CN112893408A - 一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法及系统，在发明的方法中，采用飞灰混合、溶液水洗、蒸发结晶、蒸发液循环的工艺步骤，飞灰水洗脱氯后的溶液进行水处理的过程中，将通过将部分碳酸钠替换为硫酸钠的过程，直接降低原料成本，通过控制蒸发浓缩过程中盐结晶的饱和点，同时配合析盐母液回流，保障盐的纯度的同时确保结晶过程中避免析出硫酸根离子，该发明的系统中，确保回收盐的品质，同时降低药剂的投入，降低飞灰处置成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及环保技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰水洗 除氯制盐方法及系统。
背景技术
焚烧的飞灰之所以需要无害化处理，是因为在焚烧的飞灰中不但存 在的一部分重金属物质，同时还有氯的存在，如果不能处理妥当，还会 造成环境污染。
现有的除氯工艺中均采用在水洗过程中添加碳酸盐，用于直接与溶 液中多余的氯反应并析出氯化钠的形式，但是由于碳酸盐本身的价格昂 贵，在反应过程中投入巨大，直接增加成本，并且也会有发明人在水洗 过程中采用硫酸盐代替碳酸盐，但在实际的操作过程中，由于形成的硫 酸钠的饱和比较慢，当混合液中的钠不足时，导致在设备的出口堆积大 量的硫酸钙沉淀，从而将管路堵塞，无法工作，清理时间较长，提高维 护成本。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法几系 统，以解决现有技术中由于采用碳酸钠的成本高以及硫酸盐在使用过程 中处理不当而导致的提高原料成本以及维护成本的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明的实施方式的第一方面中，提供了一种垃圾焚烧飞灰水洗 除氯制盐方法，包括以下步骤：
S1飞灰混合：将飞回与水以一定比例混合，将混合液充分搅拌过滤 得到原溶液；
S2溶液水洗：将原溶液依次导入多级水洗罐中，在水洗罐中加入除 钙剂，并进行搅拌混合后沉淀过滤；
S3蒸发结晶：通过在蒸发结晶过程中将回收盐析出，析出过程确定 饱和曲线点，通过控制析出盐的临界点范围得到回收盐；
S4蒸发液循环：将回收盐析出后的蒸发液循环至水洗循环。
进一步地，所述步骤S3中，首先确定饱和曲线以及混合液的初始浓 度点，确定不同盐溶液的析出范围及浓度值，找到浓度值对应在饱和曲 线的析出点。
进一步地，所述步骤S3中，蒸发结晶过程中根据实时的浓度统计， 确定不同溶质的结晶点，逐一析出混合液中的回收盐。
进一步地，所述步骤S3中，在析出第一种回收盐的同时将溶液返回 水洗后进行二级蒸发过程，二级蒸发过程控制在饱和曲线上的蒸发点。
进一步地，所述步骤S3中的蒸发结晶的温度为80-100℃。
进一步地，所述步骤S1中的飞灰混合过程的混合灰水比为1:2-5， 在常温下搅拌后通过进行固液分离，其中固液分离采用多级分离系统。
进一步地，所述步骤S2中，水洗过程包括两次水洗，并分别在水洗 罐中加入硫酸钠和碳酸盐，并搅拌后过滤分离，滤液进入蒸发系统。
在本发明的实施方式的第二方面中，提供了一种垃圾焚烧飞灰水洗 除氯制盐系统，其特征在于，该系统包括搅拌釜、第一固液分离器、第 二固液分离器、第一水洗罐、第二水洗罐、第一降膜蒸发器、第二降膜 蒸发器、第一回流装置、第二回流装置、第一收集装置以及第二收集装 置，所述搅拌釜的排放口连接第一固液分离器的入口，所述第一固液分离器的固相出口连接固体收集系统，所述第一固液分离器的液相出口连 接第一水洗罐的入口，所述第一水洗罐的出口连接第二水洗罐的入口， 所述第二水洗罐的出口连接第二固液分离器的入口，所述第二固液分离 器的固相出口连接所述固体收集系统，所述第二固液分离器的液相出口 分别连接连接第一降膜蒸发器与第二降膜蒸发器，所述第一降膜蒸发器 的固相出口连接第一收集装置，所述第一降膜蒸发器的液相出口通过所 述第一回流装置连接第一水洗罐，所述第二降膜蒸发器的固相出口连接 第二收集装置，所述第二降膜蒸发器的液相出口通过所述第二回流装置 连接第二水洗罐。
进一步地，该系统还包括控制器，所述控制器包括控制单元，所述 控制单元分别连接供电单元、采集单元、执行单元、通讯单元以及外围 电路，所述控制单元为控制芯片，采集单元为设置在所述第一降膜蒸发 器与第二降膜蒸发器上的各类溶液浓度传感器以及温度传感器，执行单 元直接对应在系统中的开关以及电磁阀，通讯单元为数据传输交互器。
进一步地，该系统中所述第一水洗罐与第二水洗罐之间还设有第三 固液分离器，所述第三固液分离器的入口连接第一水洗罐的出口，所述 第三固液分离器的固相出口连接所述固体收集系统，液相出口连接第二 水洗罐。
根据本发明的实施方式，具有如下优点：
1、该发明的方法中，将通过将部分碳酸钠替换为硫酸钠的过程，直 接降低原料成本，同时确保除氯过程及避免回收盐析出硫酸根离子，保 障盐纯度的同时确保结晶过程中避免析出硫酸根离子；
2、该发明的方法，采用飞灰混合、溶液水洗、蒸发结晶、蒸发液循 环的工艺步骤，通过在蒸发结晶过程中将回收盐析出，析出过程确定饱 和曲线点，通过控制析出盐的临界点范围得到回收盐，根据混合盐的共 同饱和点的处理，及时将洗出液返回至前端步骤中，从而直接阻止了硫 酸钙在回收盐析出后结晶沉淀的过程，保障了系统的顺畅进行，降低维护成本；
3、本发明的系统中，通过二级蒸发过程，实现准确定位回收盐的饱 和点，提高回收盐的析出效率，同时蒸发液的回流，降低原料本身的投 入，降低原料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获 得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭 示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可 实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关 系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的 目的下，仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法的 流程图；
图2为本发明实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法结 晶饱和曲线图；
图3为本发明实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法中 氯化钠的结晶曲线图；
图4为本发明的另一实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐 系统的结构图；
图5为本发明的另一实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐 系统中控制器的控制框图。
图中：1、搅拌釜；2、第一固液分离器；3、第二固液分离器；4、 第三固液分离器；5、第一水洗罐；:6、第二水洗罐；7、第一降膜蒸发器； 8、第二降膜蒸发器；9、第一回流装置；10、第二回流装置；11、第一 收集装置；12、第二收集装置；13、固体收集系统；
101、控制单元；102、供电单元；103、采集单元；104、执行单元； 105、通讯单元；106、外围电路。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人 士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显 然，所描述的实施例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。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语， 亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关 系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的 范畴。
如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰水 洗除氯制盐方法，包括以下步骤：
S1飞灰混合：将飞回与水以一定比例混合，将混合液充分搅拌过滤 得到原溶液；
S2溶液水洗：将原溶液依次导入多级水洗罐中，在水洗罐中加入除 钙剂，并进行搅拌混合后沉淀过滤；
S3蒸发结晶：通过在蒸发结晶过程中将回收盐析出，析出过程确定 饱和曲线点，通过控制析出盐的临界点范围得到回收盐；
S4蒸发液循环：将回收盐析出后的蒸发液循环至水洗循环。
该发明的方法中，在溶液水洗过程中，将通过将部分碳酸钠替换为 硫酸钠的过程，直接降低原料成本，同时确保除氯过程及避免回收盐析 出硫酸根离子，保障盐的纯度。
其中，步骤S3中，首先确定饱和曲线以及混合液的初始浓度点，确 定不同盐溶液的析出范围及浓度值，找到浓度值对应在饱和曲线的析出 点，蒸发结晶过程中根据实时的浓度统计，确定不同溶质的结晶点，逐 一析出混合液中的回收盐，在析出第一种回收盐的同时将溶液返回水洗 后进行二级蒸发过程，二级蒸发过程控制在饱和曲线上的蒸发点。
如图2所示，其为发明本实施例中回收盐的结晶保护曲线图，在100℃ 的混合温度下，其中，①点为蒸发混合初起点；②点为氯化钠晶体一次 蒸发析出点；③点为氯化钠与硫酸钠共同饱和点；④点为二次蒸发混合 起点；⑤点为氯化钠晶体二次蒸发析出点，其蒸发过程为，原始溶液由 点①开始蒸发至点②开始结晶析出氯化钠晶体，同时富集硫酸根离子， 至点③结束排出系统；
排出系统的母液返回到前端，利用富集的硫酸根离子进行除钙，并 经过水处理后再次进入蒸发系统；
混合后端排出的母液后的溶液由点④开始蒸发至点⑤开始结晶析出 氯化钠晶体，同时富集硫酸根离子，至点③结束排出系统；
如此循环，控制蒸发结晶不越过共饱点。
具体的实施例中，步骤S1中的飞灰混合过程的混合灰水比为1:2， 在常温下搅拌后通过进行固液分离，其中固液分离采用多级分离系统。
具体的实施例中，步骤S2中，水洗过程包括两次水洗，并分别在水 洗罐中加入硫酸钠和碳酸盐，并搅拌后过滤分离，滤液进入蒸发系统。
如图3所示，其为本实施例中氯化钠的析出曲线图，在整个析出过 程中，被分为两个阶段，第一阶段的一次蒸发过程，混合液的浓度逐渐 上升，氯化钠析出，第二阶段为二次蒸发过程，即溶液的浓度达到或者 即将达到混合溶质的共同饱和点，混合液回流进行二次蒸发过程，二次 蒸发在浓度达到或者即将达到混合溶质的共同饱和点时回流，回流后的溶液进入第一阶段后，使得第一阶段的浓度下降，直至达到盐的共饱点。 形成闭合的循环系统，此时，步骤S2中添加碳酸钠和硫酸钠的量也相对 随之减少，进一步降低成本。
如图4所示，在本发明的实施方式的第二方面中，提供了一种垃圾 焚烧飞灰水洗除氯制盐系统，其特征在于，该系统包括搅拌釜1、第一固 液分离器2、第二固液分离器3、第一水洗罐5、第二水洗罐6、第一降 膜蒸发器7、第二降膜蒸发器8、第一回流装置9、第二回流装置10、第 一收集装置11以及第二收集装置12，搅拌釜1的排放口连接第一固液分 离器2的入口，第一固液分离器2的固相出口连接固体收集系统13，第 一固液分离器2的液相出口连接第一水洗罐5的入口，第一水洗罐5的 出口连接第二水洗罐6的入口，第二水洗罐6的出口连接第二固液分离 器3的入口，第二固液分离器3的固相出口连接固体收集系统13，第二固液分离器3的液相出口分别连接连接第一降膜蒸发器7与第二降膜蒸 发器8，第一降膜蒸发器7的固相出口连接第一收集装置11，第一降膜 蒸发器7的液相出口通过第一回流装置9连接第一水洗罐5，第二降膜蒸 发器8的固相出口连接第二收集装置12，第二降膜蒸发器8的液相出口 通过第二回流装置10连接第二水洗罐6。
在该系统中，通过二级蒸发过程，实现准确定位回收盐的饱和点， 提高回收盐的析出效率，同时蒸发液的回流，降低原料本身的投入，降 低原料成本。
如图5所示，该系统还包括控制器，控制器包括控制单元101，控制 单元101分别连接供电单元102、采集单元103、执行单元104、通讯单 元105以及外围电路106，控制单元101为控制芯片，采集单元103为设 置在第一降膜蒸发器7与第二降膜蒸发器8上的各类溶液浓度传感器以 及温度传感器，执行单元104直接对应在系统中的开关以及电磁阀，通 讯单元105为数据传输交互器。
具体的实施结构中，该系统中第一水洗罐5与第二水洗罐6之间还 设有第三固液分离器4，第三固液分离器4的入口连接第一水洗罐5的出 口，第三固液分离器4的固相出口连接固体收集系统13，液相出口连接 第二水洗罐6，进一步的将硫酸钙分离出来，避免硫酸钙进入第二水洗罐 6中，影响反应效率，以及增大第三固液分离器4的工作压力。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的 描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技 术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的 这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，包括以下步骤：
①飞灰混合：将飞回与水以一定比例混合，将混合液充分搅拌过滤得到原溶液；
②溶液水洗：将原溶液依次导入多级水洗罐中，在水洗罐中加入除钙剂，并进行搅拌混合后沉淀过滤；
③蒸发结晶：通过在蒸发结晶过程中将回收盐析出，析出过程确定饱和曲线点，通过控制析出盐的临界点范围得到回收盐；
④蒸发液循环：将回收盐析出后的蒸发液循环至水洗循环。
2.如权利要求1的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S3中，首先确定饱和曲线以及混合液的初始浓度点，确定不同盐溶液的析出范围及浓度值，找到浓度值对应在饱和曲线的析出点。
3.如权利要求2的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S3中，蒸发结晶过程中根据实时的浓度统计，确定不同溶质的结晶点，逐一析出混合液中的回收盐。
4.如权利要求3的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S3中，在析出第一种回收盐的同时将溶液返回水洗后进行二级蒸发过程，二级蒸发过程控制在饱和曲线上的蒸发点。
5.如权利要求4的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S3中的蒸发结晶的温度为80-100℃。
6.如权利要求1的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S1中的飞灰混合过程的混合灰水比为1:2-5，在常温下搅拌后通过进行固液分离，其中固液分离采用多级分离系统。
7.如权利要求1的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法，其特征在于，所述步骤S2中，水洗过程包括两次水洗，并分别在水洗罐中加入硫酸钠和碳酸盐，并搅拌后过滤分离，滤液进入蒸发系统。
8.一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐系统，其特征在于，该系统包括搅拌釜、第一固液分离器、第二固液分离器、第一水洗罐、第二水洗罐、第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器、第一回流装置、第二回流装置、第一收集装置以及第二收集装置，所述搅拌釜的排放口连接第一固液分离器的入口，所述第一固液分离器的固相出口连接固体收集系统，所述第一固液分离器的液相出口连接第一水洗罐的入口，所述第一水洗罐的出口连接第二水洗罐的入口，所述第二水洗罐的出口连接第二固液分离器的入口，所述第二固液分离器的固相出口连接所述固体收集系统，所述第二固液分离器的液相出口分别连接第一降膜蒸发器与第二降膜蒸发器，所述第一降膜蒸发器的固相出口连接第一收集装置，所述第一降膜蒸发器的液相出口通过所述第一回流装置连接第一水洗罐，所述第二降膜蒸发器的固相出口连接第二收集装置，所述第二降膜蒸发器的液相出口通过所述第二回流装置连接第二水洗罐。
9.如权利要求8中的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐系统，其特征在于，该系统还包括控制器，所述控制器包括控制单元，所述控制单元分别连接供电单元、采集单元、执行单元、通讯单元以及外围电路，所述控制单元为控制芯片，采集单元为设置在所述第一降膜蒸发器与第二降膜蒸发器上的各类溶液浓度传感器以及温度传感器，执行单元直接对应在系统中的开关以及电磁阀，通讯单元为数据传输交互器。
10.如权利要求9中的垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐系统，其特征在于，该系统中所述第一水洗罐与第二水洗罐之间还设有第三固液分离器，所述第三固液分离器的入口连接第一水洗罐的出口，所述第三固液分离器的固相出口连接所述固体收集系统，液相出口连接第二水洗罐。
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