一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法技术

本发明专利技术涉及一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法，属于固体废物焚烧烟气净化领域。本发明专利技术在焚烧烟气降温至500℃至450℃的温度段，将烟气引入抑制反应器，使烟气颗粒物中的氯化铜与抑制剂混合反应转化为偏磷酸铜，使其失去催化生成二噁英类物质的活性，可源头控制焚烧烟气的二噁英类污染物。与现有技术相比，本发明专利技术通过优化抑制剂，同时对反应条件进行优化，可以实现对固体废物焚烧烟气中二噁英类物质主要生成途径的有效控制。本发明专利技术的方法不影响固体废物焚烧烟气的余热利用，使其具有较好的资源利用效应。本发明专利技术采用的磷酸二氢铵抑制剂具有抑制效率高、可操作性强、成本低廉、环境友好等优点，使技术具有良好的应用可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法
本专利技术属于固体废物焚烧烟气净化领域，尤其是涉及一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法。
技术介绍
具有减量化、有机物分解效率高和能源回收等优点的焚烧技术是固体废物处理的主要手段。根据《中国城市建设统计年鉴》，2013年我国生活垃圾清运量为1.72亿吨，焚烧处理量占了26.9％；同时，焚烧还是工业危险废物和医疗废物的主要处理方法，近十年来陆续建成的各个省级危险废物处理中心均以焚烧为主要处理设施。烟气是固体废物焚烧处理的主要副产物之一，含有多种气相和颗粒污染物。其中，二噁英类物质属持久性有机污染物，毒性大、在环境中有累积效应。目前，烟气中二噁英类物质的净化主要采用在袋式除尘器前喷入粉末活性炭的方法，通过活性炭在除尘袋表面成膜吸附去除二噁英类物质，但去除率较低，最高不超过50％，难以根本性地控制二噁英类污染。由于缺乏高效率的末端净化方法，因此有必要探索烟气中二噁英类物质的源头控制技术。根据近年来的研究(曹玉春，严建华，李晓东，陈彤，岑可法，垃圾焚烧炉中二噁英生成机理的研究进展，热力发电，34(2005)，15-20.)，固体废物焚烧过程二噁英生成的可能途径有4种：1)固体废物中固有的二噁英在炉内释放，2)二噁英在炉内高温气相生成，3)二噁英在炉后烟气降温的特定温度段从头合成生成，4)二噁英在炉后烟气降温的特定温度段通过前驱物合成生成。上述途径中，因二噁英并非工业产物，固体废物中固有的二噁英含量极低，因此，途径1对焚烧过程二噁英生成的贡献基本可以忽略；途径2和4均以氯酚、多氯联苯等有机氯化物为二噁英合成的原料，而现代固体废物焚烧炉有严格的温度、物料混合和气体停留时间的控制措施，这些有机氯化物在炉内的转化率均极高，烟气中此类物质含量极低，这2种途径受到原料量的制约，也不太可能成为焚烧过程二噁英生成的主要贡献者；而途径3以简单的物质(烟气中CO、HCl、颗粒中的残碳等)为原料，因此，合成二噁英的原料不受限制，目前已确认为焚烧烟气二噁英的主要生成途径，也应是烟气二噁英类物质源头控制的主要环节。为此，我国“危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范(HJ/T176-2005)”规定，焚烧废物产生的高温烟气应采取急冷处理，使烟气温度在1.0s内降到200℃以下，减少烟气在200～500℃温区的滞留时间；这个温度范围正是二噁英类物质从头合成的适宜温度区间。但是，急冷处理采用的水与高温烟气直接换热降温方法受热质同时传递速率限制，实际上很难达到要求的降温速率；同时，急冷处理也使烟气余热回收(发电)不可能实施，对于依赖发电补偿成本的生活垃圾焚烧无法应用。中国专利CN101766951A公布了一种垃圾焚烧过程中的抑制二噁英生成的系统，包括焚烧炉、降温装置、第一分离装置，并且，焚烧炉、降温装置、第一分离装置依次顺序连接，其中，降温装置用于部分地回收的热能，并将焚烧炉中产生的包括飞灰的烟气降至400～800℃的温度范围，第一分离装置用于将来自于降温装置处理后的烟气中的飞灰进行脱除氯化物、有机氯、重金属颗粒以及作为催化剂的过渡金属阳离子的处理。该专利技术只是通过物理除灰的方法，抑制或减少了二噁英的生成，但是其抑制效果差。中国专利CN204478079U公布了一种低温热解炉的抑制烟气中二噁英再合成急冷装置；烟气从急冷装置的下部进入烟气进入端，经格栅板均匀向上流动，再经换热载体到烟气排出端排出，冷却水循环系统由冷水机、水泵、冷却水喷淋装置、回水槽组成，烟气流流线彼此平行向上，冷却水喷淋在换热载体上使其降温，烟气与冷却水形成逆向方式处理，使上升烟气温度在2s内从700℃迅速冷却到200℃以下；但是急冷处理采用的水与高温烟气直接换热降温方法受热质同时传递速率限制，实际上很难达到要求的降温速率；同时，急冷处理也使烟气余热回收(发电)不可能实施，对于依赖发电补偿成本的生活垃圾焚烧无法应用。二噁英类物质从头合成是催化过程，大量的研究已经揭示该过程的关键催化剂是氯化铜(CuCl2)，其催化形成二噁英类物质的能力为其它已知具有催化活性物质的数十倍(马洪亭，张于峰，PCDD/F从头合成的影响因素和抑制方法，化工进展，25(2006)，557-562.)，而CuCl2在催化形成二噁英类物质过程中的主要作用是CuCl2直接分解，并为碳原子提供氯原子而形成C-Cl键，经过碳碳键断裂而形成氯化芳香化合物，再由缩合等反应途径生成三环氯化物(二噁英类物质)。可见，将焚烧烟气中存在的CuCl2在其进入适宜的催化反应温度区间(200～450℃)前转化为催化惰性的物质，是抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的有效方法。
技术实现思路
针对现阶段缺乏固体废物焚烧烟气中二噁英类物质源头控制方法的问题，本专利技术提供了一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法，在焚烧烟气降温至500℃至450℃的温度段，将烟气引入抑制反应器，使烟气颗粒物中的氯化铜与抑制剂混合反应转化为偏磷酸铜。所述的抑制反应器内分层设置陶瓷蜂窝填料，每层填料厚度50～100mm，填料开孔率75～85％，各层填料的高度间距600～800mm，抑制剂从各层填料间反应器壁的喷嘴喷入，烟气在其中的停留时间为1.5～2.5s。所述的抑制剂为磷酸二氢铵，使用时磷酸二氢铵与水按质量比1:4均匀混合成浆状物，以处理烟气标准状态体积为基准，浆状物以10～15g/Nm3的比例通过喷嘴雾化喷入抑制反应器内。磷酸二氢铵(NH4H2PO4)可以通过如下反应过程将CuCl2转化为偏磷酸铜(Cu(PO3)2)；同时也通过实验过程确认Cu(PO3)2没有催化形成二噁英类物质的能力。NH4H2PO4＝NH3+H2O+HPO32HPO3+CuCl2＝Cu(PO3)2+HCl上述CuCl2转化为Cu(PO3)2的反应在200～900℃的温度条件下均可瞬时发生，满足在烟气降温过程中应用的要求。所述的抑制反应器为圆柱状，高度与直径比为4.5:1～5.5:1。所述的填料开孔平面形状为正四边形或六边形，正四边形或六边形孔边长50～100mm。所述的抑制反应器壁同时设高压蒸汽喷嘴用于吹除填料表面积灰。所述的抑制反应器内靠近烟气入口处设置有气流分布板，对烟气进行均布分散。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：1)本专利技术通过优化抑制剂，同时对反应条件进行优化，可以实现对固体废物焚烧烟气中二噁英类物质主要生成途径的有效控制。2)本专利技术的控制方法不影响固体废物焚烧烟气的余热利用，使其具有较好的资源利用效应。3)本专利技术采用的磷酸二氢铵抑制剂具有抑制效率高、可操作性强、成本低廉、环境友好等优点，使技术具有良好的应用可行性。附图说明图1为抑制反应器的结构示意图。图中，1为烟气入口，2为烟气出口，3为填料层，4为气流分布板，5为抑制剂喷嘴，6为高压蒸汽喷嘴。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1生活垃圾焚烧炉，处理能力为10t/h，稳定运行状态下烟气流量约54000Nm3/h(15Nm3/s)。焚烧烟气出炉平均温度为850℃，经过锅炉、过热器换热后，烟气温度降至约480℃，然后进入抑制反应器。抑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法，其特征在于，在焚烧烟气降温至500℃至450℃的温度段，将烟气引入抑制反应器，使烟气颗粒物中的氯化铜与抑制剂混合反应转化为偏磷酸铜。

【技术特征摘要】
1.一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法，其特征在于，在焚烧烟气降温至500℃至450℃的温度段，将烟气引入抑制反应器，使烟气颗粒物中的氯化铜与抑制剂混合反应转化为偏磷酸铜；所述的抑制反应器内分层设置陶瓷蜂窝填料，每层填料厚度50～100mm，填料开孔率75～85％，各层填料的高度间距600～800mm，抑制剂从各层填料间反应器壁的喷嘴喷入，烟气在其中的停留时间为1.5～2.5s；所述的抑制剂为磷酸二氢铵，使用时磷酸二氢铵与水按质量比1:4均匀混合成浆状物，以处理烟气标准状态体积为基准，浆状物以10～15g/Nm3的比例通过喷嘴雾化喷入抑制反应器内。2.根据权利要求1所述的一种抑制固体废物焚烧烟气二噁英类物质生成的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何品晶，章骅，王思佳，邵立明，吕凡，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31