FLUE GAS PURIFICATION SYSTEM FOR DOMESTIC WASTE PYROLYSIS INCINERATOR

本发明涉及生活垃圾处理处置与资源化利用领域系统，具体地涉及一种生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统。

目前我国常用的垃圾处理处置方式有：卫生填埋法、垃圾堆肥法和热处理法等。卫生填埋是我国当前垃圾处理的主要方式，这种处理方式技术简单，处理量大，但占用土地资源过大，存在选址难、渗滤液污染、温室气体排放等问题，且没有对垃圾进行资源化利用。由于生活垃圾中包装材料、纸类和塑料等成分的数量在不断增加，给垃圾堆肥带来了一些问题，且堆肥后容易造成土地盐碱化、产品的市场准入难，使其发展受到限制。而垃圾热处理技术在减容、减量、资源化利用方面具有明显优势，新型垃圾焚烧技术，近年来受到了国家的重视，将是今后垃圾处理处置与资源化利用的主要方向。

热处理技术实质是在高温下将垃圾进行氧化和分解，以形成稳定的固态残渣，但热解焚烧期间会释放出大量的有害气体，粉尘和细小颗粒随风飞扬，致使空气中各种污染物指数超标，而且会产生大量的强致癌物质二噁英，这是目前制约热解焚烧处理技术的主要因素。

为了防止垃圾焚烧处理过程中对环境产生二次污染，必须采取严格的措施，利用烟气净化系统控制垃圾焚烧烟气的排放。烟气中酸性气体的脱除有三种处理工艺：干法、半干法与湿法。半干法净化工艺可达到较高的净化效率，投资和运行费用低，流程简单，不产生废水，欧洲的焚烧厂采用半干法的较多。半干法在国内已有较多成功的应用实例，积累了一定的运行经验，适用于排放标准要求较高的焚烧厂，现在中国在建与待建的多数垃圾焚烧发电厂都选用半干法。干法净化工艺其工艺比较简单，投资低，运行维护方便，但干法工艺净化效率相对较低，在日本近年的焚烧厂建设中采用较多。湿法净化工艺的污染物净化效率最高，可满足最严格的排放标准要求。但由于流程复杂，配套设备较多，一次性投资和运行费用高，在经济发达国家应用较多，在中国得不到广泛应用。就NOx的去除效果而言，SCR对NOx的去除率达到了90％以上，而SNCR对NOx的去除率也可达到50％左右。就成本-效率分析，SCR和先进的焚烧控制系统基本相当，明显比SNCR技术昂贵。自20世 纪80年代末开始，垃圾焚烧厂更多的采用布袋除尘器，其对粉尘的去除效率可达到99.9％以上。我国《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》(CJJ90-2009)中明确规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用布袋除尘器。而静电除尘器自20世纪70年代起被广泛应用于垃圾焚烧厂。随着环保观念增强，活性炭对二噁英与重金属吸附作用越来越被垃圾焚烧发电厂运用。

生活垃圾焚烧过程产生的烟气中，主要含有SO₂、HCl、NOx、重金属和二噁英类等有害物质。近年来，除了传统的脱硫脱硝以及颗粒物的控制，二噁英污染引起了世界各国人民的普遍关注，而垃圾焚烧厂又是产生二噁英的主要来源之一，由于目前对二噁英的形成机理还没有达成统一的共识，因此仅通过控制焚烧参数来抑制二噁英的生成，其效果很难确定，因此后续对二噁英的处理就变得尤其关键。随着经济的发展，垃圾焚烧烟气排放标准也越来越严格，二噁英从当初的1mg/m³到0.5mg/m³，再到如今的0.1mg/m³，针对二噁英的处理也亟需进行新的变革。

发明内容

本发明提供一种生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统，能够有效地去除焚烧烟气中的污染物，包括CO、SO₂、NO_X、二噁英等，尤其针对较难处理的二噁英类污染物进行多段处理，排放烟气中的二噁英浓度优于国家排放标准，起到了环境保护的目的。

本发明的技术方案如下：

一种生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统，包括急冷塔、电磁脉冲除尘器、余热利用与冷却装置、炭纤维过滤装置、换热装置、二噁英化学催化装置、供水系统、烟气管道和引风机；其特征是急冷塔的进口端与生活垃圾热解焚烧装置的烟气管道连接，急冷塔的出口端与所述电磁脉冲除尘器连接，电磁脉冲除尘器与余热利用与冷却装置连接，余热利用与冷却装置与所述炭纤维过滤装置连接，炭纤维过滤装置与所述引风机连接，引风机出口连接换热装置，换热装置出口连接二噁英化学催化装置，二噁英化学催化装置与烟囱连接，烟气经过一系列净化最终排入大气。

所述急冷塔内上部布有喷淋管；经过降温后烟气温度为160℃-180℃。

所述电磁脉冲除尘器内由许多布袋组成，烟气中的污染物吸附在滤袋表面。

所述电磁脉冲除尘器设有脉冲阀。

所述急冷塔和所述电磁脉冲除尘器之间的烟气管道上安装有助剂投加装置；投加氢氧化钙和反应助剂，去除烟气中的各种酸性气体及二噁英，烟气温度减到100℃-140℃。

所述电磁脉冲除尘器和所述炭纤维过滤装置之间连接余热利用与冷却装置；热能利用后的烟气再进入冷却装置，使烟气温度降至40℃-60℃。

所述炭纤维过滤装置由若干个炭纤维滤芯有序排列组成。

所述引风机位于所述炭纤维过滤装置后，采用变频调速，保证在不同工况下热解焚烧装置所需要的炉堂压力。

所述换热装置位于热解焚烧炉的上方；温度达到210℃-250℃。

所述二噁英化学催化装置是由若干个催化剂模块组合而成，整体为一竖立的长方体，模块内的催化剂能将二噁英催化氧化分解，生成无害物质。

具体说明如下：

所述急冷塔主要作用是对垃圾热解焚烧装置产生的烟气进行降温处理，所述急冷塔内上部布有喷淋管，所述喷淋管安装在急冷塔上部，冷却水从所述喷淋管中喷洒下来，对烟气进行急剧降温，冷却水循环利用。

所述电磁脉冲除尘器内由许多布袋组成，烟气中的污染物吸附在滤袋表面，可有效除酸、吸附二噁英等有害气体。

所述电磁脉冲除尘器设有脉冲阀，每次开一组脉冲阀来除去它所控制的那部分布袋或滤筒的灰尘，而其他的布袋或滤筒正常工作，隔一段时间后下一组脉冲阀打开，清理下一部分所述除尘器。

所述急冷塔和所述电磁脉冲除尘器之间的烟气管道上安装有助剂投加装置，投加氢氧化钙和反应助剂(活性炭粉末)，去除烟气中的各种酸性气体及二噁英。

所述炭纤维过滤装置由若干个炭纤维滤芯有序排列组成，可进一步对烟气中二噁英等有害气体进行过滤吸附。

所述引风机位于所述炭纤维过滤装置后，采用变频调速，其作用一是保证不同工况下所述热解焚烧装置所需要的炉堂压力，二是将所述炭纤维过滤装置出口烟气抽吸到所述换热装置。

所述换热装置位于所述热解焚烧炉的上方，烟气由所述引风机送入所述换热装置，进行升温处理。

所述二噁英化学催化装置是由若干个催化剂模块组合而成，整体为一竖立的长方体，模块内的催化剂能将二噁英催化氧化分解，生成无害的水蒸汽、二氧化碳、氯化氢等物质，使用寿命为16000小时以上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本系统能够将生活垃圾热焚烧排放的烟气净化达到甚至明显优于国家标准，并可考虑利用烟气中的显热来生产低压蒸汽供工厂生产生活使用；

2、本系统采用两级处理烟气中二噁英的方法，处理后二噁英浓度可达到优于国家标准；

3、本系统将经过炭纤维过滤装置的烟气吸入换热装置进行升温，利于后续的二噁英化学催化装置处理；

4、本系统只有两个水泵，一个气泵和一个引风机，减少辅助设备，增加该系统的安全可靠性，降低该系统的运行成本；

5、对焚烧烟气进行了较为彻底的净化，减少了烟气的排放，降低了环境污染。

6、本发明提供的生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统能够有效地去除焚烧烟气中的污染物，包括CO、SO₂、NO_X、二噁英等，尤其是排放烟气中的二噁英浓度可满足国家标准(<0.03ng/m³)。

图1：生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统的结构示意图。

其中，1、生活垃圾热解焚烧炉；2、急冷塔；3、电磁脉冲除尘器；4、余热利用与冷却装置；5、炭纤维过滤装置；6、引风机；7、换热装置；8、二噁英化学催化装置；9、烟囱；10、助剂投加装置1；11、助剂投加装置2；12、喷淋管；13、布袋。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统的结构示意图。

本发明实施例提供一种生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统，其包括急冷塔(2)、 电磁脉冲除尘器(3)、余热利用与冷却装置(4)、炭纤维过滤装置(5)、换热装置(7)、二噁英化学催化装置(8)、供水系统、烟气管道和引风机(6)，所述急冷塔(2)的进口端与生活垃圾热解焚烧装置的烟气管道连接，所述急冷塔(2)的出口端与所述电磁脉冲除尘器(3)连接，所述电磁脉冲除尘器(3)与余热利用与冷却装置(4)连接，所述余热利用与冷却装置(4)与所述炭纤维过滤装置(5)连接，所述炭纤维过滤装置(5)与所述引风机(6)连接，烟气经过所述引风机(6)送入换热装置(7)升温后，进入所述二噁英化学催化装置(8)，所述二噁英化学催化装置(8)与烟囱(9)连接，烟气经过一系列净化最终排入大气。

所述急冷塔(2)内上部布有喷淋管(12)，所述喷淋管(12)安装在所述急冷塔上部，冷却水从所述喷淋管12中喷洒下来。

所述电磁脉冲除尘器(3)内由许多布袋(13)组成，烟气中的污染物吸附在滤袋表面，可有效除酸、吸附二噁英等有害气体。

所述急冷塔(2)和所述电磁脉冲除尘器(3)之间的烟气管道上安装有助剂投加装置1(10)、助剂投加装置2(11)，投加氢氧化钙和反应助剂(活性炭粉末)，去除烟气中的各种酸性气体及二噁英。

所述生活垃圾热解焚烧装置烟气净化系统的各个主要部位都安装有热电偶，运用PLC自动化控制系统来监控温度变化，同时还可以控制助剂的投加、风机的功率等。

当本系统正常运行时，生活垃圾在所述热解焚烧炉(1)中进行热分解，炉体直径1.2m，高度1.88m，采用Q235碳钢，内层是耐火高温材料，外壁钢板6mm厚，内胆钢板8mm厚，耐火材料层厚100mm，每天工作时长8-10h，处理量10t/d，炉内温度可达700℃-900℃。热解焚烧所产生的烟气通过烟气管道送入所述急冷塔(2)，所述急冷塔(2)中的所述喷淋管(12)开始喷水，冷却水对烟气进行急剧冷却，并且冷却水可以循环利用，经过降温后烟气温度降为160℃-180℃，降温后在烟气管道中通过助剂投加装置1(10)加投氢氧化钙，通过助剂投加装置2(11)加投活性炭粉末；石灰泵和活性炭粉泵额定功率均为0.75kw，投加量由PLC自动化控制系统进行调节，主要降低烟气中的各种酸性气体及二噁英，氢氧化钙中和酸性气体，活性炭粉末吸附二噁英。烟气经过急冷降温、投加助剂反应后，温度衰减到100℃-140℃，其中未反应的氢氧化钙及反应助剂(活性炭粉末)，进入所述电磁脉冲布袋除尘器(3)，吸附在滤袋表面，可有效除酸、吸附二噁英等有害气体，烟气中的颗粒物含量降低到5mg/m³以下，NOx降低到400mg/m³左右，SO₂降低到100mg/m³左右， 二噁英降低到2～3ng/m³。因为炭纤维吸附所需温度较低，所述电磁脉冲除尘器(3)出口的高温烟气管道段设所述余热回收利用装置(4)，将高温烟气中热能用换热装置收集起来，热能利用后的烟气再进入冷却装置继续降温，使烟气温度降至40℃-60℃。烟气冷却后进入所述炭纤维过滤装置(5)，该装置由若干个炭纤维滤芯有序排列组成，活性炭吸附材料用量150kg，可酸洗，进一步对烟气中二噁英等有害气体进行过滤吸附，处理完的烟气中二噁英含量降低到1ng/m³以下。所述引风机(6)设置在所述炭纤维过滤装置(5)后方，所述引风机(6)采用变频调速，其作用一是保证不同工况下垃圾热解焚烧装置(1)所需要的炉堂压力，使热解焚烧炉中处于负压状态；二是将所述炭纤维过滤装置(5)出口烟气抽吸到所述换热装置(7)中，因为所采用的新型脱二噁英催化剂适用温度为180℃-250℃，烟气经过所述换热装置(7)达到210℃-250℃，然后进入所述二噁英化学催化装置(8)。该装置由若干个催化剂模块组合而成，整体为一竖立的长方体，催化剂采用的是上海某公司开发的新型脱二噁英催化剂，催化剂为蜂窝状或颗粒状，模块内的催化剂能将二噁英催化氧化分解，生成无害的水蒸汽、二氧化碳、氯化氢等物质，使用寿命为16000小时以上。经过处理后的烟气可达到表1所示效果，符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中对于生活垃圾焚烧炉排放烟气污染物限值的要求，最后通过烟囱(9)排入大气。

表1处理后烟气污染物指标

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。