[发明专利]一种控制烟气中无机溴在后燃区转化进度的工艺

说明书

技术领域

本发明属于能源及环保工程技术领域，具体涉及一种减少含溴物质高温燃烧处置系统后燃区烟气中溴代二噁英类物质溴源的活性、促进烟气中无机溴回收的工艺。

背景技术

废弃印刷线路板所带来的环境污染、资源浪费问题已引起政府、学者、民众的广泛关注。目前相关研究所关注的废弃印刷线路板各种处置、资源化方法中，相较于其他方法，以高温燃烧为特征的火法冶金工艺具有贵金属回收率高的重要优势，同时能有效回收金属铜，可以实现资源的最大程度的回收利用。但是，由于有机溴系列阻燃剂的使用，废弃印刷线路板（ 通常Br含量为3～8 wt.% ）高温燃烧处置时，会产生含高浓度无机溴（HBr+Br₂）的烟气。此外，还会生成特殊污染物，溴代二噁英类物质等。尽管部分溴系列阻燃剂产品在许多国家被禁用，各种无卤阻燃剂不断被推出，但是由于性价比高、对环境直接影响小的溴系列新品种不断被推出，溴系阻燃剂在较长一段时间内仍然是印刷线路板所使用的主要阻燃剂。

溴代二噁英类物质生成机理同氯代二噁英类物质，主要有两种生成途径：1）高温气相生成：在燃烧室内（高温条件下）由前驱物（溴代有机化合物）转化生成，或者小分子、较大分子有机物在形成、重组、转化过程被溴化后再继续转化生成；2）低温异相催化生成：后燃区适宜温度区间（550～250℃），在飞灰催化作用下，由前驱物转化生成或由不同溴源（飞灰中的Br或者烟气中的Br）、含碳物质从头合成。对于废弃印刷线路板高温燃烧处置而言，当燃烧温度达到1200℃时，原料中99.9%以上的有机溴化合物分解转化为HBr进入烟气，然后部分HBr被氧化生成Br_2。因此，组织好燃烧过程（优化燃烧工况，维持燃烧室内高温、充足氧供应、充分扰动的状态）可以使在燃烧室生成的或原料本身携带的溴代二噁英类物质、前驱物、溴代有机化合物彻底分解，从而高温燃烧室基本不排放溴代二噁英类物质。同时，飞灰中残留的Br极少，后燃区溴代二噁英类物质生成的溴源主要是烟气中的无机溴。

目前，控制后燃区溴代二噁英类物质排放的主要措施除“末端去除”外，有：1）减少后燃区溴代二噁英类物质溴源的活性。通常采取添加硫等抑制剂的措施，通过烟气中硫的转化抑制烟气中HBr转化为活性更高的Br₂从而减少溴代二噁英类物质的生成；2）对烟气进行急冷：在后燃区适宜二噁英类物质生成的温度区间（550～250℃）内，烟气被急速冷却。冷却速率达到 600～1000 ℃/s，或者烟气停留时间不多于0.5s。添加硫等辅助物质会生成新的污染物SO_X等，同时增加运行成本；在后燃区适宜二噁英类物质生成的温度区间对烟气进行急冷则是控制烟气在该区间的停留时间，只是减少了生成二噁英类物质所需要的反应时间。

一般对废弃物燃烧产生的烟气，通常采用碱性物质（如氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氨水等）吸收其中的无机卤素，其中包括半干法工艺。吸收法技术成熟、应用广泛，但是对废弃印刷线路板等高Br含量废弃物的高温燃烧处置系统而言，烟气中的无机Br浓度可以达到10g/Nm³（以原料中含Br 6.5 wt.%计），采用吸收法将产生大量的废液（或废渣）难以处置，同时溴资源被浪费。专利2013102517041提出了一种用可循环使用的吸附剂吸附冷却后烟气中的Br₂，然后冷凝含高浓度Br₂的吸附解吸气体至Br₂的沸点温度（约59℃）以下，从而回收烟气中部分无机Br的工艺路线，该工艺基本不产生新的废弃物。从资源回收利用的角度来看，烟气温度越低，吸附剂吸附的Br₂越多；烟气中Br₂含量越高，可供吸附剂吸附的Br₂越多，能最终分离回收的无机溴越多，经济效益越好，同时减少处置剩余HBr的工作量（废弃物产生量）。如果烟气中85%以上的HBr转化为Br₂并被吸附、回收，每处理1吨废弃印刷线路板可以回收约25公斤以上的溴素，经济效益非常可观。而相关文献（及专利）并未提出促进烟气中HBr转化的方法。

发明内容