CN110732547A - 垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及系统，方法包括：将垃圾焚烧飞灰、二氧化硅和助熔剂混合成型；将成型原料送入高温熔融炉中，高温熔融炉中形成的液态玻璃体用于制取保温棉，产生的烟气进行资源化利用。系统包括搅拌机、成型机、与成型机衔接的高温熔融炉、与高温熔融炉的熔液出口连接的制棉单元以及与高温熔融炉的烟气出口连接的烟气利用单元，通过垃圾焚烧飞灰料仓、二氧化硅料仓和助熔剂料仓等向搅拌机中配料。本发明通过将垃圾焚烧飞灰和二氧化硅混合成型并送入高温熔融炉内高温熔融，能充分有效地处理垃圾焚烧飞灰，而且可得到保温棉，实现了垃圾焚烧飞灰的资源化利用，高温熔融炉产生的烟气也可进行资源化利用，避免能源浪费。

Description

垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及系统

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及垃圾焚烧飞灰资源化利用系统。

背景技术

垃圾焚烧被认为是破解“垃圾围城”的途径，垃圾焚烧产生的飞灰因其成份复杂且含有毒成份和重金属，属于危险废物。如何安全有效地处置垃圾焚烧飞灰即成为急需解决的环境和社会问题。

目前，国内外主流的飞灰处理技术有化学药剂稳定化、水泥+化学药剂固化/稳定化、水泥窑协同处理、熔融固化法等工艺。水泥+化学药剂固化/稳定化因工艺简单、成本较低、能源消耗小，是目前国内飞灰主要的处理方式，但该处理方法具有增容大、占用填埋场及存在长期稳定性问题；利用水泥窑协同处理飞灰，虽然可以一定程度实现对飞灰的减容，但此工艺存在设备复杂、处理成本昂贵以及水处理环节容易导致二次污染的缺点。此外，水泥窑协同处理还有产品市场接纳程度不高等问题；熔融固化具有熔渣稳定、能分解二噁英等优点，被公认处理飞灰的较佳方法，但是此工艺设备复杂、处理成本昂贵。

发明内容

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，包括：

将垃圾焚烧飞灰、二氧化硅和助熔剂混合成型；

将成型原料送入高温熔融炉中，高温熔融炉中形成的液态玻璃体用于制取保温棉，高温熔融炉中产生的烟气进行资源化利用。

作为实施例之一，高温熔融炉产生的烟气的资源化利用方法包括：使该烟气进入余热锅炉进行余热利用。

作为实施例之一，高温熔融炉产生的烟气的资源化利用方法还包括：该烟气经余热利用后，吸收该烟气中的氯化氢气体制备盐酸。

作为实施例之一，所述高温熔融炉采用等离子炉，生产采用冷顶式控制，物料在炉内自上而下依次经过预热、初熔、熔融和澄清反应过程。

本发明还涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，包括：

预处理单元，所述预处理单元包括原料仓、通过原料输送单元与所述原料仓衔接的搅拌机以及与所述搅拌机物料出口衔接的成型机，所述原料仓包括垃圾焚烧飞灰料仓、二氧化硅料仓和助熔剂料仓；

高温熔融炉，所述高温熔融炉通过物料转运单元与所述成型机的物料出口衔接；

制棉单元，所述制棉单元与所述高温熔融炉的熔液出口连接；

烟气利用单元，所述烟气利用单元与所述高温熔融炉的烟气出口连接。

作为实施例之一，所述制棉单元包括通过熔液转运单元依次连接的离心机、集棉机、打褶机和固化炉。

作为实施例之一，所述集棉机的出气口通过排气管道依次连接有喷淋塔和除沫器。

作为实施例之一，所述烟气利用单元包括余热锅炉，所述余热锅炉的烟气入口与所述高温熔融炉的烟气出口连通。

作为实施例之一，所述烟气利用单元还包括用于吸收高温熔融炉所排烟气中的氯化氢气体的制酸单元，所述制酸单元与所述余热锅炉的烟气出口连接。

作为实施例之一，所述制酸单元包括通过烟气管道依次连接的急冷塔、吸收器和碱洗塔。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的垃圾焚烧飞灰资源化利用方法及系统，通过将垃圾焚烧飞灰和二氧化硅混合成型并送入高温熔融炉内高温熔融，不仅能充分有效地处理垃圾焚烧飞灰，而且可生产得到保温棉，实现了垃圾焚烧飞灰的资源化利用，高温熔融炉产生的烟气也可进行资源化利用，避免能源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统的组成示意图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，包括：

将垃圾焚烧飞灰、二氧化硅和助熔剂混合成型；

将成型原料送入高温熔融炉21中，高温熔融炉21中形成的液态玻璃体用于制取保温棉，高温熔融炉21中产生的烟气进行资源化利用。

上述方法中，对于原料的成型，可以是造粒也可以是造块，例如通过造粒机、压球机、压块设备等实现原料的成型。

根据需要，在原料成型生产中，可向混合物料中加水，便于原料的成型，在经成型机16初成型后，使物料干燥定型即可。

可以理解地，上述二氧化硅除可采用市购二氧化硅产品外，还可采用石英砂等富含SiO₂的物质。上述助熔剂可采用萤石、氧化铝、氧化钙等常用助熔剂，此处不作一一例举。

混合原料中，二氧化硅主要作为制备保温棉的原料，实现垃圾焚烧飞灰制取保温棉的资源化利用，与此同时，其还可起到辅助助熔的作用，一定程度地降低垃圾焚烧飞灰的熔融温度，显著地减少其它助熔剂的使用量，并且能减少由于助熔剂等而形成的熔渣量，便于生产控制及能耗的降低。

在其中一个实施例中，成型原料中各原料的含量如下：垃圾焚烧飞灰(65～83％)，二氧化硅(5～12％)，助熔剂(0.5～1.5％)，余量为水。在另外的实施例中，上述方法还能协同处理其它固体废弃物，例如冶金渣，上述成型原料中各原料的含量如下：垃圾焚烧飞灰(15～45％)，转炉钢渣(10～35％)，二氧化硅(5～10％)，助熔剂(0.5～1.5％)，余量为水。

可使垃圾焚烧飞灰、冶金渣等高温熔融的加热炉都适用于本实施例中，例如电熔炉。本实施例中，上述高温熔融炉21采用等离子炉21，对垃圾焚烧飞灰的熔融效果较好，炉膛反应及熔池反应易于控制。在优选的实施方式中，等离子炉21的炉内温度控制在1000～1400℃，进一步优选为控制在1200～1400℃，高温可使得垃圾焚烧飞灰中的二噁英等有机物受热分解，确保处理过程的环保性和安全性。在等离子炉21中，垃圾焚烧飞灰中沸点较低的重金属盐类物质转移到炉内气体中，其余的金属/金属盐/金属化合物则转移到熔渣中。

进一步地，上述等离子炉21生产采用冷顶式控制，物料在炉内自上而下依次经过预热、初熔、熔融和澄清等反应过程，能保证垃圾焚烧飞灰中有害物质的去除以及玻璃熔液的形成。

基于上述方法，上述含有垃圾焚烧飞灰、二氧化硅和助熔剂的成型物料在高温熔融炉21内高温熔融后，高温熔融炉21中产生的熔液为液态玻璃体，从而可用于制取保温棉。

本实施例提供的垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，通过将垃圾焚烧飞灰和二氧化硅混合成型并送入高温熔融炉21内高温熔融，不仅能充分有效地处理垃圾焚烧飞灰，而且可生产得到保温棉，实现了垃圾焚烧飞灰的资源化利用，高温熔融炉21产生的烟气也可进行资源化利用，避免能源浪费。

在其中一个实施例中，如图1，上述高温熔融炉21产生的烟气的资源化利用方法包括：使该烟气进入余热锅炉22进行余热利用，高温熔融炉21排出的烟气温度较高，经过余热锅炉22后产生的高温蒸汽可用于发电等，提高生产效益和环保效益。

进一步优选地，高温熔融炉21产生的烟气的资源化利用方法还包括：该烟气经余热利用后，吸收该烟气中的氯化氢气体制备盐酸。从而，垃圾焚烧飞灰处理过程中还能制取盐酸，进一步提高其资源化利用效果，同时实现了对高温熔融炉21所排烟气的处理，避免造成大气污染，提高环保效益。

具体地，盐酸制取过程包括：余热锅炉22出口烟气先急冷处理，再吸收该烟气中的氯化氢气体以制取盐酸，之后烟气通过碱洗进行酸碱中和处理，可进行达标排放。

实施例二

如图1，本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，包括：

预处理单元，所述预处理单元包括原料仓、通过原料输送单元与所述原料仓衔接的搅拌机15以及与所述搅拌机15的物料出口衔接的成型机16，所述原料仓包括垃圾焚烧飞灰料仓11、二氧化硅料仓12和助熔剂料仓13；

高温熔融炉21，所述高温熔融炉21通过物料转运单元与所述成型机16的物料出口衔接；

制棉单元24，所述制棉单元24与所述高温熔融炉21的熔液出口连接；

烟气利用单元，所述烟气利用单元与所述高温熔融炉21的烟气出口连接。

同样地，上述高温熔融炉21优选为采用等离子炉。

上述系统中，对于原料的成型，可以是造粒也可以是造块，例如上述成型机16可以是造粒机、压球机、压块设备等。

通过垃圾焚烧飞灰料仓11可向搅拌机15中加入垃圾焚烧飞灰，二氧化硅料仓12则可向搅拌机15中加入二氧化硅，助熔剂料仓13可向搅拌机15中加入助熔剂。如前所述(即可参考实施例一中内容)，还可向搅拌机15中加水，即该搅拌机15还连接有加水管14。

对于搅拌机15与垃圾焚烧飞灰料仓11、二氧化硅料仓12、助熔剂料仓13、及成型机16之间的衔接，可以是通过皮带输送机、螺旋输送机等常规的物料转运设备实现，此处不作详述。在另外的实施例中，搅拌机15与成型机16也可上下分置，搅拌机15出口通过下料管与成型机16衔接，混合物料通过自重落入成型机16中。

同样地，对于成型机16与高温熔融炉21之间的衔接，可以采用皮带输送机等，进一步还可根据需要配置斗提机等物料提升设备，此处不作详述。

参考实施例一中的相关内容，高温熔融炉21中产生的液态玻璃体可通过上述制棉单元24制备保温棉，可采用常规的高温液体输送设备进行上述液态玻璃体的转运，例如是通过料槽等实现玻璃熔液向制棉单元24中输送的目的。

在优选的实施方式中，如图1，所述制棉单元24包括通过熔液转运单元依次连接的离心机241、集棉机242、打褶机243和固化炉244。高温熔融炉21排出的液态玻璃体依次经过离心机241、集棉机242、打褶机243和固化炉244后，再冷却切割得到保温棉板。其中，上述离心机241可采用四辊离心机241，而集棉机242、打褶机243、固化炉244等均为现有设备，液态玻璃体制取保温棉也为现有工艺，此处不作详述。

进一步优选地，如图1，所述集棉机242的出气口通过排气管道依次连接有喷淋塔245和除沫器246，用以去除集棉机242排放气体中带有的含棉纤维等，避免直接排放而污染空气。

进一步优化上述系统，如图1，所述烟气利用单元包括余热锅炉22，所述余热锅炉22的烟气入口与所述高温熔融炉21的烟气出口连通。通过该余热锅炉22对高温熔融炉21所排烟气进行余热回收，由于高温熔融炉21排出的烟气温度较高，经过余热锅炉22后产生的高温蒸汽可用于发电等，提高生产效益和环保效益。

进一步优选地，高温熔融炉21产生的烟气还可进一步资源化利用，上述烟气利用单元进一步还包括用于吸收高温熔融炉21所排烟气中的氯化氢气体的制酸单元23，所述制酸单元23与所述余热锅炉22的烟气出口连接。从而，垃圾焚烧飞灰处理过程中还能制取盐酸，进一步提高其资源化利用效果，同时实现了对高温熔融炉21所排烟气的处理，避免造成大气污染，提高环保效益。

具体地，盐酸制取过程包括：余热锅炉22出口烟气先急冷处理，再吸收该烟气中的氯化氢气体以制取盐酸，之后烟气通过碱洗进行酸碱中和处理，可进行达标排放。相应地，如图1，所述制酸单元23包括通过烟气管道依次连接的急冷塔231、吸收器232和碱洗塔233。

可以理解地，上述实施例一与实施例二的方案内容相互关联，实施例一中相关的工艺方案适于对实施例二中的系统组成方案进行补充，同样地，实施例二中的系统组成方案也适于对实施例一中的工艺方案进行补充。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，其特征在于，包括：

将垃圾焚烧飞灰、二氧化硅和助熔剂混合成型；

将成型原料送入高温熔融炉中，高温熔融炉中形成的液态玻璃体用于制取保温棉，高温熔融炉中产生的烟气进行资源化利用。

2.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，其特征在于，高温熔融炉产生的烟气的资源化利用方法包括：使该烟气进入余热锅炉进行余热利用。

3.如权利要求2所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，其特征在于，高温熔融炉产生的烟气的资源化利用方法还包括：该烟气经余热利用后，吸收该烟气中的氯化氢气体制备盐酸。

4.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，其特征在于：所述高温熔融炉采用等离子炉，生产采用冷顶式控制，物料在炉内自上而下依次经过预热、初熔、熔融和澄清反应过程。

5.一种垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于，包括：

预处理单元，所述预处理单元包括原料仓、通过原料输送单元与所述原料仓衔接的搅拌机以及与所述搅拌机物料出口衔接的成型机，所述原料仓包括垃圾焚烧飞灰料仓、二氧化硅料仓和助熔剂料仓；

高温熔融炉，所述高温熔融炉通过物料转运单元与所述成型机的物料出口衔接；

制棉单元，所述制棉单元与所述高温熔融炉的熔液出口连接；

烟气利用单元，所述烟气利用单元与所述高温熔融炉的烟气出口连接。

6.如权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于：所述制棉单元包括通过熔液转运单元依次连接的离心机、集棉机、打褶机和固化炉。

7.如权利要求6所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于：所述集棉机的出气口通过排气管道依次连接有喷淋塔和除沫器。

8.如权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于：所述烟气利用单元包括余热锅炉，所述余热锅炉的烟气入口与所述高温熔融炉的烟气出口连通。

9.如权利要求8所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于：所述烟气利用单元还包括用于吸收高温熔融炉所排烟气中的氯化氢气体的制酸单元，所述制酸单元与所述余热锅炉的烟气出口连接。

10.如权利要求9所述的垃圾焚烧飞灰资源化利用系统，其特征在于：所述制酸单元包括通过烟气管道依次连接的急冷塔、吸收器和碱洗塔。