HK1057601B - 除去飞灰中有机污染物的方法 - Google Patents

Description

除去飞灰中有机污染物的方法

发明领域

本发明涉及一种最小化燃烧厂尤其是废物焚烧炉单元飞灰中有毒有机污染物浓度的方法，其中焚烧炉中产生的至少部分飞灰被返回到燃烧工艺中。

发明背景

飞灰中的有毒有机污染物，特别是多氯代二苯并二噁英(PCDD)，多氯代二苯并呋喃(PCDF)，PCDD和PCDF的前体化合物，即氯苯，多氯联苯(PCB)和具有类似结构或作用的其它化合物。这些有机污染物经常描述在文献和排放标准中并通过国际通用的以纳克每千克飞灰(ng I-TEQ/kg)表示的毒性当量加以定量。I-TEQ是相对于Seveso二噁英(2，3，7，8-四氯二苯并二噁英)的大量有机污染物总量的当量毒性(国际毒性当量)。

由EP 0 862 019A1可知，可将燃烧厂产生的至少部分飞灰返回到燃烧厂的高温区域以诱导飞灰的玻璃化和烧结。由这种方法得到的产品可以被再次加入到炉蓖灰分(grate ash)中或分别利用。因此，可减少残余的飞灰量。飞灰通过清洁锅炉或从过滤器单元剥离除去，然后，当使用炉蓖焚烧系统时，飞灰又被送入燃烧层上方的炉内。这一方法没有考虑有毒化合物如二噁英及其前体物的存在。

从DE 33 20 466 C3中可知，将飞灰返回到燃烧厂的燃烧室中。飞灰在被返回之前在燃烧室外被化学处理，目的是减少污染物。这样，一种低污染组分的飞灰被返回并被混合到高温工艺中的底灰中。

发明内容

本发明的目的是提供一种除去飞灰中有机污染物的方法，其中调节飞灰向燃烧工艺的返回，这样前体物或其它有机污染物的最大的可能的部分被破坏，因此最小化了随飞灰一起离开燃烧厂的有毒有机化合物的量。

为了达到上述目的，本发明的特征是，将飞灰返回作为其中有机污染物如PCDD或PCDF或前体化合物(PCDD或PCDF的前体物)以高水平产生的特定燃烧条件的函数。

概括地说，本发明提供了如下几个方面：

1.一种除去燃烧厂飞灰中有机污染物的方法，其中每隔一段时间将焚烧炉产生的飞灰中的至少一部分返回到燃烧工艺中，其特征在于，当至少满足下述燃烧条件之一时发生飞灰的返回：

当一氧化碳的浓度变为100mg/m³或更高时；

当废物焚烧装置中的氧含量低于5％体积O₂时；

当废物焚烧装置中的过量空气率降到低于1.4时；

当在主燃烧区上方约6-10米高度测量到的燃烧装置燃烧室温度低于800℃时；或

当I-TEQ阈值变得高于0.1-5ng I-TEQ/m³之间的预定值时；

其中，所述一氧化碳的浓度、氧含量、过量空气率、I-TEQ阈值都是在烟道气中测量得到的。

2.如方面1所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是在烟道气中进行的所述测量是通过烟道气的在线分析进行的。

3.如方面2所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回发生在燃烧条件被发现之后的10分钟到6小时的时期内。

4.如方面2到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回持续时间被指定为根据方面1测定的测定量水平的函数。

5.如方面1到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是在主温度区域的飞灰被返回到燃烧厂。

6.如方面5所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是燃烧厂使用炉篦系统时，飞灰被返回到在主燃烧区的燃烧层中。

7.如方面1到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回在锅炉清洗之中或之后进行。

8.如方面7所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是锅炉清洗通过轻敲、刷扫或烟灰吹除来实施。

9.如方面6所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是将蒸气发生单元下游侧的烟道气处理单元中聚集的飞灰与依据方面6返回的飞灰一起返回。

附图简述

下面参照附图所示的实施例描述本发明除去飞灰中有机污染物的方法。

图1是简要示例说明本发明除去飞灰中有机污染物方法的流程图。

具体实施方式

依照本发明除去飞灰中有机污染物的方法，当要尽可能最小化的前体化合物或其它有毒有机污染物的数量由于特定的燃烧条件增加时，将飞灰返回。这是本发明的一个重要特征，因为接触面上的前体化合物粘在那里并被转化成二噁英和/或呋喃(尤其是有铜、烟灰和氯存在时)，其中接触面在蒸气产生单元(锅炉)的下游侧并且保持一定温度，例如200-400℃。转化反应可以发生在几分钟到几个小时内，准确时间取决于占优势的温度条件和物质浓度，所述物质为，例如，作为催化剂和反应组分的铜、氯和烟灰。

有利的是，将飞灰的返回作为受燃烧工艺影响的测定量的函数，所述测定量在燃烧厂的烟道气中测定。

更简单的是，烟道气中的一氧化碳或氧的浓度、燃烧产生的过量空气浓度，或燃烧室内的温度可以作为测定量。

在现代的废物焚烧炉单元中，常规燃烧操作中的一氧化碳浓度大约是5-20mg/m³，然而100mg/m³或更高的CO浓度在本发明中将被认为是一种特定的燃烧条件并将被积极地进行调整。

此外，利用烟道气中的氧含量作为其中一个测定量是有利的，这对于在废物焚化炉单元中的氧含量降到低于5％(体积)的O₂或测定过量空气时过量空气率降到低于1.4时尤其有利。按同样方法，当在主燃烧区的大约6到10米高度处测量，温度降到低于800℃时，燃烧厂燃烧室内的温度可以被用作其中一个测定量。

有利的是，作为本发明的另一个实施例，可以将飞灰的返回作为燃烧厂烟道气中测定的有机污染物特别是PSDD和/或PSDF或它们的前体物的函数。

有利的是，测定量由烟道气的在线分析确定。

特别是，将飞灰的返回作为预先确定的I-TEQ阈值的函数。限定特定燃烧条件的阈值可以被设置为：在烟道气中为0.1-5ng I-TEQ/m³之间。

这种测定优先地覆盖气态的和结合到粒子上的有机污染物并在锅炉上方或烟道气处理单元上游侧未处理气体中实施。用于这种测量的适宜的分析方法描述在文献例如Resonance Enhanced Multiple Photon Ionisationand Time of Flight Mass Spectrometry(REMPI-TOFMS)中，它们作了例如氯苯的尽可能直接的在线分析。经验值表明氯苯与烟道气中的I-TEQ相关性非常好。因此，这样的一种在线分析仪器也可称作TEQ感应器。但是，根据本发明，如果用于其它分子或其他类型的分子的感应器的信号与烟道气中的有毒有机污染物含量特性相关，就可以使用这些感应器。

在本发明的另一个优选实施方案中，飞灰的返回发生在特定燃烧条件被发现之后的一个特定阶段。经验值在此处起到非常重要的作用。例如，飞灰的返回发生在发现特定燃烧条件之后的10分钟到6小时的阶段内。飞灰返回的持续时间可以被确定为测定量水平的函数。这里，测定量受燃烧工艺的影响，是烟道气的一氧化碳或氧气浓度、燃烧产生的过量气体浓度、燃烧室的温度或烟道气中有机污染物特别是PCDD和/或PCDF或它们的前体物的浓度。

如果为了确定特定的燃烧条件，使用一种分析仪器来辅助快速确定测定值(如在用于上述测定技术和测定量的情况下)，那么，在本发明的另一个优选实施方案中，它在指示作为测定值水平的函数的飞灰返回的持续时间是有用的。相应地，如果显著超出预限定的域，则返回持续时间将比稍稍超出的情况的返回持续时间长。

为了保证可靠地处置或分解有毒有机污染物或前体物，在本发明另一个优选实施方案中，在主温度区域的飞灰被返回到燃烧厂。

当在燃烧厂使用炉篦系统时，飞灰可以被有利地返回到主燃烧区的燃烧层。

在另一个优选实施方案中，如果飞灰的返回在特定燃烧条件被发现之后或锅炉清洗过程之中或之后进行，就可以避免上述不利结果，即这段操作期间的飞灰粘在锅炉管上，飞灰中含有的前体物与之反应形成二噁英。这样，不仅飞灰而且所得到的聚集的灰分也被引入到返回工艺中。

锅炉通过轻敲、刷扫或烟灰吹除进行清洁。

推荐采用如上所述的在蒸气产生单元下游侧的烟道气处理单元中聚集的飞灰与被返回的飞灰一起返回。这一方法在特定的燃烧条件被发现时加以实施。

如果观察到了特定的燃烧条件，就可以根据本发明返回在蒸气发生单元(锅炉)下游侧的过滤器中回收的飞灰。

尽管，自然地，燃烧厂的操作人员一直是通过合适的方法尽可能快地再次消除特定燃烧条件，这一点却不能通过例如焚烧控制来自动实施。

如果焚烧工序没有发生中断，就观察不到特定燃烧条件，锅炉清洗就以正常的频率实施。在这点上，两个清洗阶段之间的间隔通常设置为大约4小时。产生的飞灰因此通过正常的处理程序处理。

接下来，根据本发明方法的一个实施方案将被简要描述并参考图1流程图示例说明。

在这个实施方案中，进行焚烧(步骤100)，进行在线气体例如有毒有机污染物或一氧化碳的测定(步骤102)。或者，测定烟道气的典型温度(相同步骤102)。然后，判断是不是符合返回飞灰的特定燃烧条件(步骤104)。如果在这个工艺中通过有机污染物或一氧化碳浓度的增加或由温度明显偏离于设置点观察到特定燃烧条件，就可以在上述浓度增加或温度偏离时通过轻敲、刷扫或烟灰吹除来清洁锅炉(步骤106)。然后，通过清洁得到的飞灰被返回到燃烧厂(焚烧炉、燃烧室)(步骤108)。如果没有故障发生，即不满足特定燃烧条件，就以常规间隔进行正常的锅炉清洁(步骤110)。所得到的飞灰被排放到工艺之外处理(步骤112和114)。

由以上所述明显可知，根据本发明，提供了一种除去飞灰中有机污染物的方法，其中调节飞灰到燃烧工艺的返回，这样前体物或其它有机污染物的最大的可能的部分被破坏，因此可以最小化随飞灰一起离开燃烧厂的有毒有机化合物的数量。

尽管参照实施例描述了本发明，但本发明并不仅限于这些描述，所有的熟悉本领域人员容易作出的改变、变化和添加都被包括在本发明的技术范围内。

Claims (9)

1.一种除去燃烧厂飞灰中有机污染物的方法，其中每隔一段时间将焚烧炉产生的飞灰中的至少一部分返回到燃烧工艺中，其特征在于，当至少满足下述燃烧条件之一时发生飞灰的返回：

当一氧化碳的浓度变为100mg/m³或更高时；

当废物焚烧装置中的氧含量低于5％体积O₂时；

当废物焚烧装置中的过量空气率降到低于1.4时；

当在主燃烧区上方约6-10米高度测量到的燃烧装置燃烧室温度低于800℃时；或

当I-TEQ阈值变得高于0.1-5ng I-TEQ/m³之间的预定值时；

其中，所述一氧化碳的浓度、氧含量、过量空气率、I-TEQ阈值都是在烟道气中测量得到的。

2.如权利要求1所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是在烟道气中进行的所述测量是通过烟道气的在线分析进行的。

3.如权利要求2所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回发生在燃烧条件被发现之后的10分钟到6小时的时期内。

4.如权利要求2到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回持续时间被指定为根据权利要求1测定的测定量水平的函数。

5.如权利要求1到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是在主温度区域的飞灰被返回到燃烧厂。

6.如权利要求5所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是燃烧厂使用炉篦系统时，飞灰被返回到在主燃烧区的燃烧层中。

7.如权利要求1到3中任何一个所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是飞灰的返回在锅炉清洗之中或之后进行。

8.如权利要求7所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是锅炉清洗通过轻敲、刷扫或烟灰吹除来实施。

9.如权利要求6所述的除去飞灰中有机污染物的方法，其特征是将蒸气发生单元下游侧的烟道气处理单元中聚集的飞灰与依据权利要求6返回的飞灰一起返回。