半干法急冷及脫酸洗水塔處理有害氣體的技術(shù)方案
一、 概述
工業(yè)廢棄物、生活垃圾、醫(yī)療垃圾及有毒有害物質(zhì)的熱解焚燒處理后，其煙氣中含有大量的酸性氣體等有害成份，必須經(jīng)處理后才能排放，其凈化工藝主要有“酸性氣體處理去除”和“顆粒煙塵捕集”兩大部分組成。煙氣中有機(jī)物、重金屬、二惡英、呋喃等污染物，同時在這兩項(xiàng)處理工藝中予以捕集凈化。根據(jù)我公司在危險物焚燒處理工程方面積累的經(jīng)驗(yàn)，在尾氣處理工藝上采用國際上應(yīng)用的半干式急冷脫酸洗氣塔加布袋除塵系統(tǒng)，同時加留活性碳噴粉裝置以吸附二惡英及部分未能凈化的有害物質(zhì)，以確保達(dá)標(biāo)排放。
二、 半干法急冷、脫酸塔的形成
從目前比較成熟的理論來看，廢物焚燒產(chǎn)生的煙氣若在650℃以下逐漸降溫，二惡英等有害物質(zhì)再生成的可能性將增長，而驟冷過程則可有效抑制有害物質(zhì)質(zhì)的再生。因此，本設(shè)計只考慮利用焚燒爐出口溫度1100℃到650℃這一區(qū)間的煙氣余熱。煙氣經(jīng)氣水換熱器降溫至650℃左右可產(chǎn)生蒸汽約1100kg／h(0.4MPa表壓)，產(chǎn)生的蒸汽可用于殘渣加熱，其它生產(chǎn)需要和生活部分用汽或者直接放空。
半干法急冷塔借助于國內(nèi)外噴霧干燥機(jī)的原理，充分對能源和熱源進(jìn)行利用，生成產(chǎn)品顆粒，是干燥行業(yè)中較為成熟的產(chǎn)品，它自動化程度高，運(yùn)行較為穩(wěn)定，是干燥和制藥行業(yè)的理想設(shè)備。我們把高溫?zé)煔庾鳠嵩，把藥液作介質(zhì)，開發(fā)研制了單干法急冷、脫酸塔。
三、急冷過程
A、急冷的時間
首先我們了解了急冷塔的產(chǎn)物顆粒，它是煙塵和堿液的中和產(chǎn)物，主要成分為鹽。液滴由塔頂上部向下，當(dāng)霧化角度較小時，霧滴沿水平方向速度分量可忽略，僅考慮重力作用。液滴由某一初速度噴出，由于空氣的阻力逐漸減速，這一階段為減速階段，當(dāng)顆粒重力與所受空氣阻力相等時，顆粒由減速運(yùn)動變?yōu)榈人傧蛳逻\(yùn)動，直至成品落下至收集倉，此階段為等速運(yùn)動階斷，為此，顆粒在塔內(nèi)生成的時間(即煙氣急冷的時間)為減速和等速運(yùn)動的時間之和，其具體計算方式見斯托克斯定律。
b、技術(shù)保證
半干法塔頂?shù)拇帕φ{(diào)整霧化輪，解決廠液體（二流體、二流體)霧化工作中噴嘴易堵塞的難題，實(shí)現(xiàn)了流量不穩(wěn)定的情況下能夠均勻霧化的效果，在脫硫除酸過程中，制備的堿液由比例調(diào)節(jié)儀控制料袋，凈料液送入霧化器中，在磁力高速霧化輪的作用—下，完成霧化過程。由于磁力高速霧化輪的分割線速度為100/200m/s（霧化輪直徑大小，應(yīng)根據(jù)各軸系大小，轉(zhuǎn)軸的撓性強(qiáng)度，各臨界轉(zhuǎn)速等因素來確定）。使得液體形成近于納米級的單體顆粒與煙氣垂直高速運(yùn)動的群體實(shí)施高速切割滲透混合，在此剎那間，納米級單體顆粒液體由于比表面積迅速增大，與高速煙氣接觸迅速吸收熱量。蒸發(fā)干燥，在瞬間得以完成，使急冷、降溫、干燥、吸熱、中和反應(yīng)于一體。
綜上所述，煙氣急冷的過程，實(shí)際上也就是霧液吸熱蒸發(fā)的過程。它略大于傳熱的時間，為此，良好的霧化效果是急冷的關(guān)鍵，遵循能量守恒的原理，高溫?zé)煔庠诤芏痰臅r間是能夠急冷的。
四、 脫酸及有害物質(zhì)的處理過程
a、針對煙氣特點(diǎn)，選擇不同的物料與煙氣進(jìn)行混合，對于氮氧化物、硫化物、碳化碳、氟化氫、二惡英、汞等重金屬物質(zhì)，目前最理想、最有效的中和物料為純堿溶液。酸堿介質(zhì)在高溫下活性極強(qiáng)。又借助于磁力調(diào)整離心霧化器的磁力霧化，其比表面積極大，混合均勻性好，反應(yīng)更加充分，脫氮、脫酸效率比傳統(tǒng)工藝大80%左右。
b、對于二惡英、汞等重金屬物質(zhì)。由于急冷過程可以使得汽化狀態(tài)下的有害物質(zhì)迅速固化，跟隨酸堿中和產(chǎn)物一起進(jìn)入收灰倉，少許沒有固化的物質(zhì)被活性碳吸附，進(jìn)入布袋除塵器，最終被布袋除塵器收集。
具體化學(xué)反應(yīng)式如下：
NO+O2→NO3
NO2+H2O→HNO3+NO
NO2+O2+2H2O→4HNO2
（1） NaOH+HNO3→NaNO2+H2O
碳化物的中和
SO2+O2→SO4
SO2+H2O→H2SO3
SO2+NaOH→Na2SO2+H2O
（2）H2SO4+NaOH→Na2SO4+H2O
碳化物的中和
CO2+H2O→H2CO3
（3） H2CO3+NaCO2+H2O
氯化物的中和
（4） HC1+NaOH→NaC1+H2O
氫氟酸的中和
（5）HF+NaOH→NaF+H2O
五、自動化控制過程
首先，由溫度監(jiān)測系統(tǒng)對尾氣溫度進(jìn)行監(jiān)測，輸出0-10MAa或4-20MA信號，該信號經(jīng)PLC程序控制執(zhí)行器處理，在比例調(diào)節(jié)儀的作用下傳遞給料泵，對料泵的運(yùn)行發(fā)出運(yùn)行指令，控制料泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到自動給料的目的，使得尾氣溫度極為恒定。特別是在處理有毒在害的氣體時，避免了人體的直接接觸，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面分離，使設(shè)備更具有人性化、自動化。
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六、氣體排放符合下列國家標(biāo)準(zhǔn)
1、《醫(yī)療廢物焚燒爐技術(shù)要求》試行（GB19128-2003）標(biāo)準(zhǔn)
2、《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）標(biāo)準(zhǔn)
3、醫(yī)療廢物焚燒爐大氣污染物酸性污染物排放限值
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