用量较少,不会因pH值调节不当而发生管线结垢等问题,故一般均采用氢氧化铀溶液为碱性中和剂,整个洗烟塔的中和剂喷人系统按循环方式设计,当循环水的pH 值或碱度超过一定标准时,即能排出(blow down),再补充新鲜的氢氧化锅溶液,以维持一定的酸性气体去除效率,排泄液中通常含有很多溶解性重金属(如 HgC12PbCl2等),浓度高达3%,必须予以适当处理。由于一般的湿式洗烟塔均采用填充吸收塔(absorption tower) 的方式设计,故其对粒状物质的去除能为几乎可以被忽略不计。

湿式洗烟塔的最大优点是:酸性气体的去除效率高,对氯化氢去除率为98%so去除率为90%以上,并附带有去除高挥发重金属物质的潜力;其缺点是:造价较高,用电盐和用水量也较高。为避免废气排放后产生自烟现象,需另加装废气再热器(reheater),废水也应加以妥善处理。

目前改进型湿式洗烟塔多分为两阶段洗烟:第一阶段针对 S02,第二阶段针对HCl。主要原因是二者在最佳去除效率时的pH 值不同。此外,在废水零排放设计时,湿式洗烟塔的方案较不经济,因为吸烟排泄废水除需经过重金属去除的处理流程,最后残留的高浓度气体仍需消耗用能源甚多的蒸发器(evaporator)加以回收,方能达到排泄完全回收再利用的目标,不仅使整个系统更加复杂,也因额外的蒸汽消耗而增加操作成本

四、粒状污染物去除设备

目前,常用的除尘设备主要有静电除尘器和布袋式除尘器。

1.静电除尘器

静电除尘器内含一系列交错组合的负电极及集尘板。带有粒状污染物的烟气沿水平方向 通过收尘区段,其中粒状物受电场感应而带负电,由于电场引力的影响,被渐渐移动至集尘板 而被收集。

由于在振打过程中可能使 附着于集尘板上的粒状物再次被气体带起,除尘器通常采用多段除尘方式 ,以提高除尘效率。 静电除尘器除尘效率较高,通常可达 95% 以上( 依电场数量不同而不同) ,并广泛用于燃煤发 电厂。影响收尘效率的因素很多,主要有气体流量、湿度、电场强度、气体在电场的滞留时间 、 粉尘粒径分布、气体含尘浓度、气流分布及集尘板面积等。影响静电除尘器效率的另一重要因 素是烟尘的比电阻,比电阻过高或过低都会使除尘效率降低。

2.布袋式除尘器

布袋式除尘器可去除粒状污染物及重金属 。布袋式除尘器通常以清灰方式来作区分 ,在 城市垃圾焚烧设施中,较常使用的形式为脉冲喷射清 除法及反冲洗空气清除法。布袋式除尘器同时兼 有二次酸气清除的功能,上游的酸气清除设备部分未反应的碱性药剂浆附着在布袋上,在烟气 通过时再次和酸气反应。布袋式除尘器最大的缺点是:布袋材质脆弱,对烟气高温 、化学腐蚀、 堵塞及破裂等问题甚为敏感。

布袋除尘器对进入烟气的温度要求比较严格 ,烟温过高,滤袋损坏,烟温过低,烟气 中的酸气冷凝成酸滴,滤料受腐蚀而损坏。

 

五、烟气净化组合工艺比较

根据烟气成分及污染排放标准,烟气净化系统由两个部分组成 ,即脱酸系统与除尘设备的 组合。现行的工艺组合大致有以下四种形式:

湿式洗涤塔+ 布袋除尘器;

半干法脱酸塔 +布袋除尘器 ;

半干法脱酸塔+ 静电除尘器;

干法脱酸塔+ 布袋除尘器。

以上四种工艺在生产实践中都有应用,可根据各自的特点进行选择。 在设计烟气处理工艺中,为确保二嗯英和重金属等有害物质达到要求的排放指标,需要在系统中增加活性炭喷射吸附的辅助净化措施。活性炭具有较大的比表面积,只要通过揣流与 烟气混合均匀且接触时间足够长,就可以达到较高的吸附净化效率。

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