[发明专利]一种生物质焚烧炉尾气处理方法

说明书

一种生物质焚烧尾气处理方法，其主要是：生物质焚烧尾气先经高温区使灰渣熔融、后经低温区凝结成块，再经重力沉降去除大颗粒灰渣，然后换热使尾气温度降至130‑170℃，再经陶瓷过滤器和布袋除尘去除微米灰尘，尾气经换热器降低温度以使水蒸气凝结成液态水并回收至储液罐内，剩余的水蒸气经干燥罐进一步干燥后，尾气经炉膛换热使温度升高至110‑140℃，直接通入催化罐1，利用尾气中一氧化碳作为还原剂脱除氮氧化物，再经催化罐2，利用尾气中过剩氧气去除剩余的一氧化碳和挥发性有机污染物，经仪表监测合格后，尾气通过活性炭保安罐排放。本发明具有工序简单易行、能耗、物耗较低的优点，特别适合受控生态生命保障系统内生物质焚烧尾气处理。

技术领域

本发明属于废物处理技术领域，特别涉及一种空间生物质焚烧炉的尾气处理方法。

背景技术

随着空间探测技术的发展，未来载人深空探测任务和外星球移居成为可能。为了保障人类能够在狭小、密闭的空间内生存，就必须建立一种人工生态循环系统，即生物再生式生命保系统。其中，焚烧炉是将不可食生物质等固体废物通过高温氧化的方式，将碳、氢、氧以及无机盐等物质元素返还到物质流循环之中的必要手段之一。但生物质焚烧烟气中含有灰渣、灰分、水汽、NO_x、CO和VOCs，成分十分复杂。要想将烟气直接外排至各个舱室内就必须十分严格控制各项污染物指标。因此，对生物质焚烧炉尾气处理工艺提出十分苛刻的要求(具体排放标准：排气口CO浓度1小时平均值小于10mg/m³、SO₂浓度1小时平均值小于1.0mg/m³、以及NO₂浓度1小时平均值小于0.48mg/m³；总挥发性有机物(TVOCs)8小时平均值不高于1.2mg/m³；可吸入颗粒物PM₁₀日平均值小于0.3mg/m³；可吸入颗粒物PM_2.5日平均值小于0.15mg/m³)。

目前,在生物再生式生命保障系统研究领域美国和俄罗斯(苏联)走在世界前列,但在固体废物处理方面,前者倾向于采用物理化学的方法，优点是高效、稳定，缺点是能耗高、物耗高；而后者采用更多的是生物方法，优点是能耗低，缺点是效率低、受外部环境影响的因素较多，可谓两者各有利弊。上世纪90年代末，美国开展的4人90天试验中生物质焚烧尾气处理采用的是旋风除尘(粗滤)→陶瓷过滤除尘(细虑)→冷却除水→预热→催化还原脱硝→催化氧化除CO和VOCs→保安过滤器→排放，其中，催化还原脱硝采用的催化剂为CuO和PRO*VOC7商业催化剂，前者利用NH₃H₂O去除大量氮氧化物，后者利用CO做还原剂去除剩余NO_x；催化氧化采用的是铜基催化剂(Cu-0860E 1/8”，工作温度300-400℃)。尽管美国利用上述尾气处理工艺完成了4人90天试验，但该工艺存在以下不足：1)旋风除尘器增加了系统整体功耗和维护成本，2)催化还原消耗氨水，导致物资补给负担加重，3)催化剂工作温度较高，导致维持系统正常运转的功耗较大。

在已公开发表的专利或文献中，生物质焚烧尾气处理多为工业和农业等大型技术或工艺，且尾气排放要求相对宽松，无法满足我国开展的生物再生式生命保障系统试验研究。而美国上世纪90年代使用的焚烧炉尾气处理工艺存在诸多不足且工艺陈旧落后，这些技术均不能满足未来生物再生式生命保障系统对生物质焚烧炉尾气排放的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单、成本低、能够处理尾气中的灰尘、NO_x、CO和VOCs，使之满足生物再生式生保系统的尾气排放要求的生物质焚烧炉尾气处理方法。

本发明的处理方法如下：