一種脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒捌溲b置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒?，首先將余熱利用和急冷后的煙氣?jīng)第一除塵設(shè)備除去飛灰；然后通入含有吸收劑的二惡英吸收塔，吸收分離煙氣中的二惡英；再通入第二除塵設(shè)備除去煙氣中的吸收劑粉塵，凈化后的煙氣排放，將第二除塵設(shè)備回收的吸收劑粉塵以及二惡英吸收塔中達(dá)到飽和吸附的吸收劑均送入吸收劑回收反應(yīng)器，并輸入臭氧反應(yīng)分解二惡英，將凈化的吸收劑送入二惡英吸收塔，循環(huán)使用。實(shí)施上述方法的裝置包括兩個(gè)除塵設(shè)備，含吸收劑的二惡英吸收塔，吸收劑回收反應(yīng)器和臭氧發(fā)生器。本發(fā)明把吸收劑吸收二惡英和臭氧促進(jìn)催化分解二惡英的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可實(shí)現(xiàn)高效廉價(jià)地脫除高溫?zé)煔庵械亩河ⅰ?br> 【專利說(shuō)明】一種脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒捌溲b置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫?zé)煔獾奶幚矸椒ê脱b置，特別是涉及一種脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒捌溲b置。
【背景技術(shù)】
[0002]二惡英是一類由2個(gè)或I個(gè)氧原子聯(lián)接2個(gè)被氯取代的苯環(huán)組成的三環(huán)芳香族有機(jī)化合物，包括多氯二苯并二惡英和多氯二苯并呋喃，共有210種異構(gòu)體/同類物。二惡英是一類非常穩(wěn)定的親脂性固體化合物，其熔點(diǎn)較高，分解溫度大于700°C，極難溶于水，可溶于大部分有機(jī)溶劑。自然界的微生物降解、水解和光解作用對(duì)二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，難以自然降解。二惡英中的一些異構(gòu)體是劇毒物質(zhì)，其急性毒性相當(dāng)于氰化鉀的1000倍。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，很低濃度的二惡英就對(duì)動(dòng)物表現(xiàn)出致死效應(yīng)。二惡英還引起皮膚痤瘡、頭痛、失聰、憂郁、失眠等癥，并可能導(dǎo)致染色體損傷、心力衰竭、癌癥等。其最大危險(xiǎn)是具有不可逆的致畸、致癌、致突變的三致毒性。另外，二惡英還影響生殖功能，干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)，因此被稱為是“世紀(jì)之毒”。作為高度持久性污染物，二惡英對(duì)土壤和底泥具有強(qiáng)烈的親和性，很容易在生物組織中積累，并最終通過食物鏈在人體內(nèi)大量富集，并以比較穩(wěn)定的形式蓄積下來(lái)。一旦二惡英在人體內(nèi)(尤其是婦女和兒童)的濃度達(dá)到一定值，其自身具有的生殖毒性、免疫毒性和內(nèi)分泌毒性就會(huì)引起皮膚疾病、內(nèi)臟疾病、癌癥和畸形兒，影響人類的生存和發(fā)展。
[0003]二惡英主要是在各種高溫過程中無(wú)意產(chǎn)生的，例如，垃圾焚燒、金屬冶煉、焚尸爐等的煙氣中，往往含有較高濃度的二惡英。鑒于二惡英的毒性，各國(guó)都對(duì)二惡英的排放做出了嚴(yán)格的限定。在中國(guó)，產(chǎn)業(yè)廢棄物焚燒爐為低于1.0 ng 1-TEQ /Nm3，對(duì)醫(yī)療廢物焚燒爐的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是低于0.5 ng 1-TEQ /Nm3。從2008年起,北京市的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)全面提高到0.1 ng 1-TEQ /Nm3。發(fā)達(dá)國(guó)家的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)通常是低于0.1 ng 1-TEQ /Nm3。不久，我國(guó)的生活垃圾焚燒爐的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)將變成低于0.1 ng 1-TEQ /Mn3。更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度的快速提升，對(duì)運(yùn)行中的和即將建成的垃圾焚燒設(shè)施等高溫設(shè)施，提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何廉價(jià)而有效地控制二惡英的排放，已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的難題。
[0004]高溫過程中二惡英的排放控制，在眾所周知的通過控制焚燒溫度，湍流度和煙氣停留時(shí)間的基礎(chǔ)上，還可以通過抑制劑抑制二惡英生成、吸收分離二惡英、以及二惡英的分解消除三條途徑，進(jìn)一步降低二惡英的排放。
[0005]第一條途徑是在高溫過程中添加抑制二惡英生成的抑制劑。例如，CN101725989A公開了一種采用為硫磺、高硫煤、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣為抑制劑，抑制垃圾焚燒過程中二惡英生成的方法。CN101485955公開了一種將硫鐵礦和垃圾一并投入到焚燒爐中，通過控制硫鐵礦的加入量抑制垃圾焚燒過程中二惡英生成的方法。CN201419076公開了通過對(duì)煤中的硫成分的控制實(shí)現(xiàn)二惡英減排的方法。
[0006]第二條途徑是采用活性炭吸收，把二惡英從煙氣中分離出來(lái)。CN201537442U公開了一種通過向煙氣中噴射活性炭和氧化鈣并在文丘里反應(yīng)器中與煙氣強(qiáng)力接觸，吸收煙氣中的二惡英的裝置。CN201949799U公開了一種采用雙布袋控制二惡英的裝置，通過文丘里反應(yīng)器向第一個(gè)布袋中噴入石灰，向第二個(gè)布袋中噴入活性炭。提高活性炭與煙氣接觸，達(dá)到有效吸收二惡英的目的，并且，活性炭可重復(fù)利用直至二惡英飽和吸附，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。CN1246597公開了通過向煙氣中噴入活性炭，再將吸附有二惡英的活性炭分離出來(lái)，送到燃燒室燃燒處理消除二惡英排放的方法。CN201997249U公開了采用向煙氣中噴入堿性冷卻液的方法降低二惡英的排放。
[0007]第三條途徑是分解，通常在催化劑的作用下，讓二惡英在較低的溫度下氧化分解。例如，CN1626277公開了一種基于V2O5 (W03、Mo03)和TiO2的催化劑，可以在240_320°C的溫度下，有效脫除煙氣中的二惡英。CN101559362公開了先將1102負(fù)載在火山巖上，然后再負(fù)載V2O5，可以在200-450°C的溫度下有效脫除二惡英。歐洲專利(專利號(hào):634206)公開的脫除二惡英的催化劑也是以TiO2負(fù)載釩氧化物。美國(guó)專利(專利號(hào):5227356)公開的催化劑活性成分是過渡金屬氧化物和貴金屬。日本專利(專利號(hào):200024460和平-11047592)公開的催化劑活性組分包括V、W、Cu、Mn、Cr、Pd、Ru、Pt等金屬氧化物和貴金屬，催化劑載體可以是Ti02、Si02、Al203、Zr02。日本專利(專利號(hào):平-11226397)公開的催化劑是負(fù)載在活性炭上的V、W、Mo、Cu、Mn、Fe、Co、Cr、Ni等過渡金屬的氧化物。也可以將催化劑活性成分和聚四氟乙烯纖維制備成具有催化活性的濾袋，如CN101580973、CN101255615和美國(guó)專利(專利號(hào):5620669)。另外，CN201921634U公開了利用紫外線發(fā)射裝置活化光觸媒涂層，達(dá)到催化分解二惡英的目的。CN101485958公開了一種用于降解煙氣中二惡英的光催化反應(yīng)器及光催化劑活化方法。近來(lái)發(fā)現(xiàn)，臭氧可以有效促進(jìn)二惡英的催化分解，例如，CN102814108A公開了臭氧效促進(jìn)二惡英在金屬氧化物催化劑上的低溫分解。
[0008]但是以上的專利，都存在一些明顯的缺點(diǎn)，例如，添加抑制劑通常會(huì)引起別的污染。單純使用活性炭吸收二惡英技術(shù)，不但活性炭?jī)r(jià)格昂貴，而且吸收了二惡英后的活性炭必須作為危險(xiǎn)廢物，進(jìn)行處理，或者作為燃料直接焚燒，運(yùn)行成本高。采用催化濾袋技術(shù)，因?yàn)閴航堤?，煙氣的流速偏慢，并且存在催化劑損失的問題，同樣增加了運(yùn)行成本。而催化分解技術(shù)同樣面臨設(shè)施規(guī)模巨大、催化劑中毒和需要定期更換、煙氣需要再加熱，等等問題。即使采用臭氧促進(jìn)二惡英催化分解，同樣面臨設(shè)施規(guī)模仍然巨大、臭氧的大量使用、以及催化劑定期更換等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種高效廉價(jià)的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒捌溲b置。
[0010]本發(fā)明的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒ǎ涮卣髟谟谑紫葘⒔?jīng)過余熱利用和急冷后的煙氣通入第一除塵設(shè)備，除去煙氣中的飛灰；然后，將除去了飛灰的煙氣通入含有吸收劑的二惡英吸收塔，吸收分離煙氣中的二惡英；再將脫除二惡英后的煙氣通入第二除塵設(shè)備除去煙氣中的吸收劑粉塵，經(jīng)第二除塵設(shè)備凈化后的煙氣從煙道排放，第二除塵設(shè)備回收的吸收劑粉塵送入吸收劑回收反應(yīng)器，將含有吸收劑的二惡英吸收塔中達(dá)到二惡英飽和吸附的吸收劑也送入吸收劑回收反應(yīng)器，向吸收劑回收反應(yīng)器輸入臭氧，在25°C?35(TC下反應(yīng)分解二惡英，將經(jīng)過吸收劑回收反應(yīng)器凈化的吸收劑送入二惡英吸收塔，循環(huán)使用。
[0011]本發(fā)明中，所述的吸收劑可以是活性炭、碳納米管、經(jīng)過金屬氧化物改性的活性炭或經(jīng)過金屬氧化物改性的碳納米管，其中金屬氧化物占吸收劑總質(zhì)量的O?50%，所述的金屬氧化物是錳、鈰、銅、釩、鐵、鑰、鎢、鉻或鎳的氧化物中的一種或幾種。
[0012]實(shí)施上述脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置，包括第一除塵設(shè)備，含吸收劑的二惡英吸收塔，第二除塵設(shè)備，吸收劑回收反應(yīng)器和臭氧發(fā)生器，第一除塵設(shè)備的煙氣出口與含吸收劑的二惡英吸收塔的煙氣進(jìn)口相連，含吸收劑的二惡英吸收塔的煙氣出口與第二除塵設(shè)備的煙氣進(jìn)口相連，第二除塵設(shè)備的煙氣出口與煙囪相連，含吸收劑的二惡英吸收塔的出料口與吸收劑回收反應(yīng)器的進(jìn)料口相連，第二除塵器的出料口和吸收劑回收反應(yīng)器的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器的出料口與含吸收劑的二惡英吸收塔的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器和臭氧發(fā)生器相連。
[0013]上述的第一除塵設(shè)備可以是布袋除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器或者它們的組合。所述的第二除塵設(shè)備也可以是布袋除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器或者它們的組合。
[0014]本發(fā)明中，所述的含吸收劑的二惡英吸收塔可以是固定床吸收塔、流化床吸收塔或流動(dòng)床吸收塔。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:把吸收劑吸收二惡英和臭氧促進(jìn)催化分解二惡英的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。不但吸收劑可以循環(huán)使用、而且二惡英催化分解的溫度低、設(shè)施規(guī)模小、運(yùn)行成本低。并且在利用臭氧催化分解二惡英時(shí)，不會(huì)受到煙氣中其他成分的影響，從而達(dá)到高效廉價(jià)地脫除高溫?zé)煔庵械亩河⒌男Ч?。本發(fā)明提供的高效廉價(jià)的脫除高溫?zé)煔庵械亩河⒌脑O(shè)施和方法，可適用于包括垃圾焚燒、鋼鐵冶煉、水泥窯、焚尸爐等在內(nèi)的高溫?zé)煔庵械亩河⒁约捌渌鼡]發(fā)性有機(jī)物的高效脫除。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌难b置示意圖。
[0017]圖中:1、第一除塵設(shè)備，2、含吸收劑的二惡英吸收塔，3、第二除塵設(shè)備，4、吸收劑回收反應(yīng)器，5、臭氧發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置包括第一除塵設(shè)備1，含吸收劑的二惡英吸收塔2，第二除塵設(shè)備3，吸收劑回收反應(yīng)器4和臭氧發(fā)生器5，第一除塵設(shè)備I的煙氣出口與含吸收劑的二惡英吸收塔2的煙氣進(jìn)口相連，含吸收劑的二惡英吸收塔2的煙氣出口與第二除塵設(shè)備3的煙氣進(jìn)口相連，第二除塵設(shè)備3的煙氣出口與煙囪相連，含吸收劑的二惡英吸收塔2的出料口與吸收劑回收反應(yīng)器4的進(jìn)料口相連，第二除塵器的出料口和吸收劑回收反應(yīng)器4的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器4的出料口與含吸收劑的二惡英吸收塔2的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器4和臭氧發(fā)生器5相連。這里的第一除塵設(shè)備I和第二除塵設(shè)備3均可以是布袋除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器或者它們的組合。含活性炭的二惡英吸收塔2可以是固定床吸收塔、流化床吸收塔或流動(dòng)床吸收塔。
[0019]工作時(shí)，經(jīng)余熱利用和急冷后的煙氣首先通入第一除塵設(shè)備，在第一除塵設(shè)備中過濾去除煙氣中的飛灰等顆粒；然后進(jìn)入含有吸收劑的二惡英吸收塔，讓吸收劑和煙氣充分接觸，有效吸收分離煙氣中的二惡英。利用第二除塵設(shè)備過濾捕集從二惡英吸收塔中逃逸的含二惡英的吸收劑粉塵，凈化后達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣從煙道排放。從第二除塵設(shè)備收集的吸收劑粉塵送入吸收劑回收反應(yīng)器中。二惡英吸收塔中吸附了二惡英達(dá)到吸附飽和的吸收劑也被送入到吸收劑回收反應(yīng)器中。將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧輸入吸收劑回收反應(yīng)器，在25°C ?350°C下反應(yīng)，利用臭氧的超級(jí)氧化能力和吸收劑的催化活性，把吸附在吸收劑上的二惡英徹底分解。處理后的吸收劑送入二惡英吸收塔，循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒?，其特征在于首先將?jīng)過余熱利用和急冷后的煙氣通入第一除塵設(shè)備，除去煙氣中的飛灰；然后，將除去了飛灰的煙氣通入含有吸收劑的二惡英吸收塔，吸收分離煙氣中的二惡英；再將脫除二惡英后的煙氣通入第二除塵設(shè)備除去煙氣中的吸收劑粉塵，經(jīng)第二除塵設(shè)備凈化后的煙氣從煙道排放，第二除塵設(shè)備回收的吸收劑粉塵送入吸收劑回收反應(yīng)器，將含有吸收劑的二惡英吸收塔中達(dá)到二惡英飽和吸附的吸收劑也送入吸收劑回收反應(yīng)器，向吸收劑回收反應(yīng)器輸入臭氧，在25°c ?350°C下反應(yīng)分解二惡英，將經(jīng)過吸收劑回收反應(yīng)器凈化的吸收劑送入二惡英吸收塔，循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒌姆椒ǎ涮卣髟谟谒龅奈談┦腔钚蕴?、碳納米管、經(jīng)過金屬氧化物改性的活性炭或經(jīng)過金屬氧化物改性的碳納米管，其中金屬氧化物占吸收劑總質(zhì)量的O?50%，所述的金屬氧化物是錳、鈰、銅、釩、鐵、鑰、鎢、鉻或鎳的氧化物中的一種或幾種。
3.實(shí)施權(quán)利要求1所述的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置，其特征在于包括第一除塵設(shè)備(1)，含吸收劑的二惡英吸收塔(2)，第二除塵設(shè)備(3)，吸收劑回收反應(yīng)器(4)和臭氧發(fā)生器(5)，第一除塵設(shè)備(I)的煙氣出口與含吸收劑的二惡英吸收塔(2)的煙氣進(jìn)口相連，含吸收劑的二惡英吸收塔(2)的煙氣出口與第二除塵設(shè)備(3)的煙氣進(jìn)口相連，第二除塵設(shè)備(3)的煙氣出口與煙囪相連，含吸收劑的二惡英吸收塔(2)的出料口與吸收劑回收反應(yīng)器(4)的進(jìn)料口相連，第二除塵器的出料口和吸收劑回收反應(yīng)器(4)的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器(4)的出料口與含吸收劑的二惡英吸收塔(2)的進(jìn)料口相連，吸收劑回收反應(yīng)器(4)和臭氧發(fā)生器(5)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置，其特征在于所述的第一除塵設(shè)備(I)是布袋除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器或者它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置，其特征在于所述的第二除塵設(shè)備(3)是布袋除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器或者它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫除高溫?zé)煔庵卸河⒎椒ǖ难b置，其特征在于所述的含吸收劑的二惡英吸收塔(2)是固定床吸收塔、流化床吸收塔或流動(dòng)床吸收塔。
【文檔編號(hào)】B01D53/76GK104028087SQ201410235174
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】楊杭生, 金東東, 任志遠(yuǎn), 姜晨, 王林, 陳胡星, 陳幼榮, 張孝彬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)