廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大氣環(huán)保領(lǐng)域，具體是廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞等污染物的處理方法及裝置。
技術(shù)背景
[0002]焚燒處置是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢物、生活垃圾等廢物處置的重要技術(shù)選擇，但如果焚燒處置過程不當(dāng)，易造成二次污染，產(chǎn)生超標(biāo)排放的二噁英和汞等二次污染物。因此，如何實(shí)現(xiàn)二噁英及汞等污染物的深度凈化，尤其是協(xié)同深度凈化至關(guān)重要。
[0003]二噁英根據(jù)氯原子取代的位置和數(shù)量不同，共有210種異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，理化性質(zhì)穩(wěn)定，很難自然降解，排放到大氣中會(huì)對(duì)人類的身體健康和生態(tài)環(huán)境帶來很大的危害。二噁英是一類毒性很強(qiáng)的有機(jī)物，主要包括多氯二本呋喃(P⑶Fs)和多氯二苯對(duì)位二噁英(P⑶Ds)。汞易揮發(fā)并且具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性和生物富集性，因此汞污染已成為當(dāng)今世界上最受關(guān)注的環(huán)境問題之一。汞一旦釋放大大氣中，可在大氣中停留6-24個(gè)月，并且遠(yuǎn)距離傳輸造成全球性的大氣污染。我國(guó)于2013年10月簽署了國(guó)際公約汞的《水俁公約》。這項(xiàng)公約提出了限制大氣汞排放的清單，研發(fā)含大氣汞減排的治理技術(shù)已刻不容緩。廢物焚燒是二噁英和汞的主要人為排放源之一，社會(huì)急需廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英和汞高效協(xié)同控制技術(shù)進(jìn)行。
[0004]目前廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英控制技術(shù)主要有:①煙氣驟冷+布袋除塵+選擇性催化還原(SCR)組合技術(shù)；該技術(shù)組合處理效率高，同時(shí)可避免冷卻過程中二噁英的再合成問題。SCR技術(shù)催化分解效率高，可徹底破壞二噁英的苯環(huán)；但催化劑的效果受煙氣溫度和催化劑壽命的制約。②煙氣驟冷+活性炭注入+布袋除塵組合技術(shù)；該技術(shù)組合吸附效率高，但活性炭只是將二噁英從煙氣中捕集分離，需要與后期的熱脫附等處理工藝結(jié)合以進(jìn)一步去除二噁英。③布袋除塵+活性炭吸附組合技術(shù)；該技術(shù)組合成本較低，吸附效率高。但活性炭只是將二噁英從煙氣中捕集分離，需要與后期的熱脫附等處理工藝結(jié)合以進(jìn)一步去除二噁英。④活性炭注入+布袋除塵+活性炭吸附組合技術(shù)；該技術(shù)成本較低，既可吸附固態(tài)的二噁英，又可凝固吸收氣態(tài)的二噁英。但活性炭只是將二噁英從煙氣中捕集分離，需要與后期的熱脫附等處理工藝結(jié)合以進(jìn)一步去除二噁英。而目前廢物焚燒產(chǎn)生的汞、鉛、砷等重金屬?gòu)U氣的處理技術(shù)主要有:①布袋除塵；②布袋除塵+活性炭吸附技術(shù)；③布袋除塵+急冷技術(shù)等，上述技術(shù)可部分解決汞污染排放的問題，但會(huì)產(chǎn)生二次潛在的污染，且除汞效率不高，只能去除顆粒態(tài)汞，對(duì)于單質(zhì)汞基本去除效率為零。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法及裝置。
[0006]廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法的具體步驟為，在焚燒爐里焚燒廢物；將焚燒產(chǎn)生的煙氣送入高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)中，與該電場(chǎng)產(chǎn)生高能電子和自由基進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)對(duì)單質(zhì)汞進(jìn)行強(qiáng)氧化成Hg2+，所述高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)電源輸出電壓為10-35 kV，脈沖電流為8-160 A，脈沖頻率為200-1000次/s，上升沿50-100 ns以下；從該電場(chǎng)出來的廢氣進(jìn)入冷凝裝置，并加入能與Hg2+發(fā)生成鹽反應(yīng)的添加劑，最終以穩(wěn)定態(tài)的汞化合物析出。
[0007]實(shí)施上述廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法的裝置包括，焚燒爐、焚燒爐和反應(yīng)室之間的煙道、高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)反應(yīng)室、反應(yīng)室與冷凝器之間的煙道、冷凝器依次連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:實(shí)現(xiàn)二噁英去除率95%以上，汞脫除率98%以上；該方法具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、處理成本比傳統(tǒng)的低1/3、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
[0011]在焚燒爐1焚燒廢物，煙氣通過焚燒爐和反應(yīng)室之間的煙道2進(jìn)入高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)反應(yīng)室4，與該電場(chǎng)產(chǎn)生高能電子和自由基進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)對(duì)單質(zhì)汞進(jìn)行強(qiáng)氧化成Hg2+，所述高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)電源3輸出電壓為10-35 kV，脈沖電流為8-160A，脈沖頻率為200-1000次/s，上升沿50-100 ns以下；反應(yīng)室設(shè)置循環(huán)水管7，為反應(yīng)室保持恒定的溫度；從反應(yīng)室出來的煙氣通過反應(yīng)室與冷凝器6之間的煙道5進(jìn)入冷凝器6，能與Hg2+發(fā)生成鹽反應(yīng)的添加劑由添加儲(chǔ)槽8經(jīng)過液體管9進(jìn)入冷凝器，冷凝器設(shè)置出液管道和出氣管道，從冷凝器6出來的液體經(jīng)過出液管道進(jìn)入成鹽裝置13，實(shí)現(xiàn)汞的捕集及成鹽；從冷凝器6出來的廢氣通過出氣管道進(jìn)入氧化觸媒床10，以吸收等離子體反應(yīng)室所產(chǎn)生的臭氧(03)及其他廢氣；從氧化觸媒床出來的氣體通過氣體管道11由引風(fēng)機(jī)12最終排放；從成鹽裝置出來的汞鹽通過液體鹽管道14進(jìn)入汞鹽儲(chǔ)槽15，從成鹽裝置13出來的溶液通過液體管16流入溶液儲(chǔ)槽17，溶液儲(chǔ)槽17內(nèi)的溶液通過栗18進(jìn)入液體管19，液體管19內(nèi)的溶液進(jìn)入添加劑添加裝置。實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)使用的目的。
[0012]所述低溫等離子體分子裂解反應(yīng)室，采用百納秒脈沖電源技術(shù)結(jié)合電暈放電形式，所述反應(yīng)室包括了蜂窩狀中心電極，電極材料為黃銅。中心電極尖端放電在不銹鋼反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)形成電暈，在電場(chǎng)加速作用下，產(chǎn)生大量高能電子和自由基，將廢氣中的二噁英斷鍵分解為無害的小分子如氯化氫(HC1)、二氧化碳(C02)和水(H20)等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)汞的高效氧化。低溫等離子體分子裂解反應(yīng)室設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口。進(jìn)氣口前設(shè)置有袋式過濾器，用于過濾煙氣中的顆粒物。反應(yīng)室外形尺寸為960 mm (L) X 500 mm (W) X 1700 mm (Η)。
[0013]所述氧化觸媒床，以沸石分子篩為基質(zhì)，負(fù)載納米Ti02。氧化觸媒床將等離子體放電產(chǎn)生的廢氣和臭氧(03)在觸媒床內(nèi)滯留，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)一步協(xié)同深度氧化，實(shí)現(xiàn)了物理化學(xué)協(xié)同降解的目的。
[0014]所述添加劑添加裝置，在添加劑作用下Hg2+與其發(fā)生組鹽反應(yīng)，最終析出穩(wěn)定態(tài)的汞化合物，實(shí)現(xiàn)汞的高效脫除與回收利用。添加劑采用硫脲、多硫化鈣、Na2S、NaHS等硫化物一種或幾種組合方式，以實(shí)現(xiàn)煙氣中汞的增效捕集，硫脲、Na2S、NaHS等硫化物的添加量為理論反應(yīng)量的2-5倍。
[0015]對(duì)于焚燒產(chǎn)生的入口廢氣汞濃度為100 yg/Nm3，二噁英國(guó)際毒性當(dāng)量為1.0 ng1-TEQ/g，廢物焚燒處置煙氣中二噁英和汞協(xié)同深度凈化裝置的汞脫除率可達(dá)99%，二噁英去除率可達(dá)95%。
[0016]以上所述實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例，并非限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)，所作的任何修改、替換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法，其特征是:在焚燒爐里焚燒廢物；將焚燒產(chǎn)生的煙氣送入高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)中，與該電場(chǎng)產(chǎn)生高能電子和自由基進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)對(duì)單質(zhì)汞進(jìn)行強(qiáng)氧化成Hg2+，所述高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)電源輸出電壓為10-35 kV，脈沖電流為8-160 A，脈沖頻率為200-1000次/s，上升沿50-100 ns以下；從該電場(chǎng)出來的廢氣進(jìn)入冷凝裝置，并加入能與Hg2+發(fā)生成鹽反應(yīng)的添加劑，形成以穩(wěn)定態(tài)的汞化合物析出和廢氣。2.實(shí)施權(quán)利要求1所述的廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法的裝置，其特征是:焚燒爐、焚燒爐和反應(yīng)室之間的煙道、高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)反應(yīng)室、反應(yīng)室與冷凝器之間的煙道、冷凝器依次連接。3.按照權(quán)利要求1所述的廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法，其特征是:所說的添加劑采用硫脲、多硫化鈣、Na2S、NaHS硫化物一種或幾種組合，添加劑的添加量為理論反應(yīng)量的2-5倍。4.按照權(quán)利要求1所述的廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法，其特征是:從冷凝器出來的廢氣通過出氣管道進(jìn)入氧化觸媒床；從氧化觸媒床出來的氣體通過引風(fēng)機(jī)排放；所述氧化觸媒床，以沸石分子篩為基質(zhì)，負(fù)載納米Ti02，氧化觸媒床將等離子體放電產(chǎn)生的廢氣和臭氧在觸媒床內(nèi)滯留，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。5.按照權(quán)利要求2所述的實(shí)施廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法的裝置，其特征是:反應(yīng)室設(shè)置為反應(yīng)室保持恒定的溫度循環(huán)水管；冷凝器和成鹽裝置之間設(shè)置出液管道，冷凝器和氧化觸媒床之間設(shè)置出氣管道。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英及汞深度凈化的方法及裝置，其要點(diǎn)是：在焚燒爐里焚燒廢物；將焚燒產(chǎn)生的煙氣送入高頻脈沖低溫等離子體電場(chǎng)中，與該電場(chǎng)產(chǎn)生高能電子和自由基進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)對(duì)單質(zhì)汞進(jìn)行強(qiáng)氧化成Hg2+；從該電場(chǎng)出來的廢氣進(jìn)入冷凝裝置，并加入能與Hg2+發(fā)生成鹽反應(yīng)的添加劑，形成以穩(wěn)定態(tài)的汞化合物析出和廢氣。本發(fā)明的有益效果為：實(shí)現(xiàn)二噁英去除率95%以上，汞脫除率98%以上；該方法具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、處理成本比傳統(tǒng)的低1/3、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01D53/32, B01D53/64, B01D53/81, B01D53/72
【公開號(hào)】CN105233641
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510681737
【發(fā)明人】陳揚(yáng), 馮欽忠, 張正潔
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院北京綜合研究中心, 中科京投環(huán)境科技江蘇有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日