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垃圾焚烧烟气二噁英类布袋除尘器去除效果

文章出处:厚德机械 人气: 发表时间:2016-06-11

  垃圾焚烧是环境二噁英类的主要污染源之一,由于二噁英类在烟气中主要以2种状态存在:气相悬浮和固相吸附在飞灰颗粒上,所以尽可能减少气相二噁英类比例并提高飞灰的去除效率是控制烟气二噁英类排放的重要手段。目前,主要烟气除尘设备当中,旋风除尘器一般除尘效率不超过85%,常作为预除尘器使用;静电除尘器虽然效率高达99%,但是最佳捕集温度(300℃~400℃)正是重新形成二噁英类的温度范围,对控制二噁英类排放极为不利。布袋除尘器不但对细小飞灰有很高的除尘效率,而且运行温度(150℃~170℃)也有利于避免二噁英类的再合成,所以国家标准中推荐采用布袋除尘器。为了满足日益严格的二噁英类排放标准要求,垃圾焚烧烟气净化系统必须能够减少气相二噁英类排放,实践中常用活性炭颗粒或粉末吸附气相二噁英类,再以布袋除尘器收集。这种方法虽然具有较好的二噁英类去除效果,但活性炭消耗量较大、运行费用高。为此,本文设计了布袋除尘器+活性炭滤布吸附方法研究烟气二噁英类的去除效率。

  焚烧烟气中气相悬浮和固相吸附在飞灰颗粒上的二噁英类所占比例取决于焚烧炉燃烧工况、烟气冷却速率、以及焚烧飞灰表面是否存在促使二噁英类合成的金属催化剂等。根据国外研究报道,烟气在200℃进入布袋除尘器前气相悬浮和吸附在飞灰颗粒上的二噁英类一般情况下大约各占50%。只有去除吸附在飞灰颗粒上的二噁英类和气相悬浮的二噁英类,才能有效控制焚烧尾气中二噁英类的排放浓度。

  直接将活性炭颗粒或者粉末注射到布袋除尘器前的方法可以改善焚烧尾气净化系统对二噁英类的去除效率,但是由于增加了集灰层的厚度和运行间歇期,所提高的二噁英类的去除效率不高。将活性炭吸附器置于布袋除尘器后,在布袋除尘器去除飞灰和吸附于飞灰颗粒上的二噁英类后,再通过活性炭吸附去除气相悬浮的二噁英类,不但有利于提高整个系统的二噁英类去除效率,同时可以减少吸附器的集灰量和运行间歇期,提高活性炭的利用效率和降低运行费用。

  实验用焚烧烟气为南方某企业生产的日处理5t垃圾的卧式焚烧炉排出的烟气。实验时该焚烧炉处理的垃圾为混合垃圾,焚烧炉炉膛燃烧温度一般控制在850℃~900℃,从焚烧炉排出的烟气经高效旋风除尘器预处理后,通过热交换器将烟气温度快速降到180℃~200℃,再进入焚烧烟气净化系统。焚烧烟气净化系统采用了基于布袋除尘器和活性炭滤布吸附器的3种不同组合。

  虽然布袋除尘器对焚烧烟气中所含飞灰的除尘效率很高,一般可达98%以上,在去除飞灰的同时也对二噁英类有一定的去除作用,但效率较低,不到40%。这是由于布袋除尘器去除烟气中二噁英类的主要机理是去除吸附在飞灰上的二噁英类,对气态悬浮的二噁英类则效果很差。按照设备的除尘效率和除二噁英类效率估算,在实验系统中吸附在飞灰颗粒上的二噁英类大约占40%,而气态悬浮的二噁英类占60%。因此,对于小型焚烧炉,仅使用布袋除尘器作为主要的焚烧尾气处理设备是很难有效地控制焚烧烟气中的二噁英类,不可能完全达到二噁英类的国家排放标准要求。

  为研究布袋除尘器+活性炭滤布吸附器在不同二噁英类进气浓度条件下的除二噁英类的效率,以及焚烧炉焚烧工况变化对烟气处理系统除二噁英类效率的影响,测定了焚烧炉燃烧室温度在700℃~750℃和850℃~900℃时布袋除尘器+活性炭滤布系统前后的二噁英类浓度,其结果表明:

  (1)布袋除尘器+活性炭滤布对焚烧尾气中二噁英类的去除效率在90%以上,不但比单独使用布袋除尘器或活性炭滤布吸附器时对二噁英类的去除效率高得多,而且比按布袋除尘器和活性炭滤布吸附器串联使用的理论去除效率(77%)要高。这可能是由于单独使用活性炭纤维布时,活性炭层上由于累积大量的飞灰,影响了活性炭的吸附效率,导致了其对二噁英类的去除效率降低。所以当联合使用“布袋除尘+活性炭吸附”时,在布袋除尘器去除了大量的飞灰后,进入活性炭滤布吸附器烟气中的飞灰浓度很低,使活性炭层能够充分发挥其吸附作用,吸附去除烟气中的气相悬浮二噁英类。

  (2)就控制焚烧烟气中二噁英类的排放来说,采用布袋除尘+活性炭吸附的技术方案较好。但是目前国外采用的布袋除尘器后设置固定床和流动床活性炭吸附器,由于活性炭的消耗量大,运行费用也仍然很高。而采用在布袋除尘器后设置新型的活性炭纤维布吸附器,经处理后烟气中的二噁英类也能满足国家的排放标准1ngTEQ/m³,并且可以减少活性炭的消耗量,有望同时具有投资、运行费用低和对二噁英类保持良好的去除效率的优点。

  (3)采用布袋除尘+活性炭吸附的技术方案能够很好地解决烟气中二噁英类的排放问题,即使焚烧温度在700℃~750℃时,低于国家规定的焚烧温度,经处理后焚烧烟气中的二噁英类也能满足国家的排放标准1ngTEQ/m³。目前我国沿海发达地区乡镇企业产生可燃工业废物数量较多但产生源比较分散,集中处理运输成本较高,因而多采用小型焚烧炉来处理这些废物。但是小型焚烧炉二燃室的燃烧工况不易稳定,经济有效控制这些焚烧炉产生烟气的二噁英类是一难题。实验表明这些小型焚烧炉如果采用布袋除尘器+活性炭滤布吸附器这种除焚烧飞灰和二噁英类技术,也能够很好地控制二噁英类排放,解决焚烧所引起的二噁英类污染环境问题。