CN107030093A - 一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统；解决的技术问题：针对背景技术中提及的现有等离子体雾化装置存在的技术不足。采用的技术方案：一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，包括用于对飞灰进行水洗并在提取盐类物质的飞灰水洗系统，对经过水洗的飞灰进行混合成型的成型系统，通过进料装置将成型后的成型物送入熔融炉的成型物熔融系统和对高温熔融后的产生的烟气进行处理的烟气处理回收系统。优点：本结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，可以将飞灰完全无害化、减量化，并且做到了危险废弃物的资源化。

Description

一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统
技术领域
本发明涉及一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，涉及危险废弃物处理领域。
背景技术
垃圾焚烧在我国发展迅速，将逐渐成为我国城镇垃圾处理的主要方式。到2015年，全国形成城镇生活垃圾无害化处理能力87.1万吨/日，生活垃圾无害化处理能力中选用焚烧技术的达到35％，东部地区选用焚烧技术达到48％。垃圾焚烧过程中会有3-5％的飞灰产生，因含有大量的总金属和二噁英被列为危险废弃物。
飞灰处理的方法有螯合填埋、酸浸提、化学药剂稳定化、熔融固化等。螯合填埋和化学药剂稳定化使用化学药剂将重金属螯合稳定，对二噁英和盐类物质没有作用，长时间放在填埋场中长期稳定性无法确定很可能成为二次污染源；酸浸提只能将飞灰中重金属和盐类物质提取，且重金属溶液仍是污染源需要处理；熔融固化因为可以将飞灰无害化、减量化和资源化做到极致，是目前最先进的飞灰处理技术。飞灰在1300-1600℃条件下熔融，有机物可能被分解、气化，无机物被熔融冷却成玻璃体。
熔融固化分为燃料熔融和等离子体熔融。燃料熔融有消耗燃料、增大烟气处理量的问题；等离子体熔融具有效率高等的特点，目前正在越来越收到重视。等离子体熔融使用电弧或者炬可以提供能量将飞灰完全熔融，但是飞灰熔融过程仍然会有30-50％物质会随着烟气挥发出熔融炉，这部分的物质主要包括以SO2、HCl为主要成分的酸性气体和以CaCl2、NaCl、KCl、金属氯化物等为主的二次飞灰物质，这部分的物质不经过处理很容易形成二次污染。
通过熔融过程中的元素分析发现，氯离子在熔融过程对于重金属的挥发有促进作用。重金属氯化物因为沸点低容易挥发，冷却后容易析出使得重金属会富集在二次飞灰，二次飞灰的处理目前是个难题。飞灰中氯主要是以无机形态存在，占比达到90％以上，通过水洗可以将这部分的氯洗脱下来，同时水洗可以洗脱其中40％硫酸根物质，进而降低重金属的挥发率降低二次飞灰的量和酸性物质的存在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有等离子体飞灰熔融存在的技术不足。
本发明的设计思想是，为解决上述问题，提出了一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统；该系统首先将飞灰经过水洗，将其中的无机盐洗脱下来，在废水中提取盐类物质，飞灰经过水洗干燥后成型，通过进料系统加入到熔融炉中，在高温情况下有机物被降解，无机物充分熔融冷却后变成玻璃体，部分重金属被固化在玻璃体中，部分重金属和酸性气体随着烟气挥发出去，经过湿式洗涤塔进入到水溶液中，该部分的废水经过重金属沉淀和Na2SO4回收达到排放标准，经过整个过程可以将飞灰完全无害化、减量化，并且做到了危险废弃物的资源化。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，包括用于对飞灰进行水洗并在提取盐类物质的飞灰水洗系统，对经过水洗的飞灰进行混合成型的成型系统，通过进料装置将成型后的成型物送入熔融炉的成型物熔融系统和对高温熔融后的产生的烟气进行处理的烟气处理回收系统。
本系统，垃圾焚烧飞灰经过本系统可以转变成没有危害的玻璃体、氯化钠、硫酸钠、氯化钾，可以将飞灰完全无害化、减量化和资源化。
对本发明技术方案的改进，飞灰水洗系统包括飞灰储料罐、水洗罐、污水收集池、离心机和干燥装置；飞灰储料罐的出口连接并连通水洗罐；水洗罐的物料出口通过离心机的物料进口，离心机的物料出口连通干燥装置的物料进口，离心机的出水口连通污水收集池且污水收集池连通水洗罐底部的污水出口。
对上述技术方案的进一步改进，在水洗罐中飞灰与水以1：3～8(m/V)比例混合。
飞灰水洗系统，飞灰储料罐内的飞灰通过螺旋输送机输送到水洗罐中，在水洗罐中飞灰与水以1:3～8(m/V)比例混合搅拌0.5～4h后，待沉淀后上清液排放到污水收集池，泥水混合液进入到离心机脱水后进入到干燥装置烘干，脱水产生的废水排放到污水收集池，收集到的废水经过沉淀、过滤和蒸发制得KCl、NaCl和重金属沉淀物。
对本发明技术方案的改进，成型系统包括过渡飞灰储料罐、添加剂储料罐、混料机和成型机；过渡飞灰储料罐的进料口连通干燥装置的物料出口，过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口共同混合后连通混料机的进料口；混料机出口排出的物料通过提升机送入成型机内。
对上述技术方案的进一步改进，过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口均设置计量器，过渡飞灰储料罐内的飞灰和添加剂储料罐内的添加剂通过螺旋输送机输送到混料机内。
对上述技术方案的进一步改进，从成型机的出料口排出的颗粒物直径为1-200mm。
对本发明技术方案的改进，成型物熔融系统包括等离子体炬熔融炉，经过成型系统处理后的物料通过进料装置送入等离子体炬熔融炉内。等离子体炬熔融炉为现有技术中的常规设备；等离子体产生在上部的石墨阴极和下部阳极之间，高温电弧可以将飞灰和添加剂混合物熔融，冷却后成为玻璃体。成型物均匀进入到熔融炉中，在熔融炉中由电弧系统提供1200-1600℃高温，可以将成型物熔融，二噁英将被高温分解，重金属类物质一部分被固定在熔渣中，另外一部分则跟随着气体进入到烟气处理回收系统中。
对本发明技术方案的改进，烟气处理回收系统包括二燃室、湿式洗涤塔、袋式除尘器、活性炭吸附器、引风机和烟囱；二燃室的进气口连通等离子体炬熔融炉的烟气出口，二燃室的出气口连通湿式洗涤塔的进气口，湿式洗涤塔的冷却水出口连接收集池，湿式洗涤塔的出气口连通袋式除尘器的进气口用于拦截多余的粉尘和重金属颗粒物，袋式除尘器的出气口连通活性炭吸附器的进气口用于吸附其中未完全去除的物质，由活性炭吸附器的出气口排出的气体由引风机抽出经过烟囱直接连通大气。飞灰经过熔融后产生的烟气进入到二燃室中将可燃性气体氧化；.经过氧化的烟气经过湿式洗涤塔迅速将温度下降到50-80℃；经过冷却产生废水，排放到收集池中，经过沉淀重金属后，回收Na2SO4；经过急冷去除酸性物质和粉尘之后，经过袋式除尘器拦截多余的粉尘和重金属颗粒物；经过拦截多余的粉尘和重金属颗粒的烟气经过活性炭装置吸附其中未必完全去除的物质后再由引风机经过烟囱排放到大气中。
对上述技术方案的进一步改进，湿式洗涤塔内洗涤液为碱液用于去除烟气中的酸性物质和粉尘；向湿式洗涤塔内通氧将湿式洗涤塔内的Na2SO4氧化成Na2SO4，湿式洗涤塔内的溶液排入收集池内；收集池连通污水收集池。
对本发明技术方案的改进，进料装置为斗提机。
本发明与现有技术相比具有的优点：
1、本发明的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，无害化：飞灰作为一种危险废弃物，经过等离子体技术处理后得到的玻璃体是完全无害化物质，其他挥发物质均可以作为产品使用。
2、本发明的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，减量化：飞灰经过等离子体技术处理后，得到的玻璃体质量可以减少约40％，体积可以减小约2/3。
3、本发明的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，资源化：飞灰经过等离子体技术处理后，玻璃体是完全无害化物质可以作为建材使用，得到盐类物质是经过富集后的产品纯度较高，完全可以考虑后续的提取盐类物质，烟气中SO2都可以制成Na2SO4资源化产品。
4、本发明的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，完全闭环：该技术可以将飞灰处理整条线做到完全的闭合，不需要考虑由二次污染的问题。
附图说明
图1为本结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统的系统图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开的是一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，包括用于对飞灰进行水洗并在提取盐类物质的飞灰水洗系统，对经过水洗的飞灰进行混合成型的成型系统，通过进料装置10将成型后的成型物送入熔融炉的成型物熔融系统和对高温熔融后的产生的烟气进行处理的烟气处理回收系统。进料装置10为斗提机。
飞灰水洗系统包括飞灰储料罐1、水洗罐2、污水收集池3、离心机4和干燥装置5；飞灰储料罐的出口连接并连通水洗罐；水洗罐的物料出口通过离心机的物料进口，离心机的物料出口连通干燥装置的物料进口，离心机的出水口连通污水收集池且污水收集池连通水洗罐底部的污水出口。在水洗罐中飞灰与水以1：3～8(m/V)比例混合。
成型系统包括过渡飞灰储料罐6、添加剂储料罐7、混料机8和成型机9；过渡飞灰储料罐的进料口连通干燥装置的物料出口，过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口共同混合后连通混料机的进料口；混料机出口排出的物料通过提升机送入成型机内。过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口均设置计量器，过渡飞灰储料罐内的飞灰和添加剂储料罐内的添加剂通过螺旋输送机输送到混料机内。从成型机的出料口排出的颗粒物直径为1-200mm。
成型物熔融系统包括等离子体熔融炉11，经过成型系统处理后的物料通过进料装置送入等离子体熔融炉内。
烟气处理回收系统包括二燃室12、湿式洗涤塔13、袋式除尘器14、活性炭吸附器15、引风机16和烟囱17；二燃室的进气口连通等离子体炬熔融炉的烟气出口，二燃室的出气口连通湿式洗涤塔的进气口，湿式洗涤塔的冷却水出口连接收集池，湿式洗涤塔的出气口连通袋式除尘器的进气口用于拦截多余的粉尘和重金属颗粒物，袋式除尘器的出气口连通活性炭吸附器的进气口用于吸附其中未完全去除的物质，由活性炭吸附器的出气口排出的气体由引风机抽出经过烟囱直接连通大气。湿式洗涤塔内洗涤液为碱液用于去除烟气中的酸性物质和粉尘；向湿式洗涤塔内通氧将湿式洗涤塔内的Na2SO3氧化成Na2SO4，湿式洗涤塔内的溶液排入收集池内；收集池连通污水收集池。
具体实施过程：
飞灰运送到飞灰等离子体熔融处理车间，飞灰经过水洗后去除其中盐类物质后烘干后和添加剂以一定的比例混合成型后通过进料系统进入到熔融炉中，在熔融炉中由电弧施加能量保持炉体1200-1600℃将飞灰和添加剂混合物熔融后经过自然冷却形成无害化玻璃体，冷却后外运资源化使用。一些酸性气体，颗粒物以及盐类物质会随着尾气进入到尾气处理系统中，烟气在二燃室将可燃部分氧化后，进入到急冷塔将温度降到50-80℃，重金属和盐类物质会进入到水溶液中，处理水溶液回收Na2SO4，多余的酸性气体和重金属经过活性炭吸附后排放到大气中。
垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处理系统，包括了以下的步骤：
1.飞灰水洗：飞灰与水以1:3～8(m/V)比例混合搅拌0.5～4h后，待沉淀后上清液排放到污水收集池，泥水混合液进入到离心机脱水后进入到例如干燥装置、太阳能干燥机等类似干燥装置烘干，脱水产生的废水排放到污水收集池，收集到的废水经过沉淀、过滤和蒸发制得KCl、NaCl和重金属沉淀物。
1.飞灰成型:水洗干燥后飞灰与10-50％比例的如沙土之类的飞灰添加剂混合均匀后通过成型机将混合物制成平均粒径为1-200mm的球型物质或者使用挤压机制成棒状物质打碎成1-200mm小粒径物质；
2.成型物熔融：成型物均匀进入到熔融炉中，在熔融炉中由电弧系统提供1200-1600℃高温，可以将成型物熔融，二噁英将被高温分解，重金属类物质一部分被固定在熔渣中，另外一部分则跟随着气体进入到尾气处理系统中；
3.熔渣冷却：经过高温熔融后的飞灰将通过排渣口均匀通过冷渣器通过空气冷却和换热二种方式共同作用形成了玻璃体，首先储存在坑中，待积累到一定量后运送到建材制备厂；
4.烟气处理：经过水洗后飞灰混合物在经过高温处理后，一些颗粒物、酸性气体将会进入到气体中，本专利目的是使用湿法的方式将其中有害物质进入到水溶液中，之后考虑回收Na2SO4。
(1)CO、H2S等有害可燃性气体在二燃室中氧化成CO2，SO2等气体；
(2)在二燃室出口处可以达到1200-1300℃的气体，经过急冷塔将温度降到50-80℃，重金属和SO2均被碱液吸收溶于水中；
(3)产生的废水中重金属被沉淀去除，之后回收Na2SO4，最终排放到环境中。
(4)为了保证排放烟气能够达到标准，烟气经过活性炭吸附装置吸收其中未被处理的重金属和酸性气体。
5.重金属沉淀物处理：水洗后产生溶液和湿法脱酸产生溶液的处理中产生的重金属沉淀物均为重金属氢氧化物，可以直接放入到熔融炉中随着飞灰一起熔融。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明专利。熟悉本领域技术的人员显然可以对这些实施例做出改动，并将在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性劳动。因此，本发明专利不限于在此描述的实施例，本领域技术人员根据本发明专利的揭示，不脱离本发明专利的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明专利的保护范围之内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，包括用于对飞灰进行水洗并在提取盐类物质的飞灰水洗系统，对经过水洗的飞灰进行混合成型的成型系统，通过进料装置将成型后的成型物送入熔融炉的成型物熔融系统和对高温熔融后的产生的烟气进行处理的烟气处理回收系统。
2.如权利要求1所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，飞灰水洗系统包括飞灰储料罐、水洗罐、污水收集池、离心机和干燥装置；飞灰储料罐的出口连接并连通水洗罐；水洗罐的物料出口通过离心机的物料进口，离心机的物料出口连通干燥装置的物料进口，离心机的出水口连通污水收集池且污水收集池连通水洗罐底部的污水出口。
3.如权利要求2所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，在水洗罐中飞灰与水以1：3～8(m/V)比例混合。
4.如权利要求1所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，成型系统包括过渡飞灰储料罐、添加剂储料罐、混料机和成型机；过渡飞灰储料罐的进料口连通干燥装置的物料出口，过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口共同混合后连通混料机的进料口；混料机出口排出的物料通过提升机送入成型机内。
5.如权利要求4所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，过渡飞灰储料罐的物料出口和添加剂储料罐的添加剂出口均设置计量器，过渡飞灰储料罐内的飞灰和添加剂储料罐内的添加剂通过螺旋输送机输送到混料机内。
6.如权利要求4所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，从成型机的出料口排出的颗粒物直径为1-200mm。
7.如权利要求1所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，成型物熔融系统包括等离子体熔融炉，经过成型系统处理后的物料通过进料装置送入等离子体熔融炉内。
8.如权利要求1所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，烟气处理回收系统包括二燃室、湿式洗涤塔、袋式除尘器、活性炭吸附器、引风机和烟囱；二燃室的进气口连通等离子体炬熔融炉的烟气出口，二燃室的出气口连通湿式洗涤塔的进气口，湿式洗涤塔的冷却水出口连接收集池，湿式洗涤塔的出气口连通袋式除尘器的进气口用于拦截多余的粉尘和重金属颗粒物，袋式除尘器的出气口连通活性炭吸附器的进气口用于吸附其中未完全去除的物质，由活性炭吸附器的出气口排出的气体由引风机抽出经过烟囱直接连通大气。
9.如权利要求8所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，湿式洗涤塔内洗涤液为碱液用于去除烟气中的酸性物质和粉尘；向湿式洗涤塔内通氧将湿式洗涤塔内的Na2SO3氧化成Na2SO4，湿式洗涤塔内的溶液排入收集池内；收集池连通污水收集池。
10.如权利要求1所述的结合水洗和等离子体熔融处理焚烧飞灰系统，其特征在于，进料装置为斗提机。
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