CN107029633A - 飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统及其处理工艺，包括飞灰储存罐、添加剂储存罐、输送设备、混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐，所述飞灰储存罐、添加剂储存罐通过输送设备分别连接混合设备，所述混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐通过输送设备依次串联。通过在飞灰中加入黄沙、粗硅砂、破碎废玻璃下脚料或焚烧底灰等添加剂，经混合、辊压成型得到颗粒状物料，有效减少后续熔融炉或烧结过程中的夹带或烟道二次飞灰现象，同时有利于金属锌、铅的回收利用。

Description

飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统及其处理工艺

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理系统，具体涉及一种飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统。

背景技术

垃圾焚烧飞灰是指生活垃圾或医疗垃圾焚烧系统中烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的焚烧灰。《国家危险废物名录(2008)》将飞灰列为危险废物进行管理，生活垃圾焚烧飞灰按要求以危险废物处理，目前飞灰处理的主要方法包括固化/稳定化、等离子体熔融、烧结、水泥窑协同处理等。

等离子体熔融玻璃化是当前最先进的飞灰处理手段，等离子熔融技术处理飞灰的机理如下：从微观角度来说，由于外加电场作用，介质会放电并产生大量携能电子，分子由于受到携能电子的强烈轰击而发生电离和激发，同时伴随着一系列的物理和化学反应，使复杂有毒有害的大分子废弃物转化为简单无毒害的小分子安全物质，废弃物因此得以降解和无害化去除；从宏观角度来说，电弧放电产生高达7000℃的等离子体，将飞灰加热至很高温度，从而迅速有效地摧毁废弃物。可燃的有机成分充分裂解气化，使转化成可燃性气体如一氧化碳、氢气等，可用于能源回收。不可燃的无机成分经等离子高温处理后变成无害渣体，可用作建筑材料，如玻璃和金属等。

由于飞灰中含有大量的二噁英、呋喃等有机污染物及重金属如汞、铬、铅、镉、锌等，在进行飞灰熔融处理时需特别注意以下几个方面：处理过程的密封性，以免细小的飞灰粉体颗粒散流出到空气环境中造成污染；如飞灰直接进入处理设备中，在处理炉内的等离子体射流冲击下，将会造成后续尾气中二次飞灰问题。二次飞灰是垃圾焚烧熔融处理过程中被除尘系统捕集的粉末状固体，是飞灰熔融中的另一种固体产物，二次飞灰中含有大量的锌和铅等易浸出的重金属，这与二者在飞灰原样中的高浓度和挥发性有关。对比飞灰原样分析，二次飞灰与飞灰原样的成分差异很大，这也预示了二次飞灰与飞灰的处理机制不同。诸多文献对如何处理已经形成的二次飞灰进行了报道研究，其着重点在于如何回收二次飞灰中的锌和铅；为了实现更好的熔融效果，如何从源头上减少二次飞灰的产生应引起人们的关注。

发明内容

本发明要解决的问题在于等离子熔融技术处理飞灰时尾气中产生大量的二次飞灰。

针对以上飞灰等离子体熔融处理时的工艺需求，本发明设计出一种飞灰混合成型预处理系统，适用于细粉体状的危险废弃物特别是焚烧飞灰进入等离子体熔融或烧结处理前的预处理。

本发明公开的飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统包括飞灰储存罐、添加剂储存罐、输送设备、混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐，所述飞灰储存罐、添加剂储存罐通过输送设备分别连接混合设备，所述混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐通过输送设备依次串联；所述辊压成型设备包括依次连接的喂料器、辊压主机、碎粒机、整理机和分级筛。本预处理系统保证飞灰在转运和预处理期间均在密封设备中进行。辊压成型设备主要由锥螺旋强制喂料器、辊压主机、碎粒机、整理机及分级筛组成，辊压成型主要是靠外部加压方式，使物料强制通过两个相对旋转的辊轮间隙，压缩成片或各种球状，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状物料变成符合使用要求的颗粒状物料。在辊压过程中，物料的实际密度能增大1.5-3倍，从而达到一定的强度要求。

进一步地，所述输送设备为气动粉体泵或螺旋输送机。气动粉体输送泵通过压缩空气气动方式对粉体物料进行全封闭输送，避免人体接触；泵内设有隔膜，压缩空气与粉体不直接接触，通过活塞作用输送，不会造成粉体飞扬；气动粉体输送泵采用钢丝软管连接前后设备，简单灵活。亦可选用机械输送方式，如螺旋输送机通过机械螺旋传动将粉体物料输送至后续混合设备，螺旋输送机采用法兰密封连接。

进一步地，所述混合设备为锥形螺旋混合机或卧式螺带混合机。飞灰及一定比例的添加剂被输送至混合设备后，将会进行充分混合。两种物料进入混合机中后，将通过锥形螺旋混合机内部的长短双螺旋的自传和整体公转，或者卧式螺带混合机中的螺带转动进行两种物料的混合，待一定时间后物料充分混合，混合机底部阀门打开，混合物料将被输送至下一处理设备。

进一步地，所述称重控量模块连接飞灰储存罐和添加剂储存罐，配有称重计量模块，控制物料混合配比。

进一步地，在所述的飞灰储存罐、添加剂储存罐和成型物储存罐为圆筒型，底部为锥形设计，其卸料口处设振动破拱装置和气动蝴蝶阀，便于控制且卸料方便。上述各种储存罐的底部锥形倾角为60°，罐体材质可选用碳钢、不锈钢等，罐体配备料位计，罐体外部配置有支撑架和万向轮，罐体关闭后防尘防潮。

本发明还提供一种飞灰等离子体熔融混合成型前处理工艺，在飞灰中加入合适种类和份量的添加剂混合处理，具体包括以下几个步骤：

(1)将飞灰与添加剂通过粉体输送设备输送至混合设备中混合，得混合物料，所述添加剂为SiO₂的含量为60％-80％的物料；

(2)将上述混合物料经输送设备输送至辊压成型设备，压缩成片或各种球状，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状或球状物料变成颗粒状物料；颗粒状物料的粒径为2-7mm；

(3)将上述颗粒状物料经输送设备输送至成型物储存罐中；

飞灰在整个处理过程中在密封条件下进行。

通过在飞灰中加入SiO₂的含量为60％-80％的物料，使其与飞灰中的锌、铅等充分混合，经辊压成型等处理后，再将上述混合体送入飞灰熔融炉。在飞灰中加入SiO₂进行前处理，有利于使飞灰形成玻璃体固化重金属。锌、铅等金属化合物受到携能电子的强烈轰击而发生电离和激发，生成氧化态的化合物例如氧化锌、氧化铅等，同样在熔融炉高温的环境下，氧化锌、氧化铅与添加剂中的SiO₂发生反应，生成硅酸锌、硅酸铅等晶体得以直接回收利用，从而避免了在二次飞灰中产生较高浓度的这两种元素，避免了对二次飞灰中的两种元素的重新研究提取等复杂工艺。同时，在步骤(2)中对飞灰混合物进行压块成型，亦可减少后续熔融炉或烧结过程中的夹带或烟道二次飞灰现象。

飞灰混合物料被辊压成型得到的颗粒状物料的粒径为2-7mm。有利于飞灰在后续的等离子体熔融过程中受热均匀。

进一步地，上述SiO₂的含量为60％-80％的添加剂优选含硅量较高的黄沙、粗硅砂、破碎废玻璃下脚料或焚烧底灰。所选物料简单易得，节约生产成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明设计出一种飞灰混合成型预处理系统，适用于细粉体状的危险废弃物特别是焚烧飞灰进入等离子体熔融或烧结处理前的预处理。本预处理系统主要保证飞灰在转运和预处理期间均在密封设备中进行，通过在飞灰中加入黄沙、粗硅砂、破碎废玻璃下脚料或焚烧底灰等添加剂，在实现对上述废料重复利用的同时，有效的减少二次飞灰中锌、铅的量，利于实现对锌、铅的回收利用；通过对飞灰混合物进行压块成型，减少后续熔融炉或烧结过程中的夹带或烟道二次飞灰现象。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是本发明实施例2结构示意图。

图中标记：

10.飞灰储存罐，11.添加剂储存罐，20.气动粉体泵，21.螺旋输送机，22.管链输送机，30.锥形螺旋混合机，31.卧式螺带混合机，40.辊压成型设备，50.成型物储存罐，60飞灰熔融炉。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的阐明。

实施例1

如图1，飞灰储存罐10与添加剂储存罐11分别通过气动粉体泵20与锥形螺旋混合机30的进料口连接，锥形螺旋混合机30的出料口与辊压成型设备40的进料口连接，两设备之间设有协助运输的气动粉体泵20，辊压成型设备40的出料口与成型物储存罐50的进料口连接，两设备之间设有气动粉体泵20。成型物储存罐50连接飞灰熔融炉60,上述设备均与PLC自控系统连接。本实施例采用气动运输的方式，压缩空气对粉体物料进行全封闭输送，避免人体接触；物料经气动运输方式运送至锥形螺旋混合机30中后，通过锥形螺旋混合机30内部的长短双螺旋的自传和整体公转实现物料的充分混合，然后通过气动粉体泵将混合后的物料输送至辊压成型设备40，该辊压成型设备40主要由锥螺旋强制喂料器、辊压主机、碎粒机、整理机及分级筛组成，先后经过破碎、整粒、筛分等工艺，使物料实际密度增大1.5-3倍，飞灰混合物料被辊压成型为粒径在2-7mm之间。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上对物料的输送方式做出改变，如图2，选用机械输送取代气动输送，本实施例中飞灰储存罐10与添加剂储存罐11分别通过螺旋输送机21与卧式螺带混合机31的进料口连接，机械螺旋传动将粉体物料输送至卧式螺带混合设备中，螺旋输送机21采用法兰密封连接，并配有称重计量模块，控制物料混合配比，卧式螺带混合机31中的螺带转动进行两种物料的混合。随后将混合后的物料通过管链输送机22输送至辊压成型设备40中，经辊压、破碎、整理和筛分等工艺得到目标成型物，最后输送至成型物储存罐50中。

实施例3

本实施例对飞灰等离子体熔融混合成型前处理工艺进行进一步的阐述。

将飞灰与SiO₂的含量为60％的黄沙、粗硅砂、或焚烧底灰添加剂通过粉体输送设备输送至混合设备中混合，其中添加剂的质量为飞灰质量的30％，得混合物料，然后将混合物料经输送设备输送至辊压成型设备，通过外部加压使物料强制通过两个相对旋转的辊轮间隙，压缩成片状或球状，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状物料变成颗粒状物料，颗粒的粒径在2-7mm之间；将上述颗粒状物料经输送设备输送至成型物储存罐中；飞灰在预处理期间均在密封设备中进行。

实施例4

将飞灰与SiO₂的含量为80％的破碎废玻璃下脚料通过粉体输送设备输送至混合设备中混合，破碎废玻璃下脚料的质量为飞灰质量的12％，然后将混合物料经输送设备输送至辊压成型设备，通过外部加压使物料强制通过两个相对旋转的辊轮间隙，压缩成片状或球状，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状物料变成颗粒状物料，颗粒的粒径在2-7mm之间；将上述颗粒状物料经输送设备输送至成型物储存罐中；飞灰在预处理期间均在密封设备中进行。

上述实施例仅仅是较佳的实施例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统，其特征在于包括飞灰储存罐、添加剂储存罐、输送设备、混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐，所述飞灰储存罐、添加剂储存罐通过输送设备分别连接混合设备，所述混合设备、辊压成型设备和成型物储存罐通过输送设备依次串联；所述辊压成型设备包括依次连接的喂料器、辊压主机、碎粒机、整理机和分级筛。

2.如权利要求1所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统，其特征在于所述输送设备为气动粉体泵、螺旋输送机或管链输送机。

3.如权利要求1所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统，其特征在于所述混合设备为锥形螺旋混合机或卧式螺带混合机。

4.如权利要求1所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统，其特征在于还包括称重控制模块，所述称重控量模块连接飞灰储存罐和添加剂储存罐。

5.如权利要求1所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理系统，其特征在于所述的飞灰储存罐、添加剂储存罐和成型物储存罐为圆筒型，底部为锥形设计，其卸料口处设振动破拱装置和气动蝴蝶阀。

6.一种飞灰等离子体熔融混合成型前处理工艺，其特征在于包括以下几个步骤：

(1)将飞灰与添加剂通过粉体输送设备输送至混合设备中混合，得混合物料，所述添加剂为SiO₂的含量为60％-80％的物料，添加剂为飞灰质量的10％～30％；

(2)将上述混合物料经输送设备输送至辊压成型设备，压缩成片或球状，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状或球状物料变成颗粒状物料；

(3)将上述颗粒状物料经输送设备输送至成型物储存罐中；

飞灰在整个处理过程中在密封条件下进行。

7.如权利要求6所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理工艺，其特征在于所述颗粒状物料的粒径为2-7mm。

8.如权利要求6所述的飞灰等离子体熔融混合成型前处理工艺，其特征在于所述添加剂为黄沙、粗硅砂、破碎废玻璃下脚料或焚烧底灰。