CN104070053B - 一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，尤其适用于含盐量低于20％的垃圾焚烧飞灰的处理处置。将垃圾焚烧飞灰中加入脱氯助熔剂，搅拌混合均匀制成坯体颗粒，一级快速煅烧采用小型煅烧装置煅烧时间短、能耗低，在脱氯助熔剂作用下二噁英类污染物彻底降解，重金属、氯盐大量挥发，捕集二次飞灰实现重金属、氯盐的富集及飞灰的减量化，减量率为90～99％；一级快速煅烧后的初烧体重金属浸出达标后，送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，形成的炉渣可进行普通填埋，或作建材原料实现资源化利用。本发明整套处理工艺全部在垃圾焚烧厂完成，投资小、运行成本低，操作简单，更适用于不具备建设危废处理厂条件的垃圾焚烧飞灰的处理处置。

Description

一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术
技术领域
本技术涉及一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，属于危险废物处理处置技术领域。
背景技术
垃圾焚烧过程会产生3～15％的垃圾焚烧飞灰，其中含有较高浓度的重金属、二噁英类污染物以及大量的盐类，对环境及人类健康造成了严重的危害，被规定为危险废物，需要特殊处理。“十二五”末全国规划建设垃圾焚烧电厂380座，年飞灰产量将接近400万吨大关，大量的飞灰亟待合理处置。
目前，飞灰处理方法主要包括固化法、药剂稳定法、酸析出法、熔融法和煅烧法等，熔融和煅烧等高温处理方法可有效控制污染，实现资源化利用，相对于熔融处理技术而言，煅烧技术能耗低，运行维护相对简单。
但目前国内外的飞灰煅烧技术普遍存在的技术缺陷是飞灰进炉前未实现重金属的净化去除，导致在高温煅烧过程中重金属大量挥发，在窑炉内循环富集造成结皮或随烟气排出产生二次危害，且处理技术的实施均需建设专门的处理厂并配备成套处理设备，建设投资成本高，处理能力有限，可复制性差。重庆瑞帆再生资源开发有限公司的李秉正的发明专利“采用垃圾焚烧过程无害化处理垃圾飞灰的方法”(申请号：201010228621.7)利用了垃圾焚烧厂的现有设备，降低了处理成本，但此技术是通过向飞灰中加入辅料，并利用高温煅烧将重金属还原、固化在小球中，从而降低煅烧球体的重金属浸出率，但其重金属含量仍然较高，得到的炉渣资源化利用时存在潜在危害。且于2014年7月1日开始执行的《生活垃圾焚烧污染控制标准》明确规定危险废物不能直接进垃圾焚烧炉焚烧。
由于垃圾组分比较复杂，焚烧后产生的垃圾焚烧飞灰各成分波动性较大，同时因飞灰属于危险废物，运输和处理受到一定限制，单一技术不能满足所有飞灰的处理要求。因此，根据飞灰的特性和处理场所的具体条件研制有针对性的高效环保飞灰处理技术，有效降低处理成本，对于目前的环境安全和垃圾焚烧行业的可持续发展而言，已势在必行。
发明内容
本发明的目的在于针对现有飞灰处理技术的不足，提出一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化技术。该技术尤其适用于不具备建厂条件的含盐量低于20％的垃圾焚烧飞灰处理处置，具有减量化显著、“准原位”处理的特点，空间处理设施占地小、操作简单、建设成本和运行成本极低，一级快速煅烧彻底降解二噁英类污染物，有效脱除重金属、氯盐；二级延续煅烧在不改变现有垃圾焚烧工艺的条件下，实现飞灰基质的二次煅烧，并以炉渣形式排出。
本发明通过以下步骤实现：
(1)煅烧坯体制备：将垃圾焚烧飞灰和脱氯助熔剂搅拌混合均匀形成煅烧坯体，其中垃圾焚烧飞灰∶脱氯助熔剂＝99∶1～70∶30；或将垃圾焚烧飞灰、脱氯助熔剂和水搅拌混合均匀，含水率控制在5％～50％，送至造粒机压制成型，制备成粒径为2.35～20mm、高径比为1～4的坯体颗粒；
所述垃圾焚烧飞灰含盐量≤20％；
所述脱氯助熔剂为：活性氧化铝、氧化铁、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、萤石中的一种或几种；
所述用水可采用自来水、地下水、地表水、循环冷却水、渗滤液、渗滤液处理过程中间水，以及临近外部各种来源水；
所述渗滤液处理过程中间水为厌氧出水、好氧出水、MBR出水、RO浓水与出水；
(2)一级快速煅烧：坯体颗粒在350～1250℃环境下进行快速煅烧，煅烧时间1～20min，在脱氯助熔剂作用下二噁英类污染物彻底降解，重金属、氯盐大量挥发；
(3)重金属浸出毒性检测：对一级快速煅烧后的初烧体进行重金属浸出毒性检测，达标后送至下一单元，否则返回一级快速煅烧装置继续煅烧直至达标；
(4)一级煅烧烟气处理：一级快速煅烧产生的一级烟气采用急冷降温处理，烟气温度迅速降至200℃以下，挥发出的重金属在此期间冷却凝结并吸附于二次飞灰表面，急冷后的烟气经静电捕集装置或布袋收尘器收集二次飞灰，可实现飞灰中重金属污染物的富集和垃圾焚烧飞灰的减量化；
所述二次飞灰为原飞灰的1～10％，可进行填埋或资源化利用，处理费用大大降低；
一级烟气经上述处理后产生的初级处理烟气可混入垃圾焚烧烟气处理系统，与垃圾焚烧烟气一起处理；亦可新建烟气处理系统，对其进行单独处理；
(5)二级延续煅烧：达标后的初烧体送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，在850～1050℃高温环境以及脱氯助熔剂作用下发生热化学反应，停留时间30～80min后形成炉渣排出；二级延续煅烧产生的烟气在垃圾焚烧厂原有烟气处理设备处理即可达标排放。
本发明的有益效果
本发明尤其适用于处理含盐量低于20％的垃圾焚烧飞灰，在脱氯助溶剂作用下，强化垃圾焚烧飞灰在煅烧过程中重金属挥发和二噁英降解。通过将重金属、氯盐等污染物转移至二次飞灰中，实现污染物的富集和飞灰减量化，减量率为90～99％，少量的二次飞灰潜在污染范围大幅缩小，集中处理相对便捷，为重金属等污染物找到一条合理的出路。
本发明整套处理工艺全部在垃圾焚烧厂完成，一级快速煅烧采用小型煅烧装置煅烧时间短、能耗低，得到的初烧体为普通废物；二级延续煅烧在原垃圾焚烧炉中进行，对原垃圾焚烧工艺影响极小，炉渣成分无明显波动，形成的炉渣可进行普通填埋，或作建材原料实现资源化利用，本工艺投资小、运行成本低，操作简单，尤其适用于不具备建设危废处理厂条件的垃圾焚烧飞灰的处理处置。
附图说明
图1垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术流程图
具体实施例
实施例1
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨，测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为16.3％，按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水＝85∶5∶10的质量比例，将三者混合均匀，造粒成型，坯体直径4mm、长10mm，其中脱氯助溶剂为活性氧化铝和碳酸钾；
(2)将烧结坯体在1050℃环境下进行一级快速煅烧，烧结时间5min，将烧结产生的烟气采用急冷降温处理，使烟气温度迅速降至200℃以下，之后经静电捕集器收集二次飞灰，二次飞灰为原飞灰的4.7％(干重)，处理后的烟气混入垃圾焚烧烟气处理系统；
(3)达标后的初烧体送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，在850℃高温环境以及脱氯助熔剂作用下发生热化学反应，煅烧70min，之后形成炉渣排出；二级延续煅烧产生的烟气在垃圾焚烧厂原有烟气处理设备处理达标后排放。
(4)对炉渣进行重金属含量和浸出毒性检测，测试结果见表1，重金属浸出达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求，重金属含量和二噁英含量(0.015ngI-TEQ/Nm3)达到GB15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求。
表1原灰和炉渣重金属含量及浸出量测试(mg/L)
实施例2
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨，测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为8.4％，按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水＝80∶15∶5的质量比例，将三者混合均匀，造粒成型，坯体直径6mm、长6mm，其中脱氯助溶剂为氧化铁和萤石；
(2)将烧结坯体在500℃环境下进行一级快速煅烧，烧结时间15min，将烧结产生的烟气采用急冷降温处理，使烟气温度迅速降至200℃以下，之后经静电捕集器收集二次飞灰，二次飞灰为原飞灰的6.7％(干重)，处理后的烟气混入垃圾焚烧烟气处理系统；
(3)达标后的初烧体送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，在1000℃高温环境以及脱氯助熔剂作用下发生热化学反应，煅烧40min，之后形成炉渣排出；二级延续煅烧产生的烟气在垃圾焚烧厂原有烟气处理设备处理达标后排放。
(4)对炉渣进行重金属含量和浸出毒性检测，测试结果见表1，重金属浸出达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求，重金属含量和二噁英含量(0.007ngI-TEQ/Nm3)达到GB15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求。
表2原灰和炉渣重金属含量及浸出量测试(mg/L)
实施例3
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨，测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为12.3％，按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水＝75∶10∶15的质量比例，将三者混合均匀，造粒成型，坯体直径8mm、长12mm，其中脱氯助溶剂为活性氧化铝和萤石；
(2)将烧结坯体在800℃环境下进行一级快速煅烧，烧结时间10min，将烧结产生的烟气采用急冷降温处理，使烟气温度迅速降至200℃以下，之后经静电捕集器收集二次飞灰，二次飞灰为原飞灰的5.3％(干重)，处理后的烟气混入垃圾焚烧烟气处理系统；
(3)达标后的初烧体送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，在1050℃高温环境以及脱氯助熔剂作用下发生热化学反应，煅烧30min，之后形成炉渣排出；二级延续煅烧产生的烟气在垃圾焚烧厂原有烟气处理设备处理达标后排放。
(4)对炉渣进行重金属含量和浸出毒性检测，测试结果见表1，重金属浸出达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求，重金属含量和二噁英含量(0.003ngI-TEQ/Nm3)达到GB15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求。
表3原灰和炉渣重金属含量及浸出量测试(mg/L)

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，属于垃圾焚烧飞灰烧结处理领域，其特征为：
(1)煅烧坯体制备：将垃圾焚烧飞灰和脱氯助熔剂搅拌混合均匀形成煅烧坯体，其中垃圾焚烧飞灰：脱氯助熔剂＝99∶1～70∶30；或将垃圾焚烧飞灰、脱氯助熔剂和水搅拌混合均匀，含水率控制在5％～50％，送至造粒机压制成型，制备成粒径为2.35～20mm、高径比为1～4的坯体颗粒；
(2)一级快速煅烧：坯体颗粒在350～1250℃环境下进行快速煅烧，煅烧时间1～20min，在脱氯助熔剂作用下二噁英类污染物彻底降解，重金属、氯盐大量挥发；
(3)重金属浸出毒性检测：对一级快速煅烧后的初烧体进行重金属浸出毒性检测，达标后送至下一单元，否则返回一级快速煅烧装置继续煅烧直至达标；
(4)一级煅烧烟气处理：一级快速煅烧产生的一级烟气采用急冷降温处理，烟气温度迅速降至200℃以下，挥发出的重金属在此期间冷却凝结并吸附于二次飞灰表面，急冷后的烟气经静电捕集装置或布袋收尘器收集二次飞灰，可实现飞灰中重金属污染物的富集和垃圾焚烧飞灰的减量化；
(5)二级延续煅烧：达标后的初烧体送入垃圾焚烧炉，进行二级延续煅烧，在850～1050℃高温环境以及脱氯助熔剂作用下发生热化学反应，停留时间30～80min后形成炉渣排出；二级延续煅烧产生的烟气在垃圾焚烧厂原有烟气处理设备处理即可达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，其特征为：所述垃圾焚烧飞灰含盐量≤20％。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，其特征为：所述脱氯助熔剂为：活性氧化铝、氧化铁、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、萤石中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，其特征为：当将垃圾焚烧飞灰、脱氯助熔剂和水搅拌混合均匀时，所述水可采用自来水、地下水、地表水、循环冷却水、渗滤液、渗滤液处理过程中间水。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰分级煅烧减量化处理技术，其特征为：所述二次飞灰的干重为原飞灰的1％～10％，减量率为90％～99％，可进行填埋或资源化利用。
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