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發表時間: 2019-12-09 22:58:37
作者: 江蘇昊都環??萍加邢薰?/span>
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生活垃圾焚燒煙氣中的污染物包括以下四類:
1煙灰,顆粒物和粉塵;
2酸性氣體:HCl,HF,SO2,NOx;
3有毒重金屬:Pb,Cd,Hg ,As,Cr等。
4二惡英和其他鹵代化合物:PCDDs二惡英,PCDF呋喃。
1.灰塵和顆粒物控制技術
焚燒廢氣中灰塵的主要成分是惰性無機物質,例如作為灰分,無機鹽,可冷凝性氣體污染物和有害的重金屬氧化物,其含量在450?225500 mg / m3之間,具體取決于操作條件和廢物的類型以及焚化爐的類型而有所不同。 通常,固體廢物中的灰分含量高時,產生的粉塵量很大。粉塵粒度分布也寬,有些大至100μm或更大,小至1μm或更小。
除塵設備的類型有:重力沉降室,旋風離心式除塵器,噴淋塔,文本洗滌塔,靜電除塵器和布袋除塵器。 重力沉降室,旋風分離器和噴霧塔無法有效去除直徑為5-10μm的灰塵,只能作為除塵的預處理設備。
三種類型的靜電除塵器,文本洗滌器和布袋除塵器是廢物焚燒廢氣凈化系統中重要的除塵設備。
2.NOx污染控制技術
NOx是NO和NO2的統稱。根據產生氮氧化物的機理,它可以分為三種類型:熱型,燃料型和快速型NOx。其中,NOx的快速生成量很小,可以忽略不計。
Thermal NOx:當爐溫高于1500℃時,空氣在高溫下被氧化生成NOx。隨著溫度T的升高,反應速率呈指數增長。 當T≥1500℃時,NO的生成量很小,而當T≥1500℃時,T的每升高100℃,反應速率將增加6-7倍。 燃油型NOx:是指燃料中有機氮化物燃燒產生的NOx,其產生量主要由空燃比決定。
由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉的燃燒溫度,因此在600-800°C時會生成燃料類型,占煤粉中NOx產物的60-80%快速NOx:是指燃燒過程中空氣中的氮與燃料中的烴離子基團CH之間的反應,從而生成NOx。 在這三種途徑中,快速NOx的比例小于5。
在溫度下低于1300°C,幾乎沒有熱NOx。 對于常規的燃煤鍋爐,NOx主要通過燃料類型的生成途徑生成。 在焚燒生活垃圾期間,有三種NOx的主要來源:
1.垃圾本身的有機和無機含氮化合物在焚化過程中與O2反應生成NOx;
2.在高溫條件下燃燒空氣中的N2被氧化為NOx;
3.燃燒支持性燃料(例如煤,天然氣和石油)以生成NOx。
加強控制措施以抑制NOx的生成或減少NOx的生成。生成N2分子的NOx是減少焚燒爐廢氣中NOx排放的有效方法。
目前廣泛使用的控制技術主要包括三類:焚化控制,選擇性非催化還原技術SNCR和選擇性催化還原技術SCR。 焚燒控制通過控制焚燒過程的過程參數,可以減少NOx排放濃度。
1降低焚燒區的溫度。 高于1400°C,空氣中的N2與O2反應形成NOx。通過控制焚燒區的溫度低于1400°C并減少局部過度燃燒的發生,可以控制該部分中NOx的產生。 由于某些高熱量的燃料(例如垃圾中的塑料和皮革)在某個區域燃燒,該區域的局部溫度可能超過1400°C,從而增加了NOx的產生量。通常,可以通過均勻混合避免垃圾坑中的廢物
發生類似情況。
2降低O2濃度。通過調節燃燒空氣分配模式,降低了高溫區域中的氧氣濃度,從而有效地減少了氮氣和氧氣的高溫反應。 這是一種非常劃算的方法。 熱解氣化焚燒爐采用這種機制。
3創建反應條件以將NOx還原為N2。在垃圾焚燒系統中實施上述三種控制技術時,其形式如下:
a低空氣比。
減少焚燒爐的空氣過量因子,以使O2的量足以進行固體廢物焚化,但不足以產生大量的NOx和CO?,F有研究結果表明:當過量的空氣時當過量空氣比為2.0時,熱解氣化焚化爐煙道氣中的NOx含量僅為NOx含量的1/4至1/5。
b調節燃燒氣布中氣孔的位置。
助燃空氣的一部分從爐排下方的空氣供應轉移到爐排上方的空氣供應,因此離開主反應區后尚未被焚化的污染物與從上方供應的空氣混合爐排繼續進行反應。
c分階段燃燒。
通過設置燃料和助燃空氣的入口,可以達到分階段焚燒垃圾的目的。其作用與步驟2相同。它將離開前反應區時逐漸焚化尚未焚化的污染物。
d煙道氣循環。
散發煙霧返回高溫焚燒區,稀釋空氣中的氧氣濃度,降低焚燒溫度。
將燃氣引入焚燒系統的后燃燒區以產生各種類型的CH自由基,從而使主燃燒區產生的NOx在后燃燒區還原為N2分子。在許多情況下,使用低氮燃燒器系統可以實現階段性的燃料或空氣供應。
選擇性非催化反應
化學藥品(例如氨水和尿素)被注入到焚化爐中。在焚燒溫度為1800°F至2000°F750?900°C的區域中,NOx與氨或尿素發生反應,還原為N2。 尿素分解成NH3并參與反應。未反應的NH3與煙道氣中的HCl反應生成NH4Cl。煙道氣中殘留的NH3通常小于10 ppm。
選擇性催化反應SCR
這是燃燒后控制技術。在催化劑的作用下,通過以1:1的摩爾比注入氨或尿素NH3 / NO,NOx被催化還原為N2。 催化劑通常是TiO2-V2O5。溫度低于300℃時,催化劑活性不足,溫度高于450℃時,NH 3分解。因此,催化反應的溫度通??刂圃?00?400°C之間。 幾種NOx控制技術的比較 \\ r \\就NOx去除效果而言,SCR對NOx的去除率達到了90以上,在300?400℃下TiO2-V2O5的脫硝率甚至可以達到100。先進的焚燒控制技術可達到60?70 的去除率; SNCR的NOx去除率也可以達到約50。 就成本效益分析,SCR和先進的焚燒控制系統(例如日本三菱公司提供的MACT技術軟件包基本上是等效的,這比SNCR技術要貴得多。 就副產物和其他污染物而言,SNCR和SCR都會產生NH3污染問題。 此外,SCR系統要求將排放的煙氣在150°C下再次加熱300?400°C,這會消耗更多的能量并增加CO2的排放;最終,當SCR系統的催化劑失活時,有必要進行特殊的危險廢物處理。
3酸性氣體控制技術
共有三種脫酸方法,例如濕法,半干法和干法,用于控制焚燒廠廢氣中的酸性氣體,這些在下面分別說明。
濕洗
焚燒尾氣處理系統中常用的濕式洗滌塔是對流操作的填料吸收塔。通過靜電除塵器或袋式除塵器去除的尾氣降低至飽和溫度,并連續充滿向下流動的堿溶液
間隙與表面接觸并發生反應,從而使廢氣中的被污染氣體有效吸收。填料對吸收效率有很大的影響。嘗試選擇具有良好耐久性和耐腐蝕性,比表面積大,抗空氣流動性低,單位體積重量輕且價格便宜的填料。因為一般的濕式洗滌塔都設計有填充式吸收塔,所以其去除顆粒物的能力幾乎可以忽略不計。濕式洗滌塔的優點是去除酸性氣體的效率高,HCl的去除效率為98%,SOx的去除率為90%,并且具有去除高揮發性重金屬物質(例如汞)的潛力;它的缺點是成本較高,電耗和水耗也很高。此外,為避免排放廢氣后出現白煙現象,必須安裝廢氣再熱器,并且必須對廢水進行適當處理。
干式洗滌
干式洗滌方法是使用壓縮空氣將堿性固體粉末石灰或碳酸氫鈉直接噴入煙斗或某些在反應器的頂部,堿性熟石灰粉末可以與酸性廢氣充分接觸并反應,從而將其除去酸性氣體。
為了提高反應速率,堿性固體的實際用量約為所需反應量的3至4倍,并且固體保留時間至少應為1s。在廢氣凈化系統中,由干式洗滌塔和袋式除塵器組成的干式洗滌工藝是更常見的組合工藝。設備簡單,易于維護且制造便宜。石灰石輸送管道不易阻塞,但由于固體與氣體的接觸時間有限,傳質效果有限,傳藥量大,藥劑用量大,與其他兩種方法相比,整體去除效率高。干法的數量也較低,反應物和未反應的物料的數量也較大,最終需要適當處置。
半干式洗滌塔
半干式氣體洗滌塔實際上是噴霧干燥系統。高效霧化器用于將來自塔底部的熟石灰漿從塔頂部向上或向下噴射到噴霧干燥塔中。
廢氣以并流或逆流方式與注入的石灰漿充分接觸,并產生酸堿中和反應。 由于霧化效果好,液滴直徑可低至約30μm,氣液接觸面大,不僅可以有效降低氣體溫度,還能中和酸氣體,石灰漿中的水也可以在噴霧干燥塔中完全蒸發。 該系統的主要設備是霧化器。當前使用的霧化器是旋轉霧化器和雙流體噴嘴。 典型的半干法氣體洗滌方法包括噴霧干燥塔進行冷卻氣體和中性酸性氣體,以及用于除塵的袋子。