一种危险废弃物焚烧尾气的低温处理系统

1.本发明涉及危险废弃物焚烧尾气的空气污染防治技术领域，具体涉及一种危险废弃物焚烧尾气的低温处理系统。


背景技术：

2.危险废弃物热处理(如焚化、熔融)产生的尾气，常含有酸性、重金属、细微粒及二恶英等空气污染物。
3.传统废弃物尾气处理方式往往存在能耗大、程序复杂、负荷大等不足。申请号为cn201610463180.6的专利提出了一种垃圾焚烧处理系统，串联了除尘器、脱酸塔、除雾塔、活性炭箱以及土壤生物过滤器，该系统虽然净化效率高，运行成本低，但其除尘器易被酸性气体腐蚀，设备维护成本高。申请号为cn201010510764.7的专利涉及一种垃圾焚烧尾气中二恶英及污染物的处理方法，通过在垃西环填料塔内进行碱液吸收处理烟气，处理后的烟气烟灰进入活性炭收集池，该系统虽然工艺简单、处理较彻底，但废水处理复杂，易造成二次污染。申请号为cn200810233952.2的专利公开了一种垃圾焚烧炉尾气处理装置，包括急冷反应塔和布袋除尘器，可有效吸收并去除垃圾焚烧炉尾气中的氯化氢、二氧化硫等酸性气体和二恶英、重金属等有毒有害成分，由于尾气降温后未能充分洗涤，酸气去除效率可进一步提高，随后直接通入布袋除尘器，会导致布袋除尘器运行负荷过大，且随着消石灰、反应助剂等固体物质的累积，布袋除尘器工作效率周期性逐渐降低。
4.现有的焚化物尾气处理系统主要分为湿式与半干式，湿式的焚化物尾气处理系统针对高腐蚀性危险的尾气热处理，流程包括：尾气
→
冷却降温设备
→
除尘设备
→
洗涤设备
→
再热设备
→
烟道，即尾气首先通过冷却降温设备(如热交换器)对其进行初步降温，随后通过除尘设备去除颗粒物，再经过洗涤设备洗涤除酸，最后经过再热设备再热后从烟道的烟道排出；该系统的不足之处主要包括：
5.(1)由于除尘设备位于洗涤设备之前，废气降温效果不佳的情况下，会造成二恶英的再合成；
6.(2)除尘设备易受到酸性气体腐蚀；
7.(3)由于洗涤后不再有进一步的颗粒物去除及过滤操作，酸性污染物的去除效果较不佳，排放的空气污染物浓度较高；
8.(4)再热设备用于加速烟道气流以及消除“可视化污染”(即水蒸气)，易产生额外能耗。
9.半干式焚化物尾气处理系统的尾气处理流程包括：尾气
→
冷却降温设备
→
半干式洗烟塔
→
集尘设备
→
再热设备
→
烟道，即废气经由冷却降温设备(如冷却塔)降温后，再利用半干式洗烟塔除酸，通过吸收剂(如液碱或石灰)浆液雾化器与废气接触，当小液滴到达塔的内壁或底部时，水分已经全部蒸发而成干粉状态，干粉一部分可自塔的底部卸出，其余则交由后面的集尘设备处理，另外，在集尘设备之前注入活性碳，利用活性碳吸附能力吸附挥发重金属及二恶英等空气污染物；半干式尾气处理的不足之处主要包括：
10.(1)由于半干式洗烟塔需要确保水分蒸发为干粉状态，除酸效率较低；
11.(2)半干式吸烟塔的干粉累积与活性炭的额外加入导致除尘负荷较大；
12.(3)同样存在“可视化污染”与再热设备的额外能耗问题。


技术实现要素：

13.有鉴于此，本发明提供了一种危险废弃物焚烧尾气的低温处理系统，可应用于城市废物、医疗废物等成分复杂垃圾焚烧的尾气处理，能够解决处理废弃物焚烧尾气排放的空气污染防治问题。
14.本发明的技术方案为：一种危险废弃物焚烧尾气的低温处理系统，包括：通过管路串联为一体的冷却塔、洗涤设备、旋风除雾器、布袋除尘器和烟道；尾气依次经过冷却塔、洗涤设备、旋风除雾器和布袋除尘器处理后，从烟道排出；其中，冷却塔用于对尾气进行冷却，并控制冷却温度在400℃
±
100℃；洗涤设备用于除酸，去除尾气中固体的前体物、将其强制转化为固体，以及在低温下强制去除尾气中的二恶英；旋风除雾器对洗涤设备洗涤后的携带水蒸气的尾气进行除湿；布袋除尘器中添加有活性炭，活性炭用于吸附尾气中的细颗粒，并促进尾气中的气态污染物发生相转变及超细颗粒物凝结团聚，布袋除尘器用于过滤尾气中的颗粒物；其中，所述低温为40～80℃。
15.优选地，所述洗涤设备包括：文氏洗涤塔、湿式洗涤塔和循环水槽；所述冷却塔和文氏洗涤塔之间通过管路连接，湿式洗涤塔和旋风除雾器之间通过管路连接，且文氏洗涤塔和湿式洗涤塔均与循环水槽连通；其中，文氏洗涤塔用于去除冷却塔冷却后的尾气中的粗颗粒，并对其进行粗除酸；湿式洗涤塔对文氏洗涤塔洗涤后的尾气进行精除酸，并控制洗涤温度在预设范围内；循环水槽作为盛放洗涤水的容器，提供洗涤水。
16.优选地，所述湿式洗涤塔的进口温度保持在300～500℃之间，出口温度骤降至40～80℃。
17.优选地，所述布袋除尘器和烟道之间的管路上设有风机。
18.优选地，还包括：加热缓冲槽，其通过管路串联在旋风除雾器和布袋除尘器之间。
19.有益效果：
20.1、本发明的低温处理系统是在现有尾气处理系统的布袋除尘设备之前设置洗涤设备，即尾气经冷却塔水洗降温时通过喷洒适量的水控制尾气的温度降低至400℃左右，随后，尾气进入洗涤设备，洗涤设备既能够除酸，从而有效避免酸性物质腐蚀后续的除尘设备，又能够去除尾气中固体的前体物、将其强制转化为固体，更为重要的是，洗涤设备还能够在低温下强制去除尾气中的二恶英；经洗涤设备洗涤后的尾气随后进入旋风除雾器，最终通入布袋除尘器(除尘设备)除尘，且除尘前加入活性炭可以有效提高颗粒物去除效率；
21.同时，洗涤设备、旋风除雾器与布袋除尘器对尾气及其内含的颗粒物均存在一定的去除效果，且洗涤后的尾气温度较低，有利于可凝结性颗粒物的气态前体物相转变形成可过滤性颗粒物，经由布袋除尘器去除，大大提高了颗粒物的去除效率；旋风除雾器能够有效保护布袋除尘器受潮、损坏而影响或降低尾气中污染物的去除效果。
22.2、本发明设置的洗涤设备为文氏洗涤塔和湿式洗涤塔，水洗降温后的尾气通过文氏洗涤塔进入含koh、naoh等碱性洗涤液的湿式洗涤塔而被碱性添加剂中和，针对二恶英生成环境的温度(200～400℃)，通过控制湿式洗涤塔的进口温度保持在300～500℃之间、出
口温度在40～80℃之间，能够促使二恶英集中在洗涤设备中生成，并浓缩集中于固相便于去除，更有利于消除洗涤设备之后的旋风除雾器、布袋除尘器等对二恶英的记忆效应及再合成排放能力，从而显著提高二恶英的去除效率。
23.3、本发明中设置的加热缓冲槽，在旋风除雾器去除效率较差时起加热缓冲作用，能够进一步保障尾气的干燥，从而避免了“可视化污染物”，降低能耗(传统设备尾气排出时易携带水蒸气，为了消除烟道中产生的白烟，需要在尾气排出前进行再热处理，能耗增大)。
附图说明
24.图1为本发明焚烧尾气的低温处理系统的结构示意图。
25.其中，1-冷却塔，2-尾气，3-文氏洗涤塔，4-湿式洗涤塔，5-循环水槽，6-旋风除雾器，7-加热缓冲槽，8-布袋除尘器，9-风机，10-烟道。
具体实施方式
26.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
27.本实施例提供了一种危险废弃物焚烧尾气的低温处理系统，可应用于城市废物、医疗废物等成分复杂垃圾焚烧的尾气处理，能够解决处理废弃物焚烧尾气排放的空气污染防治问题。
28.如图1所示，该低温处理系统包括：冷却塔1、文氏洗涤塔3、湿式洗涤塔4、循环水槽5、旋风除雾器6、加热缓冲槽7、布袋除尘器8和烟道10；
29.冷却塔1和文氏洗涤塔3之间通过管路连接，湿式洗涤塔4、旋风除雾器6、加热缓冲槽7、布袋除尘器8和烟道10通过管路串联，且文氏洗涤塔3和湿式洗涤塔4均与循环水槽5连通，尾气2依次经过冷却塔1、文氏洗涤塔3、循环水槽5、湿式洗涤塔4、旋风除雾器6、加热缓冲槽7和布袋除尘器8处理后，从烟道10排出；
30.其中，冷却塔1通过向进入其内部的尾气2喷洒适量的冷却水以对尾气2进行冷却，并控制冷却温度在400℃左右(300～500℃之间)；文氏洗涤塔3用于去除冷却塔1冷却后的尾气2中的粗颗粒，并进行少量除酸(粗除酸)；湿式洗涤塔4内部通过喷洒koh、naoh等碱性溶液对文氏洗涤塔3洗涤后的尾气2进行洗涤(精除酸)，并控制洗涤温度在预设范围内(如60～400℃)；循环水槽5作为盛放洗涤水的容器，提供洗涤水，即文氏洗涤塔3和湿式洗涤塔4的洗涤水一部分由外部加入，另一部分由循环水槽5中的循环洗涤水提供；文氏洗涤塔3、湿式洗涤塔4和循环水槽5作为整体有三个作用：一、除酸，二、去除尾气2中固体的前体物、将其强制转化为固体，三、强制去除尾气2中的二恶英；旋风除雾器6对湿式洗涤塔4排出的携带水蒸气的尾气2进行除湿；布袋除尘器8中添加有活性炭，活性炭可吸附经过布袋除尘器8的尾气2中的细颗粒，并促进尾气2中的气态污染物发生相转变及超细颗粒物凝结团聚，布袋除尘器8可有效过滤尾气2中的颗粒物(包括气态污染物相转变后的颗粒物及超细颗粒物凝结团聚后的颗粒物)；
31.布袋除尘器8和烟道10之间的管路上设有风机9，其作为整个低温处理系统的动力源；
32.需要说明的是，本实施例中的粗颗粒、细颗粒和超细颗粒为相对概念，没有固定的界限。
33.本实施例中，使用实验废液及废弃物焚化炉产生的尾气2，尾气2不限于焚化设备产生的尾气。
34.使用时，该低温处理系统的流程可概括为：尾气
→
水雾降温
→
洗涤设备洗涤
→
旋风除雾器除湿
→
再热设备加热
→
除尘设备除尘
→
烟囱排出，即尾气2首先通过冷却塔1冷却并控制温度降低至400℃左右，冷却后的尾气2随后通过文氏洗涤塔3进入湿式洗涤塔4，温度保持在400℃左右，而水的临界温度为374℃，当尾气2的温度在374℃以上时，水均以气态形式存在，进入湿式洗涤塔4与循环水槽5后，湿式洗涤塔4的出口温度骤降至40～80℃，可减少尾气2在二恶英生成温度(200～400℃)的停留时间，减少二恶英的生成；另外，当进入湿式洗涤塔4的尾气2的温度低于水的临界温度，小部分气态水开始冷凝形成液态水滴，尾气2中的颗粒物，尤其是细微粒将成为结晶，经冷凝过程后在湿式洗涤塔4中被去除，湿式洗涤塔4同时可去除尾气2中的重金属及粒状物；洗涤后的尾气2通入旋风除雾器6，由旋风除雾器6去除洗涤过程携带的水蒸气，用于保护布袋除尘器8不受潮或损坏；加热缓冲槽7在旋风除雾器6去除效率较差时起加热缓冲作用，能够进一步保障尾气2的干燥；干燥后的尾气2进入布袋除尘器8，在布袋除尘器8中预先加入的活性炭的作用下，捕捉细颗粒并促进气态颗粒物与二恶英相转变为固液相，有助于布袋除尘器8进一步去除尾气2中的颗粒物；净化后的尾气2最终在风机9的辅助下抽出并通过烟道10排出；
35.如下表1为本实施例中危险废弃物(如污泥及废水)中污染物的浓度，如下表2为本实施例对现有技术与本发明处理尾气2后的空气污染物排放量比较；由表1可知，湿式洗涤塔4的废水及其底部残渣(污泥)中，发现有相当多的重金属及粒状物，表示本实施例可去除较多的重金属及粒状物；由表2可知，本发明对于各项空气污染物皆有较现有技术更佳的去除效果；
36.另外，二恶英为低溶解度的污染物，经由本实施例的低温处理系统处理后，如表3所示，在经过了文氏洗涤塔3、湿式洗涤塔4和旋风除雾器6后，即有接近92.55％的去除率(以i-teq进行计算)，经过喷射有活性碳的布袋除尘器8后，更有高达99.976％的去除效果，整体的二恶英去除率高达99.998％以上。
37.表1本实施例各设备残渣污染物浓度
[0038][0039]
表2本实施例与现有技术污染物排放量比较
[0040]
污染物单位现有技术本发明污染物减量效益％hclmg/nm326.94.8881.8so2mg/nm328.017.238.8total fpmmg/nm34.80.36779.2pm2.5mg/nm3-0.172-cpm2.5mg/nm3-0.098-noxmg/nm362.042.930.9comg/nm341.615.064.0
[0041]
表3尾气的二恶英浓度变化
[0042]
pcdd/fs浓度湿式洗涤塔湿式洗涤塔与布袋除尘器间烟道总量ng/nm3152542.412743.11.64863i-teq ng/nm33822.048284.9170.069
[0043]
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。