[发明专利]一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要属于高温烟气的处理方法及其装置技术领域，具体涉及一种高温烟气中二噁英的脱除方法及装置。

背景技术

二噁英(Dioxin)是一类由2个或1个氧原子联接2个被氯取代的苯环所组成的三环芳香族有机化合物，由于氯原子的取代数目和位置的不同，共构成了75种多氯二苯并二噁英(PCDDs)异构体和135种多氯二苯并呋喃(PCDFs)异构体。二噁英具有亲脂性及化学稳定性，700℃以上才开始分解，易在土壤和生物体内沉积，并通过食物链在人体内大量富集。二噁英是一种毒性极强的有害物质，对人类有致癌性、催畸形性和免疫毒性等，其毒性相当于人们熟知的剧毒物质氰化物的130倍、砒霜的900倍，其中有17种(2、3、7、8位被Cl取代的)被认为对人类和生物危害最为严重。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。

二噁英并不是天然存在的，主要是含氯有机物在高温过程中产生的，如废弃物焚烧、钢铁冶金、有色冶金等产生的烟气中，往往都含有高浓度的二噁英，对环境的危害极为严重。705℃以上二噁英被分解，在降温过程中会重新合成，合成过程必需氯原子。铜离子是二噁英合成的催化剂，促进其合成。目前主要通过控制焚烧温度、湍流度和烟气停留时间等手段来控制烟气中二噁英浓度，并通过末端治理，如活性炭吸附、催化分解等，进一步降低二噁英的浓度，实现有组织排放。为了减少烟气中二噁英的排放，国内外主要的控制技术有源头控制、炉内控制和烟气治理等。

1、源头控制：将高含氯类物质以及一些重金属分拣出来。

2、炉内控制：一是通过添加抑制剂抑制二噁英的生成，例如，CN101725989公开了一种采用硫磺、高硫煤、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙为抑制剂，抑制垃圾焚烧过程中二噁英生成的方法；CN101485955公开了一种将硫铁矿和垃圾一并投入到焚烧炉中，通过控制硫铁矿的加入量抑制垃圾焚烧过程中二噁英生成的方法；二是高温裂解，在850℃以上，停留时间2s，可将99.95％的二噁英分解，温度越高，分解速率越快。例如，CN103990639公开了一种生活垃圾资源化无害化处理系统，焚烧炉采用热风和沼气助燃，炉温高，燃烧完全，使二噁英充分裂解；CN104028081A公开了一种垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置，采用恒定高温装置控制烟气在高温状态下停留一段时间，去除烟气中二噁英成分。

3、烟气治理：一是吸附分离，利用吸附剂把二噁英从烟气中分离出来。例如，CN1796869公开了一种利用石灰粉料、铁质飞灰和活性炭作为吸附剂和反应剂，配合后续的布袋除尘器来脱除烟气中的酸性气体、二噁英等物质的方法；CN201997249U公开了一种采用向烟气中喷入碱性冷却液以降低二噁英排放的方法；CN102772980公开了一种利用廉价的半焦分子筛作为吸附剂的垃圾焚烧系统中二噁英的脱除装置。二是催化分解，在催化剂的作用下，使二噁英在较低的温度下氧化分解。例如，CN1626277公开了一种以TiO₂为载体，V₂O₅、WO₃、MoO₃和TiO₂为活性成分的催化剂，可在240~320℃的温度下，有效脱除烟气中的二噁英；CN101580973公布了一种具有二噁英分解功能的聚四氟乙烯纤维的制备方法，将催化剂活性成分和聚四氟乙烯纤维制备成具有催化活性的滤袋；CN101485958公开了一种用于降解烟气中二噁英的光催化反应器及光催化剂活化方法；CN201921634U公开了一种利用紫外线发射装置活化光触媒涂层，达到催化分解二噁英的方法；CN102814108公开了一种臭氧辅助催化分解高温烟气中挥发性有机污染物的方法，利用臭氧有效促进了二噁英在金属氧化物催化剂上的低温分解。

上述技术存在一些明显的缺点。例如，采用高温裂解的方式处理二噁英，这种方法不仅对设备要求高，处理过程能耗高，增加了成本，且处理能力有限，难以实现工业化应用；通过添加抑制剂抑制二噁英的生成，其添加的抑制剂通常会带来一些新的污染；采用吸附剂吸附二噁英，只是对二噁英进行了转移且通常需与除尘洗涤等操作配合使用，吸附有二噁英的吸附剂还需进行再处理，运行成本较高；采用催化分解二噁英技术，则存在设施规模巨大、催化剂中毒和需要定期更换、烟气需要再加热、处理气量规模小等问题；不进行烟气急冷而仅仅采用臭氧或紫外线来分解二噁英是不能实现达标排放的。此外，上述技术在处理过程中都会产生含有高浓度二噁英的飞灰，对环境的危害很大，必须将其作为危险固废进行处置。

发明内容