CN111100719B - 一种水洗飞灰衍生燃料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水洗飞灰衍生燃料制备方法。现有直接将飞灰作为原料用于生态水泥生产的方式并不理想。本发明步骤：飞灰、工业固废、辅助燃料和添加剂的接收，水洗飞灰、灰浆脱水、滤液分离，配伍，混合，成型，烘干。本发明将飞灰水洗脱氯后的灰饼作为主料和多种辅料经过科学配伍、混合和压制成型，作为气化熔融炉等高温固废热处理设备的原料；在处置飞灰的同时，可协同处置其他工业固废，如精馏残渣、废活性炭、印染污泥等，达到以废治废，最终实现工业固废的减量化、无害化和资源化。

Description

一种水洗飞灰衍生燃料制备方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及飞灰处置的预处理，具体涉及一种水洗飞灰衍生燃料制备方法。
背景技术
我国作为世界第二大经济体，2018年第1-4季度国内生产总值900309.50亿元，2019年第1-2季度国内生产总值450933.20亿元，同比增长6.30％；我国又是拥有近14亿人口的大国，每年会产生出大量的工业和城市固体废物；
我国城市生活垃圾的处理方式以焚烧为主，采用炉排炉和循环流化床两种炉型为主流技术；根据《2019中国城镇生活垃圾焚烧发电产业发展报告》数据，到2020年，我国生活垃圾焚烧的比例要提升至50％，日焚烧能力提升至70万吨/日；垃圾焚烧烟气处理系统会产生3.5％～10％的飞灰，预计2020年全国垃圾焚烧飞灰产生量将超过8.94×106t/a；
根据生态环境部《2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》数据，2017年，202个大、中城市一般工业固体废物产生量达18.1亿吨，综合利用量7.7亿吨，处置量3.1亿吨，贮存量7.3亿吨，倾倒丢弃量9.0万吨。一般工业固体废物综合利用量占利用处置总量的42.5％，处置和贮存分别占比17.1％和40.3％。从数据来看，工业固废目前的处置率明显偏低，水平也亟待提高；
根据国家统计局《中国统计年鉴》(2018版)数据，2017年全国危险废物产生量6936.89万吨，综合利用量4043.42万吨，处置量2551.56万吨，贮存量870.87万吨。从数据来看，我国危废处置能力也存在不足；
上述这些固体废物不仅量大、种类多，而且组分复杂，需要有多种处置技术共同应对这一社会难题；
飞灰的产生有两处来源：(1)在生活垃圾、一般工业固体废物、医疗垃圾或危险废物焚烧过程中产生，由焚烧炉底灰(bottom ash)和飞灰(fly ash)组成；(2)在烟气净化系统中，通过氢氧化钙、碳酸钠等碱性物吸收二氧化硫、氯化氢和氟化氢等酸性气体，并通过活性炭吸附重金属处理后的产物。飞灰具有氯盐含量高、重金属浸出浓度高和二噁英毒性当量大等多重危害特性，参照《国家危险废物名录》飞灰属于危险废物，废物类别为HWl8。飞灰中的有机污染物主要为苯系物和二噁英，占焚烧过程二噁英排放量的70％～80％，无机污染物主要为铅、铬、镉、铜、锌、镍、砷、锑、汞等重金属和可溶性盐。
目前焚烧飞灰的处置技术主要有常规化学处置和热化学处置技术；常规化学处置方式以水泥固化和螯合剂稳定化填埋应用最为普遍，但占用大量固废填埋场用地。热化学处置方式主要有水泥窑协同处置技术、高温烧结技术和气化熔融技术；因飞灰富含氯和其他有害组分，直接资源化利用危害大，如直接利用飞灰作为原料用于生态水泥生产和烧制陶粒等将引起：(1)水泥窑设备腐蚀、结皮和堵塞等问题；(2)高温煅烧过程中易引起重金属的挥发；(3)对水泥产品的质量产生影响；(4)水泥的碱性易导致铬等重金属的溶出。为此必须将焚烧飞灰进行去氯等解毒预处理。
由于气候环境、固废物料组分、焚烧炉型、焚烧工艺和烟气净化装置的差异，飞灰成分的波动性很大，但主要成分均为氧化钙、氯离子、二氧化硅、氧化铝和三氧化硫等组成；飞灰的可溶性盐主要以Na、K、Ca的氯盐为主；杭州市某生活垃圾焚烧厂的飞灰成分(成分及质量百分比/％)如下表：
CaO SiO<sub>2</sub> Cl SO<sub>3</sub> K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O Mg CuO PbO Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CdO
15.13 30.38 18.13 6.22 3.57 6.59 1.32 0.18 0.28 0.15 0.02
ZnO MnO SnO<sub>2</sub> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Ni TiO<sub>2</sub> ZrO<sub>2</sub> SrO 其他
0.48 0.12 0.21 0.41 1.66 13.31 1.02 0.66 0.08 0.06 0.83
从表中数据可见氯含量高达18.13％，飞灰中氯化物的大量存在会增加其它某些污染物的溶解性；飞灰经过水洗脱氯预处理后，在化学组成上属于SiO2-Al2O3-CaO-Fe2O3体系，和粉煤灰性质比较接近，主要化学成分近似于玻璃的钙质原料和硅质原料，可以替代部分天然原料，同时玻璃体化的高温也可分解二噁英，玻璃体可固化飞灰中的重金属。因此，飞灰玻璃体技术已成为近期飞灰处置的研究热点。
将飞灰作为主料，协同处置其他类别大宗固体废弃物，经过科学配伍制成飞灰衍生燃料(ash derived fuel,以下简称ADF)，供作高温热处理设备如气化熔融炉的原料，达到重金属晶格固化、抑制二噁英和飞灰生成的目的，被认为是非常有发展潜力的飞灰预处理技术。
发明内容
本发明目的是公开一种飞灰处置的预处理方法，特别是一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，将飞灰水洗脱氯后的灰饼作为主料和多种辅料经过科学配伍、混合和压制成型，作为气化熔融炉等高温固废热处理设备的原料；本发明在处置飞灰的同时，可协同处置其他工业固废，如精馏残渣、废活性炭、印染污泥等，达到以废治废，最终实现工业固废的减量化、无害化和资源化。
本发明具体如下：
(一)飞灰、工业固废、辅助燃料和添加剂的接收；
将运输到处置厂的飞灰，经地磅称重后卸入处置厂的飞灰库；
运输到处置厂的需要协同处置的工业固废先经地磅称重，若为块状则进行预处理，成为小于2mm的粉粒状然后卸入处置厂的工业固废粉仓，若为粉粒状则直接卸入处置厂的工业固废粉仓，若为污泥状则进行干化成粉粒状后卸入处置厂的工业固废粉仓；
将采购的辅助燃料经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的辅助燃料粉仓；辅助燃料采用燃煤或秸秆或两者的混合；辅助燃料入辅助燃料粉仓前，需要破碎成小于2mm的粉粒状；
将采购的添加剂经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的添加剂粉仓；添加剂为固硫脱酸剂、黏结剂和调节剂的混合物；固硫脱酸剂为石灰石粉、生石灰粉或消石灰粉的一种或多种组合；黏结剂为膨润土、工业淀粉或腐殖酸钠的一种或多种组合；调节剂选用玻璃粉、石英砂和硼砂的一种或多种组合。
(二)飞灰预处理；
(1)水洗飞灰
飞灰库下方设置计量装置，飞灰通过计量后经转运输送机械送至水洗塔；经工艺水泵将工艺水罐的工艺水经计量后也送至水洗塔；水洗塔设有搅拌装置将飞灰和工艺水充分搅拌混合均匀成为灰浆，搅拌时间一般为5min～30min；水洗塔内的灰浆液固比为5:1～12:1；
(2)灰浆脱水
将搅拌充分的水洗塔内灰浆排入灰浆脱水机进行固液分离，得到含水率30％～40％的灰饼和滤液；将灰饼通过转运输送机械输送到灰饼仓，将滤液送入滤液分离系统；
(3)滤液分离
滤液分离系统将滤液中的重金属和氯盐分离，分离出重金属和氯盐后的废水作为工艺水回用；
(三)配伍；
ADF配伍料由主料和辅料组成，将灰饼作为主料，辅料包括辅助燃料、工业固废和添加剂；
配伍过程如下：灰饼、辅助燃料和工业固废经处置厂的化验室分析出具体的组分和热值，再根据灰饼和工业固废的待处置量计算出一次配伍的灰饼、辅助燃料和工业固废配比量，再计算出相应的固硫脱酸剂耗量，然后计算出相应的调节剂耗量，以及为后续成型需达成的强度而添加的黏结剂耗量，得到二次配伍的主料和辅料配比量；根据二次配伍的配伍料含水率，计算调湿水耗量，完成三次配伍的主料、辅料和调湿水配比量；校核三次配伍的科学性，进行主料和辅料的微调，得出确切的生产配方；其中，校核三次配伍的科学性具体为进行ADF产品的强度校核、热值校核、Ca/S校核、灰熔点校核和炉渣碱度校核；
在灰饼仓、辅助燃料粉仓、工业固废粉仓和添加剂粉仓下方均设置计量装置；根据生产配方，将主料仓和各种辅料仓中的配伍料分别计量后，经转运输送机械输送到缓冲仓；
(四)混合；
缓冲仓中的物料经转运输送机械输送到混合机充分混合搅拌均匀；同时向混合机喷入经计量的调湿水进行含水率调节控制；混合调湿完成后的ADF成型料，经转运输送机械输送到过渡仓；经过充分混合调湿后的ADF成型料含水率控制在15～20％；
(五)成型；
过渡仓中的ADF成型料，经转运输送机械输送到成型机，被挤压及搅拌成为成型ADF湿料；刚成型的成型ADF湿料经振动筛筛除ADF碎料，ADF碎料经转运输送机械返回混合机重新参与成型，成型的成型ADF湿料经振动筛出口滚入到转运输送机械，被转运输送机械送去烘干。
(六)烘干；
成型ADF湿料吨袋盛装或直接卸入中转场地，经自然干化后再利用；或将成型ADF湿料直接经转运输送机械输送到烘干机强制热力烘干；自然干化或烘干后的ADF产品含水率小于10％，并满足ADF产品的三次配伍科学性校核指标。
进一步，滤液分离系统采用的滤液分离技术为：(1)中和：将滤液送入中和箱，加入CO2、硫酸的一种或两种调节PH值在6～8；(2)沉淀：将调节好PH值的滤液送入反应罐，根据滤液中检测出的重金属的含量，加入沉淀剂将滤液中的重金属沉淀出来；静置分离出上清液和重金属盐；(3)重金属盐分离：将沉淀后的含水重金属盐利用滤液脱水机脱水，含水重金属盐脱水后成为重金属盐泥；滤液脱水机脱出的纯化滤液与上清液一同排入氯盐蒸发结晶分离工序，重金属盐泥干化成重金属盐后资源化利用；(4)氯盐蒸发结晶分离：将纯化滤液和上清液中的无机氯盐进行蒸发结晶分离，分离出Na、K、Ca结晶盐和废水，Na、K、Ca结晶盐资源化利用，蒸发冷凝废水作为工艺水的一种水源，回用到工艺水罐或调湿水罐。其中，滤液分离中CO2通气量要保证CO2与滤液的体积比为0.7～1.5；沉淀剂选用废水处理行业中重金属捕集常用的无机沉淀剂和有机沉淀剂的一种或两种；无机沉淀剂常用硫化钠、碳酸钠药剂的一种或两种；有机沉淀剂选用阴离子型聚丙烯酰胺、黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物的一种或多种；
进一步，所述的水洗塔是单级的或由多级串联组成，水洗塔顶部有固废入口，用于接收飞灰或灰饼，还有工艺水入口，上部有溢流口，中部有取样口和液位计，底部有灰浆排放口，在顶部或侧壁设置搅拌器；搅拌充分的灰浆通过底部的灰浆排放口排至脱水机；
进一步，所述的工艺水供给工艺水罐和调湿水罐；工艺水为自来水、软化水、干化系统的废水、滤液、滤液分离系统的废水、车间冲洗废水、初期雨水和烟气净化废水的一种或多种；
进一步，所述的灰浆脱水机和滤液脱水机选用真空带式脱水机、离心脱水机、离心分离机和板框压滤机的一种或多种组合；
进一步，所述的工业固废为列入《国家危险废物名录》中废物类别的非飞灰类固体废物和没有列入《国家危险废物名录》中的固体废物的一种或多种。
进一步，所述的转运输送机械选用电动葫芦、桥式起重机、四轮装载机、斗式提升机、皮带输送机、刮板输送机、螺旋输送机和气力输送机中的一种或多种；计量装置选用皮带称重机、螺旋称重机和失重秤的一种；所述的烘干机选用立式移动床热风烘干机、网带烘干机或翻板烘干机中的一种；所述烘干机的热源采用电、蒸汽、热水、导热油、热风和烟气的一种；烘干机的热源如选用热风，烘干机的进风口温度小于或等于400度；所述的混合机选用2台轮碾式搅拌机串联运行，对缓冲仓中的物料碾压混合，再串联2台双轴搅拌机，边搅拌混合边送入调湿水。
进一步，所述的ADF配伍料按以下重量份数配比：灰饼37份，粉煤25份，污泥粉11份，精馏残渣6份，废活性炭2份，石灰石粉4份，腐殖酸钠4份，硼砂1份，调湿水10份。所述的污泥粉为化工有机污泥和印染污泥干化到含水率15％形成，最终由质量分数为68％的有机污泥、质量分数为17％的印染污泥和质量分数为15％的水组成；所述ADF产品的热值为2400kcal/kg；
进一步，所述的工艺水罐设置1个或多个，工艺水罐底部出口通过管路连接工艺水泵，工艺水泵出口通过管路连接工艺水计量装置，工艺水计量装置出口通过管路连接水洗塔；工艺水罐盛放几种类别的工艺水。所述的调湿水罐设置1个或多个，调湿水罐底部出口通过管路连接调湿水泵，调湿水泵出口通过管路连接调湿水计量装置，调湿水计量装置出口通过管路连接混合机；调湿水罐盛放几种类别的工艺水或黏结剂溶液。
进一步，所述成型ADF湿料的形状为球形、粒状、棒状、扁平的椭圆球形或砖型；成型机选用对锟压球机、螺杆造粒机、圆盘造粒机、挤压造粒机和搅齿造粒机的一种或几种；
进一步，ADF产品的强度校核为大于预设的最低值；ADF产品的热值校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对热值的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的热值为大于1800kcal/kg；ADF产品的Ca/S校核为Ca/S＝1～3；ADF产品的灰熔点校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对灰熔点的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的灰熔点小于1400℃；ADF产品的炉渣碱度校核为全碱度R＝0.3～1.5。
本发明具有的有益效果：
1.飞灰已被列入《国家危险废物名录》清单，废物类别HW18，本发明将飞灰作为主料，协同处置其他类别大宗固体废弃物如医药废物、农药废物、精馏残渣、表面处理废物等列入《国家危险废物名录》中废物类别的非飞灰类固体废物，也可以协同处置没有列入《国家危险废物名录》中的固体废物如印染污泥等，经过科学配伍制成ADF，供作高温固废热处理设备的原料，实现以废治废，也符合鼓励协同处置的产业政策；
2.本发明辅助燃料的选择范围广，可以选择燃煤、焦炭、兰炭和秸秆等高热值燃料以提高ADF热值；其次协同处置的废活性炭、精馏残渣等，热值较高，在ADF配伍辅料中可以减少或不加辅助燃料；
3.本发明相对于飞灰的直接处置，成型的ADF送入高温固废热处理设备如气化熔融炉能达到的有益效果：(1)减少粉尘的排放；(2)ADF能量密度高，有利于提升炉膛反应温度；(3)利于重金属的晶格固化；(4)抑制二噁英的生成；(5)烟气量少，减少烟气净化设施的投入和运行成本；(6)利于炉内通风，实现高温常压运行，动力成本低；
4.本发明将飞灰先经过水洗脱氯，灰饼再作为配伍主料参与ADF的生产，ADF作为高温固废热处理设备的原料，配伍辅料中的固硫脱酸剂和调节剂能达到的有益效果：(1)可降低重金属的挥发；(2)可有效地抑制玻璃体中重金属的浸出；(3)可促进炉渣玻璃体化的形成；(4)减轻酸性气体和熔渣对耐火材料的侵蚀；(5)减轻了高温固废热处理设备烟道中低熔点盐的沉降和结垢，有助于余热利用效率的提升；
5.本发明将飞灰水洗后的滤液进一步分离，分离出重金属盐、Na、K、Ca结晶盐和废水；滤液分离系统结合ADF炉渣玻璃体化，可做到固废零填埋；废水作为工艺水回用于飞灰水洗和ADF成型工艺，提高了水资源的利用率；
6.本发明将参与配伍的主料和辅料，均单独设置计量装置，达到ADF批量生产的性能稳定性，送入高温固废热处理设备如气化熔融炉，利于热处理设备的运行稳定性，减少二次污染排放；
7.本发明在混合机前设置缓冲仓，在混合机后设置过渡仓；缓冲仓利于主料和辅料配伍的连续性，过渡仓利于ADF成型的连续性，极大地提升了ADF成型效率，减少了ADF成型成本；
8.本发明的混合机可选用一台或多台串联，如选用2台轮碾式搅拌机串联运行，对配伍混合料碾压混合充分，再串联2台双轴搅拌机，边搅拌混合边送入调湿水，达到4级混合4级加湿的目的，是本发明配置的优选实施方法；
9.本发明所述的工艺水为自来水、软化水、干化系统的废水、滤液、滤液分离系统的废水、车间冲洗废水、初期雨水和烟气净化废水等的一种或多种，根据工序需要选择工艺水的种类，废水闭式循环减少了水环境的二次污染，可做到废水零排放；
10.本发明在成型机后设置振动筛，将成型碎料返回混合机重新参与成型，减少了ADF碎料入炉，减少了高温热处理设备的通风阻力，提升处置能力，并利于实现炉渣的热灼减率小于5％；
11.刚成型的成型ADF湿料含水率在15～20％，如直接送到高温固废热处理设备处置，强度较低、炉膛温度不稳定和产生的烟气量大；为此，本发明针对小规模处置厂，将成型ADF湿料吨袋盛装或直接卸入中转场地，经自然干化后再利用；本发明针对大中型处置厂，将成型ADF湿料直接经转运输送机械输送到烘干机强制热力烘干；ADF产品为含水率小于10％，并满足一定的强度和热值需求；
12.本发明的ADF配伍，设置三次配伍的科学性校核，具体为进行ADF产品的强度校核、热值校核、Ca/S校核、灰熔点校核和炉渣碱度校核；为此，专门设置调节剂粉仓，选用玻璃、石英砂和硼砂的一种或多种组合，很容易达到灰熔点校核和炉渣碱度校核的通过，ADF产品性能稳定，适用高温固废热处理设备针对性强；
13.ADF作为气化熔融炉原料，以气化熔融技术处置飞灰更具有优势：(1)在高温条件下彻底消除飞灰中的二噁英，晶格固化飞灰中的重金属；(2)飞灰熔融处理后玻璃体容积明显极大减小；(3)熔渣快速冷却形成致密而稳定的玻璃体，能用作土木、建筑等材料；(4)规模灵活，减少飞灰运输距离；(5)玻璃体的中性特性，重金属不易溶出；(6)飞灰玻璃体化，做到熔融工艺和玻璃体产品标准化，易于环保监管，是一种安全处置技术；
14.本发明ADF成型方法简单，操作方便，处置规模灵活，适合工业化和产业化。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，具体如下：
(一)飞灰、工业固废、辅助燃料和添加剂的接收；
将运输到处置厂的飞灰，经地磅称重后卸入处置厂的飞灰库；
运输到处置厂的需要协同处置的工业固废先经地磅称重，若为块状则进行预处理，成为小于2mm的粉粒状然后卸入处置厂的工业固废粉仓，若为粉粒状则直接卸入处置厂的工业固废粉仓，若为污泥状则进行干化成粉粒状后卸入处置厂的工业固废粉仓；该预处理为行业成熟技术，比如干化及破碎；
将采购的辅助燃料经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的辅助燃料粉仓；辅助燃料采用燃煤或秸秆或两者的混合；辅助燃料入辅助燃料粉仓前，需要破碎成小于2mm的粉粒状；
将采购的添加剂经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的添加剂粉仓；添加剂为固硫脱酸剂、黏结剂和调节剂的混合物；固硫脱酸剂为石灰石粉、生石灰粉或消石灰粉的一种或多种组合；黏结剂为膨润土、工业淀粉或腐殖酸钠的一种或多种组合；调节剂选用玻璃粉、石英砂和硼砂的一种或多种组合。
(二)飞灰预处理；
(1)水洗飞灰
飞灰富含氯和重金属是制约飞灰资源化利用的瓶颈，通常情况下，飞灰中的可溶性氯盐在一定条件下经过水洗就基本可以去除。根据实践的水洗飞灰记录和报导，以8:1、10:1或12:1的液固比水洗预处理飞灰后其残余氯含量降至0.6％～0.9％，均能达到灰饼资源化利用的氯含量控制要求；
飞灰库下方设置计量装置，飞灰通过计量后经转运输送机械送至水洗塔；经工艺水泵将工艺水罐的工艺水经计量后也送至水洗塔；水洗塔设有搅拌装置将飞灰和工艺水充分搅拌混合均匀成为灰浆，搅拌时间一般为5min～30min，其中，作为优选，搅拌时间为10min；根据飞灰氯含量和灰饼氯含量指标控制要求，水洗塔内的灰浆液固比为5:1～12:1，而作为优选，灰浆液固比选用10L工艺水/1kg飞灰；
(2)灰浆脱水
将搅拌充分的水洗塔内灰浆排入灰浆脱水机进行固液分离，得到含水率约30％的灰饼和滤液；将灰饼通过转运输送机械输送到灰饼仓，将滤液送入滤液分离系统；
(3)滤液分离
滤液含有重金属和氯盐，直接排放到水体中易引起环境二次污染，滤液分离系统将滤液中的重金属和氯盐分离，分离出重金属和氯盐后的废水作为工艺水回用；
滤液分离系统采用的滤液分离技术在国内外有多种工艺可选择，本发明优选实施例为：(1)中和：将滤液送入中和箱，加入CO2、硫酸的一种或两种调节PH值在6～8；(2)沉淀：将调节好PH值的滤液送入反应罐，根据滤液中检测出的重金属的含量，加入沉淀剂将滤液中的重金属沉淀出来；静置分离出上清液和重金属盐；(3)重金属盐分离：将沉淀后的含水重金属盐利用滤液脱水机脱水，含水重金属盐脱水后成为重金属盐泥；滤液脱水机脱出的纯化滤液与上清液一同排入氯盐蒸发结晶分离工序，重金属盐泥干化成重金属盐后资源化利用；(4)氯盐蒸发结晶分离：将纯化滤液和上清液中的无机氯盐进行蒸发结晶分离，分离出Na、K、Ca结晶盐和废水，Na、K、Ca结晶盐资源化利用，蒸发冷凝废水作为工艺水的一种水源，回用到工艺水罐或调湿水罐；氯盐蒸发结晶分离技术为行业成熟技术。其中，滤液分离中CO2通气量是保证CO2与滤液的体积比为0.7～1.5，滤液的PH值已能在中性附近；沉淀剂选用废水处理行业中重金属捕集常用的无机沉淀剂和有机沉淀剂的一种或两种；无机沉淀剂常用硫化钠、碳酸钠药剂的一种或两种；有机沉淀剂的种类较多，通常选用阴离子型聚丙烯酰胺、黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物(DTC类)的一种或多种；
作为优选地，水洗塔是单级的或由多级串联组成，水洗塔顶部有固废入口，用于接收飞灰或灰饼，还有工艺水入口，上部有溢流口，中部有取样口和液位计，底部有灰浆排放口，在顶部或侧壁设置搅拌器；搅拌充分的灰浆通过底部的灰浆排放口排至脱水机；水洗塔的结构可以参照湿法脱硫行业成熟的石灰浆液罐结构；
作为优选地，工艺水供给工艺水罐和调湿水罐；工艺水为自来水、软化水、干化系统的废水、滤液、滤液分离系统的废水、车间冲洗废水、初期雨水和烟气净化废水的一种或多种，根据工序需要选择工艺水的种类；
作为优选地，工艺水罐设置1个或多个，底部出口通过管路连接工艺水泵，工艺水泵出口通过管路连接工艺水计量装置，工艺水计量装置出口通过管路连接水洗塔；
作为优选地，灰浆脱水机和滤液脱水机选用真空带式脱水机、离心脱水机、离心分离机和板框压滤机的一种或多种组合；
飞灰预处理的实施例一：选用1级水洗塔，水洗塔内灰浆液固比10:1，搅拌时间10min，配置1台真空带式脱水机实现灰浆的固液分离，灰饼用于生产ADF，50％～70％滤液回收用于水洗飞灰，其余的30％～50％滤液送入滤液分离工序；滤液分离工序配置1台真空带式脱水机作为滤液脱水机实现重金属盐的固液分离；重金属盐泥直接外委处置(资源化利用)；纯化滤液和上清液蒸发结晶分离出Na、K、Ca结晶盐外委处置；蒸发冷凝废水作为工艺水的一种水源；
飞灰预处理的实施例二：选用3级水洗塔串联运行，水洗塔内灰浆液固比为8:1，搅拌时间10min，相对应地配置3级真空带式脱水机实现灰浆的固液分离，产出灰饼和滤液；第一级灰饼送往第二级水洗塔再次水洗，第二级灰饼送往第三级水洗塔再次水洗，第三级灰饼用于生产ADF；滤液逆流循环用于水洗飞灰，第一级真空带式脱水机的滤液送入滤液分离工序，第二级真空带式脱水机的滤液送往第一级水洗塔再次水洗，第三级真空带式脱水机的滤液送往第二级水洗塔作为工艺水再次水洗；滤液分离工序配置1台真空带式脱水机作为滤液脱水机实现重金属盐的固液分离；重金属盐泥干化后外委处置；纯化滤液和上清液蒸发结晶分离Na、K、Ca结晶盐外委处置；蒸发冷凝废水作为工艺水的一种水源；该实施例是本发明的推荐实施例。
(三)配伍；
ADF配伍料由主料和辅料组成，将灰饼作为主料，辅料包括辅助燃料、工业固废和添加剂；
配伍过程如下：灰饼、辅助燃料和工业固废经处置厂的化验室分析出具体的组分和热值，再根据灰饼和工业固废的待处置量计算出一次配伍的灰饼、辅助燃料和工业固废配比量，再计算出相应的固硫脱酸剂耗量，然后计算出相应的调节剂耗量，以及为后续成型需达成的强度而添加的黏结剂耗量，得到二次配伍的主料和辅料配比量；根据二次配伍的配伍料含水率，计算调湿水耗量，完成三次配伍的主料、辅料和调湿水配比量；校核三次配伍的科学性，进行主料和辅料的微调，得出确切的生产配方；其中，校核三次配伍的科学性具体为进行ADF产品的强度校核、热值校核、Ca/S校核、灰熔点校核和炉渣碱度校核；
在灰饼仓、辅助燃料粉仓、工业固废粉仓和添加剂粉仓下方均设置计量装置；根据生产配方，将主料仓和各种辅料仓中的配伍料分别计量后，经转运输送机械输送到缓冲仓；
作为优选地，主料仓和辅料仓，均为单个仓或多个仓并联布置，且仓底均设置计量装置；
(四)混合；
缓冲仓中的物料经转运输送机械输送到混合机充分混合搅拌均匀；同时向混合机喷入经计量的调湿水进行含水率调节控制；混合调湿完成后的ADF成型料，经转运输送机械输送到过渡仓；经过充分混合调湿后的ADF成型料含水率控制在15～20％；
(五)成型；
过渡仓中的ADF成型料，经转运输送机械输送到成型机，被挤压及搅拌成为成型ADF湿料；刚成型的成型ADF湿料经振动筛筛除ADF碎料，ADF碎料经转运输送机械返回混合机重新参与成型，成型的成型ADF湿料经振动筛出口滚入到转运输送机械，被转运输送机械送去烘干。
(六)烘干；
成型ADF湿料吨袋盛装或直接卸入中转场地，经自然干化后再利用；或将成型ADF湿料直接经转运输送机械输送到烘干机强制热力烘干；自然干化或烘干后的ADF产品含水率小于10％，并满足ADF产品的三次配伍科学性校核指标。
作为优选地，工业固废为列入《国家危险废物名录》中废物类别的非飞灰类固体废物和没有列入《国家危险废物名录》中的固体废物的一种或多种。
作为优选地，转运输送机械选用电动葫芦、桥式起重机、四轮装载机、斗式提升机、皮带输送机、刮板输送机、螺旋输送机和气力输送机中的一种或多种；计量装置选用皮带称重机、螺旋称重机和失重秤的一种；烘干机选用立式移动床热风烘干机、网带烘干机或翻板烘干机中的一种；烘干机的热源采用电、蒸汽、热水、导热油、热风和烟气的一种；烘干机的热源如选用热风，烘干机的进风口温度小于或等于400度；混合机选用2台轮碾式搅拌机串联运行，对缓冲仓中的物料碾压混合，再串联2台双轴搅拌机，边搅拌混合边送入调湿水。
作为优选地，燃煤可采用焦炭或兰炭替代。
作为优选地，ADF配伍料按以下重量份数配比：灰饼37份，粉煤25份，污泥粉11份，精馏残渣6份，废活性炭2份，石灰石粉4份，腐殖酸钠4份，硼砂1份，调湿水10份。污泥粉为化工有机污泥和印染污泥干化到含水率15％形成，最终由质量分数为68％的有机污泥、质量分数为17％的印染污泥和质量分数为15％的水组成；ADF产品的热值为2400kcal/kg；
作为优选地，调湿水罐设置1个或多个，调湿水罐底部出口通过管路连接调湿水泵，调湿水泵出口通过管路连接调湿水计量装置，调湿水计量装置出口通过管路连接混合机；调湿水罐盛放几种类别的工艺水或黏结剂溶液。
作为优选地，成型ADF湿料的形状为球形、粒状、棒状、扁平的椭圆球形或砖型；成型机选用对锟压球机、螺杆造粒机、圆盘造粒机、挤压造粒机和搅齿造粒机的一种或几种；
作为优选地，ADF产品的强度校核为大于预设的最低值；ADF产品的热值校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对热值的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的热值为大于1800kcal/kg；ADF产品的Ca/S校核为Ca/S＝1～3；ADF产品的灰熔点校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对灰熔点的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的灰熔点小于1400℃；ADF产品的炉渣碱度校核为全碱度R＝0.3～1.5。

Claims (8)

1.一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：该方法具体如下：
(一)飞灰、工业固废、辅助燃料和添加剂的接收；
将运输到处置厂的飞灰，经地磅称重后卸入处置厂的飞灰库；
运输到处置厂的需要协同处置的工业固废先经地磅称重，若为块状则进行预处理，成为小于2mm的粉粒状然后卸入处置厂的工业固废粉仓，若为粉粒状则直接卸入处置厂的工业固废粉仓，若为污泥状则进行干化成粉粒状后卸入处置厂的工业固废粉仓；
将采购的辅助燃料经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的辅助燃料粉仓；辅助燃料采用燃煤或秸秆或两者的混合；辅助燃料入辅助燃料粉仓前，需要破碎成小于2mm的粉粒状；
将采购的添加剂经运输车辆运输到处置厂，并经地磅称重后卸入处置厂的添加剂粉仓；添加剂为固硫脱酸剂、黏结剂和调节剂的混合物；固硫脱酸剂为石灰石粉、生石灰粉或消石灰粉的一种或多种组合；黏结剂为膨润土、工业淀粉或腐殖酸钠的一种或多种组合；调节剂选用玻璃粉、石英砂和硼砂的一种或多种组合；
(二)飞灰预处理；
（1）水洗飞灰
飞灰库下方设置计量装置，飞灰通过计量后经转运输送机械送至水洗塔；经工艺水泵将工艺水罐的工艺水经计量后也送至水洗塔；水洗塔设有搅拌装置将飞灰和工艺水充分搅拌混合均匀成为灰浆，搅拌时间一般为5min～30min；水洗塔内的灰浆液固比为5:1～12:1；
（2）灰浆脱水
将搅拌充分的水洗塔内灰浆排入灰浆脱水机进行固液分离，得到含水率30%～40%的灰饼和滤液；将灰饼通过转运输送机械输送到灰饼仓，将滤液送入滤液分离系统；
（3）滤液分离
滤液分离系统将滤液中的重金属和氯盐分离，分离出重金属和氯盐后的废水作为工艺水回用；
(三)配伍；
ADF配伍料由主料和辅料组成，将灰饼作为主料，辅料包括辅助燃料、工业固废和添加剂；
配伍过程如下：灰饼、辅助燃料和工业固废经处置厂的化验室分析出具体的组分和热值，再根据灰饼和工业固废的待处置量计算出一次配伍的灰饼、辅助燃料和工业固废配比量，再计算出相应的固硫脱酸剂耗量，然后计算出相应的调节剂耗量，以及为后续成型需达成的强度而添加的黏结剂耗量，得到二次配伍的主料和辅料配比量；根据二次配伍的配伍料含水率，计算调湿水耗量，完成三次配伍的主料、辅料和调湿水配比量；校核三次配伍的科学性，进行主料和辅料的微调，得出确切的生产配方；其中，校核三次配伍的科学性具体为进行ADF产品的强度校核、热值校核、Ca/S校核、灰熔点校核和炉渣碱度校核；
在灰饼仓、辅助燃料粉仓、工业固废粉仓和添加剂粉仓下方均设置计量装置；根据生产配方，将主料仓和各种辅料仓中的配伍料分别计量后，经转运输送机械输送到缓冲仓；
(四)混合；
缓冲仓中的物料经转运输送机械输送到混合机充分混合搅拌均匀；同时向混合机喷入经计量的调湿水进行含水率调节控制；混合调湿完成后的ADF成型料，经转运输送机械输送到过渡仓；经过充分混合调湿后的ADF成型料含水率控制在15～20%；
(五)成型；
过渡仓中的ADF成型料，经转运输送机械输送到成型机，被挤压及搅拌成为成型ADF湿料；刚成型的成型ADF湿料经振动筛筛除ADF碎料，ADF碎料经转运输送机械返回混合机重新参与成型，成型的成型ADF湿料经振动筛出口滚入到转运输送机械，被转运输送机械送去烘干；
(六)烘干；
成型ADF湿料吨袋盛装或直接卸入中转场地，经自然干化后再利用；或将成型ADF湿料直接经转运输送机械输送到烘干机强制热力烘干；自然干化或烘干后的ADF产品含水率小于10%，并满足ADF产品的三次配伍科学性校核指标；
所述的ADF配伍料按以下重量份数配比：灰饼37份，粉煤25份，污泥粉11份，精馏残渣6份，废活性炭2份，石灰石粉4份，腐殖酸钠4份，硼砂1份，调湿水10份；所述的污泥粉为化工有机污泥和印染污泥干化到含水率15%形成，最终由质量分数为68%的有机污泥、质量分数为17%的印染污泥和质量分数为15%的水组成；所述ADF产品的热值为2400kcal/kg；
ADF产品的强度校核为大于预设的最低值；ADF产品的热值校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对热值的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的热值为大于1800kcal/kg；ADF产品的Ca/S校核为Ca/S=1～3；ADF产品的灰熔点校核根据高温固废热处理设备的炉型特点对灰熔点的要求进行，高温固废热处理设备选用气化熔融炉时要求ADF产品的灰熔点小于1400℃；ADF产品的炉渣碱度校核为全碱度R=0.3～1.5。
2.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：滤液分离系统采用的滤液分离技术为：（1）中和：将滤液送入中和箱，加入CO2、硫酸的一种或两种调节PH值在6～8；（2）沉淀：将调节好PH值的滤液送入反应罐，根据滤液中检测出的重金属的含量，加入沉淀剂将滤液中的重金属沉淀出来；静置分离出上清液和重金属盐；（3）重金属盐分离：将沉淀后的含水重金属盐利用滤液脱水机脱水，含水重金属盐脱水后成为重金属盐泥；滤液脱水机脱出的纯化滤液与上清液一同排入氯盐蒸发结晶分离工序，重金属盐泥干化成重金属盐后资源化利用；（4）氯盐蒸发结晶分离：将纯化滤液和上清液中的无机氯盐进行蒸发结晶分离，分离出Na、K、Ca结晶盐和废水，Na、K、Ca结晶盐资源化利用，蒸发冷凝废水作为工艺水的一种水源，回用到工艺水罐或调湿水罐；其中，滤液分离中CO2通气量要保证CO2与滤液的体积比为0.7～1.5；沉淀剂选用废水处理行业中重金属捕集常用的无机沉淀剂和有机沉淀剂的一种或两种；无机沉淀剂常用硫化钠、碳酸钠药剂的一种或两种；有机沉淀剂选用阴离子型聚丙烯酰胺、黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述的水洗塔是单级的或由多级串联组成，水洗塔顶部有固废入口，用于接收飞灰或灰饼，还有工艺水入口，上部有溢流口，中部有取样口和液位计，底部有灰浆排放口，在顶部或侧壁设置搅拌器；搅拌充分的灰浆通过底部的灰浆排放口排至脱水机。
4.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述的工艺水供给工艺水罐和调湿水罐；工艺水为自来水、软化水、干化系统的废水、滤液、滤液分离系统的废水、车间冲洗废水、初期雨水和烟气净化废水的一种或多种；所述的工艺水罐设置1个或多个，工艺水罐底部出口通过管路连接工艺水泵，工艺水泵出口通过管路连接工艺水计量装置，工艺水计量装置出口通过管路连接水洗塔；工艺水罐盛放多种类别的工艺水；所述的调湿水罐设置1个或多个，调湿水罐底部出口通过管路连接调湿水泵，调湿水泵出口通过管路连接调湿水计量装置，调湿水计量装置出口通过管路连接混合机；调湿水罐盛放多种类别的工艺水或黏结剂溶液。
5.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述的灰浆脱水机和滤液脱水机选用真空带式脱水机、离心脱水机、离心分离机和板框压滤机的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述的工业固废为列入《国家危险废物名录》中废物类别的非飞灰类固体废物和没有列入《国家危险废物名录》中的固体废物的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述的转运输送机械选用电动葫芦、桥式起重机、四轮装载机、斗式提升机、皮带输送机、刮板输送机、螺旋输送机和气力输送机中的一种或多种；计量装置选用皮带称重机、螺旋称重机和失重秤的一种；所述的烘干机选用立式移动床热风烘干机、网带烘干机或翻板烘干机中的一种；所述烘干机的热源采用电、蒸汽、热水、导热油、热风和烟气的一种；所述的混合机选用2台轮碾式搅拌机串联运行，对缓冲仓中的物料碾压混合，再串联2台双轴搅拌机，边搅拌混合边送入调湿水。
8.根据权利要求1所述的一种水洗飞灰衍生燃料制备方法，其特征在于：所述成型ADF湿料的形状为球形、粒状、棒状、扁平的椭圆球形或砖型；成型机选用对锟压球机、螺杆造粒机、圆盘造粒机、挤压造粒机和搅齿造粒机的一种或多种。
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Application publication date: 20200505

Assignee: ZHEJIANG INSTITUTE OF MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING Co.,Ltd.

Assignor: HANGZHOU DIANZI University

Contract record no.: X2022330000027

Denomination of invention: A preparation method of water washed fly ash derived fuel

Granted publication date: 20210420

License type: Common License

Record date: 20220119

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