CN106113246B - 一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置和运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置和运行方法，本系统由造粒成型单元(料斗、搅拌装置和成型机)、物料输送机构(主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC舟)、微波加热系统(磁控管)及烟气净化系统(气体收集口、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器、引风机)等组成，本装置具有加热速度快、电能消耗少、电热转化率高的特点，促进焚烧飞灰微波烧结的产业化进程，特别适合以焚烧飞灰烧结陶粒为目的的飞灰无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及医疗垃圾焚烧飞灰处理的方法，尤其是一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置和运行方法。
背景技术
微波加热因其加热速度快、选择性强、加热均匀等优点,近年来得到了非常广泛的应用。“热点效应”是微波加热的重要特性，由该效应所产生的快速加热效果是传导和对流方式所达不到的。基于医疗垃圾焚烧飞灰中碳组分(活性炭和未燃残碳)在微波场中容易形成“热点效应”，进而采用微波处理的方式对飞灰进行处理，例如中国专利CN103601526B公开了医疗焚烧飞灰微波烧制陶粒的方法，该方法可以通过微波实现二恶英的有效分解并烧制成陶粒，但在实际应用中需要在颗粒周围再填充SiC、活性炭或Fe3O4等微波耦合剂来强化其吸波性能，导致烧结后陶粒与这些微波耦合剂的分离工序较为复杂，在工业应用方面有待改善，而且这些纯微波耦合剂的添加会带来运行成本的升高，如何将简单的实验室原理运用到工业应用中，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置和运行方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，包括第一料斗，第二料斗，搅拌装置，成型机，烧结炉体，水冷装置，脱酸塔，活性炭喷射装置，布袋除尘器，引风机；其中：
第一料斗和第二料斗分别连接搅拌装置，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
在烧结炉体的中央位置设置由主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC容器组成的传送装置，传送链条的两端分别与主动链轮和从动链轮相连，并在主动链轮和从动链轮之间形成与水平方向平行的上下两个传动平面；在传送链条上设置固定轴，在固定轴上设置SiC容器；在烧结炉体上设置微波加热装置，对烧结炉体体内进行微波加热；在传送装置一侧的垂直下方设置陶粒收集斗，陶粒收集斗下端设置出料装置，以便于收集位于烧结炉体中的SiC容器中陶粒；在烧结炉体的上端设置气体收集口；
气体收集口通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置的底端通过管路与脱酸塔的顶端相连；脱酸塔的底部通过管路与布袋除尘器相连，并在管路上设置活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
而且，所述的辅料为硫铁矿烧渣、SiC或Fe3O4中的一种，医疗垃圾焚烧飞灰和辅料的质量比为(2-10)：1。
而且，所述的烧结炉体内部采用不吸收微波或者少量吸收微波的耐火材料制成，外壳由不锈钢材料制成，以防止微波向外泄露。
而且，所述微波加热装置为磁控管，在进行设置时，在烧结炉体上端表面沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管，在两侧面上设置的上端两侧磁控管的高度与烧结炉体内位于上传动平面上的SiC容器的中心高度一致；或者在烧结炉体上下端的表面上，沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管和下端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管和下端两侧磁控管，在两侧面上设置的下端磁控管的高度与烧结炉体内位于下传动平面上的SiC容器的中心高度一致。
而且，所述的设置在烧结炉体上端的磁控管数量为8-15个，设置在烧结炉体两侧的磁控管每一侧的数量为8-15个。
而且，所述的SiC容器的个数为20-40个。
一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的运行方法：
利用上述装置烧结陶粒的运行方法，按照下述步骤进行：
步骤1，启动微波加热装置对烧结炉体内进行加热至设定温度，启动传动链条带动SiC容器进行运动；
步骤2，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀；
步骤3，搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
步骤4，成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度
步骤5，颗粒进入烧结炉体内，落在SiC容器中并沿传动链条向前运动，至链条末端，SiC容器转至下传动平面，烧结后的颗粒落入陶粒收集斗中，并通过收集装置予以收集；
步骤6，烧结过程中产生的气体，自气体收集口通过管路进入水冷装置，经冷却处理后，由水冷装置的底端通过管路进入脱酸塔，进行脱酸，完成脱酸后，气体通过管路进入布袋除尘器进行除尘，管路上设置有活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
而且，在步骤1中，所述的辅料为硫铁矿烧渣、SiC或Fe3O4中的一种，医疗垃圾焚烧飞灰和辅料的质量比为(2-10)：1。
而且，所述的水冷装置的冷却温度为10-20摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的系统由造粒成型单元(料斗、搅拌装置和成型机)、物料输送机构(主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC舟)、微波加热系统(磁控管)及烟气净化系统(气体收集口、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器、引风机)等组成，在造粒成型单元中，采用富集微波耦合剂-Fe3O4的硫铁矿烧渣作为辅料，并结合飞灰中自身物质在微波场中的吸波特性，保证了颗粒内部的吸波特性，同时硫铁矿烧渣中硅酸盐和氧化物提高了飞灰中成陶成分，实现以废治废；在物料输送机构中，SiC舟作为容器承载飞灰颗粒，在微波场下，使得飞灰颗粒内外加热并迅速升温，提高飞灰烧结效率，降低烧结过程的能量消耗，另外，SiC舟逐个布置在传送链条，有利于提高处理量，在途径下部链条时SiC舟空载吸波预热，使得微波能得以有效利用。在微波加热系统中，不需通入大量空气，产生烟气量少，极少量挥发性重金属如Cd、Pb随烟气蒸发，可通过后面的烟气净化系统捕捉收集，无需复杂的尾气净化设施；在烟气净化系统中，采用水冷装置有效防止了烧结烟气中二恶因的二次合成。本发明具有加热速度快、电能消耗少、电热转化率高的特点，促进焚烧飞灰微波烧结的产业化进程，特别适合以焚烧飞灰烧结陶粒为目的的飞灰无害化处理。
附图说明
图1是本发明一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的系统的结构示意图；
图2是烧结炉体的侧面结构示意图1。
图3是烧结炉体的侧面结构示意图2。
图4是烧结炉体的俯视结构示意图。
其中，1-1为第一料斗，1-2为第二料斗，2为搅拌装置，3为成型机，4为从动链轮，5为进料装置，6为磁控管，6-1为上端磁控管，6-2为上端两侧面的磁控管，6-3为下端两侧面的磁控管，6-4为下端磁控管，7为SiC容器，8为传送链条，9为固定轴，10为主动链轮，11为烧结炉体，12为陶粒收集斗，13为出料装置，14为气体收集口，15为水冷装置，16为脱酸塔，17为活性炭喷射装置，18为布袋除尘器，19为引风机。
具体实施方式
下面结合附图与具体的实施方式对本发明作进一步详细描述：
一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，包括第一料斗，第二料斗，搅拌装置，成型机，烧结炉体，水冷装置，脱酸塔，活性炭喷射装置，布袋除尘器，引风机；其中：
第一料斗和第二料斗分别连接搅拌装置，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
在烧结炉体的中央位置设置由主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC容器组成的传送装置，传送链条的两端分别与主动链轮和从动链轮相连，并在主动链轮和从动链轮之间形成与水平方向平行的上下两个传动平面；在传送链条上设置固定轴，在固定轴上设置SiC容器；在烧结炉体上设置微波加热装置，对烧结炉体体内进行微波加热；在传送装置一侧的垂直下方设置陶粒收集斗，陶粒收集斗下端设置出料装置，以便于收集位于烧结炉体中的SiC容器中陶粒；在烧结炉体的上端设置气体收集口；
气体收集口通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置的底端通过管路与脱酸塔的顶端相连；脱酸塔的底部通过管路与布袋除尘器相连，并在管路上设置活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
而且，所述的烧结炉体内部采用不吸收微波或者少量吸收微波的耐火材料制成，外壳由不锈钢材料制成，以防止微波向外泄露。
而且，所述微波加热装置为磁控管，在进行设置时，在烧结炉体上端表面沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管，在两侧面上设置的上端两侧磁控管的高度与烧结炉体内位于上传动平面上的SiC容器的中心高度一致(如图2和图4所示)；或者在烧结炉体上下端的表面上，沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管和下端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管和下端两侧磁控管，在两侧面上设置的下端磁控管的高度与烧结炉体内位于下传动平面上的SiC容器的中心高度一致(如图3和图4所示)。
而且，所述的设置在烧结炉体上端的磁控管数量为8-15个，设置在烧结炉体两侧的磁控管每一侧的数量为8-15个，
而且，所述的SiC容器的个数为20-40个。
某医疗垃圾焚烧飞灰的主要化学成分、热灼减率及二恶英含量(％)见下表
在本实施例中，辅料选择硫铁矿烧渣，所述硫铁矿烧渣是采用硫铁矿或含硫尾砂做原料生产硫酸过程中所排出的一种废渣，其主要成分是Fe3O4、Fe2O3、金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物等，本实施例所实用的硫铁矿购自山东鑫海矿装股份有限公司。
利用上述装置烧结陶粒的运行方法，按照下述步骤进行：
步骤1，启动微波加热装置对烧结炉体内进行加热至设定温度，启动传动链条带动SiC容器进行运动；
步骤2，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀，医疗垃圾焚烧飞灰和辅料的质量比为10：1；
步骤3，搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
步骤4，成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度
步骤5，颗粒进入烧结炉体内，落在SiC容器中并沿传动链条向前运动，至链条末端，SiC容器转至下传动平面，烧结后的颗粒落入陶粒收集斗中，并通过收集装置予以收集；
步骤6，烧结过程中产生的气体，自气体收集口通过管路进入水冷装置，经冷却处理后，由水冷装置的底端通过管路进入脱酸塔，进行脱酸，完成脱酸后，气体通过管路进入布袋除尘器进行除尘，管路上设置有活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
而且，所述的水冷装置的冷却温度为10-20摄氏度。
SiC作为强的微波耦合剂，采用SiC作为承载物料的容器，在微波场下，SiC容器可以在其内壁迅速产生热量，将微波的能量转换成承载物料的吸收的热量。
本发明的系统由造粒成型单元(料斗、搅拌装置和成型机)、物料输送机构(主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC舟)、微波加热系统(磁控管)及烟气净化系统(气体收集口、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器、引风机)等组成，在造粒成型单元中，采用富集微波耦合剂-Fe3O4的硫铁矿烧渣作为辅料，并结合飞灰中自身物质在微波场中的吸波特性，保证了颗粒内部的吸波特性，同时硫铁矿烧渣中硅酸盐和氧化物提高了飞灰中成陶成分，实现以废治废；在物料输送机构中，SiC舟作为容器承载飞灰颗粒，在微波场下，使得飞灰颗粒内外加热并迅速升温，提高飞灰烧结效率，降低烧结过程的能量消耗，另外，SiC舟(即SiC容器)逐个布置在传送链条，有利于提高处理量，在途径下部链条时SiC舟空载吸波预热，使得微波能得以有效利用。在微波加热系统中，不需通入大量空气，产生烟气量少，极少量挥发性重金属如Cd、Pb随烟气蒸发，可通过后面的烟气净化系统捕捉收集，无需复杂的尾气净化设施；在烟气净化系统中，采用水冷装置有效防止了烧结烟气中二恶英的二次合成。本发明具有加热速度快、电能消耗少、电热转化率高的特点，促进焚烧飞灰微波烧结的产业化进程，特别适合以焚烧飞灰烧结陶粒为目的的飞灰无害化处理。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：包括第一料斗，第二料斗，搅拌装置，成型机，烧结炉体，水冷装置，脱酸塔，活性炭喷射装置，布袋除尘器，引风机；其中：
第一料斗和第二料斗分别连接搅拌装置，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
在烧结炉体的中央位置设置由主动链轮、从动链轮、传送链条、固定轴和SiC容器组成的传送装置，传送链条的两端分别与主动链轮和从动链轮相连，并在主动链轮和从动链轮之间形成与水平方向平行的上下两个传动平面；在传送链条上设置固定轴，在固定轴上设置SiC容器；在烧结炉体上设置微波加热装置，对烧结炉体体内进行微波加热；在传送装置一侧的垂直下方设置陶粒收集斗，陶粒收集斗下端设置出料装置，以便于收集位于烧结炉体中的SiC容器中陶粒；在烧结炉体的上端设置气体收集口；
气体收集口通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置的底端通过管路与脱酸塔的顶端相连；脱酸塔的底部通过管路与布袋除尘器相连，并在管路上设置活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
2.如权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的辅料为硫铁矿烧渣、SiC或Fe3O4中的一种，医疗垃圾焚烧飞灰和辅料的质量比为10：1。
3.如权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的烧结炉体内部采用不吸收微波或者少量吸收微波的耐火材料制成，外壳由不锈钢材料制成，以防止微波向外泄露。
4.如权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的SiC容器的个数为20-40个。
5.如权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：所述微波加热装置为磁控管，在进行设置时，在烧结炉体上端表面沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管，在两侧面上设置的上端两侧磁控管的高度与烧结炉体内位于上传动平面上的SiC容器的中心高度一致。
6.如权利要求1或权利要求5所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：微波加热装置在进行设置时，在烧结炉体上下端的表面上，沿炉体长度方向均匀设置上端磁控管和下端磁控管，且在烧结炉体两侧面沿炉体长度方向交替设置上端两侧磁控管和下端两侧磁控管，在两侧面上设置的上端两侧磁控管的高度与烧结炉体内位于上传动平面上的SiC容器的中心高度一致，在两侧面上设置的下端两侧磁控管的高度与烧结炉体内位于下传动平面上的SiC容器的中心高度一致。
7.如权利要求6所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的设置在烧结炉体上端的上端磁控管为8-15个，设置在烧结炉体下端的下端磁控管数量为8-15个，设置在烧结炉体两侧的磁控管每一侧的数量为8-15个。
8.一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的运行方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，启动微波加热装置对烧结炉体内进行加热至设定温度，启动传动链条带动SiC容器进行运动；
步骤2，通过两个料斗向搅拌装置添加医疗垃圾焚烧飞灰和辅料，并利用搅拌装置混合均匀；
步骤3，搅拌装置连接成型机，利用成型机将混合均匀的医疗垃圾焚烧飞灰和辅料压制成颗粒；
步骤4，成型机通过进料装置与烧结炉体相连，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
步骤5，颗粒进入烧结炉体内，落在SiC容器中并沿传动链条向前运动，至链条末端，SiC容器转至下传动平面，烧结后的颗粒落入陶粒收集斗中，并通过收集装置予以收集；
步骤6，烧结过程中产生的气体，自气体收集口通过管路进入水冷装置，经冷却处理后，由水冷装置的底端通过管路进入脱酸塔，进行脱酸，完成脱酸后，气体通过管路进入布袋除尘器进行除尘，管路上设置有活性炭喷射装置，布袋除尘器与引风机相连。
9.如权利要求8所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的运行方法，其特征在于：在步骤2中，所述的辅料为硫铁矿烧渣、SiC或Fe3O4中的一种，医疗垃圾焚烧飞灰和辅料的质量比为10：1。
10.如权利要求8所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰微波连续烧结陶粒的运行方法，其特征在于：在步骤6中，所述的水冷装置的冷却温度为10-20摄氏度。
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