CN111069227A - 一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，将焚烧烟气经过余热锅炉和反应塔处理，反应塔出口温度设置为157‑163℃；同时收集余热锅炉飞灰连续输送至余热锅炉飞灰池中进行实时混合，并将反应塔后连接的布袋除尘器中的飞灰连续输送至布袋飞灰池中进行实时混合，最后将布袋飞灰和余热锅炉飞灰按照重量比为3：(1‑2)输送至飞灰混合池中混合，进行螯合处理。本发明改进了垃圾焚烧飞灰处理工艺，通过控制反应塔出口温度来控制飞灰的Index值，结合新颖的飞灰混合工艺，能控制飞灰Index值在最佳的范围内、波动幅度小，使得飞灰的处理难度最小，保证飞灰固化后重金属浸出毒性满足环保标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理技术领域，尤其涉及一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法。
背景技术
随着经济的高速发展、人民生活水平迅速提高以及城市规模不断扩大，我国城市生活垃圾以每年8％-10％的速度增长，严重影响了人类生存环境和城市持续发展。焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中产生的二次污染物，其产量约为垃圾焚烧量的3％-5％。由于焚烧飞灰中富集了大量的有害物质，因此按照危险废弃物进行管理。垃圾焚烧飞灰的主要处理处置方法是经过固化/稳定化以后，满足GB16889-2008《生活垃圾填埋污染控制标准》所规定条件后，才可安全填埋。
固化/稳定化是指通过添加药剂和废弃物混合后，借助化学反应使废物中的有害物质变成低溶解性、低迁移性和低毒性的物质的过程。目前应用最多的是水泥固化和螯合剂稳定化两种方法。水泥固化的基本原理在于通过固化包容，减少飞灰的表面积和降低其可渗透性。实现稳定化、无害化，并且降低飞灰中危险成分的浸出毒性。螯合剂作为重金属的稳定药剂可以与重金属离子结合形成稳定的、难溶于水的螯合物，有效阻止重金属的浸出。其基本机理是螯合剂以配位键与重金属离子反应生成稳定的螯合物。
近年来，国内外许多研究者对垃圾焚烧飞灰的固化/稳定化方式、机理以及重金属浸出特性进行研究，包括垃圾焚烧飞灰的物理性质、化学组成研究，垃圾焚烧飞灰特性和重金属浸出行为研究，不同粒径垃圾焚烧飞灰中重金属分布和浸出特性研究；，飞灰中重金属的存在形态分析等。针对垃圾焚烧飞灰的稳定化影响因素方面的研究内容主要局限在液固比、浸取液的pH值、浸出时间等这几方面的影响，缺乏对垃圾焚烧运行工艺对焚烧飞灰重金属浸出的控制因素应用影响研究。
影响生活垃圾焚烧飞灰固化处理的因素主要为：1)生活垃圾焚烧飞灰重金属固有含量：垃圾焚烧飞灰中重金属含量与其焚烧的生活垃圾中重金属含量有较大关联性，一般焚烧飞灰的重金属总量占飞灰总量0.5％-3.0％，个别焚烧飞灰甚至高达9.3％。2)生活垃圾焚烧飞灰的Index值(表征飞灰碱度的指标)：飞灰螯合后随着浸出液pH的变化会改变重金属在浸出体系中的存在形态，进而影响到各重金属的浸出浓度，而生活垃圾焚烧飞灰的Index值直接决定了飞灰螯合后浸出液的pH值。本专利从运行工艺对飞灰稳定化处理的影响出发，提供一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，降低生活垃圾焚烧飞灰固化处理难度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，改进垃圾焚烧飞灰处理工艺，通过控制反应塔出口温度来控制飞灰的Index值，结合新颖的飞灰混合工艺，能控制飞灰Index值在最佳的范围内、波动幅度小，使得飞灰的处理难度最小，保证飞灰固化后重金属浸出毒性满足环保标准要求。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，包括：
S1：生活垃圾焚烧后烟气经过余热锅炉后，烟气中的飞灰被连接在余热锅炉上的余热锅炉飞灰收集装置收集后，经余热锅炉飞灰输送系统连续输送至余热锅炉飞灰池，并在余热锅炉飞灰池内进行实时混合；
S2：将S1中经余热锅炉后的烟气通入反应塔进行中和处理，反应塔的出口温度为157-163℃；
S3：将S2中经反应塔处理后的烟气通入布袋除尘器，然后将布袋除尘器中收集的飞灰经布袋飞灰输送系统连续输送至布袋飞灰池，并在布袋飞灰池内进行实时混合；
S4：将余热锅炉飞灰池中的余热锅炉飞灰和布袋飞灰池中的布袋飞灰按照重量比3：(1-2)输送至飞灰混合池，混合后进行螯合剂处理。
进一步地，步骤S4中，所述布袋飞灰和余热锅炉飞灰的重量比为3:1。
所述反应塔为半干式反应塔。将石灰粉和水混合而成的石灰浆雾化后喷入反应塔，使石灰浆液滴与烟气中的酸性组分充分接触并发生中和反应，去除烟气中二噁英等各种有害气体和部分重金属。
进一步地，所述反应塔的出口温度为162℃。
所述布袋飞灰的Index值为250-330。
飞灰的Index值为表征飞灰碱度(石灰残留量)的一个指标，通过哈希碱度测定仪进行检测计算可得。
优选地，所述布袋飞灰的Index值为300。
进一步地，所述飞灰混合池中飞灰的Index值为200-280。
所述螯合剂的添加量为2％-4％。
优选地，所述螯合剂的添加量为2％。
进一步地，所述螯合剂为液态有机螯合剂。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明方法中，对反应塔出口温度进行控制，反应塔户口温度对反应塔中石灰的用量影响特别明显。经研究发现，在不同温度下，石灰浆溶液与酸性指标发生反应的效率不一样，导致石灰浆用量变化明显，进而导致飞灰的Index值的变化，直接影响飞灰中重金属的浸出情况。本发明将反应塔出口温度设置为157～163℃，该温度下可控制反应塔上连接的布袋除尘器收集到的飞灰的Index值在250-330范围内，进而可减少飞灰后续处理的难度。
2.受生活垃圾成分、垃圾焚烧程度等的影响，不同时段收集到的飞灰的Index值波动较大，本发明飞灰采用连续输送的方式，并分别在布袋飞灰池和余热锅炉飞灰池内进行实时的混合，可有效降低飞灰Index值波动带来的影响，减小飞灰处理的难度。
3、本发明方法将余热锅炉飞灰和布袋飞灰进行混合处理，布袋飞灰掺入余热锅炉飞灰后，会导致Index值(碱度)明显降低，混合灰的重金属浸出浓度产生明显变化；余热锅炉飞灰对布袋飞灰处理难度的影响主要取决于布袋飞灰的Index值大小以及混合的比例，通过控制反应塔出口温度可以有效调整布袋飞灰的Index值，再搭配最佳的布袋飞灰、余热锅炉飞灰的比例，可将飞灰Index控制在200-280之间，波动较小，此时添加2％-4％的螯合剂即可保证飞灰固化后重金属浸出毒性满足环保标准要求，大大降低了飞灰固化处理的难度。
附图说明
图1为本发明生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法流程图。
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，包括：
S1：将生活垃圾焚烧得到的烟气经过余热锅炉后，烟气中的飞灰被连接在余热锅炉上的余热锅炉飞灰收集装置收集后，经余热锅炉飞灰输送系统连续输送至余热锅炉飞灰池，并在余热锅炉飞灰池内进行实时混合；
S2：将S1中经余热锅炉处理后的烟气通入反应塔进行中和处理，反应塔的出口温度为157-163℃；
S3：将S2中经反应塔处理后的烟气通入布袋除尘器，然后将布袋除尘器中收集的飞灰经布袋飞灰输送系统连续输送至布袋飞灰池，并在布袋飞灰池内进行实时混合；
S4：将余热锅炉飞灰池中的余热锅炉飞灰和布袋飞灰池中的布袋飞灰按照重量比3：(1-2)输送至飞灰混合池，混合后进行螯合剂处理。
作为进一步的优选实施方案，布袋飞灰和余热锅炉飞灰的重量比为3:1。本实施例反应塔的出口温度为157-163℃，该温度下得到的布袋飞灰的Index值为250-330，当布袋飞灰Index值为300左右时，与锅炉飞灰以3:1比例混合后的飞灰重金属浸出浓度最低。
其中，飞灰的Index值为表征飞灰碱度(石灰残留量)的一个指标，通过哈希碱度测定仪进行检测计算可得，具体步骤如下：
(1)用玻璃烧饼称取飞灰样品0.5g，纯水定容至500ml，在磁力搅拌器下搅拌30min；
(2)去除50ml混合均匀的泥浆混合液，添加1包哈希碱度测定仪配套的Index试剂，样品呈洋红色；
(3)数字滴定器调零，使用哈希碱度测定仪配套的滴定剂B滴定该样品的洋红色消失时为滴定终点；
(4)滴定结束后数字滴定器读数X；
(5)飞灰的Index＝X(滴定读数)。
而布袋飞灰与余热锅炉飞灰3:1的重量比刚好接近公司每日布袋飞灰与余热锅炉飞灰实际的产量比。因此，优选地，本发明提供一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，包括：设置3条生活垃圾焚烧固化处理线，每条线均包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、反应塔和布袋除尘器，余热锅炉上连接有余热锅炉飞灰收集装置；分别将每台余热锅炉飞灰收集装置收集到的余热锅炉飞灰、每台布袋除尘器收集到的布袋飞灰按照同步、连续的方式输送至灰库进行混合，此时灰库中布袋飞灰与余热锅炉飞灰的重量比刚好为3:1，然后对混合后的飞灰进行螯合剂处理。采用同步、连续的输灰方式，飞灰混合均匀，飞灰Index值波动范围小，处理难度低。
实验例1
将生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法中反应塔的出口温度分别设置为150℃、155℃、160℃、165℃，探究反应塔出口温度对布袋飞灰Index值等性质的影响，结果如表1所示。
表1反应塔出口温度对布袋飞灰性质的影响
由表1可以发现反应塔出口温度对石灰的用量影响特别明显，在该温度范围内，随着温度的升高，飞灰Index值呈上升趋势这是因为在不同温度下，石灰浆溶液与酸性指标发生反应的效率不一样，因此导致用量变化明显。随着反应塔出口温度的上升，石灰用量增加，导致飞灰中石灰残留量多，因此飞灰的Index值也明显增加。由表1还可以看出，飞灰的Index值对重金属的浸出情况影响较大，当飞灰的Index值较大时，重金属铅有超标风险，当飞灰的Index值偏小时，重金属锌有超标风险，这是因为飞灰的Index值直接决定了飞灰螯合后浸出液的pH值，而飞灰螯合后随着浸出液pH的变化会改变重金属在浸出体系中的存在形态，进而影响到各重金属的浸出浓度。
实验例2
采用本发明的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法处理3条生活垃圾焚烧处理线，将反应塔温度设置为162℃，跟踪研究每台反应塔布袋飞灰的Index值，发现半干式反应塔的飞灰每天的Index波动差值范围分别为76～162、64～184、96～184；反应塔布袋飞灰的Index值的波动趋势基本一致，这可能主要是受垃圾成分变化和燃烧程度而导致的波动。此外，三台炉布袋灰Index值波动趋势与酸性指标SO2、HCl呈较明显的负相关，酸性指标低时，布袋飞灰Index值会明显提高。由本实验例可得，反应塔布袋灰的Index值在每天的不同时段波动较大，直接与余热锅炉飞灰混合会导致混合飞灰的Index值的波动也较大，对应地，螯合剂添加量波动范围也增大，进而导致飞灰固化处理难度的增加。
实验例3
选择布袋飞灰的Index值在150-350范围内的样品分别与余热锅炉飞灰进行混合，探究布袋飞灰Index值和混合比例对混合飞灰的性质、重金属浸出毒性以及飞灰处理难度的影响，结果如表2所示。
表2余热锅炉飞灰、布袋飞灰对飞灰性质的影响
由表2可以看出，布袋飞灰掺入余热锅炉飞灰后，会导致碱度明显降低，混合灰的重金属浸出浓度产生明显变化；这是因为布袋飞灰Index值是波动的，且一般偏碱性，而余热锅炉飞灰Index值相对稳定且偏酸性，因此混合后Index值会发生变化，余热锅炉飞灰对布袋飞灰处理难度的影响主要取决于布袋飞灰的Index值大小。当布袋飞灰Index值为300时，与锅炉飞灰以3：(1-2)混合时，重金属浸出情况合格；当布袋飞灰与锅炉飞灰以3:1比例混合时，混合飞灰的重金属浸出浓度最低。
实验例4
一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，包括：
S1：将生活垃圾焚烧得到的烟气通入余热锅炉，烟气中的飞灰被连接在余热锅炉上的余热锅炉飞灰收集装置收集后，经余热锅炉飞灰输送系统连续输送至余热锅炉飞灰池，并在余热锅炉飞灰池内进行实时混合；
S2：将S1中经余热锅炉处理后的烟气通入反应塔进行中和处理，反应塔的出口温度为162℃；
S3：将S2中经反应塔处理后的烟气通入布袋除尘器，然后将布袋除尘器中收集的飞灰经布袋飞灰输送系统连续输送至布袋飞灰池，并在布袋飞灰池内进行实时混合；
S4：将余热锅炉飞灰池中的余热锅炉飞灰和布袋飞灰池中的布袋飞灰按照重量比3：1输送至飞灰混合池，混合后进行螯合处理。
对飞灰混合池中不同时段的飞灰Index值及处理结果进行跟踪，结果如表3所示。
表3实验例4中飞灰固化处理情况表
| 时段 | Index值 | 螯合剂添加量 | 重金属浸出情况 |
| 6:00 | 225 | 4％ | 合格 |
| 12:00 | 200 | 4％ | 合格 |
| 18:00 | 255 | 2％ | 合格 |
| 24:00 | 280 | 3％ | 合格 |
由表3可知，飞灰混合池中的飞灰Index值波动较小，基本可稳定在200-280之间，这是因为余热锅炉飞灰和布袋飞灰的Index值波动小，飞灰混合的比例更稳定，更均匀。当飞灰Index值控制在200-280之间时，经过试验发现，螯合剂添加量在2％～4％之间波动，可保证飞灰固化后重金属浸出毒性满足环保标准要求，简化了处理难度。
实施例1
一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，反应塔出口温度为157℃，布袋飞灰与余热锅炉飞灰的重量比为3:1，其他步骤与实验例4相同，此处不再赘述。
实施例2
一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，反应塔出口温度为163℃，布袋飞灰与余热锅炉飞灰的重量比为3:1，其他步骤与实验例4相同，此处不再赘述。
对比例1
一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，包括：
S1：将生活垃圾焚烧得到的烟气通入余热锅炉，烟气中的飞灰被连接在余热锅炉上的余热锅炉飞灰收集装置收集后，经输送至余热锅炉飞灰池，并在余热锅炉飞灰池内进行实时混合；
S2：将S1中经余热锅炉处理后的烟气通入反应塔进行中和处理，反应塔的出口温度为162℃；
S3：将S2中经反应塔处理后的烟气通入布袋除尘器，然后将布袋除尘器中收集的飞灰经布袋飞灰输送系统输送至布袋飞灰池，并在布袋飞灰池内进行实时混合；
S4：将余热锅炉飞灰池中的余热锅炉飞灰和布袋飞灰池中的布袋飞灰按照重量比3：1输送至飞灰混合池，混合后进行螯合剂处理。
其中，余热锅炉飞灰和布袋飞灰采用间断循环输灰的方式，具体为：余热锅炉飞灰输送系统和布袋飞灰输送系统运行20min，停40min，依次循环。
测试例
对实验例4、实施例1-2、对比例1方法的飞灰处理情况进行检测，结果如表4所示。
表4飞灰处理情况表
当把反应塔出口温度设置为157～163℃、布袋飞灰与余热锅炉飞灰混合比例为3:1时，灰库中飞灰Index值波动大幅减少，基本可稳定在200-280之间，处理难度最小，螯合剂添加比例低至2％可保证飞灰固化后重金属浸出毒性满足环保标准要求。对比例1采用间断、循环的输送方式，布袋飞灰池和余热锅炉飞灰池中飞灰的Index值在不同的输送循环中波动较大，导致飞灰混合池中飞灰Index值波动范围也增大，增加了飞灰的处理难度。
上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，包括：
S1：生活垃圾焚烧得到的烟气经过余热锅炉，烟气中的飞灰被连接在余热锅炉上的余热锅炉飞灰收集装置收集后，经余热锅炉飞灰输送系统连续输送至余热锅炉飞灰池，并在余热锅炉飞灰池内进行实时混合；
S2：将S1中经余热锅炉后的烟气通入反应塔进行中和处理，反应塔的出口温度为157-163℃；
S3：将S2中经反应塔处理后的烟气通入布袋除尘器，然后将布袋除尘器中收集的飞灰经布袋飞灰输送系统连续输送至布袋飞灰池，并在布袋飞灰池内进行实时混合；
S4：将余热锅炉飞灰池中的余热锅炉飞灰和布袋飞灰池中的布袋飞灰按照重量比3：(1-2)输送至飞灰混合池，混合后进行螯合剂处理。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，步骤S4中，所述布袋飞灰和余热锅炉飞灰的重量比为3:1。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述反应塔为半干式反应塔。
4.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述反应塔的出口温度为162℃。
5.根据权利要求1或2所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述布袋飞灰的Index值为250-330。
6.根据权利要求5所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述布袋飞灰的Index值为300。
7.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述飞灰混合池中飞灰的Index值为200-280。
8.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述螯合剂的添加量为2％-4％。
9.根据权利要求8所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述螯合剂的添加量为2％。
10.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰固化处理方法，其特征在于，所述螯合剂为液态有机螯合剂。
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