CN106466881A - 一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置和运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置和运行方法，将垃圾焚烧飞灰与硫铁矿烧渣进行混合并造粒，造粒后与微波耦合剂粉末一同进入回转炉体的进行微波烧结，通过倾斜设置回转反应炉，使陶粒在滚动混合的同时受到微波加热，烧结后陶粒熟料与微波耦合剂分离，分离后的微波耦合剂作为原料返回再利用，这一创新提高了微波耦合剂的利用率，同时本发明的制备过程简单，能源利用充分，解决了传统烧结技术中产生大量需要净化的有害烟气问题，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
本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理的方法，尤其是一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置和运行方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰中富含二恶因和重金属等危害物，烧结处理可以分解飞灰中二恶因、固化大部分重金属，并制备成陶粒。但传统飞灰烧结都采用燃煤、燃气、燃油加热的回转窑燃烧装置，产生高温烟气对出料进行加热，受不完全燃烧等影响，烧结过程中，由于受热不均匀，导致烧结回收率低，且烧结时间周期长、能耗高、产品质量不稳定，烧结不均匀。
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。专利CN 103601526B公开了医疗焚烧飞灰微波烧制陶粒的方法。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。为解决其环境污染问题，硫铁矿烧渣作为废渣通常被用来制矿渣砖或作为烧制水泥的辅料。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种回转式垃圾焚烧飞灰微波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：
一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，包括第一料斗、第二料斗、搅拌装置、成型机、第一进料口、第二进料口、回转反应炉、微波加热装置、前支架、后支架、烟气出口、冷却装置、振动网筛、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器和引风机；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硫铁矿烧渣，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
成型机连接回转反应炉上的第一进料口，在回转反应炉的第一进料口侧方设置第二进料口，用于微波耦合剂的进料；
回转反应炉的前端为布料室，与布料室相连的回转反应炉的中部为烧结室，回转反应炉的尾端与尾部罩壳相连并形成冷却室，在烧结室的炉体表面上设置微波加热装置，在烧结室的外侧同轴设置外罩壳；
在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架和后支架下方设置底部斜面，使回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；或者在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架的下端设置液压装置，液压装置可以调节前支架的高度，使得回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；
在反应炉的末端的尾部罩壳底端设置冷却装置，冷却装置连接振动网筛，尾部罩壳顶端通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置通过管路与脱酸塔的顶端相连，脱酸塔通过管路连接布袋除尘器，在脱酸塔和布袋除尘器相连的管路上设置性炭喷射装置，布袋除尘器连接引风机。
而且，在所述的第一进料口上设置第一锁气器，在第二进料口上设置第二锁气器，在尾部罩壳与冷却装置的连接处设置第三锁气器。
而且，在所述的布料室的前端设置前封头罩，在前端头罩和布料室的连接处设置密封圈。
而且，所述的布料室为钢制，烧结室为氧化铝陶瓷制，在二者的连接处设置密封圈。
而且，所述的尾部罩壳与回转反应炉末端的连接处设置密封圈。
而且，上述所述的密封圈为紫铜密封圈。
而且，所述的外罩壳为不锈钢，外罩壳内设置保温层，外罩壳与烧结室的连接处设置石墨环进行密封。
而且，所述的微波加热装置为磁控管，其设置方式为，在回转反应炉的炉体外侧沿纵向设置6-15组磁控管，每组磁控管均为沿圆周环绕均匀设置，每组磁控管的数量为4-6个。
而且，所述的磁控管的散热方式为水冷降温。
而且，所述的底部斜面与平面的夹角角度为5-15度，所述的反应炉与平面的夹角角度为5-15度。
而且，所述的前支架旁设置驱动电机，与回转反应炉相连，为回转 反应炉的转动(即以自身中心轴为中心进行旋转)提供动力。
在上述技术方案中，液压装置调节前支架的高度，使得回转反应炉与水平面呈一定倾角后，对回转反应炉的倾斜姿态予以锁紧，再启动驱动电机，带动回转反应炉以自身中心轴为中心进行旋转，以使炉内物料在倾斜状态下实现混合均匀和加热。
一种回转式垃圾焚烧飞灰微波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回转反应炉内进行加热至设定温度，启动驱动电机，使回转反应炉进行转动；
步骤2：在第一料斗内添加垃圾焚烧飞灰，在第二料斗内添加硫铁矿烧渣，二者在搅拌装置内混合搅拌均匀后，经成型机压制成飞灰颗粒，飞灰颗粒经过第一锁气器和第一进料口，进入回转反应炉的布料室内，同时微波耦合剂经过第二锁气器和第二进料口，进入回转反应炉的布料室内；
步骤3：在回转反应炉的转动中，飞灰颗粒与微波耦合剂在布料室内进行混合，而后进入回转反应炉的烧结室内，由微波加热装置加热烧结成陶粒熟料，陶粒熟料进入尾部罩壳，陶粒熟料经第三锁气器排出，经冷却器冷却、振动筛筛分后，得到陶粒成品和可重复使用的微波耦合剂，这部分微波耦合剂可送至第二进料口再次使用；
步骤4：在陶粒的烧结过程中产生了大量废气，废气由烟气出口依次进入水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置和布袋除尘器，完成废气的处理后排放至大气中。
而且，所述的垃圾焚烧飞灰和硫铁矿烧渣的质量比为10：1～2：1。
而且，所述的微波耦合剂为粉末状，包括碳化硅、活性炭、四氧化三铁等。
而且，所述的废气包括二恶英、挥发性重金属及酸性气体等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：在进料中先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；与颗粒一起进入的微波耦合剂将颗粒周围包裹，微波耦合剂在微波场下迅速产生高温，这样可在极短时间内将二恶英彻底分解，同时提高了陶粒烧结效率；通过倾斜设置回转反应炉，使陶粒在滚动混合的同时受到微波加热，烧结后陶粒熟料与微波耦合剂分离，分离后的微波耦合剂作为原料返回再利用，这一创新提高了微波耦合剂的利用率，同时本发明的制备过程简单，能源利用充分，解决了传统烧结技术中产生大量需要净化的有害烟气问题，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；回转炉体内在烧结过程中不断翻转加热，物料无滞留，筒体内分布均匀，热辐射面积大，升温速度快，即可以防止结焦有实现较短的反应时间；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。本发明有效利用飞灰成分及添加物料对微波的吸收性能，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是本发明一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置的结构示意图；
图2是本发明一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置的结构示意图；
图3是回转反应炉的截面结构示意图。
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，4-1为第一锁气器，4-2为第二锁气器，4-3为第三锁气器，5-1为第一进料口，5-2为第二进料口，6为布料室，7为回转反应炉，8为前支架，9为驱动电机，10为烧结室，11为微波加热装置，12为外罩壳，13为后支架，14为尾部罩壳，15为冷却装置，16为振动网筛，17为水冷装置，18为脱酸塔，19为活性炭喷射装置，20为布袋除尘器，21为引风机，22为底部斜面，23为前封头罩，24为烟气出口，25为液压装置。
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：
一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，包括第一料斗、第二料斗、搅拌装置、成型机、第一进料口、第二进料口、回转反应炉、微波加热装置、前支架、后支架、烟气出口、冷却装置、振动网筛、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器和引风机；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硫铁矿烧渣，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
成型机连接回转反应炉上的第一进料口，在回转反应炉的第一进料口侧方设置第二进料口，用于微波耦合剂的进料；
回转反应炉的前端为布料室，与布料室相连的回转反应炉的中部为烧结室，回转反应炉的尾端与尾部罩壳相连并形成冷却室，在烧结室的炉体表面上设置微波加热装置，在烧结室的外侧设置外罩壳；
在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架和后支架下方设置底部斜面(如图1所示)，使回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；或者在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架的下端设置液压装置，液压装置可以调节前支架的高度(如图2所示)，使得回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；
在反应炉的末端的尾部罩壳底端设置冷却装置，冷却装置连接振动网筛，尾部罩壳顶端通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置通过管路与脱酸塔的顶端相连，脱酸塔通过管路连接布袋除尘器，在脱酸塔和布袋除尘器相连的管路上设置性炭喷射装置，布袋除尘器连接引风机。
而且，在所述的第一进料口上设置第一锁气器，在第二进料口上设置第二锁气器，在尾部罩壳与冷却装置的连接处设置第三锁气器。
而且，在所述的布料室的前端设置前封头罩，在前端头罩和布料室 的连接处设置密封圈。
而且，所述的布料室为钢制，烧结室为氧化铝陶瓷制，在二者的连接处设置密封圈。
而且，所述的尾部罩壳与回转反应炉末端的连接处设置密封圈。
而且，上述所述的密封圈为紫铜密封圈。
而且，所述的外罩壳为不锈钢，外罩壳内设置保温层，外罩壳与烧结室的连接处设置石墨环进行密封。
而且，所述的微波加热装置为磁控管，其设置方式为，在回转反应炉的炉体外侧沿纵向设置6-15组磁控管，每组磁控管均为沿圆周环绕均匀设置，每组磁控管的数量为4-6个。
而且，所述的磁控管的散热方式为水冷降温。
而且，所述的底部斜面与平面的夹角角度为10度，所述的反应炉与平面的夹角角度为10度。
而且，所述的前支架旁设置驱动电机，与回转反应炉相连，为回转反应炉的转动提供动力。
以下通过具体实施例说明利用本装置烧结陶粒的运行方法
在本实施例中，使用的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，使用的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。
具体运行方法按照下述步骤进行：
步骤1：启动微波加热装置对回转反应炉内进行加热至设定温度，启动驱动电机，使回转反应炉进行转动；
步骤2：在第一料斗内添加垃圾焚烧飞灰，在第二料斗内添加硫铁矿烧渣，二者在搅拌装置内混合搅拌均匀后，经成型机压制成飞灰颗粒，飞灰颗粒经过第一锁气器和第一进料口，进入回转反应炉的布料室内，同时微波耦合剂经过第二锁气器和第二进料口，进入回转反应炉的布料室内；
步骤3：在回转反应炉的转动中，飞灰颗粒与微波耦合剂在布料室内进行混合，而后进入回转反应炉的烧结室内，由微波加热装置加热烧结成陶粒熟料，陶粒熟料进入尾部罩壳，陶粒熟料经第三锁气器排出，经冷却器冷却、振动筛筛分后，得到陶粒成品和可重复使用的微波耦合剂，这部分微波耦合剂可送至第二进料口再次使用；
步骤4：在陶粒的烧结过程中产生了大量废气，废气由烟气出口依次进入水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置和布袋除尘器，完成废气的处理后排放至大气中。
而且，所述的垃圾焚烧飞灰和硫铁矿烧渣的质量比为10：1。
而且，所述的微波耦合剂为粉末状，包括碳化硅、活性炭、四氧化三铁等。
而且，所述的废气包括二恶英、挥发性重金属及酸性气体等。
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)
1.一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：包括第一料斗、第二料斗、搅拌装置、成型机、第一进料口、第二进料口、回转反应炉、微波加热装置、前支架、后支架、烟气出口、冷却装置、振动网筛、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器和引风机，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硫铁矿烧渣，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
成型机连接回转反应炉上的第一进料口，在回转反应炉的第一进料口侧方设置第二进料口，用于微波耦合剂的进料；
回转反应炉的前端为布料室，与布料室相连的回转反应炉的中部为烧结室，回转反应炉的尾端与尾部罩壳相连并形成冷却室，在烧结室的炉体表面上设置微波加热装置，在烧结室的外侧设置外罩壳；
在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架和后支架下方设置底部斜面，使回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；
在反应炉的末端的尾部罩壳底端设置冷却装置，冷却装置连接振动网筛，尾部罩壳顶端通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置通过管路与脱酸塔的顶端相连，脱酸塔通过管路连接布袋除尘器，在脱酸塔和布袋除尘器相连的管路上设置性炭喷射装置，布袋除尘器连接引风机。
2.一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：包括第一料斗、第二料斗、搅拌装置、成型机、第一进料口、第二进料口、回转反应炉、微波加热装置、前支架、后支架、烟气出口、冷却装置、振动网筛、水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置、布袋除尘器和引风机，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硫铁矿烧渣，并利用搅拌装置混合均匀；
搅拌装置连接成型机，利用进料装置控制向烧结炉体中加入的颗粒数量和速度；
成型机连接回转反应炉上的第一进料口，在回转反应炉的第一进料口侧方设置第二进料口，用于微波耦合剂的进料；
回转反应炉的前端为布料室，与布料室相连的回转反应炉的中部为烧结室，回转反应炉的尾端与尾部罩壳相连并形成冷却室，在烧结室的炉体表面上设置微波加热装置，在烧结室的外侧设置外罩壳；
在回转反应炉的前端下方设置前支架，在回转反应炉的后端下方设置后支架，在前支架的下端设置液压装置，液压装置可以调节前支架的高度，使得回转反应炉与水平面呈一定倾角，使得炉内的颗粒可以沿炉体向右侧滚动；
在反应炉的末端的尾部罩壳底端设置冷却装置，冷却装置连接振动网筛，尾部罩壳顶端通过管路与水冷装置的顶端相连，水冷装置通过管路与脱酸塔的顶端相连，脱酸塔通过管路连接布袋除尘器，在脱酸塔和布袋除尘器相连的管路上设置性炭喷射装置，布袋除尘器连接引风机。
3.如权利要求1或权利要求2所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：在所述的第一进料口上设置第一锁气器，在第二进料口上设置第二锁气器，在尾部罩壳与冷却装置的连接处设置第三锁气器；在所述的布料室的前端设置前封头罩，在前端头罩和布料室的连接处设置密封圈；所述的布料室为钢制，烧结室为氧化铝陶瓷制，在二者的连接处设置密封圈；所述的尾部罩壳与回转反应炉末端的连接处设置密封圈；本权利要求所述的密封圈为紫铜密封圈。
4.如权利要求1或权利要求2所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的外罩壳为不锈钢，外罩壳内设置保温层，外罩壳与烧结室的连接处设置石墨环进行密封。
5.如权利要求1或权利要求2所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的微波加热装置为磁控管，其设置方式为，在回转反应炉的炉体外侧沿纵向设置6-15组磁控管，每组磁控管均为沿圆周环绕均匀设置，每组磁控管的数量为4-6个。
6.如权利要求1或权利要求2所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的磁控管的散热方式为水冷降温。而且，所述的底部斜面与平面的夹角角度为5-15度，所述的反应炉与平面的夹角角度为5-15度。
7.如权利要求1或权利要求2所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的装置，其特征在于：所述的前支架旁设置驱动电机，与回转反应炉相连，为回转反应炉的转动提供动力。
8.一种回转式垃圾焚烧飞灰微波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回转反应炉内进行加热至设定温度，启动驱动电机，使回转反应炉进行转动；
步骤2：在第一料斗内添加垃圾焚烧飞灰，在第二料斗内添加硫铁矿烧渣，二者在搅拌装置内混合搅拌均匀后，经成型机压制成飞灰颗粒，飞灰颗粒经过第一锁气器和第一进料口，进入回转反应炉的布料室内，同时微波耦合剂经过第二锁气器和第二进料口，进入回转反应炉的布料室内；
步骤3：在回转反应炉的转动中，飞灰颗粒与微波耦合剂在布料室内进行混合，而后进入回转反应炉的烧结室内，由微波加热装置加热烧结成陶粒熟料，陶粒熟料进入尾部罩壳，陶粒熟料经第三锁气器排出，经冷却器冷却、振动筛筛分后，得到陶粒成品和可重复使用的微波耦合剂，这部分微波耦合剂可送至第二进料口再次使用；
步骤4：在陶粒的烧结过程中产生了大量废气，废气由烟气出口依次进入水冷装置、脱酸塔、活性炭喷射装置和布袋除尘器，完成废气的处理后排放至大气中。
9.如权利要求7所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的运行方法，其特征在于：所述的垃圾焚烧飞灰和硫铁矿烧渣的质量比为10：1～2：1。
10.如权利要求7所述的一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的运行方法，其特征在于：所述的微波耦合剂为粉末状的碳化硅或活性炭或四氧化三铁。
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