CN105910124B - 一种飞灰低温熔融装置及方法 - Google Patents

一种飞灰低温熔融装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种飞灰低温熔融装置及方法。所述装置包括：飞灰进料斗、回转窑以及冷凝器；其中，所述飞灰进料斗分别连通所述垃圾焚烧锅炉的飞灰出口和所述回转窑的飞灰入口；所述回转窑的烟气入口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气出口连通；所述回转窑的烟气出口与所述冷凝器连通。本发明所述装置和方法具有以下优点：降低飞灰熔融温度，可以减少重金属和盐类物质的挥发，使熔融系统简化，同时降低运行能耗，则可望降低飞灰熔融处理的成本，使熔融系统得到更广泛的应用。

Description

一种飞灰低温熔融装置及方法
技术领域
本发明属于危险固体废弃物处理技术，涉及垃圾焚烧领域，具体地，本发明涉及一种飞灰低温熔融装置及方法。
背景技术
飞灰是垃圾焚烧的必然产物，大约占焚烧垃圾量的3～5％。在垃圾焚烧炉飞灰中，以无机物为主，其次是具有较高浸出率的重金属元素，如pb、Cr、Cd等，还有一定数量吸附在飞灰的二噁英，若未经预处理直接填埋，将会使重金属发生浸出、迁移，对土壤及地下水造成二次污染。因此，如何合理有效地处理垃圾焚烧飞灰成为当前环境保护急需解决的问题。如何安全有效地处置焚烧飞灰成为急需解决的环境和社会问题。
垃圾焚烧飞灰处理技术主要有直接按危废填埋、螯合稳定化后卫生填埋、熔融和资源化利用四种。飞灰螯合稳定化后卫生填埋在我国应用较为广泛。目前，我国经济发达地区飞灰主要通过简易处理后运往安全填埋场填埋，不仅大量占用了安全填埋场的库容，且成本高。而一些经济欠发达、没有条件建设安全填埋场的地区，一般采用堆存或简单水泥固化后运往垃圾填埋场填埋的方式，存在着二次污染的隐患。
飞灰熔融技术就是将有害的焚烧飞灰熔融转化为玻璃态熔渣，达到减容化、无害化的一种资源化处理工艺。经熔融处理后飞灰熔渣形成具有刚性的非晶态的玻璃态物质，玻璃态熔渣使飞灰中重金属形成不易浸出的形态，通过毒性浸出特性实验结果发现，重金属浸出率均非常低。
另外，通过熔融处理，可分解飞灰中99.9％的二噁英，从而可有效地防止二噁英类排放到环境中。但也存在一些缺点，如高温条件下会产生含有Pb、Zn、Cd等易挥发重金属的废气，需设置后续烟气处理装置；工艺复杂；能源消耗大、处理成本高。资源化利用包括飞灰烧结轻骨料处理技术和飞灰水泥窑共处置技术，它可同时实现垃圾焚烧飞灰的无害化处理与资源化利用，但是这种处理收市场因素影响巨大，资源化产品的重金属在长期稳定性也较差。
现有的高温熔融处理飞灰工艺存在以下问题：(1)高温容易造成飞灰中的重金属和酸性气体挥发，需要增加尾气处理系统来处理，(2)飞灰中的有机物在高温条件下挥发，需要增加二次燃烧室来燃尽，这导致了系统的复杂化。(3)高温熔融需要将飞灰加热到1200℃-1400℃，对设备的材质要求高，且要加热到熔融温度需要花费大量的燃料和电力成本。
因此，如何合理有效地处理垃圾焚烧飞灰成为当前环境保护急需解决的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种飞灰低温熔融装置，用于处理垃圾焚烧锅炉的飞灰，所述装置包括：飞灰进料斗、回转窑以及冷凝器；
其中，所述飞灰进料斗分别连通所述垃圾焚烧锅炉的飞灰出口和所述回转窑的飞灰入口；
所述回转窑的烟气入口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气出口连通；
所述回转窑的烟气出口与所述冷凝器连通。
可选地，所述回转窑的烟气出口设置于所述回转窑靠近所述飞灰进料斗的一端的顶部。
可选地，所述装置还包括卸料阀，所述回转窑远离所述飞灰进料斗的一端与所述卸料阀连通。
可选地，所述卸料阀包括星型阀。
可选地，所述冷凝器的烟气出口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气处理装置连通。
可选地，所述飞灰进料斗上方设置有插板阀。
可选地，所述飞灰进料斗上设置有螺旋输送设备。
本发明还提供了一种基于上述装置的飞灰低温熔融方法，所述方法包括：
将所述垃圾焚烧锅炉产生的飞灰通入到所述回转窑中；
将所述垃圾焚烧锅炉的烟气通入到所述回转窑中，利用所述烟气对所述飞灰加热，以实现所述飞灰的低温熔融；
将低温熔融后的烟气通入所述冷凝器中，以去除所述烟气中的金属。
可选地，所述低温熔融的温度为400-500℃。
可选地，所述低温熔融的时间大于10min。
可选地，所述方法还进一步将所述回转窑中经低温熔融后的飞灰排出的步骤。
可选地，所述飞灰包括质量分数为10％-15％的氢氧化钙。
可选地，所述回转窑中包括还原性气氛。
可选地，所述回转窑中含有至少5％的氧气。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种飞灰低温熔融处理装置及方法，所述方法将垃圾焚烧产生的飞灰通过除尘器收集后通过给料螺旋送入回转窑，利用垃圾焚烧锅炉产生的高温烟气对飞灰进行低温熔融，产生的废气经过冷凝除去尾气中的汞，净化后的尾气回到垃圾焚烧烟气处理系统处理，飞灰熔融处理后，可大大降低重金属的析出。
本发明所述装置和方法具有以下优点：降低飞灰熔融温度，可以减少重金属和盐类物质的挥发，使熔融系统简化，同时降低运行能耗，则可望降低飞灰熔融处理的成本，使熔融系统得到更广泛的应用。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为本发明所述飞灰低温熔融装置的连接示意图；
图2为本发明所述飞灰低温熔融装置的结构示意图。
附图标识
1、飞灰进料斗 2、回转窑
3、卸料阀 4、冷凝器
11、处理后飞灰出口 12、回转窑的烟气入口
13、回转窑的烟气出口 14、飞灰入口
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的飞灰低温熔融装置和飞灰低温熔融方法。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
实施例1
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种飞灰低温熔融装置，所述飞灰低温熔融装置包括飞灰进料斗1、回转窑2、卸料阀3和冷凝器4，如图1所示。
其中，所述飞灰进料斗1分别连通垃圾焚烧锅炉的飞灰出口和回转窑的飞灰入口12，以用于将垃圾焚烧锅炉产生的飞灰转移至所述回转窑中，例如所述飞灰进料斗的飞灰入口14与垃圾焚烧锅炉的飞灰出口连通，所述飞灰进料斗的出口与所述回转窑的飞灰进口12连通；
所述回转窑的烟气入口12与所述垃圾焚烧锅炉的燃烧烟气出口连通，以用于将所述垃圾焚烧锅炉产生的高温烟气引入到所述回转窑中对所述飞灰进行加热，实现所述飞灰的低温熔融；
所述回转窑的烟气出口13与所述冷凝器连通，以用于对处理后烟气进行冷却，去除所述烟气中所包含的金属。
其中，所述回转窑的烟气出口设置于所述回转窑靠近所述飞灰进料斗的一端的顶部，与所述冷凝器的烟气入口连通。
其中，所述装置还包括卸料阀，所述回转窑远离所述飞灰进料斗的一端与所述卸料阀连通，所述卸料阀的处理后飞灰出口11将所述飞灰排出回转窑。
其中，所述卸料阀包括星型阀。
其中，所述冷凝器与所述垃圾焚烧锅炉的烟气处理装置连通，例如所述冷凝器的烟气出口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气处理装置连通。
其中，所述飞灰进料斗上方设置有插板阀。
其中，所述飞灰进料斗上设置有螺旋输送设备。
所述飞灰低温熔融装置的工作原理为：所述飞灰从溜槽进入一个飞灰进料斗，进料斗上方有一个插板阀控制飞灰进入的流量。飞灰从进料斗通过一个转速可变的螺旋输送设备送到一个直接加热的回转窑，飞灰的投加量通过螺旋输送的转速和回转窑的倾斜度调节。处理后的烟气进入冷凝器，将烟气中的汞通过冷凝提取。提取汞后的烟气进入垃圾焚烧系统的烟气处理系统。处理后的飞灰通过尾部星型阀排出，以防止气体泄漏。熔融后的飞灰产品性质稳定，不管在酸碱条件下均不会有重金属析出。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种飞灰低温熔融处理装置，所述装置将垃圾焚烧产生的飞灰通过除尘器收集后通过给料螺旋送入回转窑，利用垃圾焚烧锅炉产生的高温烟气对飞灰进行低温熔融，产生的废气经过冷凝除去尾气中的汞，净化后的尾气回到垃圾焚烧烟气处理系统处理，飞灰熔融处理后，可大大降低重金属的析出。
本发明所述装置具有以下优点：降低飞灰熔融温度，可以减少重金属和盐类物质的挥发，使熔融系统简化，同时降低运行能耗，则可望降低飞灰熔融处理的成本，使熔融系统得到更广泛的应用。
实施例2
本发明还提供了一种飞灰低温熔融方法，所述方法包括：
将垃圾焚烧锅炉产生的飞灰通入到回转窑中；
将垃圾焚烧锅炉燃烧后的烟气通入到所述回转窑中，通过所述烟气对所述飞灰加热，以对所述飞灰进行低温熔融；
将低温熔融后的烟气通入冷凝器中去除所述烟气中的金属。
其中，所述方法还进一步将所述回转窑中经低温熔融后的飞灰排出。
其中，所述低温熔融的温度为400-500℃，相比于目前工艺中高温熔融的温度1200℃-1400℃来说，低温熔融的温度极大的降低，对设备的材质要求降低，可以减少重金属和盐类物质的挥发，使熔融系统简化，同时降低运行能耗，则可望降低飞灰熔融处理的成本，使熔融系统得到更广泛的应用。
其中，所述低温熔融的时间大于10min。
其中，所述飞灰包括质量分数为10-15的氢氧化钙。
其中，所述回转窑中包括还原性气氛，例如所述回转窑中含有至少5％的氧气。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种飞灰低温熔融处理方法，所述方法将垃圾焚烧产生的飞灰通过除尘器收集后通过给料螺旋送入回转窑，利用垃圾焚烧锅炉产生的高温烟气对飞灰进行低温熔融，产生的废气经过冷凝除去尾气中的汞，净化后的尾气回到垃圾焚烧烟气处理系统处理，飞灰熔融处理后，可大大降低重金属的析出。
本发明所述装置具有以下优点：降低飞灰熔融温度，可以减少重金属和盐类物质的挥发，使熔融系统简化，同时降低运行能耗，则可望降低飞灰熔融处理的成本，使熔融系统得到更广泛的应用。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (14)

1.一种飞灰低温熔融装置，用于处理垃圾焚烧锅炉的飞灰，其特征在于，所述低温熔融的温度为400-500℃，所述装置包括：飞灰进料斗、回转窑以及冷凝器；
其中，所述飞灰进料斗分别连通所述垃圾焚烧锅炉的飞灰出口和所述回转窑的飞灰入口；
所述回转窑的烟气入口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气出口连通；
所述回转窑的烟气出口与所述冷凝器连通。
2.根据权利要求1所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述回转窑的烟气出口设置于所述回转窑靠近所述飞灰进料斗的一端的顶部。
3.根据权利要求1所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述装置还包括卸料阀，所述回转窑远离所述飞灰进料斗的一端与所述卸料阀连通。
4.根据权利要求3所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述卸料阀包括星型阀。
5.根据权利要求1所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述冷凝器的烟气出口与所述垃圾焚烧锅炉的烟气处理装置连通。
6.根据权利要求1所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述飞灰进料斗上方设置有插板阀。
7.根据权利要求1所述的飞灰低温熔融装置，其特征在于，所述飞灰进料斗上设置有螺旋输送设备。
8.一种基于权利要求1至7之一所述装置的飞灰低温熔融方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述垃圾焚烧锅炉产生的飞灰通入到所述回转窑中；
将所述垃圾焚烧锅炉的烟气通入到所述回转窑中，利用所述烟气对所述飞灰加热，以实现所述飞灰的低温熔融；
将低温熔融后的烟气通入所述冷凝器中，以去除所述烟气中的金属。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述低温熔融的温度为400-500℃。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述低温熔融的时间大于10min。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步将所述回转窑中经低温熔融后的飞灰排出的步骤。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述飞灰包括质量分数为10％-15％的氢氧化钙。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回转窑中包括还原性气氛。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回转窑中含有至少体积分数为5％的氧气。
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