CN103551358A

CN103551358A - 一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统

Info

Publication number: CN103551358A
Application number: CN201310460137.0A
Authority: CN
Inventors: 张曙光; 王娟娟; 陈涛; 李萍; 刘万海
Original assignee: TIANJIN CITY YIMING ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: Tianjin Yiming Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103551358B

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理技术，将垃圾焚烧飞灰与预混煤、辅料混合，造粒成型，干燥后送入回转窑烧结，烧结过程中，随温度升高达到煤的着火点时预混煤自燃，可降低外部用煤量，预混煤初始燃烧可提供还原气氛，有利于飞灰中二噁英的脱氯解毒；其后续燃烧产生较多的气体使烧结体内外部产尘气孔和孔洞，利于重金属挥发，得到重金属含量和浸出量均较低的飞灰烧结体，对环境无潜在危害，充分实现了飞灰的无害化、资源化。处理过程中产生的烟气和二次飞灰量小，而重金属和酸性成分含量较高，在进行脱酸和稳定重金属时，药剂的利用率提高，相对于传统的原始飞灰固化／稳定化工艺，可降低填埋量80％～90％，有效缓解填埋空间严重不足的压力。

Description

一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰的无害化处理方法，尤其涉及一种采用烧结技术处理垃圾焚烧飞灰的方法。

背景技术

垃圾焚烧飞灰由于其重金属物质的高含量、高浸出毒性以及二噁英类化合物的高毒性当量而被规定为危险废物，需要特殊处理。烧结和熔融等高温处理方法可以有效控制污染、还可实现资源化利用，相对于熔融处理技术而言，烧结技术能耗低，运行维护相对简单。

目前，国内外飞灰烧结技术原理大多是将重金属固化在烧结产物致密的晶格结构中，从而使重金属溶出的可能性降低，以达到控制重金属污染的目的。天津泰达环保有限公司的高亮的发明专利“利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法”(申请号：200610013336.7)和“一种利用湿态污泥与焚烧飞灰制备陶粒的方法”(申请号：CN201010548739)将飞灰中的重金属熔融固化在陶粒中，进而降低重金属的浸出率。清华大学的金宜英的发明专利“一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置的预处理方法”(申请号：CN201010104144)就是采用了对飞灰水洗预处理除氯和添加重金属稳定剂来降低重金属的挥发率和浸出率。以上方法仅解决了飞灰中重金属高浸出毒性的问题，而高含量问题并未解决。

通过以上方法处理的飞灰，被“资源化”后的烧结体大多被用于建材，此类建材中仍含有大量的来自飞灰中的重金属，这些烧结体若长期暴露在环境中被侵蚀或一旦发生碎裂，重金属向环境释放量会大大增加，易对环境和人类健康造成严重的二次危害。

因此，开发一种既可同时降低飞灰烧结体中重金属含量和重金属浸出毒性，又符合国家标准的飞灰处理技术，才是实现飞灰无害化、资源化的有效途径。

发明内容

本发明的目的：为了克服以上技术中的不足提供一种飞灰烧结无害化资源化处理技术，使飞灰中的重金属最大化挥发进入烟气，烧结得到重金属含量和浸出量均较小的符合标准的建材，同时对烟气和二次飞灰进行高效处理，实现以废制废和飞灰无害化、资源化的目的。

本发明通过以下技术方案予以实现：

(1)将垃圾焚烧飞灰与预混煤、辅料均匀混合，混合料质量组成为：垃圾焚烧飞灰70％-90％，预混煤0.5％-5％，辅料1.5％-25％，粉碎后送入造粒机，造粒成型。

所述预混煤为劣质煤或低价煤，以降低处理成本。

所述辅料为污泥、清淤底泥、污染土壤或工业废渣中的一种或几种，作为飞灰烧结的成型剂。

(2)将成型的颗粒进行自然干燥，使含水率降到10％～15％。

(3)将干燥颗粒送入回转窑烧结，烧结温度1050～1350℃，烧结时间10～40min。烧结过程中，当颗粒内部温度达到煤着火点(300～400℃)时，预混煤发生自燃，其初始燃烧时颗粒内部为缺氧状态，可以提供CO、H₂为主的还原气氛，有利于飞灰中二噁英的脱氯解毒；预混煤的燃烧会产生较多的CO、CO₂、H₂O等气体使烧结体内外部产生气孔和孔洞，飞灰中的氯促使重金属大量挥发，产生的气孔和孔洞为重金属挥发提供通道，大幅降低烧结体中重金属含量；同时，飞灰中预混煤的添加会降低外部用煤量，缩短烧结时间，使总煤耗明显降低，进一步降低处理成本。

(4)烧结体可制备路面砖等建材。

(5)回转窑产生的烟气首先进行急冷降温，防止二恶英类持久性有机污染物的重新生成，同时将从飞灰中挥发进入烟气的重金属蒸气冷凝回收，之后进入脱酸反应塔与脱酸剂反应，脱出其中的HCl、CO₂、SO₂等酸性物质。

所述脱酸剂为电石渣、石灰浆或Mg(OH)₂溶液。

(6)将脱酸反应塔出来的烟气进行布袋除尘，布袋前喷洒活性碳粉末，吸附烟气中残留的挥发性重金属和少量脱附的二恶英，净化后的烟气排空。

(7)将脱酸反应塔和布袋除尘器收集的二次飞灰加入稳定剂和固化剂，进行固化／稳定化，达标后送入填埋场安全填埋。

所述固化剂为水泥或石灰，添加量为二次飞灰总量的8％-20％。

所述稳定剂为硫化物、可溶性磷酸盐或巯基捕收剂，添加量为二次飞灰总量的0.5％-5％。

本发明的有益效果：

本发明在垃圾焚烧飞灰中添加预混煤和辅料，造粒成型后烧结，烧结过程中，随温度升高达到煤的着火点时，预混煤发生自燃，其初始燃烧时颗粒内部为缺氧状态，可以提供CO、H₂为主的还原气氛，有利于飞灰中二噁英的脱氯解毒；预混煤的燃烧会产生较多的CO、CO₂、H₂O等气体使烧结体内外部产生气孔和孔洞，飞灰中的氯促使重金属大量挥发，产生的气孔和孔洞可为重金属挥发提供通道，大幅降低烧结体中重金属含量。烧结体重金属含量和浸出量均较低，对环境无潜在危害，应用范围更广，充分实现了飞灰的无害化、资源化。同时，飞灰中预混煤的添加可降低外部用煤量，缩短烧结时间，使总煤耗明显降低，可进一步降低处理成本。

处理过程中产生的烟气和二次飞灰量小，而重金属和酸性成分含量较高，在进行脱酸和稳定重金属时，因有害物质相对集中，药剂的利用率提高，相对于传统的原始飞灰固化／稳定化填埋工艺相比，可降低填埋量80％～90％，有效缓解填埋空间严重不足的压力。

附图说明

图1是垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统工艺流程图

具体实施例

实施例1

混合料质量配比为：90％垃圾焚烧飞灰，0.5％预混煤，5％污染土壤，4.5％污泥，均匀混合后，粉碎、造粒成型，成型颗粒自然干燥到含水率为15％，之后送入回转窑烧结，烧结温度为1350℃，烧结35min，冷却后得到飞灰烧结体；回转窑产生的烟气喷水进行急冷降温后，进入脱酸反应塔与脱酸剂(石灰浆)反应，之后进行布袋除尘，处理达标后，洁净烟气排入大气；收集脱酸反应塔和布袋除尘器产生的二次飞灰加入8％水泥和1％硫化钠，经固化／稳定化后的飞灰，达标后进入填埋场安全填埋。

本实施例烧结体的筒压强度为3.5-4.0MPa，堆积密度为710-740kg／m³。

本实施例中烟气排放标准限值参照GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》；二次飞灰固化／稳定化后重金属浸出液含量限值参照GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》。

表1混合料与飞灰烧结体中重金属总量和浸出量情况(单位：mg／kg)

重金属	混合料(总量)	烧结体(总量)	烧结体(浸出量)
				Pb	1734.5±37.5	21.2±0.1	ND
Cd	58.4±6.4	2.8±0.2	ND
				Zn	2578.2±24.1	85.5±1.1	15.2±2.1
Cu	471.6±10.4	46.3±3.4	5.3±1.7
				Cr	58.5±12.3	20.7±2.4	2.1±0.6

表2净化后烟气有害物质含量

检测项目	净化后烟气	限值
			Pb(mg／m³)	0.02	0.7
Hg(mg／m³)	ND	0.012
			Cd(mg／m³)	0.06	0.85
HCl(mg／m³)	ND	1.9
			二噁英(ng I-TEQ／Nm³)	0.015	0.1

表3二次飞灰固化／稳定化前后重金属浸出量(单位：mg/kg)

实施例2

混合料质量配比为：80％垃圾焚烧飞灰，2％预混煤，10％工业废渣，8％污泥。均匀混合后，粉碎、造粒成型，成型颗粒自然干燥到含水率为12％，之后送入回转窑烧结，烧结温度1150℃，烧结25min，冷却后得到飞灰烧结体；回转窑产生的烟气喷水进行急冷降温后，进入脱酸反应塔与脱酸剂(电石渣)反应，之后进行布袋除尘，处理达标后，洁净烟气排入大气；收集脱酸反应塔和布袋除尘器产生的二次飞灰加入12％石灰和1％可溶性磷酸盐，经固化／稳定化后的飞灰，达标后进入填埋场安全填埋。

本实施例陶粒的筒压强度为2.9-3.3MPa，堆积密度为650-700kg／m³。

各限值参照与实施例1相同。

表4混合料与飞灰烧结体中重金属总量和浸出量情况(单位：mg／kg)

重金属	混合料(总量)	烧结体(总量)	烧结体(浸出量)
				Pb	1472.5±28.3	13.7±13.6	ND
Cd	69.1±3.9	1.2±0.3	ND
				Zn	2188.3±32.9	41.3±1.2	4.2±1.2
Cu	379.5±16.4	35.7±3.4	2.1±0.9
				Cr	65.8±21.4	19.2±1.6	ND

表5净化后烟气有害物质含量

检测项目	净化后烟气	限值
			Pb(mg／m³)	0.03	0.7
Hg(mg／m³)	0.003	0.012
			Cd(mg／m³)	0.08	0.85
HCl(mg／m³)	ND	1.9
			二噁英(ng I-TEQ／Nm³)	0.011	0.1

表6二次飞灰固化／稳定化前后重金属浸出量(单位：mg／kg)

实施例3

混合料质量配比为：70％垃圾焚烧飞灰，5％预混煤，25％污泥。均匀混合后，粉碎、造粒成型，成型颗粒自然干燥到含水率为10％，之后送入回转窑烧结，烧结温度1050℃，烧结10min，冷却后得到飞灰烧结体；回转窑产生的烟气喷水进行急冷降温后，进入脱酸反应塔与脱酸剂(Mg(OH)₂溶液)反应，之后进行布袋除尘，处理达标后，洁净烟气排入大气；收集脱酸反应塔和布袋除尘器产生的二次飞灰加入15％水泥和2％巯基捕收剂，经固化／稳定化后的飞灰，达标后进入填埋场安全填埋。

本实施例陶粒的筒压强度为2.6-2.9MPa，堆积密度为600-640kg／m³。

各限值参照与实施例1相同。

表7混合料与飞灰烧结体中重金属总量和浸出量情况(单位：mg／kg)

重金属	混合料(总量)	烧结体(总量)	烧结体(浸出量)
				Pb	1632.8±17.6	3.8±0.3	ND
Cd	52.5±2.7	0.89±0.02	ND
				Zn	2365.7±27.4	25.7±1.5	ND
Cu	452.3±13.9	15.8±5.4	ND
				Cr	47.8±17.5	8.7±2.2	ND

表8净化后烟气有害物质含量

检测项目	净化后烟气	限值
			Pb(mg／m³)	ND	0.7
Hg(mg／m³)	0.005	0.012
			Cd(mg／m³)	0.11	0.85
HCl(mg／m³)	ND	1.9
			二噁英(ng I-TEQ／Nm³)	0.007	0.1

表9二次飞灰固化／稳定化前后重金属浸出量(单位：mg／kg)

Claims

1.一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统，其步骤为：

(1)将垃圾焚烧飞灰与预混煤、辅料均匀混合，混合料质量组成为：垃圾焚烧飞灰70％-90％，预混煤0.5％-5％，辅料1.5％-25％，粉碎后送入造粒机，造粒成型；

(2)将成型的颗粒进行自然干燥，使含水率降到10％～15％；

(3)将干燥颗粒送入回转窑烧结，烧结温度1050～1350℃，烧结时间10～40min。烧结过程中，当颗粒内部温度达到煤着火点时，预混煤发生自燃，其初始燃烧时颗粒内部为缺氧状态，可以提供CO、H₂为主的还原气氛，有利于飞灰中二噁英的脱氯解毒；预混煤的燃烧会产生较多的CO、CO₂、H₂O等气体使烧结体内外部产生气孔和孔洞，飞灰中的氯促使重金属大量挥发，产生的气孔和孔洞为重金属挥发提供通道，降低烧结体中重金属含量；同时，飞灰中预混煤的添加会降低外部用煤量，缩短烧结时间，使总煤耗降低，进一步降低处理成本；

(4)回转窑产生的烟气首先进行急冷降温，之后进入脱酸反应塔与脱酸剂反应，脱出其中的HCl、CO₂、SO₂等酸性物质；

(5)将脱酸反应塔出来的烟气进行布袋除尘，布袋前喷洒活性碳粉末，吸附烟气中残留的挥发性重金属和少量脱附的二恶英，净化后的烟气排空；

(6)将脱酸反应塔和布袋除尘器收集的二次飞灰加入稳定剂和固化剂，进行固化／稳定化，达标后送入填埋场安全填埋。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统，其特征在于：辅料为污泥、清淤底泥、污染土壤或工业废渣中的一种或几种，作为飞灰烧结的成型剂。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统，其特征在于：脱酸剂为电石渣、石灰浆或Mg(OH)₂溶液。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统，其特征在于：固化剂为水泥或石灰，添加量为二次飞灰总量的8％-20％。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统，其特征在于：稳定剂为硫化物、可溶性磷酸盐或巯基捕收剂，添加量为二次飞灰总量的0.5％-5％。