生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统，包括上吸式气化炉、冷却池、旋风分离器、催化改质装置、电捕焦油器、空气分级燃烧室；上吸式气化炉具有生活垃圾投入口、焦炭投入口、气化出口、富氧空气进口、固体残渣出口、回收口，其还具有高温熔融区、热解区、干燥区和均相转化区；冷却池与上吸式气化炉的固体残渣出口连通；旋风分离器与上吸式气化炉的气化出口连接，旋风分离器的固体物出口与上吸式气化炉的回收口连接，旋风分离器的气体出口与催化改质装置连接，催化改质装置、电捕焦油器、空气分级燃烧室又依次连接。该系统可实现对二噁英合成以及NOx物质产生的抑制，实现二噁英和NOx物质的协同高效减排。实现二噁英和NOx物质的协同高效减排。实现二噁英和NOx物质的协同高效减排。

【技术实现步骤摘要】
生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统


[0001]本专利技术涉及生活垃圾处理
，特别涉及一种生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统。

技术介绍

[0002]近几年，垃圾焚烧处置因能实现垃圾的“减量化、无害化、资源化”在我国得到迅速发展。但随之而来的二次污染不容忽视，尤其是烟气中二噁英的排放已成为社会各界关注焦点。二噁英由多氯代二苯并二噁英和多氯代二苯并呋喃两种物质组成。二噁英作为典型的持久性有机污染物(简称POPs)，具有环境持久性、生物积蓄性、长距离迁移能力和生物危害性，被列为《POPs公约》首批控制名单。据调查，虽然大部分生活垃圾焚烧炉均配备了相应的尾气处理装置，但我国仍有超过2/3的生活垃圾焚烧炉无法满足排放标准。现阶段，活性炭吸附+布袋除尘器技术因设备结构简单、脱除效率高而成为最广泛使用的二噁英末端控制方法。但是，该方法仅实现了二噁英污染由气相向固相转移，这反而加重飞灰处置负担，甚至导致二噁英排放总量增加，并未实现其真正降解。
[0003]与此同时，垃圾焚烧过程产生氮氧化物(NOx)，易引发光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏等一系列环境问题。《生活垃圾焚烧炉污染排放标准GB 18485—2014》规定自2014年7月1日起，新建生活垃圾焚烧炉烟气中氮氧化物(以NO2计)排放浓度限值由400mg/m3收紧至300mg/m3。目前，各固定污染源主要通过燃烧前燃料净化、燃烧过程优化和燃烧后脱除三种手段实现NOx减排。其中，大型现代化垃圾焚烧发电设施普遍安装了选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统；但此种方法脱硝效率通常介于30％～45％，且炉内温度的变化对于NOx脱除效率影响较大。
[0004]相对于生活垃圾直接焚烧，将生活垃圾先气化形成气体燃料后再燃烧的方式对于二噁英类物质的排放控制具有以下几方面的优势。首先，相对于固体燃料而言，气化产气与空气的混合效果更为充分，燃尽效果更好，能够有效抑制由不完全燃烧生成的二噁英。其次，气化产气中含有氢气、烃类等富氢燃料；研究表明，在燃烧过程中富氢燃料有助于抑制二噁英的生成。再者，相对于焚烧烟气，气化产气中飞灰颗粒较少，能有效减少二噁英的异相表面催化合成及从头合成。但是，现有的生活垃圾气化燃烧技术仍需进一步改善，才能实现二噁英类物质和氮氧化物的协同高效减排。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统；该系统可以实现对于二噁英类物质异相合成、气相合成以及从头合成的抑制，并可以控制NOx物质的产生，实现二噁英和NOx物质的协同高效减排。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]该减排系统包括上吸式气化炉、冷却池、旋风分离器、催化改质装置、电捕焦油器、空气分级燃烧室；
[0008]所述上吸式气化炉的底部具有富氧空气进口、固体残渣出口和回收口；该上吸式气化炉的顶部设有用于投入生活垃圾的生活垃圾投入口、用于投入焦炭的焦炭投入口以及用于输出气化产气的气化出口；该上吸式气化炉从下至上具有高温熔融区、热解区、干燥区和均相转化区；该均相转化区设有加热器；焦炭与富氧空气产生放热反应，为高温熔融区提供热量，以对生活垃圾进行气化熔融；
[0009]所述冷却池与上吸式气化炉的固体残渣出口连通；
[0010]所述旋风分离器的顶部设有气体入口和气体出口，旋风分离器的底部设有固体物出口，旋风分离器的气体入口与所述上吸式气化炉的气化出口连接，旋风分离器的固体物出口与上吸式气化炉的回收口连接，旋风分离器的气体出口与所述催化改质装置连接，催化改质装置又与所述电捕焦油器连接，电捕焦油器又与所述空气分级燃烧室连接；
[0011]所述空气分级燃烧器具有欠氧燃烧区和富氧燃烧区。
[0012]进一步的，所述电捕焦油器还与焦油收集箱连接，焦油收集箱用于捕集气化产气中的焦油雾滴。
[0013]进一步的，进入上吸式气化炉中的富氧空气的含氧量为36％或以上。
[0014]进一步的，所述高温熔融区的温度为1000～1800℃，均相转化区的温度为700℃。
[0015]进一步的，所述催化改质装置中设有Ni基催化剂。
[0016]进一步的，所述欠氧燃烧区位于空气分级燃烧器的上部，所述富氧燃烧区位于空气分级燃烧的下部。
[0017]更进一步的，气化产气先经过欠氧燃烧区，其中的小分子含氮气体转化成NH
i
自由基；在富氧燃烧区中，高温高氧的反应条件能够促进气化产气中的有机物的氧化反应，抑制C
‑
Cl键的生成。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)本专利技术中的上吸式气化炉利用焦炭和富氧空气的氧化放热反应产生的热量，形成温度达到1000～1800℃的高温熔融区，以对生活垃圾进行气化熔融；在均相转化区中，气化熔融过程产生的气化产气中的H2将气相中的活化氯定向转化成稳定性较高的HCl；同时，氢原子能够与氯代烃中的氯原子结合形成HCl，并将氯代烃转化成普通烃类，从而抑制氯代烃合成二噁英；
[0020]上吸式气化过程具有气流自下而上与固体料呈逆向运动的特点，因此，固体料形成的固体床层可以对气流中的颗粒物起到天然的过滤作用，有利于抑制气化产气在后续燃烧过程中异相合成为二噁英；此外，投入的固体料与气流的逆向运动可减缓垃圾气化产气的气体流速，进而延长其在上吸式气化炉中的停留时间，有助于气体的均相转化；
[0021](2)本专利技术中的旋风分离器可将气化产气中的颗粒物分离，并将分离出的颗粒物送回至上吸式气化炉的高温熔融区，再次进行气化熔融，从而可以抑制二噁英的从头合成；
[0022](2)气化产气还进入催化改质装置中，气化产气中的高分子有机物与水蒸气在Ni基催化剂的作用下发生改质反应，迅速转化成H2以及CO等气体组分；
[0023](3)本专利技术中的电捕焦油器可以使气化产气中的焦油雾滴在电场力的作用下移动到沉淀极，然后被焦油收集箱捕集，从而尽可能除去气化产气中存在的氮，减少在下一部燃烧过程中NOx物质的产生。
[0024](4)本专利技术中的空气分级燃烧室具有欠氧燃烧区和富氧燃烧区；在欠氧燃烧区的
欠氧燃烧条件下，气化产气中的小分子含氮气体转化成NH
i
自由基，并且自由基可还原NO，从而抑制NOx物质的产生；富氧燃烧区的高温高氧反应条件能够促进气化产气中的有机物的氧化反应，抑制C
‑
Cl键的生成，从而减少二噁英类物质的产生。
附图说明
[0025]图1为本专利技术生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统的示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0027]如图1所示的一种生活垃圾气化燃烧过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统，其特征在于，该减排系统包括上吸式气化炉、冷却池、旋风分离器、催化改质装置、电捕焦油器、空气分级燃烧室；所述上吸式气化炉的底部具有富氧空气进口、固体残渣出口和回收口；该上吸式气化炉的顶部设有用于投入生活垃圾的生活垃圾投入口、用于投入焦炭的焦炭投入口以及用于输出气化产气的气化出口；该上吸式气化炉从下至上具有高温熔融区、热解区、干燥区和均相转化区；该均相转化区设有加热器；焦炭与富氧空气产生放热反应，为高温熔融区提供热量，以对生活垃圾进行气化熔融；所述冷却池与上吸式气化炉的固体残渣出口连通；所述旋风分离器的顶部设有气体入口和气体出口，旋风分离器的底部设有固体物出口，旋风分离器的气体入口与所述上吸式气化炉的气化出口连接，旋风分离器的固体物出口与上吸式气化炉的回收口连接，旋风分离器的气体出口与所述催化改质装置连接，催化改质装置又与所述电捕焦油器连接，电捕焦油器又与所述空气分级燃烧室连接；所述空气分级燃烧器具有欠氧燃烧区和富氧燃烧区。2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化燃烧过程中二噁英和NOx物质的减排系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿梦磊，王乐乐，雷嗣远，杨晓宁，杨万荣，朱仓海，孔凡海，姚燕，鲍强，马云龙，王凯，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：