一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法与流程

1.本发明涉及垃圾焚烧处理技术领域，具体地说是一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法。


背景技术：

2.随着城市的发展和人口的大规模聚集，危险废弃物和城市生活垃圾的产生量也迅速增多。目前，对危废和城市生活垃圾的主流处置技术已经由填埋转变为焚烧。但焚烧过程使原料中的n、s、cl等元素及灰分转变为no
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、hcl、so2、二噁英、重金属等随烟气排入大气，在治理烟气的过程中大部分重金属、二噁英和灰分会以飞灰为载体被布袋除尘器收集。针对垃圾焚烧飞灰，之前主要以卫生填埋为主，随着可用填埋土地的缩减，急需开发具有一定经济性的飞灰资源化处置方法。
3.目前，已知的飞灰资源化处置主要方法有：
①
飞灰水洗分盐；
②
飞灰等离子熔融；
③
飞灰制陶粒，其中飞灰水洗分盐技术的应用最为广泛。飞灰水洗分盐技术中需要耗费大量的碳酸钠以脱除钙离子，因此飞灰水洗分盐成本较高。
4.有公开号为cn210394187u的中国专利提出了一种飞灰水洗水泥窑协同处置及资源综合利用系统，该系统包括飞灰漂洗及固液分离单元、飞灰湿泥返混、烘干及入窑单元、飞灰水洗液预处理单元和mvr蒸发结晶及钾钠分离单元。该实用新型的飞灰水洗水泥窑协同处置及资源综合利用方法简单，结合水泥窑工艺特点，实现了垃圾焚烧飞灰无害化、减量化和资源化的大规模处置。但是以该专利为代表的这一类处理方法对待飞灰的处理方式是让设计工艺去适应垃圾电厂产生的飞灰，而未曾去主动的改变飞灰成分，以实现烟气净化和飞灰水洗整体工艺的优化。
5.本发明同时考虑飞灰水洗工艺及垃圾焚烧烟气脱酸工艺，通过改进垃圾焚烧脱酸工艺达到降低垃圾焚烧烟气脱酸和飞灰水洗分盐总的药剂耗量的目的，进一步提高飞灰水洗分盐工艺的经济性。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法，在烟气脱酸反应中使用na2co3或naoh或nahco3替代部分ca(oh)2以脱除酸性气体，降低药剂耗量，进一步提高飞灰水洗分盐工艺的经济性。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法，具体包括以下步骤：
8.步骤1、将废弃物焚烧设备产生的烟气经余热利用后引入到烟气脱酸设备中；
9.步骤2、在烟气脱酸设备中，采用氢氧化钙干法或氢氧化钙半干法对烟气中的hcl和so2酸性气体进行第一次脱除；
10.步骤3、测量烟气脱酸设备中hcl浓度，根据测得浓度，控制钠碱计量输送设备向烟气脱酸设备中输送的钠碱含量，使na/cl当量比为1；对烟气中的hcl和so2酸性气体进行第
二次脱除；
11.步骤4、测量烟气脱酸设备中酸性气体浓度，根据测得浓度，继续控制氢氧化钙计量输送设备向烟气脱酸设备中输送的氢氧化钙含量，使从烟气脱酸设备进入烟囱排放的烟气中酸性气体的含量满足国家排放标准；
12.步骤5、步骤2中脱除酸性气体后的生成物和烟气中的颗粒物被除尘器捕捉收集，变为飞灰，并进入飞灰储运系统中进行储存和运输；
13.步骤6、飞灰储运系统中的飞灰送入飞灰水洗分盐系统中进行洗涤分盐。
14.进一步优选地，所述废弃物焚烧设备为生活垃圾焚烧炉或者危废焚烧回转窑。
15.进一步优选地，步骤2中，第一次脱酸的化学反应方程式为：
16.ca(oh)2 2hcl＝cacl2 2h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
17.ca(oh)2 so2＝caso3 h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
18.2caso3 o2＝caso4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。
19.进一步优选地，步骤3中，钠碱计量输送设备向输送的烟气脱酸设备中输送的钠碱为碳酸钠na2co3和/或氢氧化钠naoh和/或碳酸氢钠nahco3。
20.进一步优选地，步骤4中，以加入的钠碱为氢氧化钠naoh为例，第二次脱酸的化学反应方程式为：
21.naoh hcl＝nacl h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
22.2naoh so2＝na2so3 h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
23.2na2so3 o2＝na2so4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)。
24.进一步优选地，步骤6中，飞灰水洗的化学反应方程式为：
25.na2so3 ca(oh)2＝caso3↓
2naoh
ꢀꢀꢀ
(9)
26.cacl2 na2so3＝caso3↓
2nacl
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
27.cacl2 na2so4＝caso4↓
2nacl
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)。
28.本发明具有如下有益效果：
29.1、根据烟气脱酸和飞灰水洗的工艺原理，在烟气脱酸反应中使用na2co3或naoh或nahco3替代部分ca(oh)2以脱除酸性气体，达到烟气脱酸和飞灰水洗脱盐整个过程节约ca(oh)2的目的。
30.2、由于ca(oh)2用量降低，因此烟气净化阶段产生的飞灰中cacl2的含量降低，飞灰吸湿性变弱，有利于飞灰的储存和运输。
31.3、由于烟气净化阶段使用大量钠碱，因此更容易实现hcl和so2污染物的超低排放；烟气净化工艺的脱酸效率会增加，未反应的ca(oh)2量会降低，产生的飞灰量会减少，有助于飞灰水洗能耗的降低。
附图说明
32.图1是本发明一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法的流程示意图。
具体实施方式
33.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，
而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
34.如图1所示，一种废弃物焚烧烟气脱酸耦合飞灰水洗分盐的方法，具体包括以下步骤：
35.步骤1、将废弃物焚烧设备产生的烟气经余热利用后引入到烟气脱酸设备中；废弃物焚烧设备为生活垃圾焚烧炉或者危废焚烧回转窑或者其他具有焚烧功能的设备。
36.步骤2、在烟气脱酸设备中，采用氢氧化钙干法或氢氧化钙半干法对烟气中的hcl和so2酸性气体进行第一次脱除；化学反应方程式为：
37.ca(oh)2 2hcl＝cacl2 2h2o
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(1)
38.ca(oh)2 so2＝caso3 h2o
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(2)
39.2caso3 o2＝caso4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。
40.步骤3、测量烟气脱酸设备中hcl浓度，根据测得浓度，控制钠碱计量输送设备向烟气脱酸设备中输送的钠碱含量，使na/cl当量比为1；对烟气中的hcl和so2酸性气体进行第二次脱除；钠碱计量输送设备向输送的烟气脱酸设备中输送的钠碱为碳酸钠na2co3和/或氢氧化钠naoh和/或碳酸氢钠nahco3。
41.以加入的钠碱为氢氧化钠naoh为例，第二次脱酸的化学反应方程式为：
42.naoh hcl＝nacl h2o
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(6)
43.2naoh so2＝na2so3 h2o
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(7)
44.2na2so3 o2＝na2so4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)。
45.步骤4、测量烟气脱酸设备中酸性气体浓度，根据测得浓度，继续控制氢氧化钙计量输送设备向烟气脱酸设备中输送的氢氧化钙含量，使从烟气脱酸设备进入烟囱排放的烟气中酸性气体的含量满足国家排放标准。火电厂执行gb13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》；gb 16297－1996大气污染物综合排放标准。
46.步骤5、步骤2中脱除酸性气体后的生成物和烟气中的颗粒物被除尘器捕捉收集，变为飞灰，并进入飞灰储运系统中进行储存和运输。
47.步骤6、飞灰储运系统中的飞灰送入飞灰水洗分盐系统中进行洗涤分盐。飞灰水洗的化学反应方程式为：
48.na2so3 ca(oh)2＝caso3↓
2naoh
ꢀꢀꢀ
(9)
49.cacl2 na2so3＝caso3↓
2nacl
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(10)
50.cacl2 na2so4＝caso4↓
2nacl
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(11)。
51.生活垃圾及危险废弃物焚烧过程中产生的烟气含有大量的hcl和so2酸性气体，常规方法是采用ca(oh)2进行中和去除，化学反应方程式如(1)、(2)、(3)所示。
52.脱酸反应的生成物和烟气中的颗粒物经布袋除尘器收集即为飞灰，飞灰中含有二噁英、重金属及氯盐，对环境和人体的健康危害很大。随着填埋场地的减少，飞灰的资源化利用受到广泛的关注和研究。飞灰中的氯盐含量较高，是飞灰资源化利用的主要阻碍，目前主要通过水洗的方法对飞灰中的氯盐进行洗脱。在飞灰水洗脱氯盐工艺中需要消耗大量的na2co3，目的是将飞灰洗涤水中溶解的cacl2及少量ca(oh)2转变为caco3沉淀达到去除钙离子的目的，同时需要hcl溶液以调节ph值，化学反应方程式为：
53.cacl2 na2co3＝caco3↓
2nacl
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(4)
54.ca(oh)2 na2co3＝caco3↓
2naoh
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(5)
55.naoh hcl＝nacl h2o
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(6)。
56.分析化学反应式(1)-(6)可以发现，烟气脱酸反应中用于中和hcl气体所消耗的ca(oh)2最终转变为了caco3沉淀，水洗过程消耗的na2co3则转变为nacl。因此，本发明提出在烟气脱酸反应中直接使用na2co3和/或naoh和/或nahco3替代部分ca(oh)2以脱除酸性气体，达到烟气脱酸和飞灰水洗脱盐整个过程节约ca(oh)2的目的。
57.以naoh为例，烟气脱酸化学反应式如(1)、(2)、(3)、(6)、(7)、(8)所示；飞灰水洗过程中的化学反应如(9)、(10)、(11)所示。
58.通过化学反应式的理论分析可知，当烟气中有1摩尔hcl气体时，为达到最佳的经济效益，所需的na2co3或naoh或nahco3量分别为0.5摩尔、1摩尔、1摩尔，最终实现烟气脱酸和飞灰水洗整个过程节约0.5摩尔ca(oh)2。
59.本发明处理方法中飞灰中的cacl2的含量降低，飞灰吸湿性变弱，有利于飞灰的储存和运输。而且，本发明的烟气净化能实现hcl和so2污染物的超低排放，同时产生的飞灰量会减少，有助于水洗能耗的降低。
60.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
61.以500t/d的生活垃圾焚烧发电项目为例进行分析，其烟气产生量为84000nm3/h，hcl和so2的浓度分别为600mg/nm3和400mg/nm3，年运行8000h，则hcl和so2的年处理量分别为11048kmol/a和4200kmol/a。naoh、na2co3和ca(oh)2的价格分别为4000元/吨、3500元/吨、800元/吨。
62.对于以ca(oh)2为脱酸剂的半干法或干法脱酸耦合飞灰水洗脱氯盐工艺，ca(oh)2的理论消耗量为9724kmol/a，实际运行过程中ca(oh)2消耗量为理论消耗量的1.2倍，则实际ca(oh)2消耗量为11668.8kmol/a。在飞灰水洗脱氯盐过程中需要5524kmol的na2co3将5524kmol的cacl2沉淀下来，需要80kmol/a的na2co3将水洗液中溶解的ca(oh)2沉淀下来。na2co3消耗量594吨/年，计207.9万元/年。ca(oh)2消耗量863.5吨/年，计69.1万元/年。
63.对于以naoh和ca(oh)2为脱酸剂的半干法或干法脱酸耦合飞灰水洗脱氯盐工艺，naoh的理论消耗量为11048kmol/a，ca(oh)2的理论消耗量为4200kmol/a，实际运行过程中严格控制naoh的量接近但不超过理论消耗量，ca(oh)2的实际消耗量为理论消耗量的1.3倍，则naoh消耗量为11048kmol/a，ca(oh)2的实际消耗量为5460kmol/a。在飞灰水洗脱氯盐过程中需要80kmol/a的na2co3将水洗液中溶解的ca(oh)2沉淀下来。naoh消耗量441.9吨/年，计176.8万元/年。na2co3消耗量8.5吨/年，计3万元/年。ca(oh)2消耗量404吨/年，计32.3万元/年。
64.与以ca(oh)2为脱酸剂的半干法或干法脱酸耦合飞灰水洗脱氯盐工艺相比较，以naoh和ca(oh)2为脱酸剂的半干法或干法脱酸耦合飞灰水洗脱氯盐工艺，在整个过程中节约ca(oh)2的量为459.5吨/年，节约的药剂费用为64.9万元/年，具有显著的洗脱效果和经济效益。
65.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。