CN106196092A - 垃圾焚烧炉飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保设备制造技术领域，涉及垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置及方法，包括高温熔融炉、IHE、高温尾气散热器、熔渣冷却传送装置、烟气重金属脱除处理设备、垃圾焚烧锅炉、除尘器和烟囱，高温熔融炉的高温尾气经冷却后送入烟气重金属脱除处理设备处理，高温熔融炉中的熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置的传送链条排出，高温尾气与熔渣中的热能均被回收入垃圾焚烧锅炉中利用。本发明高温熔融法处理垃圾飞灰直接应用于垃圾焚烧锅炉，不仅大大降低了能耗成本，简化了尾气处理方式，也大大简化了系统，降低了一次投资成本，使得高温熔融法在垃圾焚烧锅炉上的应用不仅可实现飞灰的无害化处理，还具有良好的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于环保设备制造技术领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置及方法。
背景技术
目前，垃圾焚烧锅炉产生的大量飞灰属于国家严控的有害废物，目前典型的处理办法有水泥固化、螯合剂稳定化等，通过这些方法处理后，不容易发生二次污染。采用水泥固化螯合剂稳定化技术，水泥固化体的浸出速率较高，水泥固化体增容比较高，不仅使得飞灰体积增大，有的还需作预处理或需要加入添加剂，因而可能影响水泥浆的凝固，并会使成本增加，而且水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出，处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合物的排料较困难。
高温熔融法是目前公认的无害化处理垃圾焚烧的重要途径。飞灰在熔融升温过程中，其内含有的大量二恶英类有毒有机物被高温分解而彻底消除，大量重金属随熔融物冷却后包封在化学性能异常稳定的玻璃体内，从而实现飞灰的无害化处理。但研究表明，采用高温熔融法处理飞灰的耗能很大，因而飞灰处理的成本很高；同时，熔融炉的高温尾气因含有大量重金属和烟尘而无法直排大气，需要复杂的降温、重金属脱除和除尘等设备，系统复杂，一次投资和运行维护的成本都很高。高昂的设备造价和运行成本使得该技术很难实施工程应用和大规模推广。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与综合热能交换器（2）（IHE，Integrated Heat Exchanger）的进渣口相连，IHE（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温尾气散热器（3）的入口与高温熔融炉（1）的排气口相连，高温尾气散热器（3）的出口与烟气重金属脱除处理设备（5）的入口相连，IHE（2）的热风输出口与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉（6）和烟气重金属脱除处理设备（5）的烟气出口还分别与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与IHE（2）的进渣口相连，IHE（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温熔融炉（1）和IHE（2）的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉（6）的烟气出口与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与IHE（2）的进渣口相连，IHE（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温尾气散热器（3）的入口与高温熔融炉（1）的排气口相连，高温尾气散热器（3）的出口与烟气重金属脱除处理设备（5）的入口相连，高温熔融炉（1）和IHE（2）的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，高温熔融炉（1）的排气口和热风输出口分别设置有控制开关，垃圾焚烧锅炉（6）和烟气重金属脱除处理设备（5）的烟气出口还分别与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
优选地，所述高温熔融炉（1）的排气口设置有尾气成分检测装置（11）。
优选地，所述除尘器（7）的烟气入口前端设置有脱硝设备（9）。
优选地，所述除尘器（7）的烟气入口前端设置有脱酸设备（10）。
优选地，所述高温熔融炉（1）与IHE（2）之间设置有脱硝设备（9）。
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE（2），同时高温熔融炉（1）的高温尾气同样经排气口被输送至IHE（2）内的高温尾气散热器（3）；
（4）IHE（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，在IHE（2）内冷却风的作用下，高温尾气由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备（5）处理后汇入除尘器（7），IHE（2）内的冷却风吸收高温熔渣和高温尾气的热能后送垃圾焚烧炉（6），除尘器（7）除尘后的干净烟气从烟囱（8）排出。
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE（2），同时高温熔融炉（1）的高温尾气经热风输出口将热能输送至垃圾焚烧炉（6）；
（4）IHE（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，IHE（2）内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉（6），除尘器（7）除尘后将干净的烟气从烟囱（8）排出。
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE（2），同时，当高温熔融炉（1）的高温尾气中重金属含量较低时，开启高温熔融炉（1）的热风输出口，高温尾气的热能直接经热风输出口输送至垃圾焚烧炉（6）；当高温熔融炉（1）的高温尾气中重金属含量较高时，开启高温熔融炉（1）的排气口，高温尾气经排气口被输送至IHE（2）内的高温尾气散热器（3）；
（4）IHE（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，IHE（2）内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉（6）；在重金属含量较高时，高温尾气在IHE（2）内冷却风的作用下，由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备（5）处理后汇入除尘器（7），其热能也经冷却风吸收送入垃圾焚烧炉（6）除尘器（7）除尘后将干净的烟气从烟囱（8）排出。
本发明的有益效果在于：
通过本发明中的IHE，将熔融法加热的飞灰高温熔渣中的热能，通过熔渣冷却传送装置直接换热到冷却风中。这样不仅加速熔渣的快速冷却形成固态玻璃体，便于排出和收集操作，而且熔融炉产物的主要热能被传递给IHE内的冷却风，该冷却风可作为助燃风送入垃圾焚烧炉炉膛，从而实现飞灰加热能量的有效回收利用，大大降低了该方法的综合能耗。
通过本发明中的IHE，将熔融炉产生的高温尾气通过尾气散热器降温冷却后送入烟气重金属脱除处理设备，尾气降温过程也是热能回收利用过程。熔融炉尾气在脱除重金属后，可直接并入垃圾焚烧炉的尾气处理系统。
通过本发明，高温熔融法处理垃圾飞灰直接应用于垃圾焚烧锅炉，不仅大大降低了能耗成本，简化了尾气处理方式，也大大简化了系统，降低了一次投资成本，使得高温熔融法在垃圾焚烧锅炉上的应用不仅可实现飞灰的无害化处理，还具有良好的经济价值。
附图说明
图1为本发明实施例一的垃圾焚烧炉飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的示意图；
图2为本发明实施例二的垃圾焚烧炉飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的示意图；
图3为本发明实施例三的垃圾焚烧炉飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的示意图。
附图标记：1，高温熔融炉；2，综合热能交换器；3，高温尾气散热器；4，熔渣冷却传送装置；5，烟气重金属脱除处理设备；6，垃圾焚烧锅炉；7，除尘器；8，烟囱；9，脱硝设备；10，脱酸设备；11，尾气成分检测装置。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例一
装置结构：
如图1所示，垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉1，高温熔融炉1的排渣口与IHE 2的进渣口相连，IHE 2内设有高温尾气散热器3和熔渣冷却传送装置4，高温尾气散热器3的入口与高温熔融炉1的排气口相连，高温尾气散热器3的出口与烟气重金属脱除处理设备5的入口相连，高温熔融炉1与IHE 2之间设置有脱硝设备9，IHE 2的热风输出口与垃圾焚烧锅炉6的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉6和烟气重金属脱除处理设备5的烟气出口还分别与除尘器7的烟气入口连接，除尘器7收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉1连接，除尘器7的烟气出口与烟囱8相连。
工作原理：
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉6产生的烟气从尾部排出后经除尘器7除尘；
（2）除尘器7收集的有害飞灰传输至高温熔融炉1；
（3）高温熔融炉1将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE 2，同时高温熔融炉1的高温尾气因含有挥发性重金属如铅、镉、锌等，需要脱出后才能排放至大气，因此经排气口被脱硝设备9脱硝后输送至IHE 2内的高温尾气散热器3；
（4）IHE 2内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置4的传送链条排出；同时，在IHE 2内冷却风的作用下，高温尾气由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备5处理后汇入除尘器7，IHE 2内的冷却风吸收高温熔渣和高温尾气的热能后送垃圾焚烧炉6，除尘器7除尘后的干净烟气从烟囱8排出。
实施例二
装置结构：
如图2所示，垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉1，高温熔融炉1的排渣口与IHE 2的进渣口相连，IHE 2内设有高温尾气散热器3和熔渣冷却传送装置4，高温熔融炉1和IHE 2的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉6的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉6的烟气出口与除尘器7的烟气入口连接，除尘器7收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉1连接，除尘器7的烟气入口前端设置有脱硝设备9和脱酸设备10，除尘器7的烟气出口与烟囱8相连。
工作原理：
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉6产生的烟气从尾部排出后经脱硝设备9和脱酸设备10处理后经除尘器7除尘；
（2）除尘器7收集的有害飞灰传输至高温熔融炉1；
（3）高温熔融炉1将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE 2，同时高温熔融炉1的高温尾气经热风输出口将热能输送至垃圾焚烧炉6；
（4）IHE 2内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置4的传送链条排出；同时，IHE2内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉6，除尘器7除尘后将干净的烟气从烟囱8排出。
实施例三
装置结构：
如图3所示，垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，包括高温熔融炉1，高温熔融炉1的排渣口与IHE 2的进渣口相连，IHE 2内设有高温尾气散热器3和熔渣冷却传送装置4，高温熔融炉1的排气口设置有尾气成分检测装置11，高温尾气散热器3的入口与高温熔融炉1的排气口相连，高温尾气散热器3的出口与烟气重金属脱除处理设备5的入口相连，高温熔融炉1和IHE 2的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉6的燃烧送风入口相连，高温熔融炉1的排气口和热风输出口分别设置有控制开关，垃圾焚烧锅炉6和烟气重金属脱除处理设备5的烟气出口还分别与除尘器7的烟气入口连接，除尘器7收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉1连接，除尘器7的烟气出口与烟囱8相连。
工作原理：
利用所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉6产生的烟气从尾部排出后经除尘器7除尘；
（2）除尘器7收集的有害飞灰传输至高温熔融炉1；
（3）高温熔融炉1将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至IHE 2，同时，尾气成分检测装置11测试高温尾气中的重金属含量，当高温熔融炉1的高温尾气中重金属含量较低时，开启高温熔融炉1的热风输出口，高温尾气的热能直接经热风输出口输送至垃圾焚烧炉6；当高温熔融炉1的高温尾气中重金属含量较高时，开启高温熔融炉1的排气口，高温尾气经排气口被输送至IHE 2内的高温尾气散热器3；
（4）IHE 2内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置4的传送链条排出；同时，IHE2内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉6；在重金属含量较高时，高温尾气在IHE2内冷却风的作用下，由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备5处理后汇入除尘器7，其热能也经冷却风吸收送入垃圾焚烧炉6除尘器7除尘后将干净的烟气从烟囱8排出。
IHE 2内的冷却风吸收高温熔渣和高温尾气的热能后送垃圾焚烧炉5，实现高温熔融炉的余热利用。这样可大幅降低高温熔融法的单位能耗，因而具有客观的经济效益。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与综合热能交换器（2）的进渣口相连，综合热能交换器（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温尾气散热器（3）的入口与高温熔融炉（1）的排气口相连，高温尾气散热器（3）的出口与烟气重金属脱除处理设备（5）的入口相连，综合热能交换器（2）的热风输出口与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉（6）和烟气重金属脱除处理设备（5）的烟气出口还分别与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
2.垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与综合热能交换器（2）的进渣口相连，综合热能交换器（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温熔融炉（1）和综合热能交换器（2）的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，垃圾焚烧锅炉（6）的烟气出口与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
3.垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：包括高温熔融炉（1），高温熔融炉（1）的排渣口与综合热能交换器（2）的进渣口相连，综合热能交换器（2）内设有高温尾气散热器（3）和熔渣冷却传送装置（4），高温尾气散热器（3）的入口与高温熔融炉（1）的排气口相连，高温尾气散热器（3）的出口与烟气重金属脱除处理设备（5）的入口相连，高温熔融炉（1）和综合热能交换器（2）的热风输出口分别与垃圾焚烧锅炉（6）的燃烧送风入口相连，高温熔融炉（1）的排气口和热风输出口分别设置有控制开关，垃圾焚烧锅炉（6）和烟气重金属脱除处理设备（5）的烟气出口还分别与除尘器（7）的烟气入口连接，除尘器（7）收集的飞灰通过传送装置与高温熔融炉（1）连接，除尘器（7）的烟气出口与烟囱（8）相连。
4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：所述高温熔融炉（1）的排气口设置有尾气成分检测装置（11）。
5.根据权利要求1-3任一所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：所述除尘器（7）的烟气入口前端设置有脱硝设备（9）。
6.根据权利要求1-3任一所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：所述除尘器（7）的烟气入口前端设置有脱酸设备（10）。
7.根据权利要求1或3所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置，其特征在于：所述高温熔融炉（1）与综合热能交换器（2）之间设置有脱硝设备（9）。
8.利用权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至综合热能交换器（2），同时高温熔融炉（1）的高温尾气同样经排气口被输送至综合热能交换器（2）内的高温尾气散热器（3）；
（4）综合热能交换器（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，在综合热能交换器（2）内冷却风的作用下，高温尾气由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备（5）处理后汇入除尘器（7），综合热能交换器（2）内的冷却风吸收高温熔渣和高温尾气的热能后送垃圾焚烧炉（6），除尘器（7）除尘后的干净烟气从烟囱（8）排出。
9.利用权利要求2所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至综合热能交换器（2），同时高温熔融炉（1）的高温尾气经热风输出口将热能输送至垃圾焚烧炉（6）；
（4）综合热能交换器（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，综合热能交换器（2）内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉（6），除尘器（7）除尘后将干净的烟气从烟囱（8）排出。
10.利用权利要求3所述的垃圾焚烧飞灰高温熔融法处理的热能回收利用装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）垃圾焚烧锅炉（6）产生的烟气从尾部排出后经除尘器（7）除尘；
（2）除尘器（7）收集的有害飞灰传输至高温熔融炉（1）；
（3）高温熔融炉（1）将飞灰升温至熔融态后经排渣口排出至综合热能交换器（2），同时，当高温熔融炉（1）的高温尾气中重金属含量较低时，开启高温熔融炉（1）的热风输出口，高温尾气的热能直接经热风输出口输送至垃圾焚烧炉（6）；当高温熔融炉（1）的高温尾气中重金属含量较高时，开启高温熔融炉（1）的排气口，高温尾气经排气口被输送至综合热能交换器（2）内的高温尾气散热器（3）；
（4）综合热能交换器（2）内熔渣经冷却后成玻璃体，随熔渣冷却传送装置（4）的传送链条排出；同时，综合热能交换器（2）内的冷却风吸收高温熔渣的热能后送垃圾焚烧炉（6）；在重金属含量较高时，高温尾气在综合热能交换器（2）内冷却风的作用下，由高温变成低温后送烟气重金属脱除处理设备（5）处理后汇入除尘器（7），其热能也经冷却风吸收送入垃圾焚烧炉（6）除尘器（7）除尘后将干净的烟气从烟囱（8）排出。
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