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活性炭在垃圾焚烧中的应用

时间:2018/7/25 9:21:25

垃圾焚烧技术起始于19世纪80年代,它以其高减容率和可回收热能等优点正得到日益广泛的应用。和煤、木材等燃料的燃烧过程一样,垃圾焚烧也会产生烟气,由于垃圾成分的复杂性,其焚烧产生的烟气含有许多有害物质,具有特殊性质。近年来,垃圾焚烧产生的二恶英和重金属污染问题日益受到公众的重视,为此国家环保总局颁布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)对垃圾焚烧烟气的排放指标做出了严格的限制。为保证将烟气中的污染物含量降至标准限值以下安全排放,在设计垃圾焚烧烟气处理系统时必须结合工程实际开发出专门的垃圾焚烧炉处理设备,并采用活性炭、石灰石等净化材料作为净化载体以及合理的工艺流程,做到适用、可靠和经济。

活性炭在垃圾焚烧中的应用

一、垃圾焚烧专用活性炭介绍

垃圾焚烧专用活性炭选用优质无烟煤原料经破碎、炭化、活化、精制等严格的工艺加工而成,使其具有中孔结构和比表面积发达,吸附容量大,过滤速度快,高强度低灰份,孔径分布合理更容易与石灰石在焚烧炉中发生化学反应限度的净化二恶英和重金属烟气。并且我厂采用的无烟煤经过高温煅烧后,其着火点已经达到了欧盟专业技术标准。此标准的活性炭主要用于垃圾焚烧烟气净化系统,脱除烟气中重金属。

二、二恶英结构分析

二恶英的分子结构为1个或2个氧原子连接2个被氯取代的苯环。两个氧原子连结的称为多氯二笨并二恶英(PCDD,Polycholoro diabenzo-p-dioxin),一个氧原子的称为多氯二笨并呋喃(PCDF,Plolycholoro dibenzo-furan),统称二恶英(dioxin)。

三、垃圾焚烧烟气治理流程

1)NOX控制系统 目前国内很多工程采用低氮燃烧法控制烟气中NOX浓度,具体控制条件包括降低过量空气系数、降低炉膛温度以及烟气充分混合等。通过这些措施,NOX产生浓度基本可控制在300mg/Nm3左右,能够满足国标限值。如果按欧盟2000标准设计,还可以考虑SNCR(选择性无催化还原)工艺去除氮氧化物,即向焚烧炉内喷入尿素溶液,起到脱除NOX的目的。

2)降温塔系统 来自锅炉的烟气首先进入降温塔,将烟气温度从200℃降至约150℃,以满足后续袋式除尘的要求。降温塔由冷却装置与飞灰排出装置组成,冷却水被压缩空气雾化后喷入降温塔内与烟气直接接触,降温塔的高度设置足够高以确保喷入的雾化水可以完全蒸发。降温的同时烟气中部分的粉尘落入降温塔塔底的料斗中,然后经输送机送至飞灰贮仓。

3)熟石灰及活性炭喷射系统 熟石灰与活性炭均用喷射风机喷入降温塔和袋式除尘器之间的管道中,在此,熟石灰与烟气中的酸性气体(SO2、HCl等)进行反应,可以去除烟气中70%的HCl与30%的SO2,活性炭将吸收烟气中的二恶英和重金属等有害物质。与熟石灰和活性炭反应后的烟气带着飞灰和各种粉尘进入袋式除尘器。

4)袋式除尘器系统 从降温塔来的烟气,经熟石灰及活性炭喷射系统进行除酸和吸附后,再进入袋式除尘器,从隔仓顶部排出;焚烧产生的烟尘、消石灰反应剂和生成物、凝结的重金属、喷入的活性炭等各种颗粒物均附着于滤袋表面,形成一层滤饼;烟气中的酸性气体在此与过量的反应剂进一步起反应,使酸性气体的去除效率进一步提高;活性炭也在滤袋表面进一步起吸附作用。附着于滤袋外表面的飞灰经压缩空气反吹排入除尘器灰斗,飞灰经输灰系统排出。

5)湿式洗涤塔 自袋式除尘器出来的烟气从湿式洗涤塔底部进入向上运行,与向下喷射的碱液充分接触,将烟气温度逐渐降低,同时碱液与烟气中部分的酸性气体HCl、HF、SO2等进行反应,生成盐类。碱液定期补充,生成的含盐溶液及时排出。

四、净化二恶英和重金属处理措施

减少垃圾焚烧厂烟气中二恶英浓度主要方法是控制二恶英的生成条件,控制措施主要包括以下几个方面。

1)选择合适的炉膛和炉排结构,使垃圾在焚烧炉内得以充分燃烧。

2)控制炉膛及二次燃烧室内,或进入余热锅炉前烟道内的烟气温度不低于850℃,烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s,O2浓度不低于6%,并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。

3)缩短烟气在处理和排放过程处于300℃-500℃温度区域的时间,控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃。

4)采取活性炭吸附措施,并设置高效袋式除尘器。喷入的活性炭可吸附烟气中的二恶英类及汞等重金属。这样,在袋式除尘器除尘的过程中,附着在粉尘中的二恶英同时被除去;被活性炭吸附的二恶英类及汞等重金属也被袋式除尘器除去。

五、总结

目前垃圾焚烧处理是最常见的方法就是使用活性炭,因为活性炭具有合理的空隙结构,能够更有效的对有害气体的吸附,是垃圾焚烧发电和固体垃圾处理中心的良好选用产品,也是当今国内垃圾焚烧烟气处理的主流选择。

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