1.本發(fā)明涉及垃圾焚燒的方法，具體地涉及采用催化分解煙氣中的二噁英處理垃圾的方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.生活垃圾(包含廢塑料、廢橡膠、紙屑、木、布、根、葉、草)和有機廢棄物在焚燒中不可避免的產(chǎn)生二噁英有害氣體物質(zhì)；二噁英屬于氯代三環(huán)芳烴類化合物，是多氯化二苯并二惡英(pcdd)和氯化二苯并呋喃 (pcdf)的統(tǒng)稱，是由200多種異構(gòu)體、同系物等組成的混合體；二噁英在標準狀態(tài)下是無色無味固態(tài)物質(zhì)，熔點為303～305℃，化學性質(zhì)穩(wěn)定，在水中溶解度很低，難溶于水，常溫下不揮發(fā)，難氧化、分解或水解，二噁英的毒性又很強，是一級致癌、致畸物質(zhì)，對人體損害極大；二噁英是垃圾焚燒中產(chǎn)生的主要污染有毒物質(zhì)；目前，500噸/日以上經(jīng)濟規(guī)模的垃圾焚燒廣泛采用3t+e技術(shù)以控制二噁英(pcdd/f)在爐膛內(nèi)生成，由于我國垃圾原料的多樣性，以及爐膛內(nèi)焚燒溫度不均勻性，3t+e技術(shù)只能減少二嗯英的生成；目前，垃圾焚燒除去二噁英主要采用活性炭吸附煙氣中的二噁英，最后通過袋式收塵器收集去除二噁英，吸附了二噁英和塵埃的活性炭也稱為生活垃圾焚燒飛灰，屬于《國家危險廢物名錄》口中的hw18類危險廢物，對環(huán)境和人體健康有極大的傷害；根據(jù)《生活垃圾焚燒控制標準》 (gb18485

?

2014)規(guī)定：“生活垃圾焚燒飛灰應(yīng)該按危險廢棄物管理”，通常采用固化或熱熔融的高成本處理方法對飛灰進行無害化處理；利用 3t+e高溫分解二噁英或采用活性炭吸附處理二噁英的工藝流程長，處理設(shè)備復(fù)雜，成本高，極大地增加了垃圾處理的綜合運行成本；

3.特別地，采用3t+e高溫分解二噁英的方法，具有工程投資大，工藝流程長、溫度高達750

?

1000℃，能耗大和操作復(fù)雜的嚴重問題，不適合國家振興鄉(xiāng)村中廣泛推廣的急需的小型(如一個村的垃圾一般在是3

?

10噸/ 日，一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的垃圾一般在100噸/日以下)垃圾焚燒系統(tǒng)；

4.現(xiàn)有技術(shù)已公開了一些解決這方面問題的技術(shù)方案，例如：本發(fā)明申請人在授權(quán)的usp6,133,491《一種從生活垃圾和/或有機廢棄物制取烴類的方法和設(shè)備》，在授權(quán)的zl200710130127.5《一種連續(xù)化處理生活垃圾的方法》和在授權(quán)的zl98117823.5《用生活垃圾和或有機廢棄物制取烴類的方法和設(shè)備》中，都公開了采用無氧條件下的非焚燒法的干餾方式處理生活垃圾，有不產(chǎn)生二噁英的優(yōu)點，存在的問題是：以上方法屬于垃圾的間接加熱方式，間接加熱的傳熱效果差，垃圾干餾的耗能高，通常的需要額外補充燃料給干餾設(shè)備加熱才能使使垃圾完全分解，極大的增加了垃圾處理的運行成本；

5.有關(guān)催化劑分解煙氣中二噁英的方法已有報導(dǎo)，在cn112191267a《一種催化氧化脫除煙氣中二噁英的蜂窩式催化劑及其制備方法》，以及在 cn111151263a《一種脫除煙氣中二噁英的催化劑及其制備方法和應(yīng)用》中，是將活性組分、載體和粘合劑先混合在一起，然后進行混煉、陳化成泥料、成型、干燥和煅燒而成；催化劑孔隙的表層成分與其內(nèi)部成分是一致，即催化劑表面含有大量的非活性的載體成分和催化劑內(nèi)部含有大量的昂貴的活性

組分，催化反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑孔隙表層，由于催化劑孔隙表層含有大量的非活性的載體成分，其孔隙表層的活性組分含量低、活性組分分布量小，導(dǎo)致催化劑的催化效果差，催化劑活性組分利用率低；煙氣中的二噁英只能與蜂窩狀或顆粒狀催化劑孔隙表層的活性組分接觸而發(fā)生催化分解，而催化劑內(nèi)部含有的大量昂貴的活性組分無法起到催化作用；通常地，一旦催化劑表面“中毒”失效，整體催化劑將被丟棄，包含在催化劑內(nèi)部的昂貴的活性組分也被丟棄掉，造成很大的催化劑資源浪費，增大了垃圾處理中氣體凈化達標處理的綜合成本，這是現(xiàn)有公開的顆粒狀或蜂窩狀二噁英分解催化劑的缺陷。

6.通常地，中小型垃圾焚燒裝置大多屬于缺氧焚燒爐，垃圾在焚燒中供氧不足，垃圾燃燒不均勻，導(dǎo)致煙氣中含有大量的高沸點有機高分子焦油和重烴物質(zhì)，在煙氣后工序降溫過程中，煙氣中的氣相焦油分子和重烴分子易冷凝成粘稠液體和焦油，粘稠液體和焦油易堵塞設(shè)備、管道，以及易堵塞后工序的二噁英分解催化劑的表面孔隙，導(dǎo)致催化劑“中毒”失效，極大地影響垃圾焚燒煙氣凈化處理；對于垃圾焚燒中的煙氣治理，現(xiàn)有公開的催化燃燒廢氣凈化裝置、uv光解廢氣凈化器和等離子廢氣凈化器只能分解室溫下易揮發(fā)性有機物(vocs)，即在常溫下處于氣相的小分子非甲烷碳氫化合物(簡稱nmhcs)、氣相含氧有機化合物、氣相鹵代烴、氣相含氮有機化合物和氣相含硫有機化合物，很難徹底分解室溫下的粘稠液體和焦油，導(dǎo)致煙囪排放的氣體中含有發(fā)臭氣體嚴重污染大氣，影響破壞周圍居民的生存環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

7.本發(fā)明的目的就是要彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺乏，提供在較低溫度和催化劑的作用下將煙氣中的二噁英徹底分解變成二氧化碳、水和氯化氫，再通過堿液噴淋除去氯化氫的垃圾處理方法。

8.本發(fā)明一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，包括以下步驟：

9.(1)將所述垃圾經(jīng)加料裝置1裝入焚燒爐2內(nèi)并密閉焚燒爐2；

10.(2)將空氣送入焚燒爐2內(nèi)，對垃圾進行焚燒，焚燒爐2內(nèi)的溫度控制在180

?

500℃，壓力為常壓，將垃圾進行焚燒至燼；

11.(3)垃圾焚燒后產(chǎn)生的灰渣靠重力落入焚燒爐2底部的灰渣箱9內(nèi)后排出；將垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣從焚燒爐2煙氣出口排出；

12.(4)將焚燒爐2排出的煙氣引入二次燃燒室3內(nèi)，對煙氣中的焦油、高分子有機氣體和其它有害氣體進行焚燒，消除焦油對催化固定床5內(nèi)催化劑孔隙的堵塞，二次燃燒室3內(nèi)的煙氣出口溫度控制在300

?

600℃；

13.(5)將二次焚燒室3排出的煙氣引入裝有蜂窩狀或顆粒狀脫硫劑的脫硫裝置4內(nèi)，用脫硫劑除去煙氣中的含硫物質(zhì)；

14.(6)將脫硫裝置4排出的煙氣引入催化固定床5內(nèi)，催化固定床5內(nèi)配置有進一步分解有機物和焦油的蜂窩狀催化劑，以及裝有分解二噁英的蜂窩狀的mh

?

1助催化劑和/或hm

?

2催化劑，以及公知的分解二噁英催化劑，催化固定床5內(nèi)的催化反應(yīng)溫度控制在240

?

390℃，煙氣的空速為 1000

?

20000/h，煙氣中的二噁英在催化劑作用下被分解成為二氧化碳，水和氯化氫，煙氣中的高分子有機物和焦油被催化裂解成小分子的有機物 (vocs)；

15.(7)將催化固定床5內(nèi)的煙氣排出，輸送到常規(guī)的廢氣凈化處理裝置6 中，對煙氣

中的塵埃和有害氣體進行進一步凈化處理；如采用堿液噴淋塔，利用酸堿中和反應(yīng)，除去煙氣中的酸性氣，以及除去二噁英分解產(chǎn)生的氯化氫；采用布袋除塵器對煙氣中夾帶的塵埃和顆粒物進行攔截去除，采用公知的脫硝技術(shù)設(shè)備，對煙氣中的氮氧化物(no

x

)進行催化(scr)或非催化處理(sncr)將氮氧化物轉(zhuǎn)化成n2；采用催化燃燒廢氣處理裝置，進一步除去煙氣中微量的小分子有機物(vocs)；

16.(8)將廢氣凈化處理裝置6排出的達標氣體通過引風機7和煙囪8排入大氣。

17.所述的脫硫裝置4內(nèi)的脫硫劑，是顆粒狀或蜂窩狀的氧化鐵脫硫劑、顆粒狀或蜂窩狀的氧化鋅脫硫劑或其它公知的煙氣脫硫劑；

18.所述的催化固定床5內(nèi)的裂解有機烴、焦油的顆粒狀或蜂窩狀催化劑，屬于常規(guī)的烴類熱裂解催化劑商品，sr

?

1催化劑屬于本發(fā)明所采用的其中之一的催化劑；

19.所述的催化固定床5內(nèi)裝有分解二噁英的顆粒狀或蜂窩狀催化劑，所述的二噁英的顆粒狀或蜂窩狀催化劑，包括：mh

?

2催化劑和/或hm

?

1助催化劑，以及公知的分解二噁英催化劑；

20.實施本發(fā)明一種催化分解二噁英處理垃圾的方法所采用的設(shè)備，主要由加料裝置1、焚燒爐2、灰渣箱(9)、二次燃燒室3、脫硫裝置4、催化固定床5、氣體凈化處理裝置6，引風機7和煙囪8組成；

21.所述的加料裝置1，屬于公知的螺旋進料機、往復(fù)式推料機，以及帶密封蓋的料倉，該料倉與焚燒爐爐膛之間設(shè)置卸料閥門；

22.所述的焚燒爐2，可以選用立式焚燒爐、臥式焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐，爐排式焚燒爐、流化床式焚燒爐、cao焚燒爐或缺氧燃燒的熱解干餾氣化爐；

23.所述的二次燃燒室3，屬于常規(guī)的燃燒爐，配置有燃油燃燒器或燃氣燃燒器和燃燒空氣的進口；

24.所述的脫硫裝置4，屬于常規(guī)的工業(yè)氣體脫硫塔、固定床脫硫設(shè)備或干法脫硫設(shè)備，脫硫劑屬于顆粒狀、條狀或蜂窩狀的固體，如氧化鋅脫硫劑、氧化鐵脫硫劑和氧化鎂脫硫劑......，將固體脫硫劑放入脫硫設(shè)備內(nèi)的篩孔板上，如氧化鋅脫硫劑發(fā)生下列化學反應(yīng)：

25.h2s+zno＝zns+h2o；

26.so3+zno＝znso427.所述的催化固定床5，屬于公知的工業(yè)上使用的“氣體

??

固體”催化反應(yīng)固定床(見圖2)，是圓柱形或方體的殼體10，殼體10上配置有氣體進口13和氣體出口11，殼體10內(nèi)部配置帶孔的隔板12，隔板12上面放置顆粒狀或蜂窩狀催化劑，煙氣經(jīng)過氣體進口12，穿過催化劑(14、15、 16)發(fā)生催化反應(yīng)，發(fā)生催化反應(yīng)后的氣體經(jīng)氣體出口11從催化固定床5 排出；

28.所述的氣體凈化處理裝置6，屬于常規(guī)的煙氣凈化處理設(shè)備，包括：堿液噴淋塔、布袋除塵器、公知的脫硝催化(scr)或非催化(sncr)技術(shù)設(shè)備，將氮氧化物(no

x

)轉(zhuǎn)化成n2，和催化燃燒廢氣處理裝置；

29.本發(fā)明中所述的垃圾，包括生活垃圾、醫(yī)療垃圾，廚余垃圾、農(nóng)林有機垃圾、廢塑料、廢橡膠、廢棄電子產(chǎn)品、廢棄服裝、電路板、皮革、廢藥材、其它有機廢棄物和工業(yè)有機廢料。

30.本發(fā)明煙氣中的二噁英在催化劑作用下被分解成為二氧化碳，水和氯化氫，其化

學反應(yīng)原理如下：

[0031][0032]

采用堿液(燒堿、石灰乳....)噴淋塔，將煙氣中的酸性氣體(no2、h2s、so3......)除去，如二噁英分解產(chǎn)生的氯化氫，用堿液除去，發(fā)生如下酸堿中和反應(yīng)；

[0033]

hcl+ca(oh)2→

cacl2+h2o

[0034]

h2s+ca(oh)2→

cas+h2o

[0035]

no2+ca(oh)2→

ca(no3)2+h2o

[0036]

so3++ca(oh)2→

caso4+h2o

[0037]

so2++ca(oh)2→

caso3+h2o

[0038]

在本發(fā)明的催化固定床5中，裝有蜂窩狀或顆粒狀分解二噁英的mh

?

1助催化劑和/或mh

?

2催化劑，以及裝有進一步分解有機烴和焦油的sr

?

1催化劑，sr

?

1催化劑已在本申請人授權(quán)的zl98117823.5《用生活垃圾和/或有機廢棄物制取烴類的方法和設(shè)備》和u.s.pat.no.6,133,491《processandapparatusforproducinghydrocarbonsfromresidentialtrashorwasteand/ororganicwastematerials》中公開；

[0039]

在本發(fā)明的催化固定床5中，同時地發(fā)生下列二種類型的催化反應(yīng)：

[0040]

第一種類型：在sr

?

1催化劑作用下，煙氣中的有機烴類、焦油能夠裂解變成為小分子的烴類(h2、c1?

c5)氣體，sr

?

1催化劑對焦油、高分子烴類的裂解具有好的選擇活性，屬于吸熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，能加速有機高分子烴類、焦油的分解；

[0041]

第二種類型：煙氣中的二噁英在mh

?

1助催化劑和/或mh

?

2催化劑作用下，二噁英被氧化變成二氧化碳(co2)、氯化氫(hcl)和水(h2o)，屬于放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度，有利于二噁英的分解；

[0042]

本發(fā)明中，利用sr

?

1型催化劑先將煙氣中的高分子烴類或焦油分解成室溫下易揮發(fā)性小分子有機物(vocs)，防止煙氣中的焦油堵塞在二噁英分解催化劑表面，遏制二噁英分解催化劑“中毒”和失效，確保催化固定床5內(nèi)的煙氣進出流暢，這是本發(fā)明的特征之一；

[0043]

化學反應(yīng)平衡原理，在上述催化固定床5中，二噁英被氧化變成二氧化碳(co2)、氯化氫(hcl)和水(h2o)，屬于放熱反應(yīng)，降低溫度，有利于化學反應(yīng)平衡向著生成物二氧化碳(co2)、水和氯化氫(hcl)的方向進行，而高分子烴類、重油變成為小分子烴(h2、c1?

c5)的裂解屬于吸熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度有利于高分子烴類、重油的快速熱解；因此，在催化固定床5內(nèi)，二噁英被氧化變成二氧化碳(co2)、氯化氫(hcl)和水(h2o)放出的熱量及時的供給高分子烴類、焦油發(fā)生催化裂解所需的熱量，上述二種催化反應(yīng)具有好的熱量優(yōu)勢相補利用，具有相互加速催化反應(yīng)速度的優(yōu)點，這，是本發(fā)明的基本特征之一。

[0044]

本發(fā)明的mh

?

1助催化劑主要由活性組分、載體骨架和粘結(jié)劑構(gòu)成，其制備方法包括以下步驟：

[0045]

(1)將40

?

60％(wt％)活性氧化鋁(a

?

al2o3)粉末(商品)，60

?

40(wt％)酸化處理后的精制硅藻土粉末(商品)，按照100％重量百分比例(wt％)進行分別的稱重配料、攪拌混合均勻，得到載體；

[0046]

(2)將摩爾比為2∶3的fe(no3)3(40mmol/l

?

mn(no3)2(60mmol/l)混合液在330k下用氨水(9％)調(diào)節(jié)ph＝9，得到棕黑色沉淀物，將沉淀物洗滌后， 330k下干燥2h，420k下烘干24h，粉粹成80目以上細度，得到鐵錳復(fù)合氧化物(feo/mno)，屬于一種分解二噁英的催化劑活性組分；

[0047]

(3)將上述(1)制取的30

?

35％(wt％)載體，上述(2)制取的35

?

45％ (wt％)鐵錳復(fù)合氧化物(feo/mno)，10

?

15％硫酸鎂(mgso4)，以及加入3

?

5％ (wt％)硅或鋁粘合劑如水玻璃(商品)混合在一起，攪拌均勻，依照公知的蜂窩狀或顆粒狀催化劑成型方法，經(jīng)混合、成型、干燥、在600

?

650℃煅燒24h，得到蜂窩狀或顆粒狀的mh

?

1助催化劑；

[0048]

本發(fā)明的mh

?

2催化劑主要由活性組分、載體骨架和粘結(jié)劑構(gòu)成，其制備方法包括以下步驟：

[0049]

(1)將40

?

60％(wt％)活性氧化鋁(a

?

al2o3)粉末(商品)，60

?

40(wt％) 酸化處理后的精制硅藻土粉末(商品)，按照100％重量百分比例(wt％) 進行分別的稱重配料、攪拌混合均勻，得到載體；

[0050]

(2)將上述(1)制取的90

?

92％(wt％)載體，以及加入5

?

8％(wt％)硅或鋁粘合劑如水玻璃(商品)混合在一起，攪拌均勻，依照公知的蜂窩狀或顆粒狀催化劑成型方法，經(jīng)混合、成型、干燥、在600

?

650℃煅燒24h，得到蜂窩狀或顆粒狀的載體；

[0051]

(3)將偏釩酸銨(nh4vo3)溶于60℃的水中，用氨水調(diào)節(jié)ph＝9，配成10％(wt％)偏釩酸銨溶液，將鎢酸銨(nh4)

10

w

12

o

41

)溶液于水中配成10％(wt％) 的鎢酸銨溶液，然后，將鎢酸銨溶液與偏釩酸銨溶液按照摩爾比為1∶3的比例進行混合，攪拌均勻成為混合液體；將上述(2)制得的蜂窩狀或顆粒狀載體放入所述的混合液體內(nèi)進行浸漬，讓蜂窩狀或顆粒狀載體在偏釩酸銨和鎢酸銨的溶液吸附至飽和，然后將所述的蜂窩狀或顆粒狀載體在 80℃下脫水干燥，在600

?

650℃煅燒爐內(nèi)下進行真空或負壓抽風加熱12h，負載在蜂窩狀或顆粒狀載體孔隙額表面的偏釩酸銨和鎢酸銨受熱后發(fā)生如下分解反應(yīng)：

[0052]

2nh4vo3＝v2o5+h2o+2nh3[0053]

(nh4)

10

w

12

o

41

＝12wo3+10nh3+5h2o

[0054]

煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的氨氣和水分受熱后揮發(fā)，熱分解最后產(chǎn)生固態(tài)的v2o5和wo3被均勻的高密度的粘結(jié)在所述的蜂窩狀或顆粒狀載體孔隙的表層，最后得到mh

?

2型催化劑；

[0055]

可以多次的重復(fù)的將所述的蜂窩狀或顆粒狀載體放入偏釩酸銨溶液和鎢酸銨溶液內(nèi)浸漬、然后進行干燥和煅燒，增大催化劑活性組分v2o5和 wo3吸附和粘結(jié)分布在所述蜂窩狀或顆粒狀載體孔隙表層的厚度，提高活性組分v2o5和wo3的催化時間和催化效益；

[0056]

在本發(fā)明中，feo/mno和mgso4是mh

?

1助催化劑中的活性組分，起分解二噁英的助催化作用；在mh

?

2催化劑中的v2o5和wo3是活性組分，起到分解二噁英的作用；活性氧化鋁(a

?

al2o3)和精制硅藻土是催化劑載體(或稱活性組分的骨架載體)，硅或鋁粘合劑如水玻璃(商品)是粘結(jié)劑；

[0057]

本發(fā)明蜂窩狀mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑的物理性質(zhì)：根據(jù)需要可以制成的正方體或長方體的外形尺寸：150mm

×

150mm

×

150mm、100mm

×?

100mm

×

150mm、100mm

×

100mm

×

100mm或50mm

×

50mm

×

100mm；蜂窩狀催化劑的孔數(shù)按照7孔/cm2至25孔/cm2，孔徑在3

?

5mm選用，1.0

?

1.3mm壁厚，容重0.6

?

0.8g/cm3，比表面積100

?

180m2/g，軸向抗壓強度≥0.65mpa，工作溫度為160

??

350℃；蜂窩狀催化劑單位表面積的孔數(shù)少或孔徑大、風量就大，風阻就小，

反之亦然；根據(jù)設(shè)計的風量和風阻力要求，去選擇合適的催化劑孔徑和固定床中配置的蜂窩狀催化劑的數(shù)量；

[0058]

本發(fā)明中，將mh

?

1助催化劑和/或mh

?

2催化劑和sr

?

1催化劑配置在催化固定床5內(nèi)的方式，采用常規(guī)的固定床內(nèi)配置催化劑的方法，見附圖 2；

[0059]

煙氣中的二氧化硫(so2)與二噁英分解催化劑的活性組分v2o5接觸后發(fā)生如下氧化

??

還原反應(yīng)，即so2+v2o5＝so3+2vo2，v2o5屬于強氧化劑，v2o5與so2后被還原變成vo2，二噁英分解催化劑的活性組分(v2o5)被“中毒”失效，在二噁英催化分解反應(yīng)發(fā)生之前，將煙氣中的硫化物(如h2s、so2) 除去，是確保二噁英催化分解成二氧化碳、水和氯化氫的關(guān)鍵；

[0060]

本發(fā)明中，二次燃燒室3燃燒后的煙氣，采用脫硫裝置4除去煙氣中的含硫物質(zhì)，遏制了含硫物質(zhì)(如h2s、so2)使固定床5內(nèi)的催化劑活性組分(v2o5)被“中毒”失效，確保后工序二噁英在催化固定床5內(nèi)的催化分解反應(yīng)的正常進行，這是本發(fā)明的特征之一；

[0061]

在催化固定床5中，讓煙氣分別穿過疊層配置的蜂窩狀mh

?

1助催化劑和/或mh

?

2催化劑，增加了二噁英接觸催化劑活性組分的面積，提高了二噁英在單位時間內(nèi)的分解效果；特別地，mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑的孔隙表層材料成分是浸漬、煅燒粘結(jié)后形成的催化活性組分，不含非活性的載體成分，極大地提高了催化劑比表面積的活性組分的量，加快了二噁英催化分解速度效果，載體中不含昂貴的活性組分成分，極大地降低了催化劑的制造成本，這是本發(fā)明的特征之一；

[0062]

本發(fā)明對分解二噁英的mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑，做如下催化活性評價測試：

[0063]

按照本發(fā)明實施例同樣的操作方法，在垃圾焚燒生產(chǎn)狀況(如溫度、壓力，煙氣空速和垃圾焚燒量)一致的情況下，對煙氣進行二次采樣和測試：

[0064]

1.在催化固定床5內(nèi)不放置催化劑情況下，在垃圾焚燒過程中，利用眾瑞zr

?

3720型二噁英煙氣采樣器，對煙囪排放的煙氣進行120分鐘的連續(xù)采樣，經(jīng)過分析測得煙氣中二噁英的濃度為3.2ngteq/m3；

[0065]

2.在催化固定床5內(nèi)放置mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑情況下(詳見圖 2)，在垃圾焚燒過程中，利用眾瑞zr

?

3720型二噁英煙氣采樣器，對煙囪排放的煙氣進行120分鐘的連續(xù)采樣，分析測得煙氣中二噁英的濃度為 0.051ngteq/m3(見實施例)；

[0066]

結(jié)論：mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑分解二噁英的催化活性為99.98％ (即0.051/3.2)。

[0067]

本發(fā)明方法的先進性和優(yōu)點是：

[0068]

1.本發(fā)明制取的二噁英分解催化劑，其成分不含貴重金屬，不易“中毒”失效，原料來源廣泛，制造成本低；特別地，催化劑表面不含非活性組分的載體成分，催化劑表面的催化活性成分含量高，活性組分密度大，催化活性好，極大地降低了生活垃圾焚燒去除二噁英的綜合成本；

[0069]

2.本發(fā)明在二噁英催化分解之前，對煙氣進行了脫焦油和脫硫，解決和消除了煙氣中的高分子烴和焦油使二噁英催化劑孔隙“中毒”失效的問題；

[0070]

3.本發(fā)明制取的mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑，能將煙氣中的二噁英濃度降低到0.051ngteq/m3，低于國標0.1ngteq/m3的指標，催化活性達到 99.98％，具備好的工業(yè)實用性；

[0071]

4.本發(fā)明所采用的設(shè)備屬于工業(yè)上公知的設(shè)備，運行可靠，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，

維修方便，造價低廉；

[0072]

5.本發(fā)明能使垃圾焚燒中煙氣排放的二噁英濃度達到國家規(guī)定的標準，能將垃圾完全焚燒至燼，實行垃圾的無害化，具有好的工業(yè)實用性。

附圖說明

[0073]

圖1是本發(fā)明的方法工藝流程圖；

[0074]

圖2是本發(fā)明催化固定床內(nèi)催化劑配置結(jié)構(gòu)示意圖；

[0075]

在圖1和圖2中，1

?

加料裝置，2

?

焚燒爐，3

?

二次燃燒室，4

?

脫硫裝置， 5

?

催化固定床，6

?

廢氣凈化處理裝置，7

?

引風機，8

?

煙囪，9

?

灰渣箱，10

??

催化固定床的殼體，11

?

催化固定床的氣體出口，12

?

篩孔板，13

?

催化固定床的氣體進口，14

?

sr

?

1催化劑，15

?

mh

?

1助催化劑，16

?

mh

?

2催化劑；

具體實施方式

[0076]

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，在本發(fā)明的一個實施例中，但本發(fā)明不受其限制。

[0077]

實施例

[0078]

如圖1和圖2所示，將1500kg生活垃圾經(jīng)加料裝置1裝入焚燒爐2 (立式焚燒爐，圓柱形爐體，爐堂內(nèi)直徑1800mm，高2500mm，裝料容積為 5.89m3)內(nèi)，并密閉焚燒爐2的加料口；啟動2300m3/h引風機7，用plc 調(diào)節(jié)通風量，焚燒爐2煙氣出口管上配置氧氣含量顯示報警器，控制煙氣中的氧含量在6

?

7％，將適量的空氣送入垃圾焚燒爐2內(nèi)，對垃圾進行焚燒，焚燒爐2內(nèi)的溫度控制在240

?

400℃，壓力為常壓或微負壓，在此溫度壓力范圍內(nèi)，經(jīng)過152分鐘，焚燒爐2內(nèi)的垃圾被焚燒至燼，垃圾焚燒后的灰渣落入焚燒爐2底部的灰渣箱9內(nèi)定期排出；垃圾焚燒的煙氣從焚燒爐 2中排出后引入二次燃燒室3內(nèi)進行二次焚燒，采用甲醇燃燒機對煙氣進行二次焚燒，將煙氣排出的溫度控制在390

?

520℃，燒掉煙氣中的大部分焦油和有機烴，防止煙氣中的焦油對后工序設(shè)備和固體催化劑的阻塞；將二次燃燒室3排出的煙氣引入裝有顆粒狀氧化鐵脫硫劑的脫硫裝置4內(nèi)，用脫硫劑除去煙氣中的h2s、so3和so2，防止硫化物對催化固定床5內(nèi)催化劑的中毒危害，將脫硫裝置4排出的煙氣引入催化固定床5內(nèi)，催化固定床5內(nèi)配置有sr

?

1催化劑、mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑，參見圖2；催化固定床5內(nèi)的催化反應(yīng)溫度控制在300

?

390℃，煙氣空速為 1800

?

2000/h，煙氣先與sr

?

1催化劑接觸，將煙氣中的有機高分子烴類、焦油被sr

?

1催化劑裂解，然后，煙氣流動穿過mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑，在mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑作用下，煙氣中的二噁英被分解成為二氧化碳，水和氯化氫，將催化固定床5內(nèi)的氣體引入到氣體凈化處理裝置6內(nèi)進行進一步處理：包括：先將催化固定床5內(nèi)的氣體輸送到石灰乳噴淋塔(10％的氧化鈣乳液)內(nèi)進行氣體脫酸處理，除去煙氣中的hcl、 co2、no2、so2、h2s和塵埃；從堿液噴淋塔排出的氣體經(jīng)過“氣

??

液”分離器脫水后，氣體引入催化燃燒廢氣凈化裝置內(nèi)，將煙氣中易揮發(fā)性有機物 (vocs)低溫氧化燃燒變成為二氧化碳和水，將催化燃燒廢氣凈化裝置排出的氣體輸送到脈沖布袋除塵器中攔截微細的顆粒物和塵埃，將脈沖布袋除塵器排出的氣體通過引風機7和煙囪8排入大氣，將垃圾焚燒后的無機殘渣從灰渣箱9中排出，此灰渣經(jīng)過磁選機回收金屬、粉粹、配料、模壓制磚；

[0079]

在垃圾焚燒的152分鐘過程中，利用眾瑞zr

?

3720型二噁英煙氣采樣器，對煙囪排出的氣體進行了連續(xù)的120分鐘的二噁英生產(chǎn)實地采樣，采用thermo dfs磁式質(zhì)譜儀(gc/ms)進行分析，根據(jù)《廢氣二噁英類的測定同位素稀釋高分辨率氣相色譜

??

高分辨質(zhì)譜法》(hj 77.

?

2008)規(guī)定進行二噁英的分析檢測。

[0080]

經(jīng)過上述工藝過程得到如下主要數(shù)據(jù)和結(jié)果：

[0081]

生活垃圾：1500kg：

[0082]

垃圾物理性質(zhì)(wt％)：水分36.6％，總固體類(包括碳水化合物、廢塑料、廢橡膠、、金屬、無機物等)63.4％，ph值為8.1，垃圾容重為0.49噸/m3；

[0083]

1500kg垃圾占有容積：3.06m3；

[0084]

焚燒爐2的爐膛裝料容積：5.89m3；

[0085]

垃圾元素分析：h 7.43％(wt％)；c 24.5％(wt％)；050.27％(wt％)； s 0.35％；n 1.6％(wt％)；金屬及無機物15.85％(wt％)；

[0086]

焚燒爐2內(nèi)：焚燒溫度280

?

480℃，常壓，空氣通風量1500

?

2000m3/h；

[0087]

垃圾焚燒處理時間：152分鐘；

[0088]

無機殘渣及金屬：237.8kg；

[0089]

殘渣及金屬的平均密度：2.12噸/m3或0.47m3/噸；

[0090]

237.8kg殘渣及金屬占體積：0.11m3[即0.47

×

0.2378]；

[0091]

垃圾爐渣殘燒率(v％)：3.65％[(0.11

÷

3.06)

×

100％]；

[0092]

垃圾減容率(v％)：96.35％[100％

?

3.65％]；

[0093]

二次燃燒室3：

[0094]

燃料：甲醇；

[0095]

煙氣排出溫度：390

?

520℃

[0096]

脫硫裝置4內(nèi)的脫硫劑參數(shù)：

[0097]

顏色及外觀：紅褐色四邊形柱形顆粒，配置在固定床內(nèi)的篩孔板上；

[0098]

脫硫劑成分：氧化鐵和氧化鋅的復(fù)合物；

[0099]

規(guī)格(mm)：φ5x5～15mm；

[0100]

強度(n/cm)：≥50；

[0101]

堆密度(kg/l)：0.75

?

0.8；

[0102]

穿透硫容：≥30％；

[0103]

產(chǎn)品原粒度穿透硫容：≥30％，按hg/t4354

?

2012標準檢測穿透硫容 31.5％；

[0104]

硫化氫脫硫劑中以鐵元素計，含量≥30％

[0105]

以氧化鐵計，含量≥50％；

[0106]

催化固定床5內(nèi)催化劑參數(shù)：

[0107]

烴類和焦油裂解催化劑：sr

?

1，蜂窩狀，外形尺寸15cm

×

15cm

×

15cm；二噁英分解催化劑：mh

?

1助催化劑和mh

?

2催化劑，孔密度：21孔/cm2，上述催化劑在催化固定床中的配置見圖2；

[0108]

催化反應(yīng)溫度：300

?

390℃；

[0109]

催化固定床5內(nèi)壓力：0.03

?

0.08mpa；

[0110]

催化反應(yīng)空速：1800

?

2000h

?1；

[0111]

煙囪排放口的煙氣中的二噁英測試參數(shù)：

[0112]

煙氣中的平均含氧量：6.5％；

[0113]

二噁英采樣儀器：眾瑞zr

?

3720型二噁英煙氣采樣器；

[0114]

二噁英分析儀器：thermo dfs磁式質(zhì)譜儀(gc/ms)；

[0115]

煙氣采樣時間：120分鐘；

[0116]

排出煙氣中的二噁英測試結(jié)果：0.051ngteq/m3，低于國標(gb18485

?

2014) 《生活垃圾焚燒污染控制標準》中規(guī)定的二噁英類小于0.1ngteq/m3。技術(shù)特征：

1.一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，包括以下步驟：(1)將所述垃圾經(jīng)加料裝置1裝入焚燒爐2內(nèi)并密閉焚燒爐2；(2)將空氣送入焚燒爐2內(nèi)，對垃圾進行焚燒，焚燒爐2內(nèi)的溫度控制在180

?

500℃，壓力為常壓，將垃圾進行焚燒至燼；(3)垃圾焚燒后產(chǎn)生的灰渣靠重力落入焚燒爐2底部的灰渣箱9內(nèi)后排出；將垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣從焚燒爐2煙氣出口排出；(4)將焚燒爐2排出的煙氣引入二次燃燒室3內(nèi)，對煙氣中的焦油、高分子有機氣體和其它有害氣體進行焚燒，消除焦油對催化固定床5內(nèi)催化劑孔隙的堵塞，二次燃燒室3內(nèi)的煙氣出口溫度控制在300

?

600℃；(5)將二次焚燒室3排出的煙氣引入裝有蜂窩狀或顆粒狀脫硫劑的脫硫裝置4內(nèi)，用脫硫劑除去煙氣中的含硫物質(zhì)；(6)將脫硫裝置4排出的煙氣引入催化固定床5內(nèi)，催化固定床5內(nèi)配置有進一步分解有機物和焦油的蜂窩狀催化劑，以及裝有分解二噁英的蜂窩狀的mh

?

1助催化劑和/或hm

?

2催化劑，以及公知的分解二噁英催化劑，催化固定床5內(nèi)的催化反應(yīng)溫度控制在240

?

390℃，煙氣的空速為1000

?

20000/h，煙氣中的二噁英在催化劑作用下被分解成為二氧化碳，水和氯化氫，煙氣中的高分子有機物和焦油被催化裂解成小分子的有機物(vocs)；(7)將催化固定床5內(nèi)的煙氣排出，輸送到常規(guī)的廢氣凈化處理裝置6中，對煙氣中的塵埃和有害氣體進行進一步凈化處理；如采用堿液噴淋塔，利用酸堿中和反應(yīng)，除去煙氣中的酸性氣，以及除去二噁英分解產(chǎn)生的氯化氫；采用布袋除塵器對煙氣中夾帶的塵埃和顆粒物進行攔截去除，采用公知的脫硝技術(shù)設(shè)備，對煙氣中的氮氧化物(no

x

)進行催化(scr)或非催化處理(sncr)將氮氧化物轉(zhuǎn)化成n2；采用催化燃燒廢氣處理裝置，進一步除去煙氣中微量的小分子有機物(vocs)；(8)將廢氣凈化處理裝置6排出的達標氣體通過引風機7和煙囪8排入大氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，其特征在于：所述的mh

?

1助催化劑主要由活性組分、載體骨架和粘結(jié)劑構(gòu)成，其制備方法包括以下步驟：(1)將40

?

60％(wt％)活性氧化鋁(a

?

al2o3)粉末(商品)，60

?

40(wt％)酸化處理后的精制硅藻土粉末(商品)，按照100％重量百分比例(wt％)進行分別的稱重配料、攪拌混合均勻，得到載體；(2)將摩爾比為2∶3的fe(no3)3(40mmol/l

?

mn(no3)2(60mmol/l)混合液在330k下用氨水(9％)調(diào)節(jié)ph＝9，得到棕黑色沉淀物，將沉淀物洗滌后，330k下干燥2h，420k下烘干24h，粉粹成80目以上細度，得到鐵錳復(fù)合氧化物(feo/mno)，屬于一種分解二噁英的催化劑活性組分；(3)將上述(1)制取的30

?

35％(wt％)載體，上述(2)制取的35

?

45％(wt％)鐵錳復(fù)合氧化物(feo/mno)，10

?

15％硫酸鎂(mgso4)，以及加入3

?

5％(wt％)硅或鋁粘合劑如水玻璃(商品)混合在一起，攪拌均勻，依照公知的蜂窩狀或顆粒狀催化劑成型方法，經(jīng)混合、成型、干燥、在600

?

650℃煅燒24h，得到蜂窩狀或顆粒狀的mh

?

1助催化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，其特征在于：所述的mh

?

2催化劑主要由活性組分、載體骨架和粘結(jié)劑構(gòu)成，其制備方法包括以下步驟：(1)將40

?

60％(wt％)活性氧化鋁(a

?

al2o3)粉末(商品)，60

?

40(wt％)酸化處理后的精

制硅藻土粉末(商品)，按照100％重量百分比例(wt％)進行分別的稱重配料、攪拌混合均勻，得到載體；(2)將上述(1)制取的90

?

92％(wt％)載體，以及加入5

?

8％(wt％)硅或鋁粘合劑如水玻璃(商品)混合在一起，攪拌均勻，依照公知的蜂窩狀或顆粒狀催化劑成型方法，經(jīng)混合、成型、干燥、在600

?

650℃煅燒24h，得到蜂窩狀或顆粒狀的載體；(3)將偏釩酸銨(nh4vo3)溶于60℃的水中，用氨水調(diào)節(jié)ph＝9，配成10％(wt％)偏釩酸銨溶液，將鎢酸銨(nh4)

10

w

12

o

41

)溶液于水中配成10％(wt％)的鎢酸銨溶液，然后，將鎢酸銨溶液與偏釩酸銨溶液按照摩爾比為1∶3的比例進行混合，攪拌均勻成為混合液體；將上述(2)制得的蜂窩狀或顆粒狀載體放入所述的混合液體內(nèi)進行浸漬，讓蜂窩狀或顆粒狀載體在偏釩酸銨和鎢酸銨的溶液吸附至飽和，然后將所述的蜂窩狀或顆粒狀載體在80℃下脫水干燥，在600

?

650℃煅燒爐內(nèi)下進行真空或負壓抽風加熱12h，煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的氨氣和水分受熱后揮發(fā)，熱分解最后產(chǎn)生固態(tài)的v2o5和wo3被均勻的高密度的粘結(jié)在所述的蜂窩狀或顆粒狀載體孔隙的表層，最后得到mh

?

2型催化劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，其特征在于：所述的垃圾，包括生活垃圾、醫(yī)療垃圾，廚余垃圾、農(nóng)林有機垃圾、廢塑料、廢橡膠、廢棄電子產(chǎn)品、廢棄服裝、電路板、皮革、廢藥材、其它有機廢棄物和工業(yè)有機廢料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種催化分解二噁英處理垃圾的方法，更具體地，屬于一種將垃圾進行焚燒、焚燒后的煙氣依次的進行二次燃燒、脫硫、催化分解有機高分子烴和焦油、固定床催化分解二噁英，以及進一步進行煙氣凈化達標處理的垃圾處理方法；本發(fā)明公開了分解二噁英的高活性催化劑的制取方法；本發(fā)明中煙氣排放的二噁英濃度低于國標(GB18485

技術(shù)研發(fā)人員：周鼎力 邢力

受保護的技術(shù)使用者：周鼎力

技術(shù)研發(fā)日：2021.06.29

技術(shù)公布日：2021/9/3