CN109404916A - 一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，包括（1）将垃圾飞灰和玻璃粉混合制备成飞灰球核；（2）加入炉渣裹覆于球核表面得到飞灰复合球团；（3）将飞灰复合球团与生物质炭混合得混合料；（4）将混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，焚烧的残渣进行残渣处理。本工艺仅采用垃圾飞灰与玻璃粉制备球核，球核与炉渣物质裹覆，形成的复合球再与生物质炭颗粒混成混合料，缩短和简化垃圾飞灰的成球工艺，有利于实现对飞灰中重金属的固融，形成玻璃熔融体，满足浸出毒性要求，同时，所需的设备更少，与现有的垃圾焚烧厂配套实施，可实现对垃圾飞灰的就近处理。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及垃圾飞灰的无害化处理工艺。
背景技术
现阶段，我国生活垃圾焚烧处于快速发展阶段，各项技术也取得了长足的进步，但垃圾飞灰的处理远不如人意，成为生活垃圾焚烧全过程污染控制和风险管理中最为薄弱的环节。2014年7月1日，我国新的《生活垃圾焚烧污染控制标准》正式施行，烟气净化标准进一步向国际先进水平看齐，控制生活垃圾焚烧“最后一公里”污染的重点应该转向垃圾飞灰处理，否则将为我国固体废物环境管理埋下一颗“定时炸弹”。
2016年8月1日起施行的《国家危险废物名录》将垃圾飞灰进入生活垃圾填埋场处置以及进入水泥窑协同处理的过程纳入豁免清单管理。但是，我国垃圾飞灰处理的技术路线尚不明确，政府、行业、企业和专家对飞灰处理的不同技术还存在较大争议。
我国生活垃圾飞灰的基本性质是：
(1)产生量巨大。我国生活垃圾焚烧有机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉两种主流炉型，目前二者的处理能力分别约占我国生活垃圾焚烧总处理能力的2/3和1/3。有资料显示，2014年我国生活垃圾飞灰产生总量约400万吨，其中机械炉排焚烧炉飞灰约150万吨，流化床焚烧炉飞灰约250万吨。根据环保部发布的官方统计数据，2014年我国各类危险废物产生总量仅为3634万吨，可见垃圾飞灰在我国危险废物管理中的重要性。
(2)富集重金属和二噁英。生活垃圾焚烧过程中所产生的大部分重金属和二噁英被烟气净化系统截留而富集于垃圾飞灰中，因此我国《国家危险废物名录》已将垃圾飞灰定为编号HW18的危险废物。
(3)挥发性元素含量高。垃圾飞灰的性质随垃圾组分、季节、焚烧条件、烟气净化水平等的变化而产生较大波动，但飞灰的主要化学组分为钙、硅和铝，接近普通硅酸盐水泥，存在作为建筑材料进行资源化利用的一定物质基础。但是，飞灰中氯、硫、钾、钠等挥发性元素含量较高，对其处理和利用影响较大。特别是由于含氯塑料和食盐含量较高的厨余垃圾入炉焚烧，导致我国飞灰的氯元素含量显著高于发达国家，大大增加了垃圾飞灰处理与利用的难度。
目前，主流的垃圾飞灰无害化处理方式包括水泥固化法处理、化学药剂稳定化处理、传统热处理等。上述处理方式存在诸如占地面积较大、建造运行成本较高、产生二次污染等问题。由此可见，我国尚缺乏一种技术成熟、运行可靠的垃圾飞灰处理技术，从而限制了垃圾飞灰的无害化处理。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种垃圾飞灰的无害化处理工艺，此工艺简单、省时省力，工艺所需设备简单，占地面积小，与现有垃圾焚烧厂配套实施，有利于实现垃圾飞灰无害化处理的产业化。
本发明的技术方案如下：
一种垃圾飞灰的无害化处理工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)将垃圾飞灰和玻璃粉混合于造核原料双螺旋混料机中，在粘接剂的作用下制备成粒径为3～6mm的飞灰球核，并随机选取一定数量的飞灰球核，对其进行抗压性能和落下次数测定；
(2)向造球圆盘中的飞灰球核加入炉渣，在粘接剂的作用下，裹覆于球核表面得到飞灰复合球团；
(3)在圆筒混料机中，将飞灰复合球团与生物质炭混合均匀，得到混合料；
(4)将混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，焚烧的残渣进行残渣处理。
所述步骤(1)中，垃圾飞灰占整个混合料质量的50-70％，玻璃粉占整个混合料质量的15-20％，玻璃粉粒径在120～200目，其各组分及含量如下：SiO2：73.14％；Al2O3：0.88％；CaO：8.12％；MgO：3.88％；K2O：1.88％；Na2O：12％。
所述步骤(2)中，炉渣和/或消石灰占整个混合料质量的5-20％，炉渣为生活垃圾焚烧炉渣，其含水率＜5％，粒径为80～200目。
所述步骤(3)中，生物质炭占整个混合料质量的10-15％，生物质炭的热值为5000～8000kcal，含水率＜5％，粒径为1-8mm。
步骤(4)所述残渣的抗压强度应≥100N/块。
所述粘接剂是质量浓度为10～30％的石灰浆，制浆石灰的粒径为120～200目，CaO含量＞80％。，粘接剂的用量为能将原料粘接程球核或复合球团为限。
本处理工艺中，所述焚烧装置为可连续化作业、自控化程度高的链带式焚烧装置。所述链带式焚烧装置为步进式烧结机或链带式烧结机，所述烧结机的篦条间隙小于5mm，烧结机内的焚烧温度＞1100℃(压强低，焚烧温度1200)，料层厚度为150～700mm。混合料在焚烧装置中的焚烧负压为300～1000Pa，在该负压区间点火具有垂直焚烧速度慢、物料易于烧透、烟气量较小等优点。
在本处理工艺中，所述烟气的净化处理包括二燃室、急冷换热器、布袋除尘器、喷淋塔等设备，包括除尘、脱硫、脱硝或活性炭吸附过程。
在本处理工艺中，所述残渣处理是指将残渣作为资源化材料制作陶粒、培养土基质、轻质板墙和工业瓷材料。
本发明提供的垃圾飞灰无害化处理工艺，具有以下优点：
1.仅采用垃圾飞灰与玻璃粉一起制备球核，球核与炉渣物质裹覆，形成的复合球再与生物质炭颗粒混匀形成混合料，从而缩短和简化了垃圾飞灰的成球工艺，节省成球时间；同时，运行此工艺所需的设备更少，装置的占地面积更小，可与现有的垃圾焚烧厂配套实施，可实现对垃圾飞灰的就近处理。
2.仅采用垃圾飞灰与玻璃粉一起制备的球核，球核致密性更高，密度更加均匀，使得飞灰复合球的抗压性能≥6N/个，下落次数≥20次/个，提高了小球在输送过程中的抗破碎能力，避免其破碎引起的二次污染，也更有利于储存和运输；同时，减少了粘接剂的用量，使混合料的含水率降低至20％左右，更加有利于对混合料的焚烧，节省单次焚烧时间，有助于提高处理规模。
3.玻璃粉的加入，可以在焚烧过程中增加熔融效果，更有利于实现对飞灰中重金属的固融，形成玻璃熔融体，满足国家浸出毒性要求。
4.用垃圾焚烧炉渣作为球核的裹覆料，不用消石灰，使得复合球的最后焚烧后的渣强度增加，更易固化重金属。
5.采用此工艺制备的飞灰复合球团的抗破碎能力增加，由此可采用链带式烧结机焚烧处理混合料，可以实现对垃圾飞灰不间断处理，并提高了垃圾飞灰的处理规模；
6、本工艺时间混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，前端设备(如混料机、制球核和复合球团的设备)直接与现有垃圾焚烧厂配套实施，可以实现垃圾飞灰无害化处理的产业化。
7.直接利用现有垃圾焚烧厂的烟气净化处理进一步除去烟气中的有毒有害物质，使烟气达标，可以真正实现无害化处理垃圾飞灰，同时也可以实现垃圾飞灰焚烧残渣的资源化利用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合图1和实验结果对本发明进行详细说明。
实施例中，氯屏蔽球团的物理性能检测的部分指标为申请人的企业标准，在此做出进一步的说明。落下强度具体是指：随机取10个平均粒级大小的复合球，让复合球在0.5m高度自由落下到10mm厚的钢板上，反复进行直至复合球破碎为止，记录每个复合球落下直至破碎的次数，算出10个复合球的算术平均值即为落下强度；抗压强度具体是指：随机取10个平均粒级大小的复合球，将复合球逐一放在压力机上加压，直到破碎为止，记录复合球破碎时的压力，算出10个复合球破裂时的算术平均值即为抗压强度。
实施例1
试验物料配比：
| 物料 | 垃圾飞灰 | 玻璃粉 | 消石灰 | 生物质炭 | 合计 |
| FFH-180710-1 | 50 | 15 | 20 | 15 | 100％ |
无害化处理工艺，包括以下步骤：将垃圾飞灰、玻璃粉在粘接剂的作用下制备成粒径为3～6mm的飞灰球核；并检测物理性能指标
(2)在粘接剂的作用下，向飞灰球核中加入消石灰裹覆于飞灰球核表面得到飞灰复合球团，复合球团的物理性能如下表所示。
(3)将飞灰复合球团与生物质炭直接混合均匀，得到混合料，其中，飞灰复合球团制备完成后，随机选取一定数量的球团检测其含水率及物理性能；
飞灰复合球团物理性能如下：
(4)将混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，焚烧的残渣进行残渣处理。烟气的净化处理包括除尘、脱硫、脱硝和活性炭吸附过程，焚烧的残渣进行残渣处理，所述残渣处理是指将残渣作为资源化材料制作陶粒、培养土基质、轻质板墙或工业瓷材料。
混合料的焚烧试验数据如下：
焚烧前后物料经第三方检测机构检测，检测数据如下：
焚烧前后重金属浸出毒性检测
焚烧前后二噁英含量检测
| 检测项目 | 飞灰原样 | 焚烧残渣 | 单位 |
| 二噁英含量 | 186 | 5.8 | ng/kg-TED |
实施例2
试验物料配比：
| 物料 | 飞灰 | 玻璃粉 | 炉渣 | 生物质炭 | 合计 |
| FFH-180710-2 | 50 | 20 | 15 | 15 | 100％ |
无害化处理工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)将垃圾飞灰、玻璃粉在粘接剂的作用下制备成粒径为3～6mm的飞灰球核；
(2)在粘接剂的作用下，向飞灰球核中加入炉渣裹覆于飞灰球核表面得到飞灰复合球团，复合球团的物理性能如下表所示。
(3)将飞灰复合球团与生物质炭直接混合均匀，得到混合料，其中，飞灰复合球团制备完成后，随机选取一定数量的球团检测其含水率及物理性能；
飞灰复合球团物理性能如下：
(4)将混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，焚烧的残渣进行残渣处理。烟气的净化处理包括除尘、脱硫、脱硝和活性炭吸附过程，焚烧的残渣进行残渣处理，所述残渣处理是指将残渣作为资源化材料制作陶粒、培养土基质、轻质板墙或工业瓷材料。
混合料的焚烧试验数据如下：
焚烧前后物料经第三方检测机构检测，检测数据如下：
焚烧前后重金属浸出毒性检测
焚烧前后二噁英含量检测
| 检测项目 | 飞灰原样 | 焚烧残渣 | 单位 |
| 二噁英含量 | 208 | 3.9 | ng/kg-TED |
实施例3
试验物料配比：
| 物料 | 垃圾飞灰 | 玻璃粉 | 消石灰 | 生物质炭 | 合计 |
| FFH-180730-1 | 60 | 18 | 10 | 12 | 100％ |
采用与实施例相同的处理步骤进行处理。焚烧后物料经第三方检测机构检测，符合国家标准。
实施例4
试验物料配比：
| 物料 | 垃圾飞灰 | 玻璃粉 | 消石灰 | 生物质炭 | 合计 |
| FFH-180730-2 | 65 | 20 | 5 | 10 | 100％ |
采用与实施例相同的处理步骤进行处理。焚烧后物料经第三方检测机构检测，符合国家标准。
以上实施例中，采用的玻璃粉的粒径在120～200目，其各组分及含量如下：SiO2：73.14％；Al2O3：0.88％；CaO：8.12％；MgO：3.88％；K2O：1.88％；Na2O：12％。
炉渣为生活垃圾焚烧炉渣，其含水率＜5％，粒径为80～200目。
生物质炭的热值为5000～8000kcal，含水率＜5％，粒径为1-8mm。
以上实施例中，粘接剂采用质量浓度为10～30％的石灰浆，制浆石灰的粒径为120～200目，CaO含量＞80％。，粘接剂的用量为能将原料粘接程球核或复合球团为限，同城粘接剂用量为球核质量的1-3％即可达到粘接效果。
以上实施例中，垃圾焚烧厂最好采用链带式焚烧装置，即步进式烧结机或链带式烧结机，并控制烧结机的篦条间隙小于5mm，烧结机内的焚烧温度＞1100℃，料层厚度为150～700mm。混合料在焚烧装置中的焚烧负压为300～1000Pa。
Claims (6)
1.一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将垃圾飞灰和玻璃粉用混料机混合，在粘接剂的作用下制备成粒径为3~6mm的飞灰球核，并随机选取一定数量的飞灰球核，对其进行抗压性能和落下次数测定；
（2）向造球圆盘中的飞灰球核加入炉渣和/或消石灰，在粘接剂的作用下，裹覆于球核表面得到飞灰复合球团；
（3）在混料机中，将飞灰复合球团与生物质炭混合均匀，得到混合料；
（4）将混合料直接接入现有的垃圾焚烧厂的焚烧装置进行高温焚烧，焚烧产生的烟气由垃圾焚烧厂的烟气净化设备进行净化处理，焚烧的残渣进行残渣处理；
所述步骤（1）中，垃圾飞灰占整个混合料质量的50-70%，玻璃粉占整个混合料质量的15-20%，玻璃粉粒径在120~200目，其各组分及含量如下：SiO2：73.14%；Al2O3：0.88%；CaO：8.12%；MgO：3.88%；K2O：1.88%；Na2O：12%；
所述步骤（2）中，炉渣和/或消石灰占整个混合料质量的5-20%，炉渣为生活垃圾焚烧炉渣，其含水率＜5%，粒径为80~200目；
所述步骤（3）中，生物质炭占整个混合料质量的10-15%，生物质炭的热值为5000~8000kcal，含水率＜5%，粒径为1-8mm；
所述粘接剂是质量浓度为10~30%的石灰浆，制浆石灰的粒径为120~200目，CaO含量＞80%，粘接剂的用量为能将原料粘接程球核或复合球团为限。
2.根据权利要求1所述的无害化处理工艺，其特征在于，所述焚烧装置采用链带式焚烧装置，具体选用步进式烧结机或链带式烧结机，所述烧结机的篦条间隙小于5mm，烧结机内的焚烧温度＞1100℃，料层厚度为150~700mm。
3.根据权利要求1所述的无害化处理工艺，其特征在于，所述混合料在焚烧装置中的焚烧负压为300~1000Pa。
4.根据权利要求1所述的无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤（4）中，残渣的抗压强度应≥100N/块。
5.根据权利要求1所述的无害化处理工艺，其特征在于，所述残渣处理是指将残渣作为资源化材料制作陶粒、培养土基质、轻质板墙和工业瓷材料。
6.根据权利要求1所述的无害化处理工艺，其特征在于，所述烟气净化处理包括二燃室、急冷换热器、布袋除尘器、喷淋塔等设备，包括除尘、脱硫、脱硝或活性炭吸附处理过程。
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