CN110124247A - 一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统 - Google Patents

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Abstract

一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，涉及飞灰处理技术领域。包括飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统、混匀搅拌机、微波加热设备，所述飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统分别与混匀搅拌机连接，混匀搅拌机与微波加热设备连接，通过飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统向混匀搅拌机中定量投加飞灰、加热剂和抑制剂，混匀搅拌机用于将投加的飞灰、加热剂和抑制剂搅拌均匀，之后输送至微波加热设备中加热处理。本发明降解垃圾焚烧飞灰中的二噁英，减小垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出毒性。

Description

一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统
技术领域
本发明涉及飞灰处理技术领域，具体为一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统。
背景技术
飞灰中富集了大量的二噁英，浓度可达5.7~7.5 μg I-TEQ/kg，远高于GB16889-2008中垃圾填埋厂入厂标准3.0 μg I-TEQ/kg，属于危险固废。如果将飞灰直接填埋，释放出的二噁英将达到烟道气中排放的425倍。
目前，超临界水氧化、机械化学处理、生物降解和光降解等都被用来处理飞灰。特别是热处理法，包括熔融、烧结和裂解处理，已经处于中试阶段。虽然热解处理可以将飞灰中的二噁英降解99.9%以上，但熔融过程温度需要高达1400 ℃，能量需求极高。且鉴于飞灰的组成特性，其传热性能差，反应时间长，能量损失大。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，可以降解垃圾焚烧飞灰中的二噁英，减小垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出毒性。
实现上述目的的技术方案是：一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：包括飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统、混匀搅拌机、微波加热设备，所述飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统分别与混匀搅拌机连接，混匀搅拌机与微波加热设备连接，通过飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统向混匀搅拌机中定量投加飞灰、加热剂和抑制剂，混匀搅拌机用于将投加的飞灰、加热剂和抑制剂搅拌均匀，之后输送至微波加热设备中加热处理。
进一步地，飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统均采用螺旋定量给料机失重称。
进一步地，飞灰：抑制剂：加热剂的质量比为：1:0.231:9
进一步地，抑制剂采用尿素，加热剂采用碳化硅。
进一步地，所述微波加热设备包括封闭箱体，封闭箱体设置有出风口，出风口连接有袋式除尘器，袋式除尘器的出口端连接有引风机，封闭箱体内设置有输送装置，输送装置的上方设置有微波发生器，输送装置输入端上方的封闭箱体上设置有进料口，进料口与混匀搅拌机之间密封连接，输送装置输出端下方的封闭箱体上设置有开口朝下的出料口。
进一步地，所述引风机连接垃圾焚烧炉的二次风进口。
进一步地，所述微波加热设备的出料口密封连接有筛分设备，筛分设备用于筛分出飞灰和加热剂，并将筛分出的加热剂循环利用。
进一步地，所述筛分设备采用直线振动筛。
本发明的有益效果是：在飞灰中混入加热剂和抑制剂，采用微波进行加热降解，选择性高，均匀性好，加热速度快，内部可以形成热点，从而可以在相对低温（480 ℃，对比传统热处理1400 ℃）下，实现对二噁英的降解，大大减小了能耗。抑制剂的加入进一步抑制二噁英的二次生成，最终可以实现二噁英98.5%的降解率，使飞灰的生物毒性降低97.9%。同时，经该系统处理，重金属的浸出毒性也得以降低（以铜为例，浸出毒性可降低99%以上）。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为微波加热设备的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明包括飞灰定量投加系统1、加热剂定量投加系统2、抑制剂定量投加系统3、混匀搅拌机4、微波加热设备5、直线振动筛9，其中飞灰定量投加系统1、加热剂定量投加系统2、抑制剂定量投加系统3均采用失重称。
微波加热设备5包括封闭箱体5.1，封闭箱体5.1设置有出风口5.6，出风口5.6通过第一控制阀7连接有袋式除尘器13，袋式除尘器13的出口端通过第二控制阀8连接有引风机6，封闭箱体5.1内设置有水平布置的输送装置5.2，输送装置5.2的上方设置有安装在封闭箱体5.1内的微波发生器5.3，输送装置5.2输入端上方的封闭箱体5.1上设置有进料口5.4，进料口5.4与混匀搅拌机4之间密封连接，输送装置5.2输出端下方的封闭箱体上的设置有开口朝下的出料口5.5。
飞灰定量投加系统1、加热剂定量投加系统2、抑制剂定量投加系统3分别通过第三控制阀10与混匀搅拌机4的进料口连接，混匀搅拌机的出料口与通过第四控制阀11与微波加热设备5的进料口密封连接，微波加热设备5的出料口5.5密封连接直线振动筛9、并且之间串接有第五控制阀12。
飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统用于向混匀搅拌机中定量投加飞灰、加热剂和抑制剂，飞灰：抑制剂：加热剂的质量比为：1:0.231:9，其中抑制剂采用尿素，加热剂采用碳化硅。
本发明的工作原理：
1)开启第一控制阀7、第二控制阀8、第三控制阀10，启动引风机6，飞灰、加热剂和抑制剂分别通过飞灰定量投加系统1、加热剂定量投加系统2和抑制剂定量投加系统3按比例定量投入混匀搅拌机47中混匀。
2)开启第四控制阀11，将混合均匀的物料经微波加热设备5的进料口5.4输入至输送装置5.2上，飞灰在微波加热系统12中快速升温，并控制温度使微波加热设备5内的物料最高温度达到480 ℃，物料在高温下能生成羟基自由基和氢自由基等，促进有机物的分解，从而达到低温降解的目的，碳化硅的添加是混合物吸收微波的必要条件。另外，碳化硅的主要功能为供热和进一步促进热点的产生以及粉煤灰中残余活性炭对二噁英的解吸。
试验表明，碳化硅加入量不足，会导致混合物温度无法进一步提高。如，碳化硅：飞灰=5时，最高仅能升至252℃，升温时间55min，而达到9后，能最高加热至610℃，仅需38min。
尿素的添加可以加快飞灰温度的提升，加快二噁英的分解，抑制二噁英的合成，提高二噁英降解率。试验表明，23.1%的尿素添加可以使飞灰从室温升至480℃的时间减少82%。并且，添加23.1%尿素后，450℃条件下，飞灰降解时间为120s，而没添加尿素时，时间为230s。
由于二噁英在500~800℃可以气相合成，200~400℃可以在催化剂表面合成。在不添加抑制剂的条件下，二噁英在降解的同时合成，影响降解速率和降解率。尿素目前已经广泛用于二噁英气相原位合成的抑制。抑制机理主要有二：第一，尿素与金属催化剂形成稳定的惰性化合物，从而减弱甚至消除金属催化剂的催化活性；第二，尿素热分解产生氨气，与HCl反应，减少Deacon反应中的氯源。另外，尿素在热解过程中直接生成NH2活性基团和氢自由基（H•）。这两种物质对二噁英生成的抑制起重要作用。NH2可以与飞灰表面边缘活性点位的碳原子反应，取代官能团。本用于合成二噁英的有机化合物可转化成相似结构的含氮有机物，从而飞灰中持久性有机物的毒性和危害得以降低。氢自由基具有很强的活性，可以攻击二噁英分子中的C-O键，使其断裂。同时，NH2可以与H•结合形成NH3。在预热和干燥段反应产生的NH3和Cl2发生还原反应，生成HCl。NH3进一步与HCl反应生成NH4Cl，以抑制Deacon反应。
飞灰经微波加热设备5处理后，98.5%的二噁英得以降解，1.3%的二噁英解吸附进入气相，剩余0.2%的二噁英残留，并且在引风机6的作用下保持系统内部-50 Pa以上的负压，促进反应向正反应方向进行，同时保障现场操作安全，抽出的废气通过二次风进口输送至垃圾焚烧炉，避免二次污染。
3）打开第五控制阀12，通过输送装置5.2将经微波加热设备5处理完成后的物料输送至直线振动筛9内，通过直线振动筛9筛分出飞灰和加热剂、并回收加热剂循环使用。
试验数据表面，通过本系统处理后，飞灰中的重金属浸出毒性得以降低，Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Be、Ba的浸出浓度分别降低了99.4%、51.3%、34.0%、69.6%、9.5%、71.7%、44.0%和89.8%。

Claims (8)

1.一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：包括飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统、混匀搅拌机、微波加热设备，所述飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统分别与混匀搅拌机连接，混匀搅拌机与微波加热设备连接，通过飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统向混匀搅拌机中定量投加飞灰、加热剂和抑制剂，混匀搅拌机用于将投加的飞灰、加热剂和抑制剂搅拌均匀，之后输送至微波加热设备中加热处理。
2.根据权利要求1所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：飞灰定量投加系统、加热剂定量投加系统、抑制剂定量投加系统均采用失重称。
3.根据权利要求1所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：飞灰：抑制剂：加热剂的质量比为：1:0.231:9 。
4.根据权利要求1所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：抑制剂采用尿素，加热剂采用碳化硅。
5.根据权利要求1所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述微波加热设备包括封闭箱体，封闭箱体设置有出风口，出风口连接有袋式除尘器，袋式除尘器的出口端连接有引风机，封闭箱体内设置有输送装置，输送装置的上方设置有微波发生器，输送装置输入端上方的封闭箱体上设置有进料口，进料口与混匀搅拌机之间密封连接，输送装置输出端下方的封闭箱体上设置有开口朝下的出料口。
6.根据权利要求5所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述引风机连接垃圾焚烧炉的二次风进口。
7.根据权利要求1或5所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述微波加热设备的出料口密封连接有筛分设备，筛分设备用于筛分出飞灰和加热剂，并将筛分出的加热剂循环利用。
8.根据权利要求7所述的一种微波处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述筛分设备采用直线振动筛。
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