專(zhuān)利名稱(chēng)：同步脫除垃圾焚燒煙氣中的氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除垃圾焚燒煙氣中污染物的工藝流程，特別涉及一種同步脫除垃圾焚燒煙氣中的氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝。
背景技術(shù)：
垃圾焚燒技術(shù)成為近年來(lái)解決垃圾問(wèn)題的新趨勢(shì)和新熱點(diǎn)。由于垃圾成分的復(fù)雜性、多樣性和不均勻性，在焚燒過(guò)程中發(fā)生許多化學(xué)反應(yīng)，生成各種污染物。焚燒產(chǎn)生so2、CO、CO2和粉塵等大氣污染物及灰渣等固體廢棄物，通過(guò)現(xiàn)有較為成熟的污染控制技術(shù)可 對(duì)其進(jìn)行有效控制，但產(chǎn)生的二噁英、氮氧化物、惡臭等特殊污染物目前尚無(wú)有效的處理手段。因此，垃圾焚燒過(guò)程中特殊污染物的控制，尤其是二噁英的控制，已成為發(fā)展垃圾焚燒技術(shù)迫切需要解決的問(wèn)題。二噁英類(lèi)是高毒性、高累積性的化合物，能夠在人體內(nèi)積累富集，危害極大。他具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)的特點(diǎn)，且化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不僅對(duì)酸堿，而且在氧化還原作用下都很穩(wěn)定。而在生物作用下則分解得很緩慢，極易被土壤吸附，在環(huán)境中常常對(duì)大氣、土壤、河流、湖泊、海洋等造成嚴(yán)重污染，其中垃圾和工業(yè)廢物等焚燒過(guò)程是二噁英最主要的來(lái)源。有研究認(rèn)為，在580 680°C溫度范圍內(nèi)，O. I O. 2s的時(shí)間內(nèi)可迅速生成二噁英。小型和大型垃圾焚燒爐研究結(jié)果表明，25%的PCDD和90%的PCDF在焚燒爐的高溫?zé)煔庵?溫度范圍643 487°C)生成。目前小型焚燒爐采用煙氣急冷技術(shù)，讓焚燒所產(chǎn)生的煙氣在O. 5S內(nèi)從650°C急速降溫到300°C以下，跳過(guò)二噁英在氣相中生產(chǎn)的溫度區(qū)間，但煙氣急冷技術(shù)不適合于大型生活垃圾焚燒廠(chǎng)，這樣不僅浪費(fèi)大量的熱能，而且還需要消耗大量的水資源。垃圾焚燒煙氣中有一定量的有機(jī)污染物是導(dǎo)致垃圾焚燒煙氣惡臭的主要原因，也是制約垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展的重要因素。垃圾焚燒溫度在1100°C以上，焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氮氧化物，垃圾焚燒煙氣中氮氧化物濃度一般在400-800mg/Nm3，需要進(jìn)行脫硝后才能達(dá)標(biāo)排放。目前的焚燒煙氣處理技術(shù)多是針對(duì)某一種污染物，例如SCR脫硝只是針對(duì)煙氣中的氮氧化物；也有極少的垃圾焚燒煙氣處理系統(tǒng)配置有VOC凈化處理系統(tǒng)與二噁英系統(tǒng)，但這些只是單獨(dú)針對(duì)某一種或某一類(lèi)型的污染物，這樣使得凈化處理流程冗長(zhǎng)，設(shè)備繁雜，效率極低。安全由于垃圾焚燒煙氣中的有機(jī)污染物與二噁英是高毒性致癌物質(zhì)，如果被人體吸入，極易危害垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)周邊的人民生命安全。目前尚未見(jiàn)垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英、惡臭同步脫除的工藝技術(shù)與設(shè)備。常見(jiàn)的多是粉末活性炭吸附吸附與煙氣急冷凈化二噁英與惡臭的工藝技術(shù)設(shè)備以及SCR煙氣脫硝設(shè)備?；钚蕴课皆诜贌裏煔庵袊娙敕勰┗钚蕴?，吸附凈化焚燒煙氣中的二噁英與VOC等污染物，活性炭吸附是目前小型焚燒爐煙氣凈化常見(jiàn)工藝，該工藝凈化效率不超過(guò)70%，特別是對(duì)VOC的吸附效率不高，主要是因?yàn)闊煔鉁囟雀哂?50°C，已經(jīng)高于VOC的沸點(diǎn)，活性炭對(duì)VOC的吸附效率極低。而且需要消耗大量的粉末活性炭，造成運(yùn)行成本很高，對(duì)于垃圾焚燒廠(chǎng)這樣的大煙氣量不適合。煙氣極冷技術(shù)是目前應(yīng)用最多的焚燒煙氣二噁英控制技術(shù)與工藝，其工藝原理就是讓焚燒所產(chǎn)生的煙氣在O. 5s內(nèi)從650°C急速降溫到300°C以下，跳過(guò)二噁英在氣相中生產(chǎn)的溫度區(qū)間，但煙氣極冷技術(shù)不適合于大型生活垃圾焚燒廠(chǎng)，這樣不僅浪費(fèi)大量的熱能，而且還需要消耗大量的水資源。 SCR脫硝技術(shù)十分成熟，廣泛應(yīng)用于煙氣脫硝處理工程，但目前的SCR脫銷(xiāo)技術(shù)，僅僅能脫除煙氣的氮氧化物，不能脫除二噁英及惡臭。綜上所述，垃圾焚燒煙氣中二噁英與導(dǎo)致惡臭的VOC的控制具有相當(dāng)?shù)碾y度，特 別對(duì)于城市生活垃圾焚燒電廠(chǎng)煙氣的二噁英與惡臭的脫除一直沒(méi)有合適的技術(shù)與工藝。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種同步脫除垃圾焚燒煙氣中的氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，在催化劑中添加稀土金屬氧化物，采用雙催化劑層的反應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)高效同步脫除氮氧化物、二噁英和惡臭的目的。本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，通過(guò)以下的方法實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒煙氣通過(guò)噴氨格柵噴入還原劑氨氣，再通過(guò)靜態(tài)混合器將煙氣與氨氣充分混合，經(jīng)過(guò)均流器均勻?qū)煔夥植己?，通入具有雙催化劑層的催化反應(yīng)區(qū)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，在催化劑層I，煙氣中的氮氧化物與氨氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退鵁煔庵械亩f英與氧氣在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化物、水、氯化氫；之后煙氣再進(jìn)入催化劑層II，煙氣中的VOC在催化劑的作用下，與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)而生成二氧化碳和水。所述垃圾焚燒煙氣在通過(guò)所述垃圾焚燒煙氣在通過(guò)所述噴氨格柵向煙氣中噴射氨氣，再通過(guò)靜態(tài)混合器使得煙氣與氨氣充分混合。所述催化劑層I中的催化劑是Ti02、V205、W03和稀土金屬氧化物。其中v2o5、wo3的作用是催化還原氮氧化物，而加入稀土金屬氧化物后，該催化劑就具有了脫除二噁英的功倉(cāng)泛。所述催化劑層II中的催化劑是Ti02、Pt和Pd。該催化劑對(duì)煙氣的導(dǎo)致惡臭的VOC具有催化氧化作用，煙氣中的VOC與氧氣在催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。所述氧化還原反應(yīng)的優(yōu)選溫度控制在320-360°C。在此條件下氮氧化物的脫除率可以達(dá)到98%以上，二噁英的脫除率可以達(dá)到97%以上，VOC的凈化效率可以道道95%以上，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)催化反應(yīng)器中同時(shí)脫除氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，并且脫除率完全能滿(mǎn)足O. 01ngTEQ/Nm3這一全世界最嚴(yán)格的二噁英排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，煙氣在催化劑層I發(fā)生的催化反應(yīng)的化學(xué)方程式如下 N02+N0+2NH3 — 2N2+3H20 (I)4N0+02+4NH3 — 4N2+6H20 (2)
2N02+02+4NH3 — 3N2+6H20 (3)C12HnCl8-n02+ (9+0. 5n) O2 — (n_4) H20+12C02+ (8_n) HCl (4)煙氣在催化劑層II發(fā)生的催化反應(yīng)的化學(xué)方程式如下CmHn+02 一 CO2+H2O本發(fā)明的有益效果為(I)煙氣中的二噁英在催化劑的作用下被轉(zhuǎn)化為C02、H20、HC1，徹底消除了在氣相中二次合成二噁英的條件；(2)氮氧化物的脫除率可以達(dá)到98%以上，二噁英的脫除率可以達(dá)到97%以上； (3) VOC的凈化效率可以道道95%以上；(4)設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)，在催化劑中添加稀土金屬氧化物后大大提高催化效率，一步脫除氮氧化物和二噁英，并通過(guò)二層催化劑脫除惡臭，實(shí)現(xiàn)高效的煙氣凈化處理。


圖I是本發(fā)明同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝裝置圖I-噴氨格柵，101-氨氣噴嘴，2-靜態(tài)混合器，3-均流器，4_催化劑層I，5_催化劑層II，6-催化反應(yīng)器
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和本發(fā)明的實(shí)施步驟，進(jìn)行具體說(shuō)明。如圖1，是本發(fā)明同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝裝置圖，噴氨格柵I將通過(guò)稀釋空氣混合的還原劑氨氣通過(guò)氨氣噴嘴101不斷噴入催化反應(yīng)器6中，與進(jìn)入催化反應(yīng)器6的垃圾焚燒煙氣混合，此時(shí)進(jìn)入催化反應(yīng)器的垃圾焚燒煙氣基本保持在320-360°C左右，再通過(guò)靜態(tài)混合器2將煙氣與氨氣充分混合，經(jīng)過(guò)均流器3均勻?qū)煔夥植己?，通入具有雙催化劑層的催化反應(yīng)區(qū)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，在催化劑層I 4中，催化劑是Ti02、V205、W03和稀土金屬氧化物，煙氣中的氮氧化物與氨氣在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，而煙氣中的二噁英與氧氣在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化物、水、氯化氫；此時(shí)煙氣的溫度一直保持在320-360°C，在此條件下正是VOC催化分解的最佳條件，于是煙氣再進(jìn)入催化劑層115中，催化劑是Ti02、Pt和Pd，煙氣中的VOC在催化劑的作用下，與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)而生成二氧化碳和水。催化劑層I中的催化劑是Ti02、V2O5, WO3和稀土金屬氧化物。其中V205、WO3的作用是催化還原氮氧化物，而加入稀土金屬氧化物后，該催化劑就具有了脫除二噁英的功能。催化劑層II中的催化劑是Ti02、Pt和Pd。該催化劑對(duì)煙氣的導(dǎo)致惡臭的VOC具有催化氧化作用，煙氣中的VOC與氧氣在催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。所述氧化還原反應(yīng)的優(yōu)選溫度控制在320_360°C。在此條件下氮氧化物的脫除率可以達(dá)到98%以上，二噁英的脫除率可以達(dá)到97%以上，VOC的凈化效率可以道道95%以上，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)催化反應(yīng)器中同時(shí)脫除氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，并且脫除率完全能滿(mǎn)足O. 01ngTEQ/Nm3這一全世界最嚴(yán)格的二噁英排放標(biāo)準(zhǔn)。以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例
以165000m3/h的垃圾焚燒煙氣量為例設(shè)計(jì)，I.設(shè)計(jì)處理風(fēng)量165000Nm3/h。2.煙氣種類(lèi)垃圾焚燒NOx煙氣。3.脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度155-160°C。4.污染物含量如下
權(quán)利要求
1.一種同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于通過(guò)以下的方法實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒煙氣通過(guò)噴氨格柵噴入還原劑氨氣，再通過(guò)靜態(tài)混合器將煙氣與氨氣充分混合，經(jīng)過(guò)均流器均勻?qū)煔夥植己?，通入具有雙催化劑層的催化反應(yīng)區(qū)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，在催化劑層I，煙氣中的氮氧化物與氨氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，而煙氣中的二噁英與氧氣在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化物、水、氯化氫；之后煙氣再進(jìn)入催化劑層II，煙氣中的VOC在催化劑的作用下，與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)而生成二氧化碳和水。
2.如權(quán)利要求I所述的同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于所述垃圾焚燒煙氣在通過(guò)所述噴氨格柵向煙氣中噴射氨氣，再通過(guò)靜態(tài)混合器使煙氣與氨氣充分混合。
3.如權(quán)利要求I所述的同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于所述催化劑層I中的催化劑是Ti02、V205、W03和稀土金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求I所述的同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于所述催化劑層II中的催化劑是Ti02、Pt和Pd。
5.如權(quán)利要求I所述的同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于所述氧化還原反應(yīng)的優(yōu)選溫度控制在320-360°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同步脫除垃圾焚燒煙氣中氮氧化物、二噁英和惡臭的工藝，其特征在于垃圾焚燒煙氣與還原劑充分混合后，通入具有雙催化劑層的催化反應(yīng)區(qū)，在催化劑層I，煙氣中的氮氧化物與氨氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，而煙氣中的二噁英與氧氣在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化物、水、氯化氫；之后煙氣再進(jìn)入催化劑層II，煙氣中的VOC在催化劑的作用下，與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)而生成二氧化碳和水。本發(fā)明在催化劑層I的催化劑中添加適量的稀土金屬氧化物，可以達(dá)到98％以上的氮氧化物凈化效率和97％以上的二噁英凈化效率，而在催化劑層II可以達(dá)到95％以上的VOC凈化效率，實(shí)現(xiàn)煙氣中脫除氮氧化物、二噁英和惡臭目的。
文檔編號(hào)B01D53/72GK102698578SQ20111008786
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者宋金洲 申請(qǐng)人:上海同利環(huán)境科技有限公司