危废焚烧烟气处理

固体废物综合处理工程项目危险废物焚烧处置装置焚烧系统工艺培训（脱酸系统、压缩空气系统及冷却循环系统）第一章脱酸系统工艺原理1.1急冷脱酸系统工艺原理二噁英是多氯代二苯并二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的统称，其作为《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》的首批控制对象，被称为无意排放的副产物，已引起国际的广泛关注。在200℃-450℃的环境中，吸附在飞灰粒子表面和二噁英有相似结构的前驱物（氯代芳烃等）在催用下（氯化铜为主要催化剂）被热解、分子重组最终形成二噁英。快速冷却（淬火）废气被认为可以有效防止合成二噁英。对烟气进行急冷（如空气淬火，水管冷却，喷雾冷却），使烟气温度快速降至200℃以下，以最大限度减少PCDD/Fs在易生成温度区间的停留时间。根据《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》，为避免二恶英在低温时的再次合成，要求在1秒内将烟气从500℃降至200℃以下。急冷脱酸系统位于余热锅炉之后，500℃的高温烟气自上向下进入急冷塔，急冷脱酸塔顶部的双流体喷枪喷出雾化水和碱液，在压缩空气的作用下，在喷头的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，自来水被雾化成0.08mm左右的水滴，被雾化后的水滴与高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量。使得烟气温度在瞬间（0.9秒）被降至200℃以下，最终与水蒸气共同从急冷脱酸塔底部的烟道接口排出。由于烟气在200-500℃之间停留时间小于1s，因此防止了二恶英的再合成。1.1.1急冷定压罐的工作原理考虑到停电时，还有热烟气进入急冷塔，为了防止热烟气进入布袋除尘器，我们在急冷脱酸系统设计了急冷定压罐，当系统停电时启动，喷入清水，使烟气降温，保护后续设备。1.2循环流化床脱酸系统工艺原理1.2.1活性炭吸附系统为了去除二恶英及重金属污染物，烟气进入循环流化床脱酸塔前喷入活性炭粉末。利用活性炭粉末吸附烟气中二恶英及重金属等有毒物质来达到烟气高效净化的目的。活性炭喷射吸附并不能单独构成完整的烟气净化系统，它只能作为烟气净化主体工艺的完善或补充工艺。为了满足废物焚烧烟气排放标准，确保重金属（尤其是Hg）、二恶英（PCDDs）、呋喃（PCDFs）的排放标准，除严格控制焚烧工艺和技术参数外，常采用活性炭喷射吸附的辅助净化措施。由于活性炭具有极大的比表面积，因此，即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀且接触时间足够长，就可以达到高吸附净化效率。活性炭与烟气的均匀混合是通过强烈的湍流实现的，活性炭被均匀的喷入烟气中，混合均匀，达到了良好的吸附效果。活性炭在管道中与烟气强烈均匀混合后，达到高效吸附效果，但管道内的吸附并未达到饱和，随后再与烟气一起进入后续的袋式除尘器中，停留在滤袋上，与缓慢通过滤袋的烟气充分接触，达到对烟气中重金属Hg和PCDD/Fs等污染物的吸附净化，吸附重金属、二恶英的活性炭落入袋式除尘器的灰斗。1.2.2循环流化床脱酸系统影响循环流化床脱酸效率的主要因素有钙硫比、烟气温度、烟气停留时间、消石灰的循环倍率。钙硫比、循环倍率是循环流化床脱酸的关键因素，其直接影响脱酸效率和消石灰的用量，本系统Ca/S设计为1.3，SO2脱除率50%、HF脱除率80%、HCl脱除率80%；喷入雾化水后烟温降低15~20°C左右，为脱酸反应提供了良好的温度条件；塔内烟气停留时间3s使脱酸反应更充分；塔内烟气流速5m/s，保证了消石灰的循环倍率和停留时间，提高消石灰利用率。来自急冷脱酸塔的约190°C的烟气，从循环流化床脱酸塔底部进入，与加入的吸收剂、循环灰充分混合，进行初步的脱酸反应，然后烟气通过脱酸塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床床体；由于气流的作用，物料在循环流化床里产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，消石灰颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒表面不断摩擦、碰撞更新，不断形成絮状物向下掉落，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得塔内有着更高Ca/S比，从而极大地强化了气固间的传热、传质，烟气中的SO2和几乎全部的SO3、HCl、HF等被吸收脱除。这种循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高效脱硫率提供了根本的保证。在文丘里的出口扩管段设有喷水装置，喷入的雾化水使脱酸反应器内的烟温降低15~20°C左右，烟温在很大程度上决定了浆滴的蒸发特性和脱酸特性，适宜的烟温可以使浆滴液相蒸发缓慢，增加脱酸反应时间，提高脱酸效率和消石灰的利用率。经过增湿后的烟气在文丘里段以上的塔体内进行更充分的反应，塔体高度16m，烟气在塔内的停留时间3s，脱酸反应大部分都发生在1~3s的浆滴蒸发期内，此时脱酸效率可达80%以上，当液相蒸发完毕时反应基本停止。烟气上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出脱硫塔，一部分因自重回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间，小的颗粒经旋风除尘器收集后部分返回到循环流化床脱酸塔中，塔内烟气流速5m/s，使消石灰的循环倍率可达30~120倍，停留时间可达30min左右，提高了消石灰的利用率。主要化学反应如下：Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2OCa(OH)2+SO3=CaSO4+H2OCaSO3+1/2O2=CaSO4Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OCa(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2OCa(OH)2+2HF=CaF2+2H2O在循环流化床脱酸塔前的连接烟道中喷入活性炭，与烟气混合后进入循环流化床脱酸塔，使用200目的活性碳干粉，保证比表面积和吸附能力，以去除烟气中的二噁英和重金属。为了循环流化床脱酸系统的稳定运行，本项目特设置回流风系统，将引风机出口烟气引入循环流化床脱酸塔入口，以保证进入循环流化床的烟气量稳定，从而达到循环流化床脱酸塔床层的稳定。该烟气量可以根据装置负荷可调。为了防止烟道被腐蚀，则回流风平常在最小回流量10%的负荷下运行。1.3袋式除尘器系统工艺原理袋式除尘器主要由滤袋、清灰机构和外壳灰斗构成。含尘气流进入除尘器进风管，流经三通管，进入灰斗后在导流板作用下均匀地流向各个室。在实际运行中各室的压差是很接近的。袋式除尘器的滤尘机制包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重力作用等，筛分作用是袋式除尘器的主要滤尘机制之一，当粉尘粒径大于滤料中纤维间孔隙或滤料上沉积的粉尘间的孔隙时，粉尘即被过滤下来，通常的织物滤布，由于纤维间的孔隙远大于粉尘粒径，所以刚开始过滤时，筛分作用很小，主要是纤维滤尘机制——惯性碰撞、拦截、扩散和静电作用，但是当滤布上逐渐形成了一层粉尘粘附层后，则碰撞、扩散等作用变得很小，而是主要靠筛分作用。事实上，细小的尘粒是被灰尘层捕获的，否则就可能穿过滤袋。可以说主要的过滤材料是灰尘层(俗称二次过滤层)，而不是滤袋。随着灰尘层的加厚，滤袋对气流的阻力也逐渐增大，为了防止阻力过大，必须周期性地对滤袋清灰。清灰后，仍然有残余的灰尘层可以捕获较小的尘粒。清灰是用脉冲喷吹的方法进行，一次喷吹清洁一行滤袋，喷吹宽度为0.2秒(可调)。喷吹时，滤袋快速膨胀又缩回，从而将灰尘振落掉入灰斗。每室内的各行滤袋按顺序进行清灰。清灰可以在过滤的状况下进行，也可以让一个分室在清灰时停止过滤（称为离线清灰）。清灰时落入灰斗的灰尘应随时由螺旋输送机运走，后者必须连续不断地运行。灰斗不可以用来储灰的。如果设计、运行和维护不当，滤料上某些地方的温度就可能低于露点，以致发生冷凝。冷凝物会和灰尘粘结在一起形成水泥状的结块，通常的清灰方式是无法去除这些结块的。如果发生这样的情况，就意味着滤袋被堵塞了，这时滤袋的阻力就会变得太高而且降不下来。1.4湿法脱酸系统工艺原理采用NaOH溶液作为脱酸剂进行塔内脱酸，由于其碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，避免了结垢堵塞问题。主要化学反应如下：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO22Na2SO3+O2=2Na2SO4NaOH+HCl=NaCl+H2ONaOH+HF=NaF+H2O影响湿法脱酸效率的主要因素是液气比，液气比决定了吸收面积，增加液气比，气相和液相的传质系数提高，有利于酸性气体的吸收，如果液气比过大，容易导致浆液雾化效果不佳，不利于脱酸，并且会增加系统的阻力，这时可以通过调节PH值来降低液气比，本系统设计的液气比为4L/Nm3，能够满足出口SO2＜40、HCL＜6、HF＜0.7mg/Nm3排放要求。表1-1本项目危险废物焚烧炉大气污染物排放限值序号污染物最高允许排放浓度限值（mg/m3）1烟气黑度格林曼I级2烟尘103一氧化碳(CO)504二氧化硫(SO2)505氟化氢(HF)16氯化氢(HCl)107氮氧化物(以NOx计)5008Hg及其化合物（以Hg计）0.059Cd及其化合物（以Cd计）0.110铁及其化合物（以Fe计）0.0511砷、镍及其化合物（以As+Ni计）112铅及其化合物（以Pb计）0.513铬、锡、锑、铜、锰及其化合物0.514二噁英类0.1第二章脱酸系统工艺工艺流程的介绍和说明2.1急冷脱酸系统工艺流程经过余热锅炉的500℃烟气在急冷脱酸塔内雾化喷水和氢氧化钠溶液，将烟骤降至约195℃“急冷脱酸”措施，主要是以减少“二噁英”再合成的机会并进行初步脱酸。当处理Cl、S含量比较低的时候，急冷喷淋碱液罐可以不加入NaOH溶液，碱液双流体喷枪只喷清水。当Cl、S含量比较高的时候，急冷喷淋碱液罐可以加入NaOH溶液，碱液双流体喷枪喷稀碱液。喷淋水及喷淋碱液分别由急冷喷淋水泵和急冷喷淋碱液泵送入清水双流体喷枪和碱液双流体喷枪，在喷头的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，自来水及碱液被雾化成平均粒径为60μm左右的水滴，保证雾化水和碱液在瞬间（0.9秒）全部蒸发。厂区来的自来水分别进入急冷水箱作为喷淋使用，以及进入急冷喷淋碱液罐作为稀释溶液用。2.2循环流化床脱酸系统工艺流程2.2.1性能参数序号项目单位数值进口出口1烟气量Nm3/h32410331632烟气温度℃185~195160~1853入口含尘浓度g/Nm3≤2.54SO2浓度mg/Nm31200~4363吸收率50%5HCL浓度mg/Nm32635~4906吸收率80%6HF浓度mg/Nm3432~1007吸收率80%7钙硫比(Ca/S)1.38系统阻力Pa≤25002.2.2循环流化床脱酸系统工艺流程介绍烟气经过急冷脱酸塔（C46001）后，在循环流化床脱酸塔（C46002）入口烟道上喷入活性炭，同时吸附二恶英和重金属等有害物质。活性炭储存于活性炭仓，通过电动葫芦将活性炭装入活性炭仓，活性炭经自动计量装置经活性炭给料机（ET46001）直接送入烟道。经“急冷”后的烟气进入循环流化床脱酸塔（C46002），经过增湿后与喷入塔中的消石灰及活性碳和飞灰的混合粉充分接触，反应形成粉尘状钙盐。旋风除尘器和袋式除尘器收集下来的粉尘，回到回料仓（TK46018），通过回料仓一级输灰机（ET46005）和回料仓二级输灰机（ET46006）,重新回到循环流化床脱酸塔中，在此与新鲜的石灰粉和活性碳共同作用，进一步进行烟气的脱酸。为了循环流化床脱酸系统的稳定运行，本项目特设置回流风系统，将引风机出口烟气引入循环流化床脱酸塔入口，以保证进入循环流化床的烟气量稳定，从而达到循环流化床脱酸塔床层的稳定。该烟气量可以根据装置负荷可调。2.3布袋除尘系统工艺流程2.3.1技术性能序号项目单位数值1设计风量Nm3/h365002进口烟温℃160℃~175℃（140～220℃）3烟气湿度%30~354入口含尘浓度g/Nm3≤155入口酸性气体浓度mg/Nm3SO2：454~926；HCl：325~350；HF：1.8~