[实用新型]一种抑制焚烧烟气中产生二恶英的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于环境保护领域，涉及大气污染物减排控制技术所使用的一种装置，利用该装置可以减少或抑制焚烧各种废弃物时产生有害物质，具体涉及一种抑制焚烧烟气中产生二恶英的装置。

技术背景

二恶英（目前在化学化工领域中仍以“二噁英”称谓多见）类化合物是多氯代二苯并二恶英(Polychlorinated dibenzopdioxins PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofuran,PCDFs)的总称（简写为PCDD/F），是目前已知毒性最大的化合物之一，且具有不可逆的致癌、致畸、致突变“三致毒性”。二恶英非常稳定，700℃以上才开始分解，高温降解需1100℃以上，废弃物焚烧和钢铁及有色金属的冶炼是二恶英十大排放源类别中的首要两类排放源，关于对二恶英类POPs的控制国际上包括中国在内的127个国家和地区已经签订了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（简称POPs公约），该公约具有强制性减排要求，各缔约方应采取必要的措施，应用最佳可行技术/最佳环境实践（BAT/BEP）,以实现二恶英控制和减排的目标。

废弃物焚烧过程中产生二恶英的机理主要有三种：1）高温合成，进入到焚烧炉中的废物由于暂时性缺氧使部分有机物同氯化氢反应生成PCDD/F。2）低温从头合成，在低温条件下碳、氢、氧分子与飞灰基质中的有机氯生成PCDD/F。3）前驱物合成，不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应可形成多种有机气相前驱物，如多氯苯酚和二苯醚，再由这些前驱物生成PCDD/F,具体哪种机理起主要作用取决于炉型、工作状态和燃烧条件，总之焚烧炉内存在有机氯或无机氯、存在氧、存在过渡金属阳离子作为催化剂是生成PCDD/F的前提。有研究表明，在升温或降温区间（250℃～500℃）是生成PCDD/F的敏感温度区域，因此要有效控制PCDD/F的合成必须尽量减少焚烧烟气在该区域的停留时间。

现有的国内外消除PCDD/F的方法主要包括：1）活性炭吸附：采用活性炭颗粒床或向烟道中喷洒活性炭粉末对烟气中的PCDD/F进行吸附，该方法只是对PCDD/F进行了转移且通常与除尘洗涤等操作配合使用，吸附有PCDD/F的活性炭还需进行再处理；该方法工艺复杂，运行成本较高。2）催化氧化：在催化剂的作用下对烟气中PCDD/F进行分解，但催化剂容易中毒，处理气量规模小且运行成本高。3）采用电子束照射或等离子体高温分解：该类技术优点是操作过程耗时短，系统轻便，但由于产生电子束的电压很高且处理能力有限，难以实现工业化应用。截至目前，缺乏一种工业上实用、工艺简单的抑制焚烧烟气中再次产生二恶英的有效方法及装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种有效抑制焚烧烟气中产生二恶英的装置以及采用该装置来处理高温焚烧烟气的方法，以解决现有焚烧烟气二恶英处理方法存在的工艺复杂、运行成本较高或难于工业化应用等问题。

发明人通过研究确认，废弃物焚烧烟气中的二恶英主要源于焚烧烟气在产生二恶英的敏感温度区域内的停留时间过长。针对这个问题，发明人利用流化床传热效率高的特点，开发了一种抑制焚烧烟气中产生二恶英的方法和成套处理装置，应用该装置处理高温烟气可使焚烧烟气急冷时间和温度可控、急冷效果好、大大抑制了二恶英的生成，处理过程无废固、废液产生。

本装置的使用方法包括：在焚烧烟气降温过程中，采用喷雾流化急冷塔急冷降温，使焚烧烟气在生成二恶英的敏感温度区间段的停留时间小于0.1s。

为了更好地实现本实用新型的目的并充分利用高温焚烧烟气的热量，采用本实用新型的装置抑制焚烧烟气中产生二恶英的方法包括以下三个分段处理过程：对高温段烟气控制降温、中温段喷雾流化急冷和低温段除尘吸收。在不会产生二恶英的安全温度区间范围，推荐采用余热回收方式先将来自焚烧炉的高温烟气（通常高于1100℃）降至中温段（如550-650℃），然后在生成二恶英的敏感温度区域实施急冷降温（200℃或更低，如120-200℃），从而保证排放的焚烧烟气中二恶英的含量大大低于国家标准规定的控制指标（0.5TEQng/m³，GB18484-2001）。然而，如果不考虑余热利用、能源再生的因素（例如余热回收可以副产蒸汽），高温段降温也可以采用其他方式、如文丘里管配通入空气降温等都是可以的。