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化工危险废物焚烧的烟气净化工艺分析

时间:2019-12-20 13:47

来源:节能与环保

作者:鲁郁馨 应杰

根据化工危废焚烧烟气污染物的生成机理,对它们各自的控制技术进行了分析,并结合实际工程案例,合理改进了二次污染物的控制技术,即二噁英控制技术的优化、烟气脱酸工艺的优化和NOx控制技术的优化。

目前,常用的处理处置危险废物的方法包括海洋处置、焚烧、化学与生化处理、固化处理等,旨在实现资源化、无害化和减量化。近年来,焚烧技术的应用越来越广泛,它是一种于焚烧炉放置危废,使其可燃成分氧化分解的处理方法。而在焚烧技术中,因工作连续性好、使用寿命长、运行稳定、技术成熟等特点,回转窑焚烧技术显示出较强的优势。但由于近几年回转窑焚烧技术发展过快,而相关技术关键点又发展滞后,因此带来了烟气排放不达标等问题。

1烟气中污染物的生成与控制

1.1酸性气体的生成与控制

酸性气体污染物主要由氮氧化物、氯化物和硫氧化物组成,其在燃烧过程中,固体废物中所含的Cl、S等化合物主要产生HCI、SO2。主要采用湿式、半干式及干式洗气等方法对焚烧烟气中HCI、SO2等酸性气体加以控制。

NOx的生成机理主要来自助燃燃料燃烧生成NOx,在高温下空气中氮气氧化生成NO及在燃烧时废物中含氮成分生成NOx这3个方面。目前控制NOx的方法主要有:

(1)选择性非催化还原法(SNCR)

向焚烧炉内喷入氨水或尿素,通过还原反应后最终形成CO2、水和氮气,烟气中氮氧化物降低。

(2)选择性催化还原法(SCR)

SCR系统脱硝效果很高。烟气中的NO。与氨水等还原剂反应,在催化剂的作用下,烟气中的NOx转化为水和氮气。

(3)燃烧控制法

维持适合的炉膛温度和稳定,温度型NO。生成的条件是温度>1400V,因此要想控制其的生成,可通过合理的供风(降低燃烧场的氧气浓度),控制炉膛温度(减少炉膛内部局部高温的产生)。

1.2粉尘及重金属污染物的生成与控制

诸如可凝结的气体污染物、灰分等惰性无机物是焚烧烟气中粉尘的主要成分。重金属污染物包括砷、铬、铅等元素态氧化物及氯化物等。经过高温焚烧后,废物中的重金属物质,部分挥发进入烟气,部分存留在灰渣中。

目前,焚烧尾气处理系统去除重金属均采用活性炭吸附的方法,最终通过布袋除尘器收集进行安全填埋。在袋式除尘器后,挥发性强、沸点低的重金属汞仍有少量以气体状态存在,但由于其溶于水的特性,最终在酸吸收塔内被洗涤液去除。

1.3二噁英的生成与控制

二噁英是多氯二苯并呋喃PCDFs和多氯二苯并对二噁英PCDDs这2类化合物的统称。二噁英的生成机理主要有:①直接释放机理;②高温气相反应机理;③前驱物合成机理;④从头合成反应机理。

2化工危废焚烧过程中烟气净化工艺

2.1工艺流程

传统的烟气净化采用的技术和工艺是烟气急冷+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘+湿法脱酸。

该项目采用的烟气净化技术和工艺是烟气高温脱硝+烟气急冷+干法脱酸+活性炭粉喷射+布袋除尘+两级湿法脱酸+静电除雾器+活性炭吸附床。

2.2烟气净化工艺的优化

2.2.1控制N0。的技术优化

(1)回转窑温度的控制

经验数据表明,在1000oC下NOx的生成量为1300V下的1/10。首先要维持适合的炉膛温度和炉膛燃烧稳定,才能控制NOx的生成。在回转窑,该项目设置红外测温仪,自动控制炉膛温度通过远程监测来实现。该项目还采用了组合燃烧器,以维持炉膛的稳定燃烧,并对回转窑头罩供风口的结构进行了优化,有效减少氮氧化物等污染物的排放。

(2)优化布置二次风

采用2次燃烧,在回转窑内将氧气含量控制在6%~10%,使在弱还原气氛下物料进行一次燃烧,促进氮化合物转化为N2,充分焚烧在二燃室进行,使有害物质彻底燃尽。

为有效减少NO的生成,需对二次风进风合理布置。该项目是在二燃室缩口直段布置二次风分布器,烟气扰动的增加应用文丘里效应,同时在同一截面上均匀分布风喷嘴,切向进入二燃室后,一个假想圆会在中心形成。

在二次风的扰动下,焚烧烟气螺旋上升,增加烟气流动的行程,在二燃室内烟气的停留时间延长,烟气滞留时间大于2.0s,

烟气中的有害物质完全分解。

(3)脱氮系统优化

将脱硝反应系统设在余热锅炉第一回程。脱硝采用SNCR法(非催化法)控制NO。,而SNCR技术的关键是温度窗口的选择。

在喷射口附近,该项目设置热电偶,窗口温度930C效果最佳,设为900~1000"C。同时将NO。分析系统设置在锅炉出口,对NOx浓度实时监测,向PLC传送采集到的NOx浓度信号,根据浓度数值,PLC对尿素溶液喷射量值进行调整,输出喷射流量控制信号,最终将定量的尿素溶液通过喷射系统喷入焚烧炉内,在锅炉内尿素溶液热分解出氮,并在适温下与锅炉内的NOx发生还原反应,还原成水和氮气,最终烟气中氮氧化物被脱除。

本项目还原剂为尿素溶液。该系统采用人工上料配制还原剂,由现场的软水管道将配置所需软水送至尿素溶液配制罐,配制成40%尿素溶液,其后通过离心泵组,将溶液输送至储存罐,通过在线稀释计量分配模块,40%的尿素溶液被稀释成5%的尿素溶液后,通过分配计量装置分配至喷射系统喷射雾化。本项目储存罐设置电加热装置,输送管道蒸汽伴热,以避免尿素溶液再结晶。同时为防止喷嘴超温与堵塞,喷枪设置压缩空气护风,还采用分层对称布置,预留接口12个,为保证脱硝效果,可按照工况,对喷枪喷射位置进行调整。在模块化设计理念下,本项目SNCR系统几乎所有的设备均安装在预先经过工厂测试的模块上,采用的流量控制系统先进,分析现场采集到的数据后,输出流量控制信号,实现自动化全程控制。

2.2.2脱除酸性气体工艺优化

为提高脱酸效果,本项目的烟气净化工艺为传统的干法+湿法脱酸工艺升级为干法+双湿法洗涤脱酸。

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编辑:李丹

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