CN101564731B

CN101564731B - 一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置

Info

Publication number: CN101564731B
Application number: CN2009100649641A
Authority: CN
Inventors: 王学涛; 徐斌; 谢金法; 董铁有; 吴健; 屈成锐; 刘春梅; 吴凤英; 兰维娟; 王站成
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: CN101564731A

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，包括垃圾焚烧飞灰进料系统、进风系统、熔融系统、排渣系统、排气系统、热量回收系统以及尾气净化系统，所述的熔融系统包括旋风熔融炉和燃烧系统，所述的旋风熔融炉为由上下两段炉腔构成的L形结构，下段炉腔向下倾斜，熔融炉的竖直炉腔部分构成主熔融室，倾斜炉腔部分构成二次熔融室，对着二次熔融室进口处的炉壁上设置有向二次熔融室喷射火焰的二次燃烧器，所述的二次熔融室的侧壁上设有与排气系统连接的熔融热烟气排气口，二次熔融室尾部炉底上设有排渣口。本发明采用二次熔融技术使焚烧飞灰彻底熔融，提高了二噁英的分解率。

Description

一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，该装置可将焚烧飞灰中含有的重金属和二噁英进行无害化处理，属于固体废弃物无害化处理领域。

背景技术

垃圾焚烧方法与其它处理方法相比，能更好地达到垃圾处理的减容化、资源化和无害化的治理目标，且具有占地面积小，运行稳定，处理时间短、减量化显著、无害化彻底、可回收热能优点，在许多国家和地区把建设生活垃圾焚烧发作为生活垃圾处理的首选方案。目前，新加坡、瑞士、卢森堡、丹麦、日本、瑞典和比利时等国家的生活垃圾焚烧处理比例约占总处理量50％以上。生活垃圾焚烧后会产生相当于原垃圾质量2％-5％的焚烧飞灰，而焚烧飞灰是国家标准规定的危险废弃物，在最终处置前必须进行稳定化处理。飞灰给环境带来的污染主要有重金属污染、二噁英污染和溶解盐污染。根据我国危险废物浸出毒性鉴别标准，当飞灰中Pb和Hg的浸出质量浓度超过最高允许值时，属危险废物。飞灰中的主要重金属污染元素为Pb、Cd、Hg和Zn，而其它重金属浸出率较小，环境污染风险不大。飞灰中的溶解盐质量分数高达22.1％，主要为氯化物。它的存在会防碍飞灰的固化和稳定化；并使其他污染物的溶解性增大。飞灰中含有的二噁英和呋喃等剧毒有机污染物，会对环境和人类健康有危害。所以必须对飞灰进行特殊处理，防止其污染环境。因此，垃圾焚烧飞灰的处理任务将日益紧迫。

焚烧飞灰中重金属主要以高浓度的氯化物形式存在，部分以氧化物、硫酸盐、硅酸盐和复杂化合物形态出现，具有相当高的浸出率和毒性。为了减少飞灰对环境的危害，防止飞灰中的毒性重金属对土壤、地下水造成污染，因此，对焚烧飞灰进行无害化处理就显得尤为重要。近年来许多国内外研究者针对飞灰中重金属的浸出特性做了大量研究，如水泥固化法，化学处理法，玻璃化处理法等，而水泥固化法处理工艺虽简单、投资少，但向飞灰中加入水泥增加了最终处理量，且大部分盐类极易被雨水溶出，处理后飞灰重金属的稳定性较差，使飞灰的最终填埋极为困难；药剂法处理因螯合剂的价格较高，而难以大规模批量处理。使用水泥固化与沥青固化处理时，所需材料费和运行费用较低，操作简单；但废物中若含有特殊的盐类，会造成固化破裂，有机物的分解易造成裂缝，增加渗透性，降低结构强度，而且氯含量的增加会促使重金属渗出。利用化学药剂稳定焚烧飞灰中重金属所面临的主要障碍是制备方法简单、价格便宜的化学药剂难以获得，化学药剂处理后的飞灰在环境中的长期稳定性尚不明确，对二噁英和溶解盐的稳定作用较小。熔融处理使飞灰减容率高，并将其中的有机化合物等毒性物质完全分解去除，同时可以把重金属固溶在熔融基体的晶格结构中，熔融后的玻璃态熔渣浸出率明显降低，且耐酸碱等化学药剂性能显著提高；熔融后的熔渣可被回收再次资源化利用，用作路基、建筑材料、水泥等配料。熔融处理不仅可以得到高质量的建筑材料，而且具有无害化彻底、减容化显著、物料适应性广、高效的能源与物资回收性等优点。因此，熔融固化将成为飞灰处理的最有发展前景的方法。申请日为2007年12月25日，申请号为200710144924.9的中国专利说明书公开了垃圾气化及飞灰高温熔融处理装置及方法，其中包括飞灰高温熔融处理装置，装置包括垃圾焚烧飞灰进料系统、进风系统、熔融系统、排渣系统，热量回收系统以及尾气净化系统，熔融系统中包括旋风熔融炉、燃烧系统、排气系统等。燃烧器布置在旋风熔融炉的顶部，熔融速度快，但是，由于燃烧器辐射区狭窄，容易造成熔融不彻底，熔融不彻底将导致二噁英与重金属控制不彻底，影响二次污染的控制效果。其排渣口为圆柱形，竖直方向上直径没有变化，从熔融炉排出来的熔渣进入排渣口后，随着温度的降低开始结渣，由于竖直方向上直径没有变化，熔渣容易堵塞排渣口。

发明内容

为了克服现有技术中熔融不彻底的问题，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，包括垃圾焚烧飞灰进料系统、进风系统、熔融系统、排渣系统、排气系统、热量回收系统以及尾气净化系统，所述的熔融系统包括旋风熔融炉和燃烧系统，所述的旋风熔融炉为由上下两段炉腔构成的L形结构，下段炉腔向下倾斜，熔融炉的竖直炉腔部分构成主熔融室，倾斜炉腔部分构成二次熔融室，对着二次熔融室进口处的炉壁上设置有向二次熔融室喷射火焰的二次燃烧器，所述的二次熔融室的侧壁上设有与排气系统连接的熔融热烟气排气口，二次熔融室尾部炉底上设有排渣口。焚烧飞灰先进入主熔融室进行熔融，然后进入二次熔融室辅助熔融，保证焚烧飞灰彻底熔融。所述的旋风熔融炉为由上下两段炉腔构成的L形结构，从主熔融室出来的熔渣与未熔融彻底的焚烧飞灰向下进入二次熔融室后落在L形炉腔倾斜的底部上，边熔融边往排渣口移动，增加了二次熔融的熔融时间。二次燃烧器设置在对着二次熔融室进口处的炉壁上，辐射区域大，熔融效果好。

设置在二次熔融室尾部炉底上的排渣口设计成了阶梯形，可防止熔渣在排渣口堵塞。所述的垃圾焚烧飞灰进料系统的进料口设置在进风系统中的进风通道上，垃圾焚烧飞灰被熔融旋风沿炉壁吹入旋风熔融室中，分散性好，易于熔融。熔融炉内衬采用特殊模具由白刚玉材料烧制而成，该炉体最高工作温度可达1600℃。熔融温度可控制在1250-1600℃之间的设定温度运行，在进行焚烧飞灰熔融时，可将融温度设定在1300-1400℃之间。所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置还包括热量回收系统，所述的热量回收系统包括一个热交换炉和一个热交换器，所述的热交换炉的进气口与熔融热烟气排气口相连，热交换炉的排气口与热交换器的废气进口相连。所述的热交换器的废气出口与尾气净化系统相连，热交换器的预热空气进口与燃烧风风机13相连，预热空气出口与主燃烧器上的燃烧风进口相连。所述的尾气净化系统包括布袋除尘器和低NO_x反应器，布袋除尘器的进气口与所述的热交换器的废气出口相连，布袋除尘器的排气口与低NO_x反应器的进气口相连，低NO_x反应器的排气口与牵引风机相连，牵引风机与烟囱相连。熔融过程中，可将废玻璃添加剂与焚烧飞灰混合，降低焚烧飞灰的熔点，不仅能节省燃料，而且能达到更好的熔融效果。

本发明的优点是：该装置主体为旋风炉熔融集成处理系统，熔融炉采用燃油喷燃系统加热，底部采用二次熔融系统对熔融炉渣和没有熔融彻底的燃烧飞灰进行焚烧，既可避免飞灰熔融不完全，又可保证熔渣处于熔流状态。

熔融炉设计成L形，底端的倾斜炉腔构成二次熔融室，增加了二次熔融的时间，排渣口做成了阶梯形解决了传统工艺中结渣易堵塞的问题。采用废玻璃作为助熔剂不仅降低了焚烧飞灰的熔点，达到节约能源的目的，而且有效提高了重金属的固溶率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

在图1、图2中，本发明涉及的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置设置了熔融系统和二次熔融系统，所涉及的旋风熔融炉为由上下两段炉腔构成的L形结构，下段炉腔向下倾斜，熔融炉的竖直炉腔部分构成主熔融室5，倾斜炉腔部分构成二次熔融室7，主熔融室5顶部设置了主燃烧器1，燃烧器设置在熔融顶部可以实现快速熔融，本系统采用二次熔融技术，因此，不存在因燃烧器辐射面狭窄而造成的熔融不彻底的问题。主燃烧器1上设有燃油进口、雾化风进口以及燃烧风进口。主燃烧器1通过燃油进口与燃油流量控制阀22相连，燃油流量控制阀22与油泵15相连，油泵15的出口处设有测压装置。主燃烧器1通过雾化风进口与空气流量控制阀23相连，空气流量控制阀23与空气压缩机14相连。主燃烧器1通过燃烧风进口与空气流量控制阀24相连，空气流量控制阀24与热交换器21相连，热交换器21与燃烧风风机13相连，燃烧风风机13的出口处设置有测压装置；主燃烧器1还通过燃烧风进口与另一个空气流量控制阀25相连，空气流量控制阀25与氧气源12相连，氧气源12的出口处设置有测压装置。向旋风熔融炉里通入一定量的氧气可以提高熔融效果，富氧燃烧可以保证燃料充分燃烧、提高燃烧效率、改善燃烧效果。主熔融室5的一侧设置了进风口27，其轴线在旋风熔融炉的切线方向上，本发明通过螺旋进料斗2、星形加料器3向旋风熔炉里加焚烧飞灰，熔融旋风来自于熔融旋风风机4，熔融炉通过主熔融室5上的进风口27与熔融旋风风机4相连，熔融旋风风机4的出口处设置有测压装置。所述的垃圾焚烧飞灰进料系统的进料口设置在进风系统中的进风通道上，来自熔融旋风风机4的空气把来自加料系统的焚烧飞灰通过进风口27沿炉体壁面切线方向吹入主熔融室5，在炉体内进行旋风熔融。主熔融室5的另一侧设置了测温系统26，随时显示熔融炉内的熔融温度，熔融炉内衬采用特殊模具由白刚玉材料烧制而成，该炉体最高工作温度可达1600℃。通过流量控制阀25、24、23、22可调节燃烧风、雾化风、燃油量，从而控制熔融温度，将熔融温度控制在1250-1600℃之间的设定温度运行，根据不同飞灰的熔点将融温度设定在1300-1400℃之间，以达到最佳熔融效果，在熔融过程中采用废玻璃作为助熔剂可以降低焚烧飞灰的熔点，节约能源，还可以有效提高重金属的固溶率。

二次熔融室尾部炉底上设有排渣口10，排渣口10做成了阶梯形，防止结渣堵塞。二次熔融室7进口处的炉壁上设置有向二次熔融室喷射火焰的二次燃烧器6，为二次熔融提供能量，二次燃烧器6与主燃烧器1结构相同、燃料也相同，二次熔融系统的燃烧系统与主熔融系统的燃烧系统也完全一样。二次熔融室7的侧壁上设有与排气系统连接的熔融热烟气排气口，排气口与热交换炉8相连，热交换炉8与热交换器21相连，热交换器21与布袋除尘器20相连，布袋除尘器20上设置有布袋19，布袋除尘器20与低NO_x反应器18相连，低NO_x反应器18的出口处设有测压点，低NO_x反应器18与牵引风机16相连，牵引风机16的出口处设有测温点，牵引风机16与烟囱相连。熔融热烟气经过热量回收系统与尾气处理系统后，在牵引风机16的作用下由烟囱排出17，最终排烟温度为100-120℃，排放烟气满足我国大气污染物控制标准。熔渣通过设置在二次熔融室尾部炉底上的排渣口10进入冷却系统急速淬冷，然后由传输系统排出，经水淬处理后的熔渣可作为路基等材料资源化利用。冷却系统中冷水池内的水为循环水，防止水温过高影响淬冷效果，冷水从进水口9进入冷水池，从排水口11排出。

Claims

1.一种垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，包括垃圾焚烧飞灰进料系统、进风系统、熔融系统、排渣系统、排气系统、热量回收系统以及尾气净化系统，所述的熔融系统包括旋风熔融炉和燃烧系统，其特征在于：所述的旋风熔融炉为由上下两段炉腔构成的L形结构，下段炉腔向下倾斜，熔融炉的竖直炉腔部分构成主熔融室，主熔融室的顶端为向上收缩的收口结构，所述进风系统包括主熔融室一侧设置的进风口，该进风口的轴线在旋风熔融炉的切线方向上，倾斜炉腔部分构成二次熔融室，对着二次熔融室进口处的炉壁上设置有向二次熔融室喷射火焰的二次燃烧器，所述的二次熔融室的侧壁上设有与排气系统连接的熔融热烟气排气口，二次熔融室尾部炉底上设有排渣口，排渣口为阶梯形，所述阶梯形的排渣口呈由上至下口径逐渐变大的扩口状。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，其特征在于：所述的二次燃烧器的轴线布置在水平方向上与倾斜的二次熔融室的中心轴线相交。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，其特征在于：所述的垃圾焚烧飞灰进料系统的进料口设置在进风系统中的进风通道上，进料口上连通的进料通道与进风通道连通，进料口通过进风通道与主熔融室连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，其特征在于：所述的热量回收系统包括一个热交换炉和一个热交换器，所述的热交换炉的进气口与熔融热烟气排气口相连，热交换炉的排气口与热交换器的废气进口相连，所述的热交换器的废气出口与尾气净化系统相连，热交换器的预热空气进口与燃烧风风机相连，预热空气出口与主燃烧器上的燃烧风进口相连。

5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，其特征在于：所述的尾气净化系统包括布袋除尘器和低NO_x反应器，布袋除尘器的进气口与所述的热交换器的废气出口相连，布袋除尘器的排气口与低NO_x反应器的进气口相连，低NO_x反应器的排气口与牵引风机相连，牵引风机与烟囱相连。

6.根据权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理装置，其特征在于：在进行焚烧飞灰熔融时，在焚烧飞灰中加入废玻璃添加剂。