CN113332927B - 一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法。该系统包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元。所述的CO₂捕集装置包括吸附炉和高温焙烧炉。多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜、飞灰储罐、三通管道和水洗反应罐。碳酸化反应釜包括釜体、风车状单向管道、竖笛状管道和环绕式微孔管道。本发明将CO₂气体充入水体中形成碳酸溶液，利用碳酸和氢氧化钙反应形成碳酸钙沉淀，相比于现有技术中直接充入CO₂气体，本发明先在低温加压环境中制备碳酸溶液的方案，能够快速产生大量的碳酸根离子用于反应，能够显著提高飞灰水洗的效率和CO₂的利用率。

Description

一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法

技术领域

本发明属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法。

背景技术

随着我国生活垃圾焚烧发电技术的发展，城市生活垃圾无害化处理率达到了99.2％，但随之而来的是逐年递增的垃圾焚烧飞灰的排放量。飞灰主要成分为CaO，SiO₂，Al₂O₃，Na₂O， K₂O等氧化物，同时含有Pb、Cd、Zn、Cu、Cr等重金属及二噁英，属于危险废物。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)中规定应控制飞灰处理产物中的可溶性氯含量，可采用高温工艺、水洗工艺等脱除可溶性氯，处理产物(高温处理产物、水洗后飞灰等) 中可溶性氯含量应不超过2％，以不高于1％为宜。现行较成熟的多级水洗技术可将飞灰中90％以上的氯盐洗脱，但同时会产生高盐、高硬度废水(飞灰中含有约33％～45％CaO)。

在现有的飞灰水洗制浆过程中存在很多问题：飞灰水洗过程中会有大量的氨气逸出，密闭的水洗罐内氨气的大量富集，易产生爆炸事故；为了收集飞灰水洗过程中氨气的释放，在水洗罐体上安装气体收集系统，但由于飞灰粒径小，在进料及水洗搅拌过程中易造成扬尘污染，氨气的吸收过程中会伴随飞灰的扬尘，若收集管道中存在水汽，则飞灰吸水后会堵塞氨气吸收管道，导致管道堵塞；飞灰进入水洗系统的过程中连续送料和计量的准确实现。

因此，本发明的目的在于提出一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法，来避免在水洗制浆工艺中上述问题的出现，同时降低水洗液的pH值和减少飞灰中钙的溶出，利于后续高盐滤液的蒸发结晶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法，解决现有飞灰水洗制浆技术中存在的问题。同时耦合碳中和技术，在连续制浆过程中将水、二氧化碳、飞灰通过多相混合制浆系统使三相充分反应，既降低了水洗滤液的pH值，又减少了飞灰中钙的洗脱量，省去了后续蒸发结晶单元中水洗滤液的预处理过程，同时提高了后续浆液固液分离效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元。所述的CO₂捕集装置包括吸附炉和高温焙烧炉。吸附炉中填充有用于吸附CO₂气体的吸附剂。吸附炉的进气口与垃圾焚烧尾气通过管道连接。吸附炉与高温焙烧炉通过循环管路连接。吸附炉中的吸附剂吸附垃圾焚烧尾气中CO₂气体后输送到高温焙烧炉煅烧解吸，将CO₂气体从垃圾焚烧尾气中分离出来，输送至多相混合制浆水洗单元的碳酸化反应釜。

所述多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜、飞灰储罐、三通管道和水洗反应罐。碳酸化反应釜的出水口、飞灰储罐的飞灰出口和水洗反应罐的输入口通过三通管道连接。碳酸化反应釜的出水口与三通管道之间设置有提升泵。飞灰储罐与三通管道之间设置有截止阀。当碳酸化反应釜向水洗反应罐输送碳酸溶液时，能够利用碳酸溶液的流速在飞灰储罐的飞灰出口处产生负压。水洗反应罐的输出口与固液分离单元的输入口连接。

所述的碳酸化反应釜包括釜体、风车状单向管道、竖笛状管道和环绕式微孔管道。碳酸化反应釜上设置有进水口、进气口和出水口。CO₂气体从进气口输入碳酸化反应釜。环绕式微孔管道铺设在釜体内腔的底部，一端开口与碳酸化反应釜的进气口连接。环绕式微孔管道的中心开口与竖笛状管道的底端连通。风车状单向管道包括分流接头，以及一根或多根分支管。分流接头上开设有位于底部的进流口和位于侧部的出流口。出流口数量与分支管数量对应。各分支管与分流接头的各出流口分别连接。分流接头的进流口与竖笛状管道的顶端连接。环绕式微孔管道的顶部开设有沿螺旋形依次排列的第一出气孔。竖笛状管道上开设有沿自身轴线的周向依次排列的多排第二出气孔。风车状单向管道的分支管底部开设有依次排列的多个第三出气孔。工作时，第一出气孔、第二出气孔和第三出气孔同时沿对应方向喷出CO₂气体，在碳酸化反应釜中形成对流扰动，增大CO₂气体与水体的接触面积。

作为优选，所述吸附炉中的吸附剂采用钙基沸石分子筛。钙基沸石分子筛通过固液分离单元分离出的固体部分在高温窑炉中制备得到。

作为优选，所述的CO₂捕集装置与多相混合制浆水洗单元之间设置有CO₂压缩单元。所述的CO₂压缩单元包括依次串联的CO₂压缩机、换热器、液态CO₂储罐和气化器。CO₂压缩机的输入口与高温焙烧炉的二氧化碳输出口连接。气化器的输出口与碳酸化反应釜的进气口连接。CO₂压缩机和换热器用于将CO₂气体压缩并液化后存储到液态CO₂储罐。气化器用于将液态CO₂储罐中的CO₂液体气化后输送到多相混合制浆水洗单元。换热器的换热介质管道与气化器中的换热介质管道连接，将CO₂在换热器中液化时释放的热量输送至气化器进行利用。

作为优选，工作时，碳酸化反应釜内的压力控制在2.5～5.0Mpa。通过调节气化器输出的 CO₂气体的温度，将碳酸化反应釜内的反应温度控制在0～15℃。

作为优选，所述的三通管道包括主管和支管。支管与主管的侧部连通，管径为100～1000mm。主管9-1与支管9-3的轴线夹角为10°～90°。主管与支管的轴线夹角小于90°的情况下，支管的外端倾斜朝向靠近碳酸化反应釜一侧。支管与飞灰储罐连接。

作为优选，所述碳酸化反应釜的进气口和气化器的输出口之间设置有单向阀。

作为优选，所述的碳酸化反应釜上安装有压力阀和液位计。

作为优选，所述的环绕式微孔管道呈平面螺旋形。

作为优选，竖笛状管道上的每排第二出气孔的排列方向均平行于竖笛状管道的轴线。

作为优选，所述釜体的顶部开口处设置有釜盖。

该新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统的工作方法，具体步骤如下：

步骤一、通过吸附炉吸附垃圾焚烧尾气中的CO₂气体，吸附炉中吸附饱和的吸附剂送入到高温焙烧炉中解吸出CO₂气体，解吸后的吸附剂返回至吸附炉继续吸附。

步骤二、高温焙烧炉解吸出的CO₂气体通过管道输送至CO₂压缩机进行加压释热，通过换热器将CO₂降温冷却为液态，储存至液态CO₂储罐中。将换热器中经吸热升温的换热介质通过管道输送至气化器为CO₂液体的气化提供热量。

步骤三、向碳酸化反应釜输入水。气化器将液态CO₂转化成气态CO₂输送至碳酸化反应釜底部的环绕式微孔管道中，顺次流入竖笛状管道和风车状单向管道中，使CO₂气体喷入水体。

步骤四、提升泵将碳酸化反应釜内的碳酸溶液输送到水洗反应罐。流动的碳酸溶液在飞灰储罐的飞灰出口处产生负压，将飞灰吸入三通管道中与碳酸溶液混合，实现均质制浆。所得浆料进入水洗反应罐中进行水洗，飞灰中的氢氧化钙、氧化钙转化为碳酸钙沉淀，使得泥浆颗粒粒径增大。

步骤五、当水洗反应罐内的浆料量达到预设值后，先关闭飞灰储罐与三通管道处的截止阀，停止飞灰吸入，继续通入碳酸溶液将三通管道内残留的浆料冲洗入水洗反应罐后，提升泵停止输送碳酸溶液。

步骤六、水洗反应罐中的浆料水洗完成后输送到固液分离单元，分离得到固相送入高温窑炉制备钙基沸石分子筛，液相送入蒸发结晶制盐系统。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明将CO₂气体充入水体中形成碳酸溶液，利用碳酸和氢氧化钙反应形成碳酸钙沉淀，相比于现有技术中直接充入CO₂气体，本发明先在低温加压环境中制备碳酸溶液的方案，能够快速产生大量的碳酸根离子用于反应，能够显著提高飞灰水洗的效率和CO₂的利用率。由于碳酸溶液能反应产生碳酸钙沉淀，故避免氢氧化钙悬浊液的产生，提高浆液的固液分离效率，并省去了后续水洗滤液加药软化脱钙处理工艺，以及溶液进入蒸发结晶器制盐前调节pH 的工序，使得固液分离后的液相pH值达到蒸发结晶所需的6～9。

2、本发明采用环绕式微孔管道、竖笛状管道和风车状单向管道共同向水体中充入CO₂气体，实现水体中多向气流的对流扰动，使水、气两相充分混合，同时配合加压降温，实现CO₂溶解度的最大化，而碳酸化反应釜中的温度通过对CO₂气化时供热的幅度进行控制，省去了制冷设备的使用，降低了成本。

3、本发明在利用流速产生的负压自动吸取飞灰，并在三通管道内直接完成均质混合制浆过程，使得进入水洗反应罐的浆料均量化稳定化，解决了常规水洗在反应罐中飞灰与水搅拌混合时易产生扬尘堵塞排气口的问题。

4、本发明采用氧化钙基沸石分子筛作为吸附剂，其在吸附CO₂后形成碳酸钙基沸石分子筛，经高温解吸CO₂后可循环使用。此外，钙基沸石分子筛能够通过飞灰水洗的固相残渣制备得到，钙基沸石分子筛又能吸附垃圾焚烧尾气中的CO₂，实现了对尾气和飞灰这垃圾焚烧的两大副产物的联合处理，并实现了系统中耗材的自我产生，以废治废，资源再利用的效果。

附图说明

图1为新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统示意图；

图2为碳酸化水洗反应釜的示意图；

图3为本发明 中风车状单向管道、竖笛状管道和环绕式微孔管道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细描述。

如图1所示，一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，包括CO₂捕集装置、 CO₂压缩单元、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元。CO₂捕集装置包括吸附炉1和高温焙烧炉2。

吸附炉1中填充有吸附剂。吸附剂采用钙基沸石分子筛。吸附炉1的进气口与尾气管道连接。垃圾焚烧发电厂尾气通过尾气管道进入吸附炉1。吸附炉1与高温焙烧炉2通过循环管路连接。高温焙烧炉2的顶部设置有二氧化碳输出口。吸附炉1中的钙基沸石分子筛选择性吸附 CO₂，经过CO₂吸附后的剩余尾气从吸附炉1的顶部出气口排出。吸附饱和的吸附剂通过循环管路进入高温焙烧炉2进行高温煅烧。高温焙烧炉2对吸附饱和后形成的碳酸钙基沸石分子筛进行煅烧，解吸出CO₂；重新形成的钙基沸石分子筛通过循环管路返回至吸附炉1，实现吸附剂的循环利用，同时高温焙烧炉解吸出的CO₂输送到CO₂压缩单元。具体地，吸附炉1底部的饱和输出口与高温焙烧炉2的饱和输入口通过管道连接。高温焙烧炉顶部的再生输出口与吸附炉1中部的再生输入口通过管道连接。

CO₂压缩单元包括依次串联的CO₂压缩机3、换热器4、液态CO₂储罐5和气化器6。CO₂压缩机3的输入口与高温焙烧炉2的二氧化碳输出口连接。换热器4的换热介质管道与气化器 6中的换热介质管道连接。高温焙烧炉2解吸出的CO₂气体通过管道输送至CO₂压缩机3进行加压减容。换热器4将经CO₂压缩机3加压释热后的CO₂气体降温冷却为液相，然后通过管道输送至液态CO₂储罐5储存。液态的CO₂经气化器6气化后输送至多相混合制浆水洗单元。气化器6可以实现液态CO₂气化输出的温度和压力的控制。CO₂在液化时释放的热量能够输送至气化器6提供CO₂气化所需的热量，从而对余热加以利用，从而减少气化器6中加热水耗费的能量。气化器6采用电加热水浴式气化器。

所述多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜7、飞灰储罐8、三通管道9和水洗反应罐 10。碳酸化反应釜7、飞灰储罐8和水洗反应罐10三者通过三通管道相连接。碳酸化反应釜7 将CO₂气体溶于水中形成碳酸溶液。碳酸化反应釜7的进气口和气化器6的输出口通过单向阀连接，只允许CO₂气体单向流动，防止输送过程中介质倒流。碳酸化反应釜7与三通管道9 的进口通过提升泵连接。水洗反应罐10的输出口与固液分离单元内的脱水机11的输入口通过污水泵连接。飞灰储罐8与三通管道9之间设置有截止阀。

如图2所示，碳酸化反应釜7包括釜体7-1、釜盖7-2、压力阀7-4、液位计7-5、风车状单向管道7-6、竖笛状管道7-7和环绕式微孔管道7-8。釜体7-1的内腔呈圆柱体状。釜盖7-2设置在釜体7-1的顶部开口处。釜盖7-2上设置有压力阀7-4和进水口7-3。所述的压力阀7-4采用中压阀，公称压力为PN 2.5～6.4Mpa。进水口7-3与水源之间通过阀门连接，实现进水流速的控制。釜体7-1的底部设置有进气口7-9，侧部设置有出水口7-10。釜体7-1内安装有液位计7-5，用于观测反应釜内的液面高度。釜体7-1的进气口7-9与气化器6的输出口相连接。环绕式微孔管道7-8铺设在釜体内腔的底部，与釜体7-1上的进气口7-9相连接。环绕式微孔管道7-8呈平面螺旋形，其中心端部与釜体7-1中心位置的竖笛状管道7-7的底端连通。风车状单向管道7-6呈十字形，包括分流接头和四根分支管。分流接头的底部开设有进流口，侧部的四个不同位置均开设有出流口。四根分支管与四个出流口分别连接。分流接头的进流口与竖笛状管道7-7的顶端连接。

如图3所示，环绕式微孔管道7-8的顶部开设有沿螺旋形依次排列的第一出气孔。竖笛状管道7-7上开设有沿自身轴线的周向依次排列的三排第二出气孔。每排第二出气孔的排列方向均平行于竖笛状管道7-7的轴线。风车状单向管道7-6的各分支管的底部均开设有依次排列的多个第三出气孔。当CO₂气体充入环绕式微孔管道7-8时，CO₂气体从各第一出气孔向上喷出，与碳酸化反应釜7内的水接触；竖笛状管道7-7从各第二出气孔向三个不同的水平方向喷出 CO₂气体。风车状单向管道7-6从各第三出气孔将CO₂气体由上至下喷入水体。从三者充入的 CO₂气体与水体形成对流扰动的状态，增大了CO₂和水的接触面积，同时通过调控单向止逆阀来控制CO₂进气速率，可调控气液两相的接触时间，使气液两相充分混合，形成饱和碳酸溶液。

所述碳酸化反应釜7为高压钢衬PE反应釜，密闭的反应釜通过压力阀7-4进行加压控制，控制压力在2.5～5.0Mpa。碳酸化反应釜7内的温度控制无需外加调控系统，可通过控制气化器6输出的CO₂气体温度来控制反应釜内的反应温度，反应温度控制在0～10℃。

三通管道9包括主管9-1、喉管9-2和支管9-3，材质为316不锈钢，管径为100～1000mm。主管9-1与支管9-3的夹角呈90°～170°；支管9-3连接飞灰储罐8的出料口。主管9-1连接碳酸化反应釜7的出水口7-10和水洗反应罐10进料口。利用主管入口与出口之间的压力差，由提升泵输送的碳酸溶液流经喉管9-2时，支管9-3内形成负压0.1～1MPa，从而将飞灰储罐8 内的飞灰吸入主管道9-1内，飞灰和碳酸溶液以0.5～2.5m/s的速率在管道内均质制浆，随后浆液流入水洗反应罐10内继续反应5～15min，再通过脱水机11将浆料进行固液分离，水洗滤液 pH值已降至8～9，可直接进入蒸发结晶器。

该新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统的工作方法，具体步骤如下：

步骤一、通过吸附炉1吸附捕集垃圾焚烧发电厂尾气中的CO₂气体，吸附炉1中吸附饱和的钙基沸石分子筛送入到750～1000℃的高温焙烧炉中解吸出CO₂气体，随后钙基沸石分子筛返回至吸附炉继续吸附，如此循环往复，直至吸附剂失活，更换新的吸附剂。

步骤二、高温焙烧炉解吸出的CO₂气体通过管道输送至CO₂压缩机进行加压释热，通过换热器4将CO₂降温冷却为液态，储存至液态CO₂储罐5中。将换热器4中经吸热升温的换热介质通过管道输送至气化器6中将余热加以利用，节省能耗。

步骤三、洁净水从碳酸化反应釜7上方的进水口流入，通过观测液位计控制釜内水位至罐体的2/3～3/4处。气化器将6液态CO₂转化成气态CO₂，通过单向阀输送至碳酸化反应釜7底部的环绕式微孔管道7-8中，顺次流入竖笛状管道7-7和风车状单向管道7-6中，使CO₂气体喷入水体。环绕式微孔管道7-8与风车状单向管道7-6喷出的两股CO₂气流形成对流扰动，使 CO₂气体与水充分接触反应。竖笛状管道7-7沿水平方向输出的CO₂气流进一步增强了扰动。通过控制气化器输出的CO₂气体温度来控制反应釜内的反应温度在0～10℃，通过控制反应釜的压力阀来控制反应釜内的压力为2.5～5.0Mpa，实现加压低温反应条件，最大化CO₂溶解量，使反应釜内形成饱和碳酸溶液。

步骤四、在提升泵叶轮高速运转下，碳酸溶液以高流速流经三通管道喉管时，在喉管内形成负压，压强为0.1～1MPa，从而将飞灰储罐内的飞灰通过支管吸入主管道内，控制碳酸溶液流速在0.5～2.5m/s，飞灰在喉管处与碳酸溶液剧烈混合，固液混合后的浆料在主管道内均质制浆，实现飞灰碳酸化制浆水洗，随后浆料进入水洗反应罐，在搅拌器作用下充分反应，搅拌机转速1～50r/min，将飞灰中的氢氧化钙、氧化钙转化为碳酸钙沉淀，泥浆颗粒粒径增大，有利于后续固液分离。

步骤五、当水洗反应罐中完成一次进料后，先关闭飞灰储罐与三通管道处的截止阀，停止飞灰吸入，继续通碳酸溶液5～10s将管道内残留的浆料冲洗干净，避免浆料在管道内板结堵塞。

步骤六、浆液在水洗反应罐中的停留时间为5～15min，随后水洗反应罐中的浆液进入脱水机进行固液分离，脱水时间10～15min，固相含水率可达到25％～30％。滤液pH值为8～9，可直接进入蒸发结晶制盐系统，固相进入高温窑炉制备钙基沸石分子筛，固相中氧化钙含量为 35％～40％。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元；其特征在于：所述的CO₂捕集装置包括吸附炉(1)和高温焙烧炉(2)；吸附炉(1)中填充有用于吸附CO₂气体的吸附剂；吸附炉(1)的进气口与垃圾焚烧尾气通过管道连接；吸附炉(1)与高温焙烧炉(2)通过循环管路连接；吸附炉(1)中的吸附剂吸附垃圾焚烧尾气中CO₂气体后输送到高温焙烧炉(2)煅烧解吸，将CO₂气体从垃圾焚烧尾气中分离出来，输送向多相混合制浆水洗单元的碳酸化反应釜(7)；

所述多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜(7)、飞灰储罐(8)、三通管道(9)和水洗反应罐(10)；碳酸化反应釜(7)的出水口、飞灰储罐(8)的飞灰出口和水洗反应罐(10)的输入口通过三通管道(9)连接；碳酸化反应釜(7)的出水口与三通管道(9)之间设置有提升泵；飞灰储罐(8)与三通管道(9)之间设置有截止阀；当碳酸化反应釜(7)向水洗反应罐(10)输送碳酸溶液时，能够利用碳酸溶液的流速在飞灰储罐(8)的飞灰出口处产生负压；水洗反应罐(10)的输出口与固液分离单元的输入口连接；

所述的碳酸化反应釜(7)包括釜体(7-1)、风车状单向管道(7-6)、竖笛状管道(7-7)和环绕式微孔管道(7-8)；碳酸化反应釜(7)上设置有进水口(7-3)、进气口(7-9)和出水口(7-10)；CO₂气体从进气口(7-9)输入碳酸化反应釜(7)；环绕式微孔管道(7-8)铺设在釜体内腔的底部，一端开口与碳酸化反应釜(7)的进气口(7-9)连接；环绕式微孔管道(7-8)的中心开口与竖笛状管道(7-7)的底端连通；风车状单向管道(7-6)包括分流接头，以及一根或多根分支管；分流接头上开设有位于底部的进流口和位于侧部的出流口；出流口数量与分支管数量对应；各分支管与分流接头的各出流口分别连接；分流接头的进流口与竖笛状管道(7-7)的顶端连接；环绕式微孔管道(7-8)的顶部开设有沿螺旋形依次排列的第一出气孔；竖笛状管道(7-7)上开设有沿自身轴线的周向依次排列的多排第二出气孔；风车状单向管道(7-6)的分支管底部开设有依次排列的多个第三出气孔；工作时，第一出气孔、第二出气孔和第三出气孔同时沿对应方向喷出CO₂气体，在碳酸化反应釜(7)中形成对流扰动，增大CO₂气体与水体的接触面积。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述吸附炉(1)中的吸附剂采用钙基沸石分子筛；钙基沸石分子筛通过固液分离单元分离出的固体部分在高温窑炉中制备得到。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述的CO₂捕集装置与多相混合制浆水洗单元之间设置有CO₂压缩单元；所述的CO₂压缩单元包括依次串联的CO₂压缩机(3)、换热器(4)、液态CO₂储罐(5)和气化器(6)；CO₂压缩机(3)的输入口与高温焙烧炉(2)的二氧化碳输出口连接；气化器(6)的输出口与碳酸化反应釜(7)的进气口连接；CO₂压缩机(3)和换热器(4)用于将CO₂气体压缩并液化后存储到液态CO₂储罐(5)；气化器(6)用于将液态CO₂储罐(5)中的CO₂液体气化后输送到多相混合制浆水洗单元；换热器(4)的换热介质管道与气化器(6)中的换热介质管道连接，将CO₂在换热器(4)中液化时释放的热量输送至气化器(6)进行利用。

4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：工作时，碳酸化反应釜(7)内的压力控制在2.5～5.0Mpa；通过调节气化器(6)输出的CO₂气体的温度，将碳酸化反应釜(7)内的反应温度控制在0～15℃。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述的三通管道(9)包括主管(9-1)和支管(9-3)；支管(9-3)与主管(9-1)的侧部连通，管径为100～1000mm；主管9-1与支管9-3的轴线夹角为10°～90°；主管(9-1)与支管(9-3)的轴线夹角小于90°的情况下，支管(9-3)的外端倾斜朝向靠近碳酸化反应釜(7)一侧；支管(9-3)与飞灰储罐(8)连接。

6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述碳酸化反应釜(7)的进气口和气化器(6)的输出口之间设置有单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述的碳酸化反应釜(7)上安装有压力阀(7-4)和液位计(7-5)。

8.根据权利要求1所述的一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述的环绕式微孔管道(7-8)呈平面螺旋形。

9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：竖笛状管道(7-7)上的每排第二出气孔的排列方向均平行于竖笛状管道(7-7)的轴线。

10.一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合方法，其特征在于：采用如权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其具体步骤如下：步骤一、通过吸附炉(1)吸附垃圾焚烧尾气中的CO₂气体，吸附炉(1)中吸附饱和的吸附剂送入到高温焙烧炉中解吸出CO₂气体，解吸后的吸附剂返回至吸附炉继续吸附；

步骤二、高温焙烧炉解吸出的CO₂气体通过管道输送至CO₂压缩机进行加压释热，通过换热器(4)将CO₂降温冷却为液态，储存至液态CO₂储罐(5)中；将换热器(4)中经吸热升温的换热介质通过管道输送至气化器(6)为CO₂液体的气化提供热量；

步骤三、向碳酸化反应釜(7)输入水；气化器将(6)液态CO₂转化成气态CO₂输送至碳酸化反应釜(7)底部的环绕式微孔管道(7-8)中，顺次流入竖笛状管道(7-7)和风车状单向管道(7-6)中，使CO₂气体喷入水体；

步骤四、提升泵将碳酸化反应釜(7)内的碳酸溶液输送到水洗反应罐(10)；流动的碳酸溶液在飞灰储罐的飞灰出口处产生负压，将飞灰吸入三通管道中与碳酸溶液混合，实现均质制浆；所得浆料进入水洗反应罐中进行水洗，飞灰中的氢氧化钙、氧化钙转化为碳酸钙沉淀，使得泥浆颗粒粒径增大；

步骤五、当水洗反应罐内的浆料量达到预设值后，先关闭飞灰储罐与三通管道处的截止阀，停止飞灰吸入，继续通入碳酸溶液将三通管道内残留的浆料冲洗入水洗反应罐后，提升泵停止输送碳酸溶液；

步骤六、水洗反应罐中的浆料水洗完成后输送到固液分离单元，分离得到固相送入高温窑炉制备钙基沸石分子筛，液相送入蒸发结晶制盐系统。

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