CN101797572B - 等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法，通过调节垃圾焚烧飞灰中CaO和SiO₂的重量比，然后经造粒或压缩成块预处理，处理后的飞灰由分格轮送入等离子体反应炉内的金属熔池内，飞灰熔体经水淬冷成粒；炉内产生的尾气经处理系统无害化处理。本发明解决了采用等离子体设备对垃圾焚烧飞灰处理时的熔融玻璃化问题、进料过程中飞灰的“架桥”问题和送料器卡死问题、飞灰随尾气扩散造成管道堵塞的问题、熔融体再处理得到对环境无害的玻璃体问题以及尾气无害化处理的问题。

Description

等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法

技术领域

本发明涉及危险废物处理处置领域，具体是一种等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法。

背景技术

随着生活垃圾和医疗垃圾焚烧的快速发展，焚烧飞灰的产量逐年增加。垃圾焚烧飞灰中含有大量的重金属(如Hg、Cd、Pb、Cr和Zn等)及二噁英和呋喃有机污染物，下表为一种飞灰的组成及其重金属含量。飞灰中的二噁英占焚烧过程中产生二噁英总量的60％以上，因此国家明确规定飞灰必须经过稳定化处理才可以进入填埋场。

一种垃圾焚烧飞灰的主要成分与重金属含量

高温熔融处理能够热解飞灰中的二噁英等有机污染物，飞灰熔融经过冷却形成玻璃体把高沸点重金属固化在其中，低沸点重金属则挥发到尾气中被尾气处理系统捕集。等离子体处理垃圾焚烧飞灰被认为是很有潜力的技术。

由于垃圾焚烧厂尾气处理系统中喷入大量的石灰浆，飞灰中CaO含量高而玻璃网络形成体SiO₂含量低，不易形成玻璃体。

飞灰的粒径为微米量级，表1中飞灰的粒径分布为0.1μm到200μm，中粒径为25μm，并且飞灰比表面积大，不易送入等离子体炉内。二噁英的重新生成温度区间为250℃-550℃，通过控制尾气的温度抑制二噁英和呋喃有机污染物在尾气处理系统中的重新合成。已有一些专利公开了把飞灰送入炉中的方法和尾气处理的方法。

中国专利，黄建军的(ZL200610020124.4)废物处置等离子体反应炉，该装置中空石墨电极位于炉体的中央部位，采用中空石墨电极的中空通道直接将飞灰、粉碎后的电子垃圾送入等离子体炉。该进料方案源自于合金冶炼中向钢液中加入微量元素，仅适用于加入少量物料。由于通道尺寸限制其输送物料的能力，不具备应用价值。并且飞灰粒径小，可以悬浮在通道中，实际上并不能连续送入炉中。尾气处理系统仅有碱液洗涤，只能吸取部分酸性气体，不能解决处理过程中产生的粉尘、氮氧化物(NOx)和汞蒸气。

中国专利丁恩振、丁家亮的(CN101088581A)有毒有害废弃物的处理方法及专用装置，装置加料器位于炉体的侧壁上部，尾气出口与加料器相对，通过加料器把生活垃圾焚烧飞灰送入等离子体弧区域，尾气处理为二次处理室(有加热装置)——碱液喷淋室——颗粒除尘室(有旋风除尘器)——活性炭吸附室——引风机——烟筒。飞灰粒径为微米量级，在炉内为负压的情况下，直接把飞灰送入炉内会造成飞灰颗粒飘飞到尾气中，随尾气扩散到尾气处理系统，造成的不良后果有：二次飞灰产量过高，可以达到进料量的50％，使处理效率低下；会堵塞后段管道，增加尾气处理的压力，使处理工作不能连续进行。此外，飞灰粒径小比表面积大，颗粒间摩擦力大，飞灰送入等离子体装置的过程中会形成“架桥”和挂壁现象，导致飞灰不能连续送入，强制送料会使加料器卡死。

发明内容

本发明提供了一种等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法，解决采用等离子体设备对垃圾焚烧飞灰处理时的熔融玻璃化问题、进料过程中飞灰“架桥”问题和送料器卡死问题、飞灰随尾气扩散造成管道堵塞的问题、熔融体再处理得到对环境无害的玻璃体问题以及尾气无害化处理的问题，将垃圾焚烧飞灰送入熔融处理装置，对熔体进行有效连续处理得到对环境完全无害的玻璃体，对系统的尾气除酸除尘无害化处理，保证系统的连续稳定运行。

本发明的技术方案为：

等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、向需要进行处理的垃圾焚烧飞灰中加入SiO₂，使得垃圾焚烧飞灰中CaO和SiO₂的重量比为(0.25-3)∶1，然后将调节后的焚烧飞灰进行造粒或压缩成块预处理；

(2)、在等离子反应炉内设置金属熔池，在金属熔池中加入金属，对金属进行加热将其熔融；

(3)、将造粒或压缩成块后垃圾焚烧飞灰不断输送等离子反应炉内落到金属熔池中，控制等离子反应炉腔的温度为1200-1700℃，飞灰的熔体浮在金属熔池的表面，不断从金属熔液表面流出到金属熔池下方的水槽淬冷形成玻璃体；

(4)、等离子反应炉内产生的尾气输送至二次燃烧室内燃烧除去残炭，然后进入高温旋风除尘器除去大颗粒物质，经过热交换器降温后，依次进入布袋除尘器除去尾气中的小颗粒物质、酸性气体吸收塔除去酸性气体、活性炭吸附塔除去尾气中Hg蒸气和NOx污染物，最后经风机和烟囱排向大气。

所述的等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述的金属熔点高于1200℃，密度大于3×10³kg/m³，在等离子反应炉的顶部设有开口，开口上方安装有进料斗，进料斗内转动安装有分格轮，分格轮由安装于进料斗内的转轴及安装于转轴上的叶片组成，经过造粒或压缩成块后的垃圾焚烧飞灰不断送入进料斗，分格轮不断转动，将造粒或压缩成块后的垃圾焚烧飞灰不断输送入等离子反应炉内，而且分格轮隔绝等离子反应炉内外气氛。

本发明的有益效果为：

本发明所述的调整垃圾焚烧飞灰中CaO和SiO2的重量比例，使焚烧飞灰易于玻璃化；所述的对飞灰的造粒或压缩成块预处理能够解决进料过程中飞灰的“架桥”问题和送料器卡死问题、飞灰随尾气扩散造成处理效率低喝管道堵塞的问题；所述的等离子反应炉内熔融玻璃化产生的尾气经二次燃烧室除去残炭、旋风除尘器除尘，经热交换器急冷至200℃以下抑制了二噁英的重新生成，通过布袋除尘器完全除尘，酸性气体吸收塔除去酸性气体，经活性炭吸附塔除去残存的Hg蒸气和NOx，通过引风机和烟囱排放。

附图说明

图1是本发明的系统流程图。

具体实施方式

如图1所示，

(1)、通过加入SiO₂调节垃圾焚烧飞灰中CaO和SiO₂的重量比为(0.25-3)∶1，然后将调节后的焚烧飞灰进行输送入造粒机1内进行造粒或压块预处理；

(2)、在等离子反应炉2内设置金属熔池，在金属熔池内加入金属，对金属进行加热将其熔融；

(3)、等离子反应炉2顶部设有开口，开口上方安装有进料斗，进料斗内转动安装有分格轮3，分格轮3由安装于进料斗内的转轴及安装于转轴上的叶片组成，经过造粒或压缩成块后的垃圾焚烧飞灰不断送入进料斗，分格轮不断转动，将造粒或压缩成块后的垃圾焚烧飞灰不断输送入等离子反应炉内，而且分格轮隔绝等离子反应炉内外气氛。将造粒后焚烧飞灰通过分格轮3输送入等离子反应炉2内并掉落到金属熔池4中，控制等离子反应炉腔的温度为1200-1700℃，金属熔液表面的飞灰熔体不断溢出金属熔池，流出到等离子反应炉2下方的水槽13进行淬冷、粒化得玻璃体，然后经输送机14输出水槽13外；

(4)、等离子反应炉2内产生的尾气输送至二次燃烧室5内采用燃料与空气或氧气混合燃烧除去残炭，然后进入高温旋风除尘器6除去大颗粒物质，经过热交换器7降温至200℃以下，依次进入布袋除尘器8除去尾气中的小颗粒物质，酸性气体吸收塔9除去酸性气体，活性炭吸附塔10除去尾气中Hg蒸气和NOx污染物，最后经变频风机11和烟囱12排向大气。

经本发明所述的方法得到的玻璃体成分、玻璃体重金属浸出毒性测试结果如下表：

等离子体炉处理一种垃圾焚烧飞灰得到的玻璃体的主要成分

玻璃体的重金属浸出浓度

※N.D：未检出。

Claims (1)

1.等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、向需要进行处理的垃圾焚烧飞灰中加入SiO₂，使得垃圾焚烧飞灰中CaO和SiO₂的重量比为(0.25-3)∶1，然后将调节后的焚烧飞灰进行造粒或压缩成块预处理；

(2)、在等离子反应炉内设置金属熔池，在金属熔池中加入金属，对金属进行加热将其熔融；

(3)、将造粒或压缩成块后垃圾焚烧飞灰不断输送等离子反应炉内落到金属熔池中，控制等离子反应炉腔的温度为1200-1700℃，飞灰的熔体浮在金属熔池的表面，不断从金属熔液表面流出到金属熔池下方的水槽淬冷形成玻璃体；

(4)、等离子反应炉内产生的尾气输送至二次燃烧室内燃烧除去残炭，然后进入高温旋风除尘器除去大颗粒物质，经过热交换器降温后，依次进入布袋除尘器除去尾气中的小颗粒物质、酸性气体吸收塔除去酸性气体、活性炭吸附塔除去尾气中Hg蒸气和NOx污染物，最后经风机和烟囱排向大气。

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