CN109095531A - 垃圾飞灰洗水资源化处理工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其包括垃圾飞灰洗水预热、蒸发浓缩、强制循环蒸发、浓缩液循环、氯化钠结晶、析钠盐母液循环和氯化钾结晶的步骤，实现了垃圾飞灰洗水中氯化钠盐和氯化钾沿的分离，分别得到了氯化钠盐和氯化钾盐，降低了固废和危废的产生，达到了资源回收的效果，该工艺自动化程度高、可连续操作、生产效率高。另外该工艺采用节能的机械蒸汽再压缩技术，蒸发1吨水的能耗仅为传统蒸发器的1/6‑1/5，热效率高、能耗低，减少了污染物，对环境无污染。还公开了用于该工艺的设备，其减少了对锅炉设备的依赖，降低了对环境的污染，更加节能环保，设备自动化程度高，是一种可连续操作生产的设备，效率高、运行成本低。

Description

垃圾飞灰洗水资源化处理工艺及设备

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种垃圾飞灰清洗废水的处理工艺及设备，具体地说涉及一种垃圾飞灰洗水资源化处理工艺及设备。

背景技术

随着经济的高速发展、城市化水平和人民生活水平的不断提高，城市垃圾产量与日俱增，垃圾的基本处理方式有填埋、堆肥、焚烧等，其中焚烧可以使垃圾高温灭菌达到无害化、减容90％、减量75％，但是垃圾焚烧过程中会产生大量飞灰，垃圾焚烧飞灰属于危险废物，含有二噁英、重金属等污染物，如何安全有效处置垃圾飞灰已成为当前亟待解决的环境和社会问题。

目前，一种较佳的无害化处置方式是采用水泥窑专烧危险废物，垃圾飞灰中的主要成分为氧化钙、氧化硅、氧化铝等，可作为水泥的原料，但是飞灰中的氯离子含量过高(含大量氯化钠、氯化钾)，高氯会对水泥窑造成损坏并影响水泥质量。因此垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置之前必须降低垃圾焚烧飞灰中的氯离子含量，以不影响水泥窑的生产过程及水泥质量，为此，需对焚烧飞灰进行清洗，再对清洗废水进行处理，以确保废水可以完全循环利用。

虽然行业内各企业都积极配备蒸发结晶装置处理飞灰洗水，但依然存在很多问题，如企业采用的工艺大多数只回收了绝大部分的水并得到了结晶盐，但是由于得到的结晶盐是杂盐，不但不能被资源化利用反而会按照危废定性处置，这些问题困扰着企业并严重影响了企业的项目进程，因此垃圾飞灰洗水的有效资源化处理是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种可有效得到工业级盐、降低危废产物产量的垃圾飞灰洗水资源化处理工艺及设备。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其包括如下步骤：

S1、垃圾飞灰洗水预热，将垃圾飞灰洗水加热至93℃；

S2、蒸发浓缩，预热后的垃圾飞灰洗水物料与高温蒸汽换热后第一次闪蒸和气液分离，同时开始第一次蒸发浓缩；

S3、强制循环蒸发，第一次蒸发浓缩后的垃圾飞灰洗水经过升温升压后第二次闪蒸和气液分离，并进行第二次蒸发浓缩，得到产生了氯化钠晶粒的饱和浓缩液；

S4、浓缩液循环，将饱和浓缩液通过强制循环进一步循环蒸发浓缩，至废水中氯化钠达到过饱和状态；

S5、氯化钠结晶，过饱和氯化钠溶液通过第三次闪蒸和气液分离，析出氯化钠晶体，分离晶体与液体，得到析钠盐母液；

S6、析钠盐母液循环，将氯化钾未饱和的析钠盐母液循环蒸发浓缩结晶，至氯化钾达到饱和状态；

S7、氯化钾结晶，氯化钾饱和的析钠盐母液冷却结晶，使析钠盐母液温度降低至40℃，氯化钾达到过饱和状态并析出。

作为优选，所述步骤S7后还包括将分离氯化钾后的母液循环至步骤S2的步骤。

作为优选，所述步骤S1中所述预热具体为：依次通过蒸馏水预热器和鲜蒸汽预热器加热垃圾飞灰洗水，所述鲜蒸汽的压力为1985mbar，温度为120℃。

本发明还提供一种用于所述垃圾飞灰洗水资源化处理工艺的设备，其包括顺次连接的预热单元、换热单元、结晶分离单元和出料单元，所述出料单元包括相互连接的氯化钠出料机构和氯化钾出料机构。

作为优选，所述预热单元包括相互连接的蒸馏水预热器和鲜蒸汽预热器，所述蒸馏水预热器连接有原料存储装置和蒸馏水存储装置，所述鲜蒸汽预热器连接于所述蒸馏水存储装置；所述换热单元包括降膜换热器和强制循环换热器，所述降膜换热器连接于所述鲜蒸汽气预热器，所述降膜换热器还连接有一降膜分离器，所述强制循环换热器还连接有压缩机。

作为优选，所述结晶分离单元为结晶分离器，所述结晶分离器连接于所述强制循环换热器和降膜分离器，所述结晶分离器还连接有一洗气塔；所述氯化钠出料机构包括与所述结晶分离器连接的钠盐稠厚器，所述钠盐稠厚器顺次连接有钠盐离心机和析钠盐母液存储装置；所述钾盐出料机构包括与所述结晶分离器连接的搪瓷冷却釜，所述搪瓷冷却釜顺次连接有氯化钾离心机和含钾盐母液存储机构。

作为优选，所述析钠盐母液存储机构内氯化钠的质量分数大于16.08％时，将母液回送至强制循环换热器继续蒸发直至氯化钠质量分数为16.08％。

作为优选，所述结晶分离器包括至少两个并列连接的真空反应釜，所述真空反应釜间歇进行冷却析盐操作；所述蒸馏水预热器为螺旋板换热器，所述鲜蒸汽换热器为板式换热器，所述螺旋板换热器中的换热液体为降膜换热器和强制循环换热器产生的二次蒸汽冷凝液。

作为优选，所述强制循环换热器还连接有一强制循环泵，所述强制循环换热器将未饱和浓缩液升温升压后由设置于所述结晶分离器侧壁中间的进液孔注入所述结晶分离器中闪蒸，浓缩液落至所述结晶分离器底部并由一出液管道进入强制循环泵中，所述强制循环泵将浓缩液输送回所述强制循环换热器。

作为优选，所述降膜换热器为固定管壳式换热器，所述管壳式换热器顶部设置有布液器；所述强制循环换热器为固定管壳式换热器，其壳程腔体内设置有至少一个鲜蒸汽进气口。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其包括垃圾飞灰洗水预热、蒸发浓缩、强制循环蒸发、浓缩液循环、氯化钠结晶、析钠盐母液循环和氯化钾结晶的步骤，首先通过高温状态将过饱和氯化钠析出，然后在低温状态下将过饱和氯化钾析出，实现了垃圾飞灰洗水中氯化钠盐和氯化钾沿的分离，分别得到了氯化钠盐和氯化钾盐，降低了固废和危废的产生，且达到了资源回收的效果，该工艺自动化程度高、可连续操作、生产效率高。另外该工艺采用节能的机械蒸汽再压缩技术，蒸发1吨水的能耗仅为传统蒸发器的1/6-1/5，热效率高、能耗低，减少了污染物，对环境无污染。

(2)本发明所述的用于垃圾飞灰洗水资源化处理工艺的设备，包括顺次连接的预热单元、换热单元、结晶分离单元和出料单元，出料单元又包括氯化钠出料机构和氯化钾出料机构。该设备利用机械蒸汽再压缩技术，使用较少量的鲜蒸汽加热，减少了对锅炉设备的依赖，降低了对环境的污染，更加节能环保，设备自动化程度高，是一种可连续操作生产的设备，效率高、运行成本低，符合可持续发展要求，适宜于广泛应用于实际工业生产。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例所述的用于垃圾飞灰洗水资源化处理工艺的设备示意图。

图中附图标记表示为：1-原液罐；2-进料泵；3-蒸馏水预热器；4-鲜蒸汽预热器；5-降膜换热器；6-降膜分离器；7-压缩机；8-转料泵；9-强制循环换热器；10-结晶分离器；11-强制循环泵；12-出料泵；13-钠盐稠厚器；14-钠盐离心机；15-析钠盐母液罐；16-析钠盐母液泵；17-析钠盐母液转料泵；18-第一搪瓷冷却釜；19-第二搪瓷冷却釜；20-钾盐离心机；21-析钾盐母液罐；22-析钾盐母液泵；23-蒸馏水罐；24-蒸馏水泵；25-积液泵；26-积液罐；27-第一降膜循环泵；28-第二降膜循环泵；29-洗气塔；30-洗涤循环泵；31-末效冷凝器；32-真空泵；33-液封罐；34-液封水泵。

具体实施方式

实施例

本实施例提供一种垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，所述垃圾飞灰洗水中含有氯化钠和氯化钾成分，通过高温状态下将过饱和氯化钠析出，在低温状态下将过饱和氯化钾析出，从而实现了垃圾飞灰洗水中的氯化钠盐和氯化钾盐分离，分别得到工业级的氯化钠盐和氯化钾盐，降低了固废或者危废的产生，达到资源回收的目的。

本实施例中，所述垃圾飞灰洗水中氯化钠质量分数为8.5％，氯化钾质量分数为1.5％，流量为20.0t/h。所述垃圾飞灰洗水资源化处理工艺采用如图1所示的设备，具体包括如下步骤：

S1、垃圾飞灰洗水预热，清洗垃圾飞灰后的洗水储存于原液罐1中，在进料泵2的作用下依次被打入蒸馏水预热器3、鲜蒸汽预热器4进行加热，加热至93℃(由于蒸发温度设定为85℃，溶液沸点升高温度为8℃，液相最终温度设定为93℃)，其中，鲜蒸汽预热器4中所述鲜蒸汽的温度为120℃，压力为1985mbar。

S2、蒸发浓缩，预热后的垃圾飞灰洗水被泵入降膜换热器5，在降膜换热器5中与高温二次蒸汽换热后进入降膜分离器6内进行第一次闪蒸和气液分离，同时启动与降膜分离器6连接的压缩机7，开始第一次蒸发浓缩，所述压缩机7为3个，并列设置。

S3、强制循环蒸发，经过第一次蒸发浓缩后的垃圾飞灰洗水物料浓度达到25％左右，浓缩物料通过转料泵8打入强制循环换热器9进行升温升压，温度由99℃升高至100℃，压力由97.8Kpa升高至101.3Kpa，然后进入结晶分离器10进行第二次闪蒸和气液分离，此时物料中的氯化钠达到过饱和并开始第二次蒸发浓缩产生氯化钠晶粒，气液分离后气相由结晶分离器10顶部进入压缩机7，液相的饱和浓缩液和析出的晶粒落到结晶分离器10底部。

S4、浓缩液循环，步骤S3得到的含有少量氯化钠晶粒的饱和浓缩液通过强制循环泵11再次打入强制循环换热器9进一步循环蒸发浓缩，至洗水浓缩液中氯化钠达到过饱和状态，得到过饱和氯化钠溶液。

S5、氯化钠结晶，过饱和氯化钠溶液进入结晶分离器10中进行第三次闪蒸和气液分离，此时析出氯化钠晶粒并且晶粒在结晶分离器10中被淘析、结晶，长大后的晶粒沉淀在结晶分离器10底部，结晶分离器10内产生的氯化钠晶体通过出料泵12打入钠盐稠厚器13中，氯化钠晶体在钠盐稠厚器13中进行晶粒富集，然后通过钠盐离心机14离心分离，得到氯化钠固体和析钠盐母液，氯化钠的产量为1700kg/h，析钠盐母液进入析钠盐母液罐15中。

S6、析钠盐母液循环，将氯化钾未饱和的析钠盐母液通过析钠盐母液泵16打回强制循环换热器9中进一步蒸发浓缩结晶，直至母液中氯化钾浓缩达到饱和状态。

S7、氯化钾结晶，将氯化钾饱和的析钠盐母液通过析钠盐母液转料泵17打入搪瓷冷却釜中进行冷却结晶，所述搪瓷冷却釜包括顺次连接的第一搪瓷冷却釜18和第二搪瓷冷却釜19，通过将析钠盐母液温度降低至40℃，使析钠盐母液中氯化钾达到过饱和状态，析出氯化钾晶体，将含有氯化钾晶体的母液送入钾盐离心机20中，固液分离分别得到氯化钾晶体和析钾盐母液，氯化钾的产量为300kg/h。

S8、母液循环，将析钾盐母液存储于析钾盐母液罐21中，并通过析钾盐母液泵22打回强制循环换热器9返回系统循环蒸发浓缩结晶。

为实现上述工艺，本实施例还提供一种用于上述资源化工艺的设备，其包括顺次连接的预热单元、换热单元、结晶分离单元和出料单元，为实现氯化钠氯化钾两种产品的分离，出料单元包括相互连接氯化钠出料机构和氯化钾出料机构。

具体地，如图1所示，所述预热单元包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器3和鲜蒸汽预热器4，所述蒸馏水预热器3连接有原料存储装置(原液罐1)和蒸馏水存储装置(蒸馏水罐23)，所述蒸馏水罐23与所述蒸馏水预热器3之间设置有蒸馏水泵24，所述鲜蒸汽预热器4也与所述蒸馏水罐23连接。所述蒸馏水罐23通过管路顺次连接有积液泵25和积液罐26。其中，所述蒸馏水预热器3为螺旋板换热器，所述鲜蒸汽换热器4为板式换热器。

所述换热单元包括降膜换热器5和强制循环换热器9，所述降膜换热器5通过管路连接于所述鲜蒸汽预热器4，所述降膜换热器5底部连接有第一降膜循环泵27和第二降膜循环泵28，所述降膜换热器5还连接有降膜分离器6，所述强制循环换热器9顶部连接有压缩机7，底部连接有强制循环泵11，所述压缩机7为并列设置的三个压缩机，所述压缩机7同时与积液罐26连接。其中，降膜换热器5为固定管壳式换热器，其顶部设置有布液器；所述强制循环换热器9为固定管壳式换热器，其壳程腔体内设置有多个鲜蒸汽进气口(本实施例中为6个)，多个鲜蒸汽进口同时向强制循环换热器9内通入鲜蒸汽，所述螺旋板换热器中的换热液体为降膜换热器5和强制循环换热器9产生的二次蒸汽冷凝液。

所述结晶分离单元包括结晶分离器10和冷却结晶釜，所述结晶分离器10用于氯化钠结晶分离，所述冷却结晶釜用于氯化钾结晶分离，所述冷却结晶釜包括至少两个并列连接的真空搪瓷反应釜(本实施例中为2个，分别为第一搪瓷冷却釜18和第二搪瓷冷却釜19)，所述结晶分离器10还连接于一洗气塔29，所述洗气塔29连接有一洗涤循环泵30。所述强制循环换热器9将未饱和浓缩液升温升压后由设置于所述结晶分离器10侧壁中间的进液孔注入所述结晶分离器10中闪蒸，浓缩液落至所述结晶分离器10底部并由一出液管道进入强制循环泵11中，所述强制循环泵11将浓缩液输送回所述强制循环换热器9。

所述氯化钠出料机构包括与所述结晶分离器10通过出料泵12连接的钠盐稠厚器13，所述钠盐稠厚器13又顺次连接有钠盐离心机14和析钠盐母液存储装置(析钠盐母液罐15)，所述析钠盐母液罐15与所述结晶分离器10之间还设置有析钠盐母液泵16。所述氯化钾出料机构包括与所述第一搪瓷冷却釜18和第二搪瓷冷却釜19连接的钾盐离心机20、与所述钾盐离心机20连接的析钾盐母液罐21，所述析钾盐母液罐21还连接有析钾盐母液泵22，所述析钾盐母液泵22同时与所述结晶分离器10和强制循环泵11连接。所述第一搪瓷冷却釜18还里连接有一末效冷凝器31，所述末效冷凝器30连接有一真空泵32，所述末效冷凝器30还连接有一液封罐33，所述液封罐33连接有液封水泵34。所述结晶分离器10与所述第二搪瓷冷却釜19之间设置有析钠盐母液转料泵17。

实验例

测试采用本发明所述的设备和工艺处理垃圾飞灰洗水的情况和运行参数，结果如表1所示。

表1

序号	项目	数值	单位
				1	处理水量	20.0	t/h
2	蒸发水量	18.0	t/h
				3	进水氯化钠含量	8.5	％
4	进水硫酸钠含量	1.5	％
				5	氯化钠产量	1700	t/h
6	硫酸钠产量	300	t/h
				7	电耗	1044	KW.h
8	蒸汽耗量	0.92	t/h
				9	循环冷却水耗量	35	m<sup>3</sup>/h

上述测试结果表明，本发明所述的垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，氯化钠、氯化钾回收率高，达到资源回收的目的并且可以达到废水的零排放要求，处理过程能耗低。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、垃圾飞灰洗水预热，将垃圾飞灰洗水加热至93℃；

S2、蒸发浓缩，预热后的垃圾飞灰洗水物料与高温蒸汽换热后第一次闪蒸和气液分离，同时开始第一次蒸发浓缩；

S3、强制循环蒸发，第一次蒸发浓缩后的垃圾飞灰洗水经过升温升压后第二次闪蒸和气液分离，并进行第二次蒸发浓缩，得到产生了氯化钠晶粒的饱和浓缩液；

S4、浓缩液循环，将饱和浓缩液通过强制循环进一步循环蒸发浓缩，至洗水中氯化钠达到过饱和状态；

S5、氯化钠结晶，过饱和氯化钠溶液通过第三次闪蒸和气液分离，析出氯化钠晶体，分离晶体与液体，得到析钠盐母液；

S6、析钠盐母液循环，将氯化钾未饱和的析钠盐母液循环蒸发浓缩结晶，至氯化钾达到饱和状态；

S7、氯化钾结晶，氯化钾饱和的析钠盐母液冷却结晶，使析钠盐母液温度降低至40℃，氯化钾达到过饱和状态并析出。

2.根据权利要求1所述的垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤S7后还包括将分离氯化钾后的母液循环至步骤S3的步骤。

3.根据权利要求2所述的垃圾飞灰洗水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤S1中所述预热具体为：依次通过蒸馏水预热器和鲜蒸汽预热器加热垃圾飞灰洗水，所述鲜蒸汽的压力为1985mbar，温度为120℃。

4.一种用于如权利要求1-3任一项所述垃圾飞灰洗水资源化处理工艺的设备，其特征在于，包括顺次连接的预热单元、换热单元、结晶分离单元和出料单元，所述出料单元包括相互连接的氯化钠出料机构和氯化钾出料机构。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述预热单元包括相互连接的蒸馏水预热器和鲜蒸汽预热器，所述蒸馏水预热器连接有原料存储装置和蒸馏水存储装置，所述鲜蒸汽预热器连接于所述蒸馏水存储装置；所述换热单元包括降膜换热器和强制循环换热器，所述降膜换热器连接于所述鲜蒸汽气预热器，所述降膜换热器还连接有一降膜分离器，所述强制循环换热器还连接有压缩机。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述结晶分离单元包括结晶分离器和冷却结晶釜，所述结晶分离器连接于所述强制循环换热器和降膜分离器，所述结晶分离器还连接有一洗气塔；所述氯化钠出料机构包括与所述结晶分离器连接的钠盐稠厚器，所述钠盐稠厚器顺次连接有钠盐离心机和析钠盐母液存储装置；所述钾盐出料机构包括与所述结晶分离器连接的搪瓷冷却釜，所述搪瓷冷却釜顺次连接有氯化钾离心机和含钾盐母液存储机构。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述析钠盐母液存储机构内氯化钠的质量分数大于16.08％时，将母液回送至强制循环换热器继续蒸发直至氯化钠质量分数为16.08％。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述冷却结晶釜包括至少两个并列连接的真空反应釜，所述真空反应釜间歇进行冷却析盐操作；所述蒸馏水预热器为螺旋板换热器，所述鲜蒸汽换热器为板式换热器，所述螺旋板换热器中的换热液体为降膜换热器和强制循环换热器产生的二次蒸汽冷凝液。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述强制循环换热器还连接有一强制循环泵，所述强制循环换热器将未饱和浓缩液升温升压后由设置于所述结晶分离器侧壁中间的进液孔注入所述结晶分离器中闪蒸，浓缩液落至所述结晶分离器底部并由一出液管道进入强制循环泵中，所述强制循环泵将浓缩液输送回所述强制循环换热器。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述降膜换热器为固定管壳式换热器，所述管壳式换热器顶部设置有布液器；所述强制循环换热器为固定管壳式换热器，其壳程腔体内设置有至少一个鲜蒸汽进气口。