CN110594755A

CN110594755A - 一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统

Info

Publication number: CN110594755A
Application number: CN201910777268.9A
Authority: CN
Inventors: 徐晓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明公开了一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，属于飞灰熔融系统技术领域，一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，包括沼气池、液氧罐、飞灰熔融炉、热交换器、碱液喷淋塔、除尘器、吸附塔、风机和烟囱，沼气池上连接有进料口，沼气池的上端连接有储气罐，且沼气池与储气罐连通，液氧罐与飞灰熔融炉之间连接有I输气管，储气罐与飞灰熔融炉之间连接有B输气管，飞灰熔融炉的一侧设有加料口，可以实现垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料，使用纯氧助燃飞灰熔融炉，不仅消化了垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气，实现了同步资源化处置，又大大降低了处理成本，而且对废气的处理较为充分，大幅减少废气的二次污染。

Description

一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统

技术领域

本发明涉及飞灰熔融系统技术领域，更具体地说，涉及一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统。

背景技术

目前我国城市生活垃圾焚烧厂已达300多家，年焚烧处理能力达到7000万吨，按平均5-8%的比例计算，焚烧飞灰每年有350-560万吨。飞灰中含有大量的重金属和二噁英,被国际定性为危险废物，国际上比较安全的垃圾飞灰处理方法有三种：熔融处理资源化、螯合处理填埋和固化处理填埋。一些发达国家推广飞灰熔融处理后再生利用。

公告号为CN105983567B的中国发明专利公开了一种生活和建筑垃圾资源化循环利用工艺，其中提到“沼气助燃”、“根除了二次污染，循环再生利用了生活垃圾和建筑垃圾”，这种工艺很好的对生活和建筑垃圾进行了绿色处理，但是应用的范围很有限，很多污染物无法被消除。

现有的垃圾焚烧厂一般都会存在大量的渗滤液，这些渗滤液非常容易造成二次的污染，但是这些渗滤液可以用来产生的沼气，现有技术中没有对此进行较为合理的利用，而且现有技术中飞灰熔融处理通常是采用煤粉、焦炭或电热熔融方法熔融处理飞灰，处理成本很高，飞灰吨处理成本不低于1000元，所以在国内很多的企业难以推广。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，它可以实现垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料，使用纯氧助燃飞灰熔融炉，不仅消化了垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气，实现了同步资源化处置，又大大降低了处理成本，而且对废气的处理较为充分，大幅减少废气的二次污染，还可实现残渣的再利用，节能环保。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，包括沼气池、液氧罐、飞灰熔融炉、热交换器、碱液喷淋塔、除尘器、吸附塔、风机和烟囱，所述沼气池上连接有进料口，所述沼气池的上端连接有储气罐，且沼气池与储气罐连通，所述液氧罐与飞灰熔融炉之间连接有I输气管，所述储气罐与飞灰熔融炉之间连接有B输气管，所述飞灰熔融炉的一侧设有加料口，所述加料口与飞灰熔融炉之间连接有进料机构，所述飞灰熔融炉的下端固定连接有出料口，所述出料口的下侧设有冷却池，所述出料口与热交换器之间连接有C输气管，所述热交换器与碱液喷淋塔之间连接有D输气管，所述碱液喷淋塔与除尘器之间连接有E输气管，所述除尘器与吸附塔之间连接有F输气管，所述除尘器与风机的进风口之间连接有G输气管，所述风机的出风口与烟囱之间连接有H输气管，它可以实现垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料，使用纯氧助燃飞灰熔融炉，不仅消化了垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气，实现了同步资源化处置，又大大降低了处理成本，而且对废气的处理较为充分，大幅减少废气的二次污染。

进一步的，所述飞灰熔融炉的一侧设有天然气罐，所述天然气罐与飞灰熔融炉之间连接有A输气管，当储气罐中的沼气不足以满足飞灰熔融炉内的燃烧时，天然气罐会通过天然气进行补偿，确保对飞灰能够正常的熔融。

进一步的，所述冷却池内盛放有冷水，所述冷却池的一侧设有冷水循环设备和水过滤设备，可实现对出料口内排出的熔融体进行水淬冷却，阻止了熔融体中晶核的形成，可参阅图4-5，在水淬冷却和自然冷却XRD的分析中，水淬冷却的玻璃化程度比自然冷却好很多，因为自然冷却为晶核的形成和生长提供了时间，水淬冷却可使熔融体的收缩程度更大，因此得到的玻璃体密度也更大，产物也更加紧密，作为建筑材料等进行再次利用的效果更好。

进一步的，所述冷却池内设有产物运输机构，所述冷却池的一侧设有与产物运输机构相对应的玻璃体存储池，通过产物运输机构可将冷却的玻璃体运输至玻璃体存储池中，便于集中再利用。

进一步的，所述除尘器为布袋除尘器，所述吸附塔为活性炭吸附塔，除尘吸附效果好，性价比较高，所述风机为变频风机，调速容易，而且节能，可以实现软启动和快速制动，无火花、防爆、环境适应能力强。

进一步的，所述飞灰熔融炉与热交换器之间连接有二次燃烧炉，可对气体进行二次的燃烧，飞灰熔融炉中可能会存在残留的的沼气和天然气，另外，在沼气和天然气燃烧不充分时会产生一氧化碳气体，在二次燃烧炉中可对可燃的气体进行二次燃烧，大幅减少残留沼气和天然气及一氧化碳对环境的污染。

进一步的，所述碱液喷淋塔的内部从上至下依次固定连接有旋流板和填料层，所述碱液喷淋塔的一侧设有碱液池，所述碱液池内设有水泵，所述水泵的出液端固定连接有喷淋管，所述喷淋管的一端贯穿碱液喷淋塔的侧壁并位于旋流板和填料层之间，所述喷淋管的下端固定连接有多个均匀分布的喷淋头，填料层可使通过D输气管通入的废气与喷淋液进行气液两相密切接触的传质洗涤，之后的废气经过旋流板时进行气液分离。

进一步的，所述碱液喷淋塔的下端设有排污斗，所述碱液喷淋塔上设有一对检查盖，一对所述检查盖分别位于旋流板与填料层之间和检查盖位于D输气管与填料层之间，便于观察碱液喷淋塔内部的情况，排污斗可对碱液进行收集，处理后可重复利用，节约成本。

进一步的，所述碱液池内盛放有碱液，所述碱液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为20%-30%，可中和废气内的酸性气体。

进一步的，所述飞灰熔融炉、二次燃烧炉和热交换器上均连接有消防水管，所述天然气罐和储气罐的一侧均放置有液氮灭火装置，当发生火灾，可在第一时间采取适当的灭火措施，大幅减少损失。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料，使用纯氧助燃飞灰熔融炉，不仅消化了垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气，实现了同步资源化处置，又大大降低了处理成本，而且对废气的处理较为充分，大幅减少废气的二次污染，还可实现残渣的再利用，节能环保。

（2）飞灰熔融炉的一侧设有天然气罐，天然气罐与飞灰熔融炉之间连接有A输气管，当储气罐中的沼气不足以满足飞灰熔融炉内的燃烧时，天然气罐会通过天然气进行补偿，确保对飞灰能够正常的熔融。

（3）冷却池内盛放有冷水，冷却池的一侧设有冷水循环设备和水过滤设备，可实现对出料口内排出的熔融体进行水淬冷却，阻止了熔融体中晶核的形成，可参阅图4-5，在水淬冷却和自然冷却XRD的分析中，水淬冷却的玻璃化程度比自然冷却好很多，因为自然冷却为晶核的形成和生长提供了时间，水淬冷却可使熔融体的收缩程度更大，因此得到的玻璃体密度也更大，产物也更加紧密，作为建筑材料等进行再次利用的效果更好。

（4）冷却池内设有产物运输机构，冷却池的一侧设有与产物运输机构相对应的玻璃体存储池，通过产物运输机构可将冷却的玻璃体运输至玻璃体存储池中，便于集中再利用。

（5）除尘器为布袋除尘器，吸附塔为活性炭吸附塔，除尘吸附效果好，性价比较高，风机为变频风机，调速容易，而且节能，可以实现软启动和快速制动，无火花、防爆、环境适应能力强。

（6）飞灰熔融炉与热交换器之间连接有二次燃烧炉，可对气体进行二次的燃烧，飞灰熔融炉中可能会存在残留的的沼气和天然气，另外，在沼气和天然气燃烧不充分时会产生一氧化碳气体，在二次燃烧炉中可对可燃的气体进行二次燃烧，大幅减少残留沼气和天然气及一氧化碳对环境的污染。

（7）碱液喷淋塔的内部从上至下依次固定连接有旋流板和填料层，碱液喷淋塔的一侧设有碱液池，碱液池内设有水泵，水泵的出液端固定连接有喷淋管，喷淋管的一端贯穿碱液喷淋塔的侧壁并位于旋流板和填料层之间，喷淋管的下端固定连接有多个均匀分布的喷淋头，填料层可使通过D输气管通入的废气与喷淋液进行气液两相密切接触的传质洗涤，之后的废气经过旋流板时进行气液分离。

（8）碱液喷淋塔的下端设有排污斗，碱液喷淋塔上设有一对检查盖，一对检查盖分别位于旋流板与填料层之间和检查盖位于D输气管与填料层之间，便于观察碱液喷淋塔内部的情况，排污斗可对碱液进行收集，处理后可重复利用，节约成本。

（9）碱液池内盛放有碱液，碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为20%-30%，可中和废气内的酸性气体。

（10）飞灰熔融炉、二次燃烧炉和热交换器上均连接有消防水管，天然气罐和储气罐的一侧均放置有液氮灭火装置，当发生火灾，可在第一时间采取适当的灭火措施，大幅减少损失。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明碱液喷淋塔的结构示意图；

图3为本发明的系统流程图；

图4为本发明的玻璃体水淬冷却XRD分析图；

图5为现有技术中玻璃体自然冷却XRD分析图。

图中标号说明：

1沼气池、2进料口、3液氧罐、4天然气罐、5飞灰熔融炉、6加料口、7进料机构、8出料口、9冷却池、10产物运输机构、11玻璃体存储池、12热交换器、13碱液喷淋塔、14除尘器、15吸附塔、16风机、17烟囱、18储气罐、19 A输气管、20 B输气管、21 C输气管、22 D输气管、23 E输气管、24 F输气管、25 G输气管、26 H输气管、27 I输气管、28二次燃烧炉、29旋流板、30填料层、31检查盖、32碱液池、33水泵、34喷淋管、35喷淋头、36排污斗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，包括沼气池1、液氧罐3、飞灰熔融炉5、热交换器12、碱液喷淋塔13、除尘器14、吸附塔15、风机16和烟囱17，除尘器14为布袋除尘器，吸附塔15为活性炭吸附塔，除尘吸附效果好，性价比较高，风机16为变频风机，调速容易，而且节能，可以实现软启动和快速制动，无火花、防爆、环境适应能力强，沼气池1上连接有进料口2，可通过进料口2将垃圾焚烧厂产生的渗滤液或其他的可产生沼气的材料通入沼气池1中进行发酵，沼气池1的上端连接有储气罐18，且沼气池1与储气罐18连通，发酵产生的沼气存储在储气罐18中，液氧罐3与飞灰熔融炉5之间连接有I输气管27，液氧罐3中为氧气质量分数为90%-95%浓度的液氧，可视为纯氧，储气罐18与飞灰熔融炉5之间连接有A输气管19，除尘器14与吸附塔15之间连接有F输气管24。

通过I输气管27和B输气管20向飞灰熔融炉5内按一定的比例鼓入氧气和沼气，相比空气助燃技术，本方案可实现纯氧燃烧，具有火焰温度高、热量传导快、燃烧效率高、废气排放少等节能环保的优良特点，传统空气燃烧就是利用空气中21%的氧气来进行助燃，但是空气中约79%的氮气在高温下也会部分与氧气发生氧化反应产生大量有害物质NOx，空气燃烧产生的烟气量较大，79%的氮气也会加热至高温，带走部分热量因此空气燃烧的热效率较低，且浪费能源污染大气，本方案提高助燃气体中氧气的浓度可大幅提高燃烧的效率，飞灰熔融炉5的一侧设有天然气罐4，天然气罐4与飞灰熔融炉5之间连接有B输气管20，当储气罐18中的沼气不足以满足飞灰熔融炉5内的燃烧时，天然气罐4会通过天然气进行补偿，确保对飞灰能够正常的熔融。

请参阅图1，飞灰熔融炉5的一侧设有加料口6，加料口6与飞灰熔融炉5之间连接有进料机构7，可相加料口6内加入需要熔融的飞灰，经过进料机构7内丝杆的带动，可将飞灰输送至飞灰熔融炉5内进行熔融，飞灰熔融炉5的下端固定连接有出料口8，出料口8的下侧设有冷却池9，经过飞灰熔融炉5熔融后的飞灰熔融体会通过出料口8排入冷却池9中，出料口8与热交换器12之间连接有C输气管21，热交换器12与碱液喷淋塔13之间连接有D输气管22，热交换器12可大幅降低废气的温度，碱液喷淋塔13与除尘器14之间连接有E输气管23，除尘器14与风机16的进风口之间连接有G输气管25，除尘器14可去除废气中的粉尘，吸附塔15可吸附废气中的杂质，风机16的出风口与烟囱17之间连接有H输气管26。

请参阅图4-5，在水淬冷却和自然冷却XRD的分析中，水淬冷却的玻璃化程度比自然冷却好很多，冷却池9内盛放有冷水，冷却池9的一侧设有冷水循环设备和水过滤设备，可实现对出料口8内排出的熔融体进行水淬冷却，阻止了熔融体中晶核的形成，因为自然冷却为晶核的形成和生长提供了时间，水淬冷却可使熔融体的收缩程度更大，因此得到的玻璃体密度也更大，产物也更加紧密，作为建筑材料等进行再次利用的效果更好，冷却池9内设有产物运输机构10，冷却池9的一侧设有与产物运输机构10相对应的玻璃体存储池11，通过产物运输机构10可将冷却的玻璃体运输至玻璃体存储池11中，便于集中再利用。

飞灰熔融炉5与热交换器12之间连接有二次燃烧炉28，可对气体进行二次的燃烧，飞灰熔融炉5中可能会存在残留的的沼气和天然气，另外，在沼气和天然气燃烧不充分时会产生一氧化碳气体，在二次燃烧炉28中可对可燃的气体进行二次燃烧，大幅减少残留沼气和天然气及一氧化碳对环境的污染。

请参阅图2，碱液喷淋塔13的内部从上至下依次固定连接有旋流板29和填料层30，碱液喷淋塔13的一侧设有碱液池32，碱液池32内设有水泵33，水泵33的出液端固定连接有喷淋管34，喷淋管34的一端贯穿碱液喷淋塔13的侧壁并位于旋流板29和填料层30之间，喷淋管34的下端固定连接有多个均匀分布的喷淋头35，填料层30可使通过D输气管22通入的废气与喷淋液进行气液两相密切接触的传质洗涤，之后的废气经过旋流板29时进行气液分离，碱液喷淋塔13的下端设有排污斗36，碱液喷淋塔13上设有一对检查盖31，一对检查盖31分别位于旋流板29与填料层30之间和检查盖31位于D输气管22与填料层30之间，便于观察碱液喷淋塔13内部的情况，排污斗36可对碱液进行收集，处理后可重复利用，节约成本，碱液池32内盛放有碱液，碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为20%-30%，可中和废气内的酸性气体。

飞灰熔融炉5、二次燃烧炉28和热交换器12上均连接有消防水管，天然气罐4和储气罐18的一侧均放置有液氮灭火装置，当发生火灾，可在第一时间采取适当的灭火措施，大幅减少损失。

整个飞灰熔融系统可通过单片机控制，并且需要在液氧罐3、天然气罐4、储气罐18上安装气压计，在多个输气管上安装程控阀或流量计，再由本领域技术人员配合电源和合适的调制器，即可实现整个系统的运转，也可实现操作面板控制和遥控控制，同时，也可通过物联网设备实现数据的云端化，便于分析和优化流程，也便于维护。

请参阅图3，使用时，通过进料口2向沼气池1内加入垃圾焚烧厂渗滤液及其他便于发酵沼气的废弃物，按照一定的比例向飞灰熔融炉5内通入沼气和氧气，在沼气不足时可通入一定比例的天然气，在加料口6内加入需要熔融的飞灰，在飞灰熔融炉5中即可进行熔融，熔融后的熔融体残渣落入冷却池9中水淬冷却，经过产物运输机构10运输至玻璃体存储池11内，可将玻璃体存储池11内的玻璃体用作建筑或其他材料进行二次的利用，飞灰熔融炉5中的气体会通过C输气管21进入二次燃烧炉28中二次燃烧，消除绝大部分残留的天然气、沼气和一氧化碳，然后气体进入热交换器12冷却，冷却后进入碱液喷淋塔13进行喷淋，消除绝大部分的酸性气体，然后经过除尘器14除尘，再经过吸附塔15吸附，在风机16的作用下通过烟囱17排放到大气中。

本方案可以实现垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料，使用纯氧助燃飞灰熔融炉，不仅消化了垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气，实现了同步资源化处置，又大大降低了处理成本，而且对废气的处理较为充分，大幅减少废气的二次污染，还可实现残渣的再利用，节能环保。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，包括沼气池（1）、液氧罐（3）、飞灰熔融炉（5）、热交换器（12）、碱液喷淋塔（13）、除尘器（14）、吸附塔（15）、风机（16）和烟囱（17），其特征在于：所述沼气池（1）上连接有进料口（2），所述沼气池（1）的上端连接有储气罐（18），且沼气池（1）与储气罐（18）连通，所述液氧罐（3）与飞灰熔融炉（5）之间连接有I输气管（27），所述储气罐（18）与飞灰熔融炉（5）之间连接有B输气管（20），所述飞灰熔融炉（5）的一侧设有加料口（6），所述加料口（6）与飞灰熔融炉（5）之间连接有进料机构（7），所述飞灰熔融炉（5）的下端固定连接有出料口（8），所述出料口（8）的下侧设有冷却池（9），所述出料口（8）与热交换器（12）之间连接有C输气管（21），所述热交换器（12）与碱液喷淋塔（13）之间连接有D输气管（22），所述碱液喷淋塔（13）与除尘器（14）之间连接有E输气管（23），所述除尘器（14）与吸附塔（15）之间连接有F输气管（24），所述除尘器（14）与风机（16）的进风口之间连接有G输气管（25），所述风机（16）的出风口与烟囱（17）之间连接有H输气管（26）。

2.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述飞灰熔融炉（5）的一侧设有天然气罐（4），所述天然气罐（4）与飞灰熔融炉（5）之间连接有A输气管（19）。

3.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述冷却池（9）内盛放有冷水，所述冷却池（9）的一侧设有冷水循环设备和水过滤设备。

4.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述冷却池（9）内设有产物运输机构（10），所述冷却池（9）的一侧设有与产物运输机构（10）相对应的玻璃体存储池（11）。

5.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述除尘器（14）为布袋除尘器，所述吸附塔（15）为活性炭吸附塔，所述风机（16）为变频风机。

6.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述飞灰熔融炉（5）与热交换器（12）之间连接有二次燃烧炉（28）。

7.根据权利要求1所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述碱液喷淋塔（13）的内部从上至下依次固定连接有旋流板（29）和填料层（30），所述碱液喷淋塔（13）的一侧设有碱液池（32），所述碱液池（32）内设有水泵（33），所述水泵（33）的出液端固定连接有喷淋管（34），所述喷淋管（34）的一端贯穿碱液喷淋塔（13）的侧壁并位于旋流板（29）和填料层（30）之间，所述喷淋管（34）的下端固定连接有多个均匀分布的喷淋头（35）。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述碱液喷淋塔（13）的下端设有排污斗（36），所述碱液喷淋塔（13）上设有一对检查盖（31），一对所述检查盖（31）分别位于旋流板（29）与填料层（30）之间和检查盖（31）位于D输气管（22）与填料层（30）之间。

9.根据权利要求7所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述碱液池（32）内盛放有碱液，所述碱液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为20%-30%。

10.根据权利要求1或2所述的一种基于纯氧燃烧的垃圾焚烧厂用飞灰熔融系统，其特征在于：所述飞灰熔融炉（5）、二次燃烧炉（28）和热交换器（12）上均连接有消防水管，所述天然气罐（4）和储气罐（18）的一侧均放置有液氮灭火装置。