本發(fā)明涉及冶金行業(yè)煙氣治理領(lǐng)域，尤其涉及一種源頭減少焚燒爐二噁英生成的方法，屬于冶金廢氣處理及相關(guān)廢氣處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一些鋼鐵企業(yè)內(nèi)部配置回轉(zhuǎn)窯等污泥焚燒設(shè)備的目的是對各分廠發(fā)生的污泥、浮渣、牛脂、雜廢油進行無機化處理。燒后的殘渣含鐵成份很高，約占60～80％，可以燒結(jié)加工成球團礦，變廢為寶。但是回轉(zhuǎn)窯焚燒產(chǎn)生的廢氣中可能會含有二噁英等污染物質(zhì)。二噁英作為持久性有機污染物，不僅毒性強，而且能夠致癌和致畸變，并具有遺傳效應(yīng)。
目前，國內(nèi)外對二噁英污染物的治理有吸附和分解兩種方法，如：聯(lián)合脫NOx的催化氧化降解技術(shù)，布袋除塵中的催化降解技術(shù)，疏水性分子篩、沸石及碳納米管吸附技術(shù)，移動床、連續(xù)式和填充床活性炭吸附技術(shù)，濕法和干法洗滌技術(shù)等。其中，催化降解法能夠徹底分解二噁英，但是存在催化劑成本較高，并且廢棄后的催化劑還存在如何處置的問題。
物理吸附及洗滌法相對較簡單，但是僅對二噁英起到分離富集作用，也存在失活吸附劑的二次處理問題。此外用于二噁英吸附的有效吸附劑主要是活性碳，但制作活性碳需要消耗大量的木材和優(yōu)質(zhì)煤，且其目前市場價格在7000--11000元/噸。這些技術(shù)手段均屬于末端煙氣治理技術(shù)，投資和運行成本都代價不菲。
中國專利申請《一種抑制二噁英類生成的方法》(201010117335.3)，用氧化鎂作為抑制二噁英類合成反應(yīng)的物質(zhì)，將氧化鎂粉碎、干燥，使其粒徑小于1毫米，放置于反應(yīng)裝置中，在200攝氏度以上，與多氯酚和多氯苯等二噁英類前生體發(fā)生作用，降解二噁英類前驅(qū)物，抑制前驅(qū)物合成二噁英類，從而控制二噁英類的生成。然而該方法說明文件以及實施案例中都沒有提到氧化鎂的具體加入量和明確的加入方式，對于工業(yè)應(yīng)用帶來較大的不確定性且氧化鎂的投入也增加了廢棄物處理成本。
中國專利《抑制煙氣中二噁英再合成的驟冷裝置》(201320402771.4)，公開了一種抑制煙氣中二噁英再合成的驟冷裝置，高溫?zé)煔饨?jīng)溫度為-60℃～-120℃、氣壓為1.6～2.0kPa的冷空氣吸熱冷卻后在2～3秒內(nèi)從1000℃以上驟降為250℃以下，從而最大限度地抑制煙氣中二噁英的再合成。專利《一種抑制焚燒煙氣中產(chǎn)生二噁英的裝置》(201220444793.2)，同樣也是一種對二燃室之后的高溫?zé)煔膺M行極冷的手段，在不產(chǎn)生二噁英的安全溫度區(qū)間范圍，采用余熱回收方式先將來自焚燒爐的高溫?zé)煔饨抵林袦囟?，然后在生成二噁英的敏感溫度區(qū)域?qū)嵤┘崩浣禍?，保證排放的焚燒煙氣中二噁英的含量低于國家標準規(guī)定的控制指標。上述這些專利都是對焚燒爐二燃室出口的高溫?zé)煔馔ㄟ^不同的手段進行極冷，以避開二噁英生成區(qū)間，從而減少二噁英的生成，但都需要增加相應(yīng)的設(shè)備或裝置，增加運行成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種源頭減少焚燒爐二噁英生成的方法。
為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：
提供一種源頭減少焚燒爐二噁英生成的方法，包括下述步驟：
將來源于水處理裝置的廢棄陰離子樹脂與焚燒物料摻混攪勻，得到焚燒混合料；在焚燒混合料中，樹脂的質(zhì)量占焚燒物料的20％～40％；將焚燒混合料送至焚燒爐進行焚燒，并在二燃室進一步分解焚燒；焚燒產(chǎn)生的廢氣進入穩(wěn)定器急速冷卻后，送至除塵器去除粉塵、SO2污染物，實現(xiàn)最終排放；
所述焚燒物料是指鋼鐵生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污泥或雜廢油；所述污泥是熱軋污泥、連鑄污泥、冷軋污泥或冷軋污泥乳化液中的一種或幾種的混合物；在使用前應(yīng)作脫水處理，將污泥的含水量控制在60％以下。
本發(fā)明中，控制焚燒爐內(nèi)的溫度在600-700℃，二燃室中的溫度在700-900℃；所述急速冷卻是指在5s的時間內(nèi)將廢氣溫度降至280℃。
本發(fā)明中，在向焚燒爐中投放焚燒混合料的過程中，向焚燒爐和二燃室中持續(xù)引入空氣和煤氣作為助燃氣體，空氣和煤氣的體積比為5∶1；助燃氣體的引入量與焚燒混合料的投放量關(guān)系為：焚燒爐中為1250Nm3/t，二燃室中為125Nm3/t。
本發(fā)明進一步提供了一種用于實現(xiàn)前述方法的源頭減少焚燒爐二噁英生成的裝置，
包括焚燒爐；該裝置還包括：
分別用于存儲廢棄陰離子樹脂與焚燒物料的兩個焚燒物料槽；
用于運輸和摻混廢棄陰離子樹脂與焚燒物料的輸送帶；
用于焚燒廢棄陰離子樹脂與焚燒物料的焚燒爐及二燃室；
用于冷卻焚燒廢氣的穩(wěn)定器；和
用于除塵及排放的除塵器、引風(fēng)機及煙囪；
焚燒物料槽、輸送帶、焚燒爐、二燃室、穩(wěn)定器、除塵器、引風(fēng)機和煙囪依次布置。
本發(fā)明中，所述焚燒爐是回轉(zhuǎn)式焚燒爐。
本發(fā)明中，所述除塵器的下方設(shè)置除塵灰集料斗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、由于焚燒物料分解、燃燒充分，本發(fā)明中抑制二噁英生成的效果非常顯著。與不添加陰離子樹脂而單獨對焚燒物料進行焚燒相比，可以減少70％以上的二噁英生成量，大大節(jié)約二噁英減排控制成本。
2、本發(fā)明可以同時用于處置水處理裝置的廢棄樹脂，而該樹脂原來必須按照危險廢棄物委托有資質(zhì)的單位進行處置，因而能夠大幅降低廢棄處置綜合成本。
3、本發(fā)明將焚燒物料與樹脂摻混后使用，樹脂可作為燃料提供焚燒時所需的熱量；與單獨使用焚燒物料相比，本發(fā)明可節(jié)約煤氣用量70％以上。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的裝置流程圖。
圖中附圖標記：1、一號焚燒物料槽；2、輸送帶；3、二號焚燒物料槽；4、輸送帶；5、回轉(zhuǎn)式焚燒爐；6、二燃室；7、穩(wěn)定器；8、除塵器；9、除塵灰集料斗；10、煙囪。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖1，對本發(fā)明進行詳細闡述。
發(fā)明原理描述：
本發(fā)明所用裝置流程如圖1所示。樹脂以及焚燒物料分別儲存于一號焚燒物料槽1和二號焚燒物料槽3，兩種物料通過控制下料時間和頻率，可以控制兩種物料的摻燒比，并達到初步混合的效果。樹脂與焚燒物料兩種物料按照0.2～0.4∶1的摻燒比，通過傳輸帶1和4送入焚燒爐5進行焚燒。輸送過程中由于兩種物料的物性不同可以自然達到充分混勻的目的?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐中，焚燒混合料進入爐內(nèi)首先受到輔助燃燒器火焰和高溫窯壁的熱輻射而完成加熱、水分蒸發(fā)和可燃物析出的過程。隨著溫度的進一步升高，固態(tài)物質(zhì)開始分解燃燒。焚燒物料中氣態(tài)成分和固態(tài)物質(zhì)析出的可燃氣體在高溫狀態(tài)也會快速分解燃燒。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，焚燒物料中的無機可燃成分以及樹脂被充分燃燒，加入樹脂后，所釋放的熱量足以維持窯內(nèi)的溫度，物料中長鏈環(huán)狀物質(zhì)會被分解成短鏈物質(zhì)進入二燃室6再進一步分解焚燒。之后廢氣進入穩(wěn)定器7進行急速冷卻，避免二噁英等有機污染物的再次生成，隨后經(jīng)過除塵器8等煙氣常規(guī)處理裝備后去除粉塵、SO2等污染物后排放。
實施例1：
本實施例為實驗室試驗，廢棄陰離子樹脂從水處理企業(yè)的現(xiàn)場裝袋，選用鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場物料中的熱軋污泥作為原始物料，與廢棄樹脂進行摻燒后進行二噁英生成能力測試。熱軋污泥在使用前應(yīng)作脫水處理，將含水量控制在60％以下；然后通過破碎機破碎，過100目篩。將廢棄陰離子樹脂與焚燒物料摻混攪勻，得到焚燒混合料。按照現(xiàn)場回轉(zhuǎn)窯的布溫，將三段管式爐溫度設(shè)定在850℃，650℃，350℃，以模擬回轉(zhuǎn)窯從燃燒到煙氣冷卻的溫度梯度。入爐氣氛模擬現(xiàn)場氣氛，為氣體公司所購的標準空氣。污泥燃燒反應(yīng)迅速，反應(yīng)時間設(shè)定在45min，保證污泥的完全燃燒。氣體流量根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)和實驗室工況計算所得，設(shè)定為500ml/min。實驗室通過XAD-2樹脂和甲苯洗氣瓶對二噁英進行吸附，然后將其混合采用USEPA 1613方法進行預(yù)處理，預(yù)處理過程添加13C進行內(nèi)標。樣品經(jīng)過索提、酸洗、過柱、氮吹后濃縮至樣品瓶，最后采用日本JEOL公司的JMS–800D高分辨色譜和高分辨質(zhì)譜(HRGC/HRMS)檢測樣品中的二噁英含量。
表1為熱軋污泥在不同廢棄樹脂添加量下17種有毒二噁英的生成總量和毒性當(dāng)量值。從表中可以看出，隨著樹脂添加量從5wt.％提高到10wt.％，17種有毒二噁英的生成總量的抑制率從84.1％提高到了98.4％，而二噁英的總毒性當(dāng)量抑制率也從81.0％提高到了98.9％。當(dāng)樹脂添加量達到10％時，二噁英的生成總量和毒性當(dāng)量達到了0.5g熱軋污泥焚燒生成二噁英的低值水平?？梢娫黾游勰嗵幹秘摵傻耐瑫r添加部分樹脂可以將二噁英的排放值穩(wěn)定在較低水平。
表1熱軋污泥添加廢棄樹脂生成的17種有毒二噁英含量及總毒性當(dāng)量
實施例2：
本實施例為現(xiàn)場實際生產(chǎn)應(yīng)用，所用裝置流程如圖1所示。
焚燒爐原燒物料為熱軋污泥。所用樹脂為用于生產(chǎn)純水的廢棄陰離子樹脂，來源于水廠強陰塔廢舊樹脂更換。原廢舊樹脂作為危廢處理。樹脂運至焚燒爐現(xiàn)場后，人工破袋，翻斗車轉(zhuǎn)運，傾瀉于一號焚燒物料槽1備用。熱軋污泥在使用前應(yīng)作脫水處理，將含水量控制在60％以下，然后存于二號焚燒物料槽3。生產(chǎn)期間人工控制樹脂加料頻率。加料頻率通過焚燒試驗確定，最終定為12分/3秒(間隔時間/加料時間)，同時熱軋污泥給料頻率為3分/10秒(間隔時間/加料時間)，樹脂與污泥的最終摻燒比例為(1:3)。物料進入輸送帶后，經(jīng)由螺旋輸送機定量送至進爐皮帶，被送入焚燒爐。在此過程中，物料經(jīng)過反復(fù)輸送、攪拌，從而得到充分混勻。尾氣監(jiān)測位于排放煙囪上，分別采集摻燒樹脂前后的樣品，帶回實驗室進行二噁英分析。
表2為摻燒樹脂后排放煙氣中的二噁英濃度變化。試驗結(jié)果表明工業(yè)實際效果要低于實驗室研究結(jié)果，但是仍能看出廢棄樹脂對二噁英的生成有明顯的抑制效果，二噁英的總毒性當(dāng)量從0.0221ng TEQ/m3降至0.0055ng TEQ/m3，抑制率高達75％。與此同時，煤氣用量從原來的400m3/h，降為100m3/h，減少煤氣用量達75％。
表2廢棄樹脂惡添加對現(xiàn)場二噁英排放的影響
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例子。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。