有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法

863 编辑：中冶有色技术网来源：苏州西热节能环保技术有限公司

2023-12-26 10:29:21

权利要求书： 1.一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，其特征在于，包括：浸渍室，所述浸渍室内通入有含钙浸渍液，用于对铜矿石进行表面修饰；

煅烧室，用于煅烧经含钙浸渍液修饰的铜矿石，煅烧后，铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物，且CaO吸附在高势态铜金属氧化物表面；

前处理装置，所述前处理装置内通入有生活垃圾，生活垃圾与来自煅烧室的物料在前处理装置内混合；

焚烧炉，对来自前处理装置的物料进行焚烧处理；

旋风分离装置，对来自焚烧炉的固体物料进行分离处理；

骤冷单元，对来自焚烧炉的气体进行急冷处理，抑制二噁英类物质的生成；

布袋除尘器；

湿式洗涤塔，所述湿式洗涤塔内装有碱液，用于对来自布袋除尘器的酸性气体进行中和反应；

SCR脱硝反应器，用于脱除来自湿式洗涤塔的烟气中的NOx；

所述浸渍室、煅烧室、前处理装置、焚烧炉、骤冷单元、布袋除尘器、湿式洗涤塔和SCR脱硝反应器依次连通，焚烧炉与旋风分离装置连通，旋风分离装置与浸渍室连通，天然铜矿石以及来自旋风分离装置的铜矿石通过浸渍于含钙浸渍液中完成对铜矿石的表面修饰。

2.根据权利要求1所述的一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，其特征在于，所述前处理装置内的煅烧室的物料与生活垃圾的掺混比为1：10～1：20。

3.根据权利要求1所述的一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，其特征在于，所述骤冷单元与布袋除尘器之间的管道内喷入活性炭。

4.一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的方法，其特征在于，采用权利要求1?3任一所述的一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，包括以下步骤：天然铜矿石经过筛分后进入浸渍室中，在浸渍室中添加含钙浸渍液，天然铜矿石浸渍于含钙浸渍液中完成对天然铜矿石的表面修饰，修饰后的天然铜矿石进入煅烧室进行煅烧，天然铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物，CaO吸附在高势态铜金属氧化物表面，随后进入前处理装置中，与生活垃圾进行均匀混合，待混合均匀后，送入焚烧炉中进行焚烧，经含钙浸渍液表面修饰后的高势态铜金属氧化物在焚烧炉内800?

1000℃条件下，释放气相氧，减少二噁英的生成，焚烧炉内底部的残渣和铜矿石进入旋风分离装置进行分离处理，分离出的铜矿石进入浸渍室内并浸渍于含钙浸渍液中完成表面修饰，再依次流入煅烧室、前处理装置和焚烧炉，实现铜矿石的回收利用，焚烧炉内的烟气通入骤冷单元中进行急冷处理，抑制二噁英类物质的生成，再通入布袋除尘器中，布袋除尘器分离出烟气中的灰尘和固体颗粒物，之后烟气进入湿式洗涤塔，湿式洗涤塔中注入有NaOH溶液，使其与烟气中的酸性气体进行反应，在减湿的同时吸收烟气中酸性气体，随后烟气进入SCR脱硝反应器中，脱除烟气中NOx并使其达到排放标准，最终烟气通过与SCR脱硝反应器连通的烟囱排放至大气中。

5.根据权利要求4所述的一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的方法，其特征在于，所述天然铜矿石和旋风分离装置分离出的铜矿石均采用以下步骤进行表面修饰：在浸渍室内将纯度>99.0wt％、粒径小于5μm的Ca(NO3)2·4H2O吸附剂溶于去离子水，获得对应的含钙浸渍液，天然铜矿石和/或旋风分离装置分离出的铜矿石进入浸渍室后浸泡在含钙浸渍液中搅动8～10h，再在100℃条件下干燥5h，完成表面修饰，随后送入煅烧室内进行煅烧，CaO吸附在高势态铜金属氧化物表面，煅烧温度为1100℃，Ca(NO3)2·4H2O吸附剂与天然铜矿石的质量比为5wt％。

6.根据权利要求4所述的一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的方法，其特征在于，CaO修饰的高势态铜金属氧化物与生活垃圾的掺混比为1：10～1：20。

说明书：一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法技术领域[0001] 本发明属于垃圾焚烧发电技术领域，具体涉及一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法。

背景技术[0002] 随着人民生活水平的不断提高，城市产生大量的生活垃圾，逐渐形成“垃圾围城”，影响市容和人体身心健康的发展，因此，生活垃圾的处理受到广泛关注。生活垃圾焚烧发电

的处置方式具有减量化及资源化特点，成为主流的垃圾处置方式。但是由于生活垃圾种类

繁多且热值较低，导致其燃烧效率较低，并且焚烧处置过程中会生成包括NOx、SOx、二噁英

等污染气体在内的污染物质。随着当前排放标准的收紧，燃烧尾气产物中污染物的排放量

变得更加高标准，因此，有必要提高垃圾焚烧效率，加强对污染物排放的控制。

[0003] 对于垃圾焚烧的燃烧效率问题，通常采用创造富氧燃烧环境加以改善。富氧燃烧技术是一种采用高浓度氧气气氛替代空气参与燃烧的新型方式。但目前主要的瓶颈是空气

分离制氧的能耗过大，制氧成本过高，使得综合经济性较差。

[0004] 燃料在燃烧过程中，燃料中的硫在高温条件下热解转变为含硫气体，这些含硫物质在燃烧过程中逐渐被氧化形成SOx，存在于燃烧烟气。对于垃圾焚烧中产生的SOx污染物，

通常利用烟气净化装置进行处理，脱除方式大体分为湿法、干法及半干法三种。湿法脱除效

率高，但投资成本过大；干法效率较低，稳定性差，难以维护；半干法则介于二者之间。以上

三种方式整体脱除成本较大，并且均为燃烧后阶段对烟气进行处理。目前还没有从燃料源

头处即燃烧前脱硫处理技术。

发明内容[0005] 为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法。

[0006] 为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：[0007] 一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，包括：[0008] 浸渍室，所述浸渍室内通入有含钙浸渍液，用于对铜矿石进行表面修饰；[0009] 煅烧室，用于煅烧经含钙浸渍液修饰的铜矿石，煅烧后，铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物，且CaO吸附在高势态铜金属氧化物表面；

[0010] 前处理装置，所述前处理装置内通入有生活垃圾，生活垃圾与来自煅烧室的物料在前处理装置内混合；

[0011] 焚烧炉，对来自前处理装置的物料进行焚烧处理；[0012] 旋风分离装置，对来自焚烧炉的固体物料进行分离处理；[0013] 骤冷单元，对来自焚烧炉的气体进行急冷处理，抑制二噁英类物质的生成；[0014] 布袋除尘器；[0015] 湿式洗涤塔，所述湿式洗涤塔内装有碱液，用于对来自布袋除尘器的酸性气体进行中和反应；

[0016] SCR脱硝反应器，用于脱除来自湿式洗涤塔的烟气中的NOx；[0017] 所述浸渍室、煅烧室、前处理装置、焚烧炉、骤冷单元、布袋除尘器、湿式洗涤塔和SCR脱硝反应器依次连通，焚烧炉与旋风分离装置连通，旋风分离装置与浸渍室连通，天然

铜矿石以及来自旋风分离装置的铜矿石通过浸渍于含钙浸渍液中完成对铜矿石的表面修

饰。

[0018] 进一步的，所述前处理装置内的煅烧室的物料与生活垃圾的掺混比为1：10～1：20。

[0019] 进一步的，所述骤冷单元与布袋除尘器之间的管道内喷入活性炭。[0020] 本发明公开了一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的方法，采用有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，包括以下步骤：

[0021] 天然铜矿石经过筛分后进入浸渍室中，在浸渍室中添加含钙浸渍液，天然铜矿石浸渍于含钙浸渍液中完成对天然铜矿石的表面修饰，修饰后的天然铜矿石进入煅烧室进行

煅烧，天然铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物，CaO吸附在高

势态铜金属氧化物表面，随后进入前处理装置中，与生活垃圾进行均匀混合，待混合均匀

后，送入焚烧炉中进行焚烧，经含钙浸渍液表面修饰后的高势态铜金属氧化物在焚烧炉内

800?1000℃条件下，释放气相氧，减少二噁英的生成，焚烧炉内底部的残渣和铜矿石进入旋

风分离装置进行分离处理，分离出的铜矿石进入浸渍室内并浸渍于含钙浸渍液中完成表面

修饰，再依次流入煅烧室、前处理装置和焚烧炉，实现铜矿石的回收利用，焚烧炉内的烟气

通入骤冷单元中进行急冷处理，抑制二噁英类物质的生成，再通入布袋除尘器中，布袋除尘

器分离出烟气中的灰尘和固体颗粒物，之后烟气进入湿式洗涤塔，湿式洗涤塔中注入有

NaOH溶液，使其与烟气中的酸性气体进行反应，在减湿的同时吸收烟气中酸性气体，随后烟

气进入SCR脱硝反应器中，脱除烟气中NOx并使其达到排放标准，最终烟气通过与SCR脱硝反

应器连通的烟囱排放至大气中。

[0022] 进一步的，所述天然铜矿石和旋风分离装置分离出的铜矿石均采用以下步骤进行表面修饰：

[0023] 在浸渍室内将纯度>99.0wt％、粒径小于5μm的Ca(NO3)2·4H2O吸附剂溶于去离子水，获得对应的含钙浸渍液，天然铜矿石和/或旋风分离装置分离出的铜矿石进入浸渍室后

浸泡在含钙浸渍液中搅动8～10h，再在100℃条件下干燥5h，完成表面修饰，随后送入煅烧

室内进行煅烧，CaO吸附在高势态铜金属氧化物表面，煅烧温度为1100℃，Ca(NO3)2·4H2O吸

附剂与天然铜矿石的质量比为5wt％。

[0024] 进一步的，CaO修饰的高势态铜金属氧化物与生活垃圾的掺混比为1：10～1：20。[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0026] 本发明公开了一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法，该装置包括浸渍室、煅烧室、前处理装置、焚烧炉、旋风分离装置、骤冷单元、布袋除尘器、湿式洗涤塔和

SCR脱硝反应器，浸渍室、煅烧室、前处理装置、焚烧炉、骤冷单元、布袋除尘器、湿式洗涤塔

和SCR脱硝反应器依次连通，焚烧炉与旋风分离装置连通，旋风分离装置与浸渍室连通，天

然铜矿石以及来自旋风分离装置的铜矿石通过浸渍于含钙浸渍液中完成对铜矿石的表面

修饰。本发明提供的有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置及方法，采用CaO修饰后的铜

矿石与生活垃圾掺混的方式，提高燃烧效率并在燃烧前控制污染物，从源头处有效减少SOx

污染物质的排放，提升工艺整体的经济性，解决了现有技术中垃圾焚烧中的低燃烧效率问

题，整体工艺简单，原材料也回收利用，经济适用，具有广阔的应用前景。

附图说明[0027] 图1为本发明的结构示意图。具体实施方式[0028] 下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0029] 如图1所示，一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的装置，包括：[0030] 浸渍室1，浸渍室1内通入有含钙浸渍液，用于对铜矿石进行表面修饰；[0031] 煅烧室2，用于煅烧经含钙浸渍液修饰的铜矿石，煅烧后，铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物，且CaO较好地吸附在高势态铜金属氧化物表面；

[0032] 前处理装置3，前处理装置3内通入有生活垃圾，生活垃圾与来自煅烧室2的物料在前处理装置3内混合；

[0033] 焚烧炉4，对来自前处理装置3的物料进行焚烧处理；[0034] 旋风分离装置5，对来自焚烧炉4的固体物料进行分离处理；[0035] 骤冷单元6，对来自焚烧炉4的气体进行急冷处理，抑制二噁英类物质的生成；[0036] 布袋除尘器7；[0037] 湿式洗涤塔8，所述湿式洗涤塔8内装有碱液，用于对来自布袋除尘器7的酸性气体进行中和反应；

[0038] SCR脱硝反应器9，用于脱除来自湿式洗涤塔8的烟气中的NOx；[0039] 浸渍室1、煅烧室2、前处理装置3、焚烧炉4、骤冷单元6、布袋除尘器7、湿式洗涤塔8和SCR脱硝反应器9依次连通，焚烧炉4与旋风分离装置5连通，旋风分离装置5与浸渍室1连

通，天然铜矿石以及来自旋风分离装置5的铜矿石通过浸渍于含钙浸渍液中完成对铜矿石

的表面修饰，主要为CaO表面修饰铜矿石。

[0040] 一种有效降低垃圾焚烧发电污染物SOx的方法，包括以下步骤：[0041] 天然铜矿石经过筛分后进入浸渍室1中，在浸渍室1中添加含钙浸渍液，天然铜矿石浸渍于含钙浸渍液中完成对天然铜矿石的表面修饰，修饰后的天然铜矿石进入煅烧室2

进行煅烧，天然铜矿石中的铜金属氧化物发生氧化反应成为高势态铜金属氧化物(CuO)，经

煅烧后，CaO较好地吸附在高势态铜金属氧化物表面，随后进入前处理装置3中，与生活垃圾

进行均匀混合，待混合均匀后，送入焚烧炉4中进行焚烧，CaO表面修饰后的高势态铜金属氧

化物在焚烧炉4内800?1000℃条件下，即对应的平衡氧分压条件下释放气相氧，有利于提高

垃圾的燃烧效率，减少未燃尽物生成，从而减少二噁英的生成，高势态铜金属氧化物释放气

相氧后会成为低势态铜金属氧化物(Cu2O)，低势态铜金属氧化物与生活垃圾焚烧产生的含

硫气体结合生成固态硫化物，使得一部分硫转化为固态硫，之后进一步被氧气氧化形成稳

定的硫酸铜固态物，存在于铜矿石煅烧后产物中，经过CaO修饰的铜金属氧化物具有良好的

吸附性，Ca离子也能与SOx反应形成较稳定的CaSO4；焚烧炉4内底部的残渣和经表面修饰的

铜矿石进入旋风分离装置5进行分离处理，分离出的铜矿石通过洗涤、煅烧后重新进入浸渍

室1内并浸渍于含钙浸渍液中完成表面修饰，再依次流入煅烧室2、前处理装置3和焚烧炉4，

实现铜矿石的回收利用；焚烧炉4内的烟气通入骤冷单元6中进行急冷处理，抑制二噁英类

物质的生成，急冷处理后的烟气通入通入布袋除尘器7中，布袋除尘器7分离出烟气中的灰

尘和固体颗粒物，之后烟气进入湿式洗涤塔8，湿式洗涤塔8中注入有NaOH溶液，使其与烟气

中的SOx、HCl和HF等酸性气体进行反应，在减湿的同时吸收烟气中酸性气体，随后烟气进入

SCR脱硝反应器9中，脱除烟气中NOx并使其达到排放标准，最终烟气通过与SCR脱硝反应器9

连通的烟囱排放至大气中。

[0042] 在骤冷单元6到布袋除尘器7的管道中通入活性炭，吸收烟气中的二噁英和汞。[0043] 经过CaO修饰后的高势态铜金属氧化物与生活垃圾的掺混比在1：10～1：20之间，可根据不同垃圾燃料热值灵活调整。

[0044] 天然铜矿石和旋风分离装置分离出的铜矿石均采用以下步骤进行表面修饰：[0045] 在浸渍室1内将纯度>99.0wt％、粒径小于5μm的Ca(NO3)2·4H2O吸附剂溶于去离子水，获得对应的含钙浸渍液，天然铜矿石和/或旋风分离装置分离出的铜矿石进入浸渍室1

后浸泡在含钙浸渍液中搅动8～10h，再在100℃条件下干燥5h，完成表面修饰，随后送入煅

烧室2内进行煅烧，含钙浸渍液的Ca被氧化转变成CaO，使CaO较好地吸附在高势态铜金属氧

化物表面，煅烧温度为1100℃，Ca(NO3)2·4H2O吸附剂与天然铜矿石的质量比为5wt％。

[0046] 本发明的作用机理为：[0047] 天然铜矿石煅烧后的主要成分为CuO，在焚烧炉4内(炉温800?1000℃)对应平衡氧分压下释放气相氧，有利于提高垃圾的燃烧效率；

[0048] 生活垃圾燃料中的含硫物在高温热解下首先主要分解为硫单质、CS2、COS、H2S、SOx等含硫污染气体，由于CuO本身的释氧特性，低势态的Cu2O与含硫污染气体结合生成固态硫

化物，使得一部分燃料中的硫转化为固态硫，并进一步被氧气氧化形成稳定的CuSO4，存在

于铜矿石中；另一方面，铜矿石表面经过CaO修饰，吸附性增强，Ca离子也能固定含硫气体

SOx形成较为稳定的CaSO4；本发明通过Ca离子与Cu离子的协同固硫作用，在焚烧中即能够

固定烟气中的SOx，从源头处有效减少SOx的排放，提升整体工艺的经济性；

[0049] 天然铜矿石价格低廉，经济性强，其通过洗涤、煅烧以及再修饰能够重复利用。[0050] 本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。[0051] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技

术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。