[发明专利]锅炉排放有机污染物及其前驱物的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制锅炉排放有机污染物及其前驱物的方法和装置，尤其涉及一种由残炭添加装置及控制设备、自由基反应生成装置及控制设备、联锁控制设备等组成的控制方法和装置。

背景技术

煤或有机废弃物在锅炉内燃烧过程中，会产生多种有机污染物及其前驱物（也称为“中间反应产物”），所述有机污染物排入环境后，会对人体产生极大的甚至致命性的危害，所述有机污染物的前驱物在排放以后继续与其它环境粒子发生反应，生成毒性更大的污染物。控制上述污染物的排放对于改善生态环境具有十分重要的意义。

现有的文献大多关注于废水中有机污染物的降解处理，以及高浓度有机废气的净化处理，处理方法主要包括吸附、光化学、氧化、焚烧等。公开号为CN204182268U的专利公开了一种有机废气的吸收净化方法；公开号为CN204182273U和公开号为CN104006393A的专利分别公开了一种等离子旋流燃烧和高温氧化焚烧的有机废气净化方法；公开号为CN203816508U公开了一种光催化方式净化有机废气的方法；公开号为CN203829903U的专利则采用吸附和光催化方式对有机废气进行净化。

本发明采用自由基生成和链式反应、残炭的有机吸附、金属氧化物的催化反应等机理，针对煤或有机废弃物在锅炉内燃烧过程中所产生的低浓度的有机污染物及其前驱物，设计了一种控制方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制锅炉排放有机污染物及其前驱物的方法和装置，锅炉炉膛内煤或有机废弃物燃烧产生的烟气经锅炉过热器进入锅炉尾部烟道后排出锅炉。采用在锅炉过热器前设置残炭添加装置、残炭添加装置控制设备、联锁控制设备1；在锅炉过热器后设置自由基反应生成装置、自由基反应生成装置控制设备、联锁控制设备2的控制方法，本发明对煤和有机废弃物燃烧产生的低浓度有机污染物及其前驱物脱除效率高、运行成本低、检修和运行维护方便，适用于煤和有机废弃物燃烧烟气中的有机污染物净化。

为达到上述目的，本发明的残炭添加装置布置在锅炉过热器前部，作用在于向高温烟气中喷入有特殊成分要求的残炭颗粒物，高温烟气中的有机污染物分子及其前驱物因其所具有的吸附特性而吸附在残炭颗粒物的有机碳吸附位上，并随着烟气流动通过锅炉过热器向锅炉过热器后方移动。

为达到上述目的，本发明的自由基反应生成装置布置在锅炉过热器后部，作用在于使经自由基反应生成装置产生的有机氧化性自由基高速进入高温烟气中。有机氧化性自由基进入高温烟气后，同样因其所具有的吸附特性而很快吸附在残炭颗粒物的有机碳吸附位上。已经在残炭颗粒物有机碳吸附位上吸附的有机污染物分子及其前驱物与同样吸附在残炭有机碳吸附位上的有机氧化性自由基迅速发生链式氧化反应，从而使有机污染物及其前驱物反应形成无害的有机化合物，达到控制有机污染物及其前驱物排放的目的。在上述链式氧化反应过程中，残炭颗粒所含有的Cu、Fe和Zn等金属的氧化物对反应起到了催化作用。

本发明所选取的残炭颗粒物，有机碳含量在0.5%-1.1%之间且Cu、Fe和Zn等金属的氧化物含量在22%-30%之间时，其所具有的催化反应效率最佳。

本发明的自由基反应生成装置中所选取的反应剂为低浓度的有机溶剂，该有机溶剂在自由基反应生成装置中经紫外线和光催化反应可产生一定浓度的有机氧化性自由基，并伴随高温气流进入锅炉过热器后的高温烟气中，进而吸附在残炭颗粒物的有机碳吸附位上。

本发明的残炭添加装置和自由基反应生成装置分别连接各自的控制设备，残炭添加装置控制设备依据锅炉排放烟气中检测反馈的有机污染物含量和残炭喷入点附近的烟气温度来控制残炭的喷入量。残炭喷入量的最佳区间为75-120mg/m³。自由基反应生成装置控制设备依据进入点的烟气温度和喷入的残炭含量来控制有机氧化性自由基的添加量。有机氧化性自由基添加量的最佳区间为1-2.5ppm。残炭添加装置和自由基反应生成装置之间还连接有联锁控制装置，并通过炉膛温度的变化和锅炉排放烟气中检测反馈的有机污染物含量来实现联锁控制。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

（1）本发明采用自由基生成和链式反应、残炭的有机吸附、金属氧化物的催化反应等机理，针对煤或有机废弃物在锅炉内燃烧过程中所产生的低浓度的有机污染物及其前驱物，脱除效率高，脱除后洁净烟气中的有机污染物及其前驱物浓度大为降低。采用本发明的控制装置和控制方法，有机污染物及其前驱物脱除率≥95%。

（2）本发明采用的残炭颗粒物选取自具有一定有机碳含量和金属氧化物含量的粉煤灰，运行成本低。