CN108994055A - 一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品 - Google Patents

一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品，该处理装置包括依次连通的进料单元、熔融单元、硅酸盐制品生产单元，所述硅酸盐制品生产单元包括离心机，与熔融单元的出料口连通；喷洒机构，设置于离心机内；集棉机，用于收集离心机产出的棉絮/粘接剂混合体；固化炉，与集棉机的出料口连通；和压延机，用于对棉絮/粘接剂固化体进行压延成型处理，获得硅酸盐制品。本发明的装置和方法可实现垃圾飞灰的无害化处理和资源化利用，无需后续填埋处理；通过高温熔融将垃圾飞灰中的重金属有效固化到硅酸盐制品中，高效、稳定，无需担心重金属污染的问题；气处理单元可实现烟气的有效净化，无有害气体排出。

Description

一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品。
背景技术
城市垃圾的处理方式主要采用填埋和焚烧两种方法，且焚烧处理是发展趋势，发展速度也很快。垃圾焚烧过程中排放的烟气会产生大量的飞灰，该飞灰占到原生垃圾重量的2％-5％(固定炉排焚烧炉)和5％-10％(流化床焚烧炉)。飞灰中含有高浓度的重金属和致癌物质二噁英，属于危险废物范畴，需要进行无害化处理。
目前，对垃圾飞灰的处理主要采用水泥固化、石灰稳固化、飞灰水洗后煅烧、等离子体熔融、药剂稳定化等方法。采用水泥固化和石灰稳固化的方法需要占用填埋场地，而且处理不彻底并造成污染转移。飞灰水洗方法是在煅烧过程中对飞灰进行水洗，水洗过程中会残留大量盐类和重金属，会造成水体污染和对环境造成影响。等离子体熔融方法处理飞灰比较彻底，但该方法设备耗电量很大，处理成本极高，不适合大规模工业化应用。药剂稳定化方法在处理过程中需要添加有机污染物，会造成二次污染。专利201010230962.8公开了一种垃圾焚烧飞灰处理方法，该方法能有效处理飞灰，最终将飞灰转化为玻璃态的惰性固体废弃物。但该惰性固体废弃物不能被利用，仍需进行填埋处理，占用大量土地资源。
发明内容
本发明针对垃圾飞灰难以处理和不能被利用的问题，提供一种垃圾飞灰处理装置、处理方法及硅酸盐制品，以实现垃圾飞灰的无害化处理和资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种垃圾飞灰处理装置，包括依次连通的进料单元、熔融单元、硅酸盐制品生产单元，所述硅酸盐制品生产单元包括
离心机，与熔融单元的出料口连通，用于对熔融单元输出的熔浆进行离心处理，获得棉絮体；
喷洒机构，设置于离心机内，用于向棉絮体喷洒粘结剂，获得棉絮/粘接剂混合体；
集棉机，用于收集离心机产出的棉絮/粘接剂混合体；
固化炉，与集棉机的出料口连通，用于对棉絮/粘接剂混合体进行固化处理，获得棉絮/粘接剂固化体；和
压延机，用于对棉絮/粘接剂固化体进行压延成型处理，获得硅酸盐制品。
采用这样的结构设计，通过进料单元将垃圾飞灰与相关添加剂混合均匀后，以一定形式输入熔融单元内，垃圾飞灰中的有机污染物在熔融单元内被高温分解，进入烟气中，剩下的物质与相关添加剂一起熔融，形成熔浆；离心机对熔浆进行离心处理，熔浆离心后快速冷却形成棉絮体，同时喷洒机构将粘结剂喷至棉絮体上，形成棉絮/粘结剂混合体，随后经过固化、压延成型，即可获得硅酸盐制品，硅酸盐制品经过进一步加工，可外售，用作建筑材料，整个系统无固体废料产生，解决了传统垃圾飞灰处理后仍需填埋处理的问题，实现了垃圾飞灰的无害化处理和资源化利用，绿色、环保。
还包括用于向集棉机内鼓风的鼓风机，优选为高压鼓风机；优选地，所述集棉机与固化炉通过第三皮带输送机连通。由于棉絮/粘接剂混合体往往相互连接，鼓风机的设置可在将棉絮/粘接剂混合体送出集棉机的同时，使得棉絮/粘接剂混合体连续地进入集棉机内。
进一步地，所述粘结剂为树脂混合液。
作为本发明的一种实施方式，按质量份计，树脂混合液包括树脂300份、氨水35份、尿素36份、硫酸铵7份、硅油0.6份、硅烷0.3份、矿物油18份及适量水。
所述进料单元包括依次连通的垃圾飞灰仓、混料机、固化压饼机、第一皮带输送机、中间仓和第二皮带输送机，集进料、配料、混料、投料于一体，并将物料压饼后送入熔融单元，可减少扬尘，降低后续尾气处理单元的处理压力；优选地，所述垃圾飞灰仓的出料口安装有减量称重阀门，以实现定量混料。
优选地，所述进料单元还包括若干添加剂仓，所述若干添加剂仓的出料口与第一螺旋输送机连通，第一螺旋输送机的出料口与垃圾飞灰仓连通。
所述熔融单元内设有撒料机，用于承接第二皮带输送机输入的物料并将物料撒入熔融单元底部，如此，可将物料较为均匀地撒入熔浆内，使得新投入的物料快速熔融、分解，减少炉底沉淀产生。
在本发明的一些实施例中，所述熔融单元为电熔炉。
所述熔融单元的烟气出口连通有尾气处理单元，该尾气处理单元包括依次连通的陶瓷除尘器、脱硫塔、布袋除尘器和引风机；所述陶瓷除尘器下方设有用于承接陶瓷除尘器收集的粉尘的第二螺旋输送机，所述第二螺旋输送机的出料端与熔融单元连通。
所述离心机为离心锟或离心盘。
一种垃圾飞灰处理方法，利用如上所述的垃圾飞灰处理装置进行，包括如下步骤：
S1、向熔融单元输入原料混合物，加热，熔融，获得熔浆；
其中，按重量份计，所述原料混合物包括垃圾飞灰60-75份、碱5-15份、硼酸5-15份、砂岩5-15份、白云石1-10份、纳长石1-10份；
S2、以S1中获得的熔浆为原料，离心，获得棉絮体；
向棉絮体上喷洒粘结剂，获得棉絮/粘接剂混合体；
S3、对S2中获得的棉絮/粘接剂混合体依次进行固化、压延成型处理，获得硅酸盐制品。
S1中，熔融温度为1300-1600℃，时间为60-80h。
本发明还提供一种硅酸盐制品，由如上所述的垃圾飞灰处理装置制作而成，或者由如上所述的垃圾飞灰处理方法制作而成。
在本发明的一些实施例中，每吨棉絮体，喷洒粘结剂0.2-0.3吨，优选为0.25吨。
优选地，对于炉排焚烧炉产生的垃圾飞灰的处理，按重量份计，所述原料混合物包括垃圾飞灰60-70份、碱8-12份、硼酸7-12份、砂岩5-11份、白云石2-8份、纳长石1-6份；优选地，所述碱为氢氧化铝和/或纯碱。
优选地，对于流化床焚烧炉产生的垃圾飞灰的处理，按重量份计，所述原料混合物包括垃圾飞灰65-75份、碱5-12份、硼酸5-12份、砂岩2-10份、白云石1-7份、纳长石1-7；优选地，所述碱为纯碱。
针对不同的垃圾焚烧炉产生的灰飞，实施不同的混料配比方法，将灰飞和矿石与化学添加剂按重量比例混合好后，投入到熔融单元内，可以电极向电炉内物料导入电能，以物料熔浆自身作电阻，将电能转化为热能加热自身，将电熔炉加热到1300-1600℃时，飞灰中含有的重金属被固化并溶于硅酸盐熔浆(熔浆)中，物料在1300-1600℃条件下融化60-80小时后，导入到离心机，控制离心机的转速，将熔浆离心成棉絮体。同时，在离心成棉絮体后，通过喷洒机构喷入混合好的粘结剂，粘有粘结剂的棉絮体在高压风的吹射下，进入集棉机和第三输送皮带，根据产品厚度和重量要求调节第三皮带输送机转速，棉絮/粘结剂混合体进入固化炉进行固化。固化出炉后进行急冷、压延、切边、裁剪、包装，便制成了硅酸盐制品，可作为保温岩棉制品使用。
本发明通过高温熔融固化方法把垃圾飞灰中含有的重金属铬、铅、锌等有害物质固化到硅酸盐熔浆中，浸出浓度远低于【危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别】(GB5085.3—2007)中的标准限值，将熔浆制成岩棉(絮)保温材料或玻璃(硅酸盐制品)，以实现飞灰的无害化处理和资源化利用。垃圾飞灰中的二噁英等有机污染物在熔融单元内被高温分解，分解后的硫、氯、氯化氢等化合物进入到烟气中，再对烟气进行除尘、脱氯、脱硫等净化处理，能达到超洁净排放标准和二噁英彻底无检出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明的装置和方法可实现垃圾飞灰的无害化处理和资源化利用，无需后续填埋处理；
2)通过高温熔融将垃圾飞灰中的重金属有效固化到硅酸盐制品中，高效、稳定，无需担心重金属污染的问题；
3)尾气处理单元可实现烟气的有效净化，无有害气体排出，同时，将烟气中的有用粉尘送入熔融单元进一步处理，物料利用率高，使得处理装置基本无固态废弃物排出。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的垃圾飞灰处理装置的结构示意图。
图2是本发明第一种实施方式的保温岩棉棉絮产品的实物图。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1所示，一种垃圾飞灰处理装置，包括依次连通的进料单元、熔融单元、硅酸盐制品生产单元，所述硅酸盐制品生产单元包括
离心机24，与熔融单元的出料口连通，用于对熔融单元输出的熔浆进行离心处理，获得棉絮体；
喷洒机构(采用常规喷洒机构即可)，设置于离心机24内，用于向棉絮体喷洒粘结剂，获得棉絮/粘接剂混合体；
集棉机25，用于收集离心机产出的棉絮/粘接剂混合体；
固化炉28，与集棉机25的出料口连通，用于对棉絮/粘接剂混合体进行固化处理，获得棉絮/粘接剂固化体；和
压延机30，用于对棉絮/粘接剂固化体进行压延成型处理，获得硅酸盐制品。
还包括用于向集棉机内鼓风的鼓风机26；优选地，所述集棉机25与固化炉28通过第三皮带输送机27连通。
所述进料单元包括依次连通的垃圾飞灰仓2、混料机7、固化压饼机9、第一皮带输送机10、中间仓11和第二皮带输送机12，优选地，所述垃圾飞灰仓2的出料口安装有减量称重阀门6。
所述进料单元还包括若干添加剂仓4，所述若干添加剂仓4的出料口与第一螺旋输送机5连通，第一螺旋输送机5的出料口与垃圾飞灰仓2连通。
所述熔融单元内设有撒料机4，用于承接第二皮带输送机12输入的物料并将物料撒入熔融单元底部。撒料机4在机械臂13控制下能前后左右平行移动，将物料撒向熔浆内，所述熔融单元为电熔炉。
所述熔融单元的烟气出口连通有尾气处理单元，该尾气处理单元包括依次连通的陶瓷除尘器17、脱硫塔19、布袋除尘器20和引风机21；所述陶瓷除尘器17下方设有用于承接陶瓷除尘器收集的粉尘的第二螺旋输送机18，所述第二螺旋输送机18的出料端与熔融单元连通。
通过第一输送管道1将垃圾焚烧炉送入垃圾飞灰仓2，垃圾飞灰仓2底部安装有减量称重阀门6(FD941X型)，开启阀门便可将飞灰放入到混料机7内。矿化配料和化学添加剂通过第二输送管道3进入到添加剂仓4中，再通过储料仓底部的第一螺旋输送机5将相关配料输送到混料机7内。垃圾飞灰和相关配料在混料机7内得到充分搅拌和混合均匀，通过底部的叶轮给料机8将灰飞混合料输送到固化压饼机9内，该固化压饼机的压力为0.1-0.5MPa。固化压饼机将飞灰混合料压成2mm-10mm厚的饼状固体，该饼状固体自动掉落到第一皮带输送机10(优选为瓦斗皮带输送机)上，第一皮带输送机10将饼状固体物输送到中间仓11内。中间仓底部与可调节第二皮带输送机12(即V型皮带输送机)相连接，通过调节V型皮带输送机转速，将饼状固体输送到撒料机14上，撒料机通过机械臂13控制能左右与前后平行移动，并将饼状固体均匀洒向电熔炉15内。电熔炉以电极向炉内物料导入电能，以物料熔浆自身做电阻，将电能转化为热能并加热自身，将电熔炉加热到1300-1600℃时，飞灰中含有的重金属被固化并熔于硅酸盐熔浆中。物料在1300-1600℃温度下熔化60-80小时后，通过水平液道23导入到离心机24中，控制离心机的转速进行离心成棉絮。在离心成棉絮后，再通过管道喷入混合好的树脂混合物(粘结剂)。粘有树脂混合物的棉絮体在鼓风机26的吹射下，进入集棉机25和第三皮带输送机27，根据制品的厚度和重量调节皮带转速。第三皮带输送机将棉絮/粘结剂混合体输送到固化炉28内进行固化，固化出炉后进行急冷，急冷后通过传输带29将棉絮/粘结剂混合体送入到压延机30进行压延成型，获得硅酸盐制品。从压延机出来后再通过传输带送入到切割包装机31进行裁剪、切边与包装，便制成了保温岩棉棉絮产品，其性能指标如表1所示。
表1保温岩棉棉絮产品性能指标
纤维平均直径，μm 4.0－7.0
热荷重收缩温度，℃≥ 650℃
渣球含量(颗粒直径＞0.25mm)％≤ 10.0
板有机物含量％≤ 4.0
毡有机物含量％≤ 1.5
导热系数[W/(m·K)]≤ 0.044
电熔炉内的烟气从顶部烟道16排出，进入陶瓷除尘器17进行除尘，除下来的粉尘掉落到底部，通过第二螺旋输送机18送入到电熔炉内进行再固溶处理。经过除尘的烟气从除尘器上部排出进入脱硫塔19(干法或半干法脱硫塔)，向脱硫塔内喷入粉末状碳酸氢钠、氧化钙或氢氧化钙等碱性物质，以脱去硫、氯、氯化物等酸性物质。在脱硫塔内碳酸氢钠、氧化钙或氢氧化钙等碱性物质和硫、氯、氯化物等酸性物质发生化学反应，生成了硫酸钙钠和氯化钙钠等无机盐，将这些无机盐从脱硫塔底部排出，该无机盐无危害可直接填埋处理。经过脱硫和脱氯处理过的烟气从脱硫塔顶部排出进入到布袋除尘器20，进行深度除尘。经过深度除尘后的烟气通过引风机21送入到烟囱22对空排放，此时的烟气能达到国家最新的超洁净排放标准。烟气中不含有二噁英，无检出。
对于炉排焚烧炉产生的垃圾飞灰的处理，按重量份计，原料混合物包括垃圾飞灰65份、氢氧化钠10份、硼酸9份、砂岩8份、白云石5份、纳长石3份，垃圾飞灰通过第一输送管道1输入，其他物料通过第二输入管道3输入。
对于流化床焚烧炉产生的垃圾飞灰的处理，按重量份计，原料混合物包括垃圾飞灰70份、碱8份、硼酸8份、砂岩6份、白云石4份、纳长石4，垃圾飞灰通过第一输送管道1输入，其他物料通过第二输入管道3输入。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种垃圾飞灰处理装置，其特征在于，包括依次连通的进料单元、熔融单元、硅酸盐制品生产单元，所述硅酸盐制品生产单元包括
离心机（24），与熔融单元的出料口连通，用于对熔融单元输出的熔浆进行离心处理，获得棉絮体；
喷洒机构，设置于离心机（24）内，用于向棉絮体喷洒粘结剂，获得棉絮/粘接剂混合体；
集棉机（25），用于收集离心机产出的棉絮/粘接剂混合体；
固化炉（28），与集棉机（25）的出料口连通，用于对棉絮/粘接剂混合体进行固化处理，获得棉絮/粘接剂固化体；和
压延机（30），用于对棉絮/粘接剂固化体进行压延成型处理，获得硅酸盐制品。
2.根据权利要求1所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，还包括用于向集棉机内鼓风的鼓风机（26）；优选地，所述集棉机（25）与固化炉（28）通过第三皮带输送机（27）连通。
3.根据权利要求1所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，所述进料单元包括依次连通的垃圾飞灰仓（2）、混料机（7）、固化压饼机（9）、第一皮带输送机（10）、中间仓（11）和第二皮带输送机（12），优选地，所述垃圾飞灰仓（2）的出料口安装有减量称重阀门（6）。
4.根据权利要求3所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，所述进料单元还包括若干添加剂仓（4），所述若干添加剂仓（4）的出料口与第一螺旋输送机（5）连通，第一螺旋输送机（5）的出料口与垃圾飞灰仓（2）连通。
5.根据权利要求3所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，所述熔融单元内设有撒料机（4），用于承接第二皮带输送机（12）输入的物料并将物料撒入熔融单元底部。
6.根据权利要求1-5任一项所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，所述熔融单元为电熔炉。
7.根据权利要求1-5任一项所述的垃圾飞灰处理装置，其特征在于，所述熔融单元的烟气出口连通有尾气处理单元，该尾气处理单元包括依次连通的陶瓷除尘器（17）、脱硫塔（19）、布袋除尘器（20）和引风机（21）；所述陶瓷除尘器（17）下方设有用于承接陶瓷除尘器收集的粉尘的第二螺旋输送机（18），所述第二螺旋输送机（18）的出料端与熔融单元连通。
8.一种垃圾飞灰处理方法，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的垃圾飞灰处理装置进行，包括如下步骤：
S1、向熔融单元输入原料混合物，加热，熔融，获得熔浆；
其中，按重量份计，所述原料混合物包括垃圾飞灰60-75份、碱5-15份、硼酸5-15份、砂岩5-15份、白云石1-10份、纳长石1-10份；
S2、以S1中获得的熔浆为原料，离心，获得棉絮体；
向棉絮体上喷洒粘结剂，获得棉絮/粘接剂混合体；
S3、对S2中获得的棉絮/粘接剂混合体依次进行固化、压延成型处理，获得硅酸盐制品。
9.根据权利要求8所述的垃圾飞灰处理方法，其特征在于，S1中，熔融温度为1300-1600℃，时间为60-80h。
10.一种硅酸盐制品，其特征在于，由如权利要求1-7任一项所述的垃圾飞灰处理装置制作而成，或者由如权利要求8或9所述的垃圾飞灰处理方法制作而成。
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