本發(fā)明涉及污泥焚燒煙氣處理，具體涉及一種污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、污泥焚燒(sludge?incineration)是一種常見的污泥處理方法，它可以破壞污泥中的全部有機質(zhì)，殺死一切病原體。污泥焚燒利用焚燒爐將脫水污泥加溫干燥，以減少負荷和能耗，采用高溫來氧化污泥中的有機物，使污泥成為少量灰燼，最大限度地減少污泥體積，焚燒殘渣相對含水率約為75％的污泥僅為原有體積的10％左右。當污泥自身的燃燒熱值較高，城市衛(wèi)生要求較高，或污泥有毒物質(zhì)含量高，而不能被綜合利用時，可采用污泥焚燒進行處理。污泥在焚燒后，還應同步建設(shè)相應的煙氣治理設(shè)施，保證煙氣的達標排放。

2、現(xiàn)有垃圾焚燒煙氣的常規(guī)處理方法包括：于200℃以下進行布袋除塵，加入二氧化硫和石灰水進行濕法脫酸，此時，煙氣溫度為50℃～60℃，需要消耗大量蒸汽或電能將煙氣的溫度升至100℃～200℃進行低溫選擇性催化還原(scr)脫硝，以得到符合排放要求的煙氣。目前，在污泥焚燒處理領(lǐng)域，因環(huán)保政策嚴苛，工業(yè)企業(yè)不再有燃煤指標，在污泥焚燒處理過程中只能摻燒生物質(zhì)燃料，以保證污泥的熱值達到自持燃燒的效果，從而產(chǎn)生了與常規(guī)燃煤鍋爐及常規(guī)污泥摻燒燃煤焚燒爐不同的煙氣成分，這種煙氣具有高塵、高溫、高濕、高酸和高堿金屬的特點。

3、因污泥摻燒生物質(zhì)焚燒屬于新生行業(yè)，當前還沒有針對這種污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的高塵、高溫、高濕、高酸和高堿金屬的煙氣進行處理的成熟工藝，而常規(guī)的煙氣處理工藝廣泛采用垃圾焚燒的低溫脫硝和低溫除塵工藝路線，雖也能達到超低的排放標準要求，但要消耗大量的蒸汽或電能，且煙氣治理設(shè)備投資較高，同時現(xiàn)有的布袋除塵工藝只適用于200℃以下煙氣除塵，并不具備高溫除塵能力。在目前污泥焚燒領(lǐng)域，因采用雙布袋除塵工藝、垃圾焚燒爐相似的低溫scr脫硝工藝等煙氣治理工藝，會造成鍋爐尾部煙道的嚴重積灰，長則只運行三個月、短則半個月，須停爐對鍋爐尾部煙道積灰進行清理；且現(xiàn)有的低溫scr脫硝工藝需要消耗大量的蒸汽或電能用于煙氣加熱，造成能量的浪費，以小時10萬nm3煙氣為例，年運行成本高達800余萬元；此外，對于低溫scr設(shè)備，國產(chǎn)的壽命低，使用時間只有3年左右，進口的使用壽命雖可達到5年，但價格昂貴。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理方法及系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理方法，包括以下步驟：

4、s1，向焚燒爐的第一煙道中噴入還原劑，進行非選擇性催化還原脫硝反應，得第一煙氣；

5、s2，將所述第一煙氣排入第二煙道，向所述第二煙道中噴入消石灰，進行干法脫酸反應，得第二煙氣；

6、s3，將所述第二煙氣排入高溫除塵系統(tǒng)中，得第三煙氣；

7、s4，向所述第三煙氣中加入催化劑，進行選擇性催化還原脫硝反應，得第四煙氣；

8、s5，將所述第四煙氣排入第三煙道，于150℃～200℃向所述第三煙道中噴入吸附劑，進行二噁英吸附，得第五煙氣；

9、s6，將所述第五煙氣排入布袋除塵系統(tǒng)，得第六煙氣；

10、s7，向所述第六煙氣中噴淋堿性溶液，進行濕法脫酸脫硫反應，得排放達標的煙氣。

11、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理方法，先在鍋爐運行操作中噴入還原劑，進行爐內(nèi)脫硝反應(sncr)，將煙氣中的部分氮氧化物還原為氮氣和水，可有效減少工廠氮氧化物的排放量；為避免高酸煙氣對后續(xù)高溫除塵等設(shè)備的腐蝕，同時降低后續(xù)濕法脫酸脫硫?qū)ξ锪系南暮徒档蛷U水的排放量，通過噴入消石灰對煙氣進行干法脫酸，以去除煙氣中的部分酸性氣體(如hf、sox、hcl)；然后通過高溫除塵系統(tǒng)去除煙氣中的堿金屬和大顆粒粉塵，將煙氣中的煙塵含量降至5mg/nm3以下，避免了后續(xù)脫硝催化劑因堿金屬含量高而中毒失效，至此得到基本等同于現(xiàn)有燃氣爐的潔凈煙氣(指無煙塵和堿金屬，第三煙氣中煙塵的濃度≤5mg/nm3)；煙氣中殘留的氮氧化物在催化劑和剩余的還原劑的作用下，在凈氣箱內(nèi)發(fā)生還原反應，生成可排放的氮氣和水，進一步去除了煙氣中的氮氧化物，使煙氣中氮氧化物含量達到超低排放標準，并且相較于低溫scr設(shè)備，高溫scr設(shè)備的投資成本大大降低；此外，煙氣直接在高溫(300℃～420℃)下完成除塵和脫硝(scr)，不用消耗蒸汽，大大降低了能耗，節(jié)約了投資和運行成本，同時高溫除塵后，避免了鍋爐尾部煙道設(shè)備(焚燒爐的空預器)的積灰，解決了尾部煙道設(shè)備因積灰造成經(jīng)常性停爐的問題，延長了鍋爐的連續(xù)運行時間；本發(fā)明通過大量試驗發(fā)現(xiàn)，在150℃～200℃下，吸附劑可以最大程度地吸附煙氣中的二噁英與重金屬；再通過布袋除塵系統(tǒng)來有效捕集煙氣中裹夾的未反應完全的吸附劑，在濾袋表面形成一層濾餅，可以繼續(xù)吸附二噁英與重金屬，同時將煙氣中絕大部分的粉塵(即吸附劑)捕集下來；最后通過噴淋堿性溶液，對煙氣中殘留的酸性氣體(如hf、hc1、so2等)進行濕法脫酸脫硫反應，生成nac1、naf、na2so3、na2so4等鹽類，進一步去除煙氣中的酸性氣體，確保整個脫硫系統(tǒng)具備超低排放能力；此外，濕法脫酸脫硫技術(shù)穩(wěn)定高效，可快速穩(wěn)定地達到超低排放的標準。

12、本發(fā)明提供的污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理方法，有效解決了高塵、高溫、高濕、高酸和高堿金屬的煙氣的環(huán)保治理問題，操作方法簡單易行，較常規(guī)電廠、垃圾焚燒爐、污泥焚燒等煙氣治理工藝設(shè)備的投資成本低；不僅大大降低了能耗，節(jié)約了運行成本，并且尾部煙道無積灰，有效減少了因積灰停爐的時間，鍋爐運行時間延長至半年以上；先高溫除塵(步驟s3)后高溫脫硝(步驟s4)，避免了scr催化劑的堿金屬中毒，延長了催化劑使用壽命，延長了鍋爐的運行時間，同時脫硝效率高，nox可以穩(wěn)定排放，無nox排放超標的風險。

13、優(yōu)選的，污泥摻燒生物質(zhì)中污泥與生物質(zhì)的質(zhì)量比為4:1～17:3。即污泥摻燒生物質(zhì)焚燒時，燃料為80％～85％的污泥和15％～20％的生物質(zhì)。

14、優(yōu)選的，所述污泥包括以下質(zhì)量百分含量的成分：收到基碳8％～14％、收到基氫1.5％～2.5％、收到基氧10％～12％、收到基氮1％～2％、全硫0.3％～1％、收到基灰分25％～32％、氯0.2％～0.5％和水分40％～50％。

15、優(yōu)選的，所述生物質(zhì)包括以下質(zhì)量百分含量的成分：收到基碳30％～40％、收到基氫4％～7％、收到基氧25％～32％、收到基氮2％～5％、全硫0.1％～0.4％、收到基灰分15％～20％、氯0.1％～0.3％和水分5％～10％。

16、優(yōu)選的，所述污泥的收到基低位發(fā)熱量為800kcal/kg～900kcal/kg。

17、優(yōu)選的，所述生物質(zhì)的收到基低位發(fā)熱量為3000kcal/kg～4000kcal/kg。

18、優(yōu)選的，所述煙氣包含氧氣、水蒸氣、煙塵、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫、一氧化碳、二噁英和堿金屬。

19、進一步優(yōu)選的，所述堿金屬包括鉀、鈉、汞、鎘、鉈、鉛、砷、銻、銅、鉻、鈷、錳、釩和鎳。

20、進一步優(yōu)選的，所述煙氣中所述氧氣的體積濃度為3％～6％，所述水蒸氣的體積濃度為26％～30％，所述煙塵的濃度為70g/nm3～90g/nm3，所述氮氧化物的濃度為320mg/nm3～360mg/nm3，所述二氧化硫的濃度為3500mg/nm3～4000mg/nm3，所述氯化氫的濃度為1000mg/nm3～1400mg/nm3，所述一氧化碳的濃度為70mg/nm3～90mg/nm3，所述二噁英的年平均濃度為3ng?teq/nm3～5ng?teq/nm3，所述堿金屬的濃度為80mg/nm3～150mg/nm3。需要說明的是，上述濃度均為11％體積濃度o2下的干煙氣體濃度。

21、本發(fā)明中，由污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣具有高塵、高溫、高濕、高酸和高堿金屬的特點。

22、優(yōu)選的，步驟s1中，在噴入所述還原劑之前，還包括在所述焚燒爐的爐膛內(nèi)噴入石灰石鈣粉，進行爐內(nèi)輔助脫硫反應。

23、本發(fā)明在鍋爐運行操作中，通過石灰石鈣粉對煙氣進行脫硫，減輕了后續(xù)脫酸、防腐和降成本的壓力。

24、進一步優(yōu)選的，步驟s1中，所述石灰石鈣粉中的鈣與所述煙氣中的二氧化硫的摩爾比為0:1～2:1。

25、本發(fā)明中，s1的脫硫反應屬于爐內(nèi)輔助脫硫步驟，需兼顧焚燒爐的爐膛溫度，可以降低s2和s7步驟中的脫硫量。

26、優(yōu)選的，步驟s1中，所述還原劑為18wt％～22wt％的氨水溶液。

27、優(yōu)選的，步驟s1中，所述還原劑的加入量為0.14g/nm3～2.26g/nm3。

28、進一步優(yōu)選的，步驟s1中，所述氨水溶液中的氨與所述煙氣中的氮的摩爾比為1.2:1～1.5:1。

29、需要說明的是，本發(fā)明中還原劑的加入量主要依據(jù)煙氣中的氮氧化物含量、氨逃逸最小限制和氮氧化物最低排放指標而定。

30、優(yōu)選的，步驟s1中，所述非選擇性催化還原脫硝反應的溫度為850℃～910℃。

31、優(yōu)選的，步驟s1中，所述第一煙氣中氮氧化物的濃度≤170mg/nm3，氨氣的的濃度為5mg/nm3～8mg/nm3。

32、優(yōu)選的，步驟s2中，所述消石灰的細度為300目～350目，比表面積≥20m2/g。

33、優(yōu)選的，步驟s2中，所述消石灰的加入量為2g/nm3～4.8g/nm3。

34、優(yōu)選的，步驟s2中，排入所述第二煙道中的所述第一煙氣的溫度為320℃～400℃。

35、優(yōu)選的，步驟s2中，所述第二煙氣的溫度為310℃～390℃。

36、優(yōu)選的，步驟s3中，所述高溫除塵系統(tǒng)采用金屬濾筒。

37、進一步優(yōu)選的，步驟s3中，所述金屬濾筒采用覆膜-多孔金屬膜。

38、本發(fā)明中，覆膜-多孔金屬膜以納米級、微米級金屬粉體為基礎(chǔ)，采用連續(xù)梯度非對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，即由微納膜層、過渡層、骨架層和透氣層組成連續(xù)梯度層結(jié)構(gòu)。其中，微納膜層起過濾作用，過渡層、骨架層、透氣層起增強作用，過濾精度高(0.1μm～10μm)，透氣性能佳，具有高過濾精度、高孔隙率、高透氣性、耐高溫、耐腐蝕、抗氣流沖擊和抗機械振動等特點，低阻高效，在高溫煙氣除塵領(lǐng)域是理想的除塵材料。

39、示例的，步驟s3中，所述金屬濾筒的材質(zhì)為雙相鋼2205或鎳基合金。

40、優(yōu)選的，步驟s3中，所述第三煙氣中煙塵的濃度≤5mg/nm3。

41、優(yōu)選的，步驟s3中，所述高溫除塵系統(tǒng)的除塵效率為99.9％以上。

42、優(yōu)選的，步驟s3中，所述第三煙氣的溫度為300℃～380℃。

43、示例的，步驟s3中，當粉塵在金屬濾筒表面沉積到一定厚度后，采用壓縮空氣對高溫除塵系統(tǒng)進行脈沖清灰。

44、優(yōu)選的，步驟s4中，所述催化劑采用蜂窩板式結(jié)構(gòu)。

45、本發(fā)明采用蜂窩板式結(jié)構(gòu)的催化劑，更有利于scr反應的進行，可進一步高效去除煙氣中的氮氧化物。

46、進一步優(yōu)選的，步驟s4中，所述催化劑的體積密度為380kg/m3～400kg/m3。

47、本發(fā)明中，蜂窩板式結(jié)構(gòu)的催化劑可以采用高孔數(shù)(30孔以上)催化劑，以達到相應的體積密度要求。

48、優(yōu)選的，步驟s4中，所述催化劑為金屬氧化物。進一步優(yōu)選的，所述金屬氧化物為v2o5、tio2、wo3或sio2中的至少2種。

49、示例的，所述催化劑包括0.2wt％～2wt％的活性組分和80wt％～90wt％的載體；所述活性組分為v2o5、tio2、wo3或sio2中的至少2種，所述載體為tio2。

50、優(yōu)選的，步驟s4中，所述催化劑的加入量為200g/nm3～320g/nm3。

51、優(yōu)選的，步驟s4中，所述第四煙氣中氮氧化物的濃度≤50mg/nm3，氨氣的濃度≤2.5mg/nm3。

52、優(yōu)選的，步驟s5中，排入所述第三煙道中的所述第四煙氣的溫度為150℃～200℃。

53、優(yōu)選的，步驟s5中，所述吸附劑為活性炭。

54、優(yōu)選的，步驟s5中，所述吸附劑的細度為230目～280目，比表面積≥800m2/g。

55、優(yōu)選的，步驟s5中，所述吸附劑的加入量為0.15g/nm3～0.24g/nm3。

56、優(yōu)選的，步驟s5中，所述第五煙氣的溫度為130℃～160℃。

57、優(yōu)選的，步驟s6中，所述布袋除塵系統(tǒng)的濾袋面積為0.04m2/nm3～0.06m2/nm3。

58、示例的，步驟s6中，當粉塵沉積到一定厚度后，采用壓縮空氣反吹對布袋除塵系統(tǒng)進行脈沖清灰。

59、優(yōu)選的，步驟s6中，所述第六煙氣中煙塵的濃度≤5mg/nm3。

60、優(yōu)選的，步驟s6中，所述布袋除塵系統(tǒng)的除塵效率為99.9％以上。

61、優(yōu)選的，步驟s6中，所述第六煙氣的溫度為120℃～150℃。

62、優(yōu)選的，步驟s7中，所述堿性溶液為25wt％～35wt％的氫氧化鈉溶液。

63、本發(fā)明中，naoh溶液吸收so2并副產(chǎn)亞硫酸鈉的過程分為以下幾步：2naoh+so2→na2so3+h2o，na2so3+so2+h2o→2nahso3；na2so3與塔內(nèi)的空氣氧化，進行下列反應：na2so3+1/2o2＝na2so4；煙氣中的hcl與naoh溶液還發(fā)生如下反應：naoh+hcl→nacl+h2o。

64、優(yōu)選的，步驟s7中，所述堿性溶液的加入量為8g/nm3～13g/nm3。

65、優(yōu)選的，步驟s7中，所述第七煙氣的溫度為50℃～60℃。

66、示例的，所述煙氣污染物的排放指標如表1所示。表中，手工監(jiān)測時，“數(shù)值含義”列的“小時均值”為測定均值。

67、表1煙氣污染物的排放指標

68、

69、第二方面，本發(fā)明提供一種污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理系統(tǒng)，包括循環(huán)流化床焚燒爐、爐內(nèi)輔助脫硫系統(tǒng)、爐內(nèi)sncr系統(tǒng)、干法噴射脫酸系統(tǒng)、高溫除塵系統(tǒng)、高溫scr系統(tǒng)、噴射吸附系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)和脫硫塔脫酸系統(tǒng)；其中，

70、所述循環(huán)流化床焚燒爐，依次設(shè)有爐膛、旋風分離器、過熱器、省煤器、空預器和煙囪；所述旋風分離器的出口處連接有第一煙道，所述過熱器的出口處連有第二煙道，所述空預器的出口處連接有第三煙道；

71、所述爐內(nèi)輔助脫硫系統(tǒng)，通過所述爐膛的進料口與所述爐膛相連，用于向所述爐膛內(nèi)噴入石灰石鈣粉，以脫除煙氣中的硫氧化物；

72、所述爐內(nèi)sncr系統(tǒng)，與所述第一煙道相連，用于向所述第一煙道中噴入還原劑，以脫除煙氣中的部分氮氧化物；

73、所述干法噴射脫酸系統(tǒng)，與所述第二煙道相連，用于向所述第二煙道中噴入消石灰，以脫除煙氣中的部分酸性氣體，保護高溫除塵系統(tǒng)不受腐蝕；

74、所述高溫除塵系統(tǒng)，置于所述第二煙道的后端，用于在300℃～400℃下脫除煙氣中的堿金屬和粉塵，設(shè)有金屬濾筒和凈氣箱；

75、所述高溫scr系統(tǒng)，置于所述高溫除塵系統(tǒng)的后端，用于脫除煙氣中的剩余氮氧化物；

76、所述省煤器，置于所述高溫scr系統(tǒng)的后端；

77、所述噴射吸附系統(tǒng)，與所述第三煙道相連，用于向所述第三煙道中噴入吸附劑，以脫除煙氣中的二噁英及重金屬；

78、所述布袋除塵系統(tǒng)，置于所述第三煙道的后端，用于去除煙氣中的吸附劑和粉塵；

79、所述脫硫塔脫酸系統(tǒng)，置于所述布袋除塵器的后端，用于濕法脫酸脫硫反應，以脫除煙氣中的酸性氣體和硫氧化物；

80、所述煙囪，置于所述脫硫塔脫酸系統(tǒng)的后端，用于排放排放達標的煙氣。

81、優(yōu)選的，所述污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理系統(tǒng)還包括：飛灰輸送系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)和儀表控制系統(tǒng)；其中，

82、所述飛灰輸送系統(tǒng)，用于將所述高溫除塵系統(tǒng)和所述布袋除塵系統(tǒng)中的飛灰傳送至飛灰儲倉；

83、所述壓縮空氣系統(tǒng)，用于對所述高溫除塵系統(tǒng)和所述布袋除塵系統(tǒng)進行脈沖清灰；

84、所述儀表控制系統(tǒng)，用于對各環(huán)節(jié)進行溫度、壓力、流量、差壓及液位開關(guān)量的控制。

85、本發(fā)明提供的污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理系統(tǒng)，有效解決了高塵、高溫、高濕、高酸和高堿金屬的煙氣的環(huán)保治理問題，操作方法簡單易行，設(shè)備投資成本低；不僅大大降低了能耗，節(jié)約了運行成本，同時還有效解決了尾部煙道積灰的問題，減少了因積灰停爐的時間，鍋爐運行時間延長至半年以上；先高溫除塵后高溫脫硝，避免了scr催化劑的堿金屬中毒，延長了催化劑使用壽命，同時脫硝效率高，nox可以穩(wěn)定排放，無nox排放超標的風險。

86、發(fā)明人通過對比發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的垃圾焚燒煙氣的處理系統(tǒng)的總投資約5000萬元～6000萬元，低溫scr脫硝系統(tǒng)每年消耗蒸汽量約2.88萬噸，折合蒸汽的運行費用約865萬元；而本發(fā)明提供的污泥摻燒生物質(zhì)焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理系統(tǒng)的總投資約3000萬元～3200萬元，投資成本幾乎降低了一半；且在脫硝環(huán)節(jié)不需要消耗蒸汽，節(jié)約了運行費用；同時，現(xiàn)有垃圾焚燒煙氣的處理系統(tǒng)消耗的蒸汽可以翻倍轉(zhuǎn)化成對外供熱的經(jīng)濟效益。