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        行業技術 | 化工危險廢物焚燒的煙氣凈化工藝分析

        • 分類:行業新聞
        • 作者:
        • 來源:
        • 發布時間:2019-12-20 17:22
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        【概要描述】根據化工危廢焚燒煙氣污染物的生成機理,對它們各自的控制技術進行了分析,并結合實際工程案例,合理改進了二次污染物的控制技術,即二噁英控制技術的優化、煙氣脫酸工藝的優化和NOx控制技術的優化。

        行業技術 | 化工危險廢物焚燒的煙氣凈化工藝分析

        【概要描述】根據化工危廢焚燒煙氣污染物的生成機理,對它們各自的控制技術進行了分析,并結合實際工程案例,合理改進了二次污染物的控制技術,即二噁英控制技術的優化、煙氣脫酸工藝的優化和NOx控制技術的優化。

        • 分類:行業新聞
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        根據化工危廢焚燒煙氣污染物的生成機理,對它們各自的控制技術進行了分析,并結合實際工程案例,合理改進了二次污染物的控制技術,即二噁英控制技術的優化、煙氣脫酸工藝的優化和NOx控制技術的優化。

        目前,常用的處理處置危險廢物的方法包括海洋處置、焚燒、化學與生化處理、固化處理等,旨在實現資源化、無害化和減量化。近年來,焚燒技術的應用越來越廣泛,它是一種于焚燒爐放置危廢,使其可燃成分氧化分解的處理方法。而在焚燒技術中,因工作連續性好、使用壽命長、運行穩定、技術成熟等特點,回轉窯焚燒技術顯示出較強的優勢。但由于近幾年回轉窯焚燒技術發展過快,而相關技術關鍵點又發展滯后,因此帶來了煙氣排放不達標等問題。

         

        1煙氣中污染物的生成與控制

         

        1.1酸性氣體的生成與控制

         

        酸性氣體污染物主要由氮氧化物、氯化物和硫氧化物組成,其在燃燒過程中,固體廢物中所含的Cl、S等化合物主要產生HCI、SO2。主要采用濕式、半干式及干式洗氣等方法對焚燒煙氣中HCI、SO2等酸性氣體加以控制。

        NOx的生成機理主要來自助燃燃料燃燒生成NOx,在高溫下空氣中氮氣氧化生成NO及在燃燒時廢物中含氮成分生成NOx這3個方面。目前控制NOx的方法主要有:

         

        (1)選擇性非催化還原法(SNCR)

         

        向焚燒爐內噴入氨水或尿素,通過還原反應后最終形成CO2、水和氮氣,煙氣中氮氧化物降低。

         

        (2)選擇性催化還原法(SCR)

         

        SCR系統脫硝效果很高。煙氣中的NO。與氨水等還原劑反應,在催化劑的作用下,煙氣中的NOx轉化為水和氮氣。

         

        (3)燃燒控制法

         

        維持適合的爐膛溫度和穩定,溫度型NO。生成的條件是溫度>1400V,因此要想控制其的生成,可通過合理的供風(降低燃燒場的氧氣濃度),控制爐膛溫度(減少爐膛內部局部高溫的產生)。

         

        1.2粉塵及重金屬污染物的生成與控制

         

        諸如可凝結的氣體污染物、灰分等惰性無機物是焚燒煙氣中粉塵的主要成分。重金屬污染物包括砷、鉻、鉛等元素態氧化物及氯化物等。經過高溫焚燒后,廢物中的重金屬物質,部分揮發進入煙氣,部分存留在灰渣中。

        目前,焚燒尾氣處理系統去除重金屬均采用活性炭吸附的方法,最終通過布袋除塵器收集進行安全填埋。在袋式除塵器后,揮發性強、沸點低的重金屬汞仍有少量以氣體狀態存在,但由于其溶于水的特性,最終在酸吸收塔內被洗滌液去除。

         

        1.3二噁英的生成與控制

         

        二噁英是多氯二苯并呋喃PCDFs和多氯二苯并對二噁英PCDDs這2類化合物的統稱。二噁英的生成機理主要有:①直接釋放機理;②高溫氣相反應機理;③前驅物合成機理;④從頭合成反應機理。

         

        2化工危廢焚燒過程中煙氣凈化工藝

         

        2.1工藝流程

         

        傳統的煙氣凈化采用的技術和工藝是煙氣急冷+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵+濕法脫酸。

        該項目采用的煙氣凈化技術和工藝是煙氣高溫脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+活性炭粉噴射+布袋除塵+兩級濕法脫酸+靜電除霧器+活性炭吸附床。

         

        2.2煙氣凈化工藝的優化

         

        2.2.1控制N0。的技術優化

         

        (1)回轉窯溫度的控制

         

        經驗數據表明,在1000oC下NOx的生成量為1300V下的1/10。首先要維持適合的爐膛溫度和爐膛燃燒穩定,才能控制NOx的生成。在回轉窯,該項目設置紅外測溫儀,自動控制爐膛溫度通過遠程監測來實現。該項目還采用了組合燃燒器,以維持爐膛的穩定燃燒,并對回轉窯頭罩供風口的結構進行了優化,有效減少氮氧化物等污染物的排放。

         

        (2)優化布置二次風

         

        采用2次燃燒,在回轉窯內將氧氣含量控制在6%~10%,使在弱還原氣氛下物料進行一次燃燒,促進氮化合物轉化為N2,充分焚燒在二燃室進行,使有害物質徹底燃盡。

        為有效減少NO的生成,需對二次風進風合理布置。該項目是在二燃室縮口直段布置二次風分布器,煙氣擾動的增加應用文丘里效應,同時在同一截面上均勻分布風噴嘴,切向進入二燃室后,一個假想圓會在中心形成。

        在二次風的擾動下,焚燒煙氣螺旋上升,增加煙氣流動的行程,在二燃室內煙氣的停留時間延長,煙氣滯留時間大于2.0s,煙氣中的有害物質完全分解。

         

        (3)脫氮系統優化

         

        將脫硝反應系統設在余熱鍋爐第一回程。脫硝采用SNCR法(非催化法)控制NO。,而SNCR技術的關鍵是溫度窗口的選擇。

        在噴射口附近,該項目設置熱電偶,窗口溫度930C效果最佳,設為900~1000"C。同時將NO。分析系統設置在鍋爐出口,對NOx濃度實時監測,向PLC傳送采集到的NOx濃度信號,根據濃度數值,PLC對尿素溶液噴射量值進行調整,輸出噴射流量控制信號,最終將定量的尿素溶液通過噴射系統噴入焚燒爐內,在鍋爐內尿素溶液熱分解出氮,并在適溫下與鍋爐內的NOx發生還原反應,還原成水和氮氣,最終煙氣中氮氧化物被脫除。

        本項目還原劑為尿素溶液。該系統采用人工上料配制還原劑,由現場的軟水管道將配置所需軟水送至尿素溶液配制罐,配制成40%尿素溶液,其后通過離心泵組,將溶液輸送至儲存罐,通過在線稀釋計量分配模塊,40%的尿素溶液被稀釋成5%的尿素溶液后,通過分配計量裝置分配至噴射系統噴射霧化。本項目儲存罐設置電加熱裝置,輸送管道蒸汽伴熱,以避免尿素溶液再結晶。同時為防止噴嘴超溫與堵塞,噴槍設置壓縮空氣護風,還采用分層對稱布置,預留接口12個,為保證脫硝效果,可按照工況,對噴槍噴射位置進行調整。在模塊化設計理念下,本項目SNCR系統幾乎所有的設備均安裝在預先經過工廠測試的模塊上,采用的流量控制系統先進,分析現場采集到的數據后,輸出流量控制信號,實現自動化全程控制。

         

        2.2.2脫除酸性氣體工藝優化

         

        為提高脫酸效果,本項目的煙氣凈化工藝為傳統的干法+濕法脫酸工藝升級為干法+雙濕法洗滌脫酸。

         

        (1)干法脫酸

         

        為實現脫酸,將凈化吸收劑Ca(OH)2粉加入脫酸塔內。煙氣中的HF、HCI、SO,和S0:等和脫酸塔內Ca(OH)2發生化學反應,生成CaF2、CaCl2、CaSO3、CaSO4等。同時煙氣中存在C02,Ca(OH)2消耗一些生成CaCO2,焚燒產生的飛灰和這些形成的顆粒物一同進入布袋除塵器,由布袋除塵器中的濾袋濾除。

        采用雙濕法洗滌處理煙氣,有預冷器(預冷水池給水來自洗滌水池,將洗滌水通過洗滌排水泵定期送入預冷水池。部分回用使用后預冷器,其余排入污水站,既減少了高濃度鹽水量,又降低了洗滌塔堿耗量。有自動切換系統設置在預冷水給水管路上,可通過氣動球閥自動接換到備用預冷水管路,并自動啟動預冷水泵,以保證預冷水穩定工作)增設在洗滌塔前,使煙氣溫度降至約70。C,再進入洗滌塔,洗滌塔選擇篩板塔,塔內煙氣中的酸性氣體(HF、HCI、SO2)采用NaOH中和吸收。利用洗滌循環泵維持在一定pH值范圍內的堿液。波紋板除霧器有設在洗滌塔出口,對塔中氣體夾帶的液滴通過除霧器分離,3~5um的霧滴可有效去除。除霧器帶有可間歇地噴入高壓清潔水的沖洗噴頭,以清洗除霧器,旨在將其上可能沉淀的鹽類物質去除。

         

        2.2.3二噁英控制技術優化

         

        (1)靜電除霧工藝優化

         

        經濕法洗滌后,煙氣中含水率較高,若直接通過煙囪排放,會有白色煙羽產生,因此,以往項目將煙氣加熱器設置在洗滌塔后,把煙氣溫度加熱至大于110oC后排放。該項目更改為靜電除霧器,將煙氣中的氣溶膠、液滴及水霧利用其分離和去除。使上述問題得到解決,同時進一步去除了煙氣中的超細顆粒物(吸附于飛灰表面的二嗯英類物質),解決了氣溶膠中二嗯英超標問題。

         

        (2)活性炭吸附工藝的優化

         

        經過研究發現,二噁英存在的主要形態是顆粒物,所以需對粉塵的排放量嚴格控制,最有效去除二嗯英的方法是活性炭噴射吸附+布袋除塵,還能使重金屬汞的排放濃度降低。

        考慮到物料成分具較大的波動性,本項目將活性炭吸附床(采用分倉設計,共有3個均能滿足使用要求的分倉組成。吸附層設置壓力及溫度測點,根據活性炭使用情況、倉內阻力更換使用。同時旁通有設置,吸附裝置的調整依據使用需要)增設在靜電除塵器后端,再次凈化煙氣中的二噁英及重金屬等污染物,保障煙氣達標排放。

         

        3結語

         

        回轉窯焚燒系統現有的煙氣凈化工藝存在許多亟待改進的地方,如洗滌水中氣溶膠狀態的二嗯英類物質增加、活性炭吸附造成二次污染、SNCR系統NH,逃逸等,通過該系統的所有設計環節的控制,結合項目投資等各種因素,針對不同的物料及項目情況加以應用,修正工藝設計內容,隨著此工藝會日益完善,實現無害化、減量化的化工危廢物處置。

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