CN113501535A - 一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法 - Google Patents

一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法 Download PDF

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何骏
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张铮
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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其包括以下步骤：S1、焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A，滤液A经除杂净化后得到滤液B；S2、对滤液B进行加热浓缩，然后将焚烧烟气通入至滤液B中与滤液B反应，加入适量的氨水或尿素直至生成沉淀，反应完成后经冷却、过滤、干燥得到碳酸氢钠粗品。本发明将焚烧飞灰中利用价值较低的氯化盐转变为碳酸氢盐，解决了氯化钠、氯化钾工业盐的出路，提升了焚烧飞灰的利用价值。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法
技术领域
本发明属于环境保护及资源化利用领域，具体地说涉及一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法。
背景技术
目前世界上飞灰处理主要有土地(包括地质)处置和建材化利用两条技术路线。具体而言，土地处置包括固化稳定化后填埋处置和深部矿井贮存，建材化利用包括水泥窑协同处置、烧结和熔融。土地处置技术成熟，流程较短，可有效切断污染物的暴露途径，从而实现环境风险最小化的目标，因而一直是飞灰处理的主流技术路线，得到广泛认可和应用。然而近些年由于大城市可利用填埋场资源的短缺，飞灰水泥窑协同处置解决了大城市飞灰处理处置的难题，飞灰资源化利用作用建筑材料也受到越来越多的重视。通过对飞灰进行水洗处理，把当中的氯盐脱除后，利用水泥窑进行水洗飞灰的协同处置，可以大大提高飞灰的处置量，达到熟料产能5％左右，并且因其无二次污染，对水泥生产影响小，可以处置各种类型飞灰，而得到大面积的推广。
飞灰中无机氯盐不仅会降低资源化产品的质量，而且会破坏生产过程.另外，无机氯盐也会对飞灰处理处置的其他技术有不利影响。飞灰氯盐的去除最有效的方式就是水洗，水洗法可以经济有效地将飞灰中绝大部分氯盐溶出，成本较低，同时水洗效果也已达到要求，能显著改善垃圾飞灰的质量并提高其后期资源化利用率。工业级氯化钠氯化钾工业盐由于来源广泛、价格低廉，成为许多化工企业的首选。然而水泥后氯盐的去除以及浓缩结晶得到的氯化钠氯化钾工业盐由于飞灰中的杂质影响了其市场出路，氯化盐的品质及出路成为制约飞灰水泥窑处理处置技术的关键瓶颈。飞灰水洗结晶得到的氯化盐由于品质问题，很难替代传统来源及传统工艺生产的工业级氯化钠氯化钾。
综上可见，飞灰水洗或酸洗处理资源化利用技术路线得到的产品主要是氯化钠和氯化钾工业盐。市场调研发现，飞灰水洗液浓缩结晶得到的氯化钠氯化钾工业盐由于杂质问题，产品品质不高，限制了工业盐产品的市场销路及应用，工业盐的品质及产品滞销成为影响飞灰水洗资源化技术路线的卡脖子环节。
因此，现有技术需要进一步改进和提高。
发明内容
针对现有技术的种种不足，现提出一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，并提供如下技术方案：
一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其包括以下步骤：
S1、焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A，滤液A经除杂净化后得到滤液B；
S2、对滤液B进行加热浓缩，然后将焚烧烟气通入至滤液B中与滤液B反应，加入适量的氨水或尿素直至生成沉淀，反应完成后经冷却、过滤、干燥得到碳酸氢钠粗品。
进一步地，还包括以下步骤：S3、将步骤S2中获得的碳酸氢钠粗品作为干法脱硫吸附剂与焚烧烟气反应，反应完成后收尘获得飞灰，将飞灰与步骤S1中的焚烧飞灰混合并返回至步骤S1中。
进一步地，步骤S1中，焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A具体包括以下步骤：
步骤S11、将焚烧飞灰与水混合搅拌，抽滤后得到一级水洗滤液；
步骤S12、将一级水洗滤液与下一批焚烧飞灰混合搅拌，抽滤后得到二级水洗滤液，即滤液A。
进一步地，步骤S11中，焚烧飞灰与水按照液固比(1-4)：1混合。
进一步地，步骤S1中，除杂净化过程得到滤液B具体为：向滤液A中加入钡盐或铝酸钠盐，钡盐或铝酸钠盐与滤液A中的硫酸盐及钙离子反应，过滤沉淀后得到滤液B。
进一步地，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B的反应条件为：反应温度小于等于35℃，溶液pH值为8-10，反应时间为15min-30min。
进一步地，步骤S2中，将焚烧烟气的温度分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源。
进一步地，焚烧烟气分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源时的温度为140℃-150℃。
进一步地，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B反应完成并冷却、过滤得到滤液B，将滤液B加入至下一批滤液A中。
综上所述，本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)将焚烧飞灰中利用价值较低的氯化盐转变为碳酸氢盐，解决了氯化钠、氯化钾工业盐的出路，提升了焚烧飞灰的利用价值。
(2)将生活垃圾焚烧飞灰中的氯化钠和氯化钾制备得到工业级小苏打，并将该工业级小苏打作为垃圾焚烧烟气的干法脱硫工艺中的脱酸吸附剂使用，通过低廉的氯化物转变为高利用价值的烟气净化材料，实现难处理物质的厂内循环，提高了物质和元素的利用率，降低了烟气净化的材料成本及烟气净化成本，提高了焚烧厂的综合效益。
(3)利用焚烧烟气的高温余热能量浓缩飞灰滤液A，提高了能源的利用率，节约处理成本。
(4)将焚烧烟气中的氨气和二氧化碳转变为有价值产品，减少了温室气体的排放。
附图说明
图1是本发明具体实施例1中生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法的方法流程图；
图2是本发明具体实施例1中生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法的过程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
具体实施例1
一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，如图1-2所示，其包括以下步骤：
S1、焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A，滤液A经除杂净化后得到滤液B；
S2、对滤液B进行加热浓缩，然后将焚烧烟气通入至滤液B中与滤液B反应，根据焚烧烟气与滤液B的反应情况补充一定量的氨水或尿素直至生成沉淀，反应完成后经冷却、过滤、干燥得到碳酸氢钠粗品。
进一步地，该生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法还包括以下步骤：S3、将步骤S2中获得的碳酸氢钠粗品作为干法脱硫吸附剂与焚烧烟气反应，反应完成后收尘获得飞灰，将飞灰与步骤S1中的焚烧飞灰混合并返回至步骤S1中，实现厂内的物质循环。
进一步地，步骤S1中，焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A具体包括以下步骤：
步骤S11、将焚烧飞灰与水在搅拌器中混合搅拌20min-30min，利用抽滤机抽滤后得到一级水洗滤液，将一级水洗滤液作为下一批焚烧飞灰的水洗浸出；
步骤S12、将一级水洗滤液与下一批焚烧飞灰混合搅拌，抽滤后得到二级水洗滤液，即滤液A。通过两级水洗工序使得焚烧飞灰水洗综合液固比为(0.5-2):1，通过两级水洗工序，使得滤液A中氯化钠、氯化钾浓度达到此时条件溶解度的80％。
具体的，经二级水洗过滤后得到的滤饼通过水泥窑协同处置。
进一步地，步骤S11中，焚烧飞灰与水按照液固比(1-4)：1混合。
进一步地，步骤S1中，除杂净化过程得到滤液B具体为：向滤液A中加入钡盐或铝酸钠盐，钡盐或铝酸钠盐与滤液A中的硫酸盐及钙离子反应，过滤沉淀后得到滤液B。通过除杂净化过程去除滤液A中的硫酸盐及钙离子。
进一步地，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B的反应条件为：反应温度小于等于35℃，溶液pH值为8-10，反应时间为15min-30min。本发明利用侯氏制碱法的反应原理制备碳酸氢钠(侯氏制碱法是将CO2和NH3通入NaCl溶液中，生成NaHCO3)。利用焚烧烟气中的二氧化碳(10％-15％)和氨气(6％-8％)与滤液中的氯化钠和氯化钾反应。焚烧烟气与氯化钠反应的化学方程式为：
NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4Cl (1)
进一步地，步骤S2中，将焚烧烟气的温度分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源，提高能源利用率，降低处理成本。
进一步地，焚烧烟气分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源时的温度为140℃-150℃。
进一步地，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B反应完成并冷却、过滤得到滤液B，将滤液B加入至下一批滤液A中。
具体的，本实施例中，碳酸氢钠粗品进入干法脱酸反应塔中与高温的焚烧烟气混合，在高温条件下碳酸氢钠分解为碳酸钠、二氧化碳和水并与酸性气体反应将其去除，反应后的废钠盐通过布袋除尘器收尘后与生活垃圾焚烧飞灰混合，并返回至步骤S1中继续处理，实现厂内物质的循环。根据NOx浓度控制要求，在布袋除尘器后再设低温SCR脱硝装置。其特点为：脱硫反应在气固状态下完成，脱硫效率高、装置简单，无温降、无水耗、无废水产生。
优选的，干法脱酸反应塔入口处及布袋除尘器出口处的SO2浓度通过S710分析仪在线测定，温度通过热电阻温度计在线测定，烟气流量通过反应器入口烟道文丘里差压计算，碳酸氢钠粗品的加量通过给料机的转速来计算，碳酸氢钠粗品的粒径通过磨机的筛分分级器调节。将碳酸氢钠粗品的粒径控制在20μm以内，能达到较优的脱硫效果及脱硫效率。反应温度设置为180℃～220℃。
小苏打干法脱硫较消石灰干法脱硫具有脱SO2和脱HCl脱效率高、产物颗粒物过滤效果提高、满足达标要求更加可靠等优点，而氢氧化钙受到自身反应机理的影响，难以保证达标。垃圾焚烧厂采用干法去除酸性气体，虽然小苏打的经济性较熟石灰差，但去除效率更高。可见小苏打的成本是制约干法脱硫在垃圾焚烧厂应用的重要因素之一，若实现小苏打制备成本的低廉化将有助于提升垃圾焚烧厂烟气净化效果及净化系统的稳定性和可靠性。本发明将飞灰中的氯化钠和氯化钾制备得到工业级小苏打，作为垃圾焚烧烟气的干法脱硫工艺中脱酸吸附剂，通过低廉氯化物转变为高利用价值的烟气净化材料，实现难处理物质的厂内循环，提高了物质和元素的利用率，降低了烟气净化的材料成本及烟气净化成本，提高了焚烧厂的综合效益。
另外，垃圾焚烧烟气的物质及热量能源利用亦成为近些年垃圾焚烧厂热效率提高的重要方向。焚烧烟气在布袋除尘器出口处的烟温一般在130℃-150℃，如此高温的焚烧烟气的排放势必造成能源的浪费。此外，近些年得到快速应用的PNCR、SCNR烟气净化工艺中使得烟气中氨含量增加。按照燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范(HJ2053-2018)规定中SNCR规定氨逃逸限值<8mg/m3(ppm)。烟气中二氧化碳组成未得到处理直接排放，烟气中氨气、二氧化碳、热量的排放造成了资源和能源的浪费。本发明利用焚烧烟气的高温余热能量浓缩飞灰水洗后获得的滤液A，并为小苏打粗品干燥过程提供热源，提高了能源利用率，同时本发明将焚烧烟气与滤液A反应获得小苏打，将焚烧烟气中的氨气及二氧化碳转变为有价值产品，减少了温室气体的排放，具有良好的环保意义。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A，滤液A经除杂净化后得到滤液B；
S2、对滤液B进行加热浓缩，然后将焚烧烟气通入至滤液B中与滤液B反应，加入适量的氨水或尿素直至生成沉淀，反应完成后经冷却、过滤、干燥得到碳酸氢钠粗品。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：S3、将步骤S2中获得的碳酸氢钠粗品作为干法脱硫吸附剂与焚烧烟气反应，反应完成后收尘获得飞灰，将飞灰与步骤S1中的焚烧飞灰混合并返回至步骤S1中。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S1中，焚烧飞灰经水洗过滤后得到滤液A具体包括以下步骤：
步骤S11、将焚烧飞灰与水混合搅拌，抽滤后得到一级水洗滤液；
步骤S12、将一级水洗滤液与下一批焚烧飞灰混合搅拌，抽滤后得到二级水洗滤液，即滤液A。
4.根据权利要求3所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S11中，焚烧飞灰与水按照液固比(1-4)：1混合。
5.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S1中，除杂净化过程得到滤液B具体为：向滤液A中加入钡盐或铝酸钠盐，钡盐或铝酸钠盐与滤液A中的硫酸盐及钙离子反应，过滤沉淀后得到滤液B。
6.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B的反应条件为：反应温度小于等于35℃，溶液pH值为8-10，反应时间为15min-30min。
7.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S2中，将焚烧烟气的温度分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源。
8.根据权利要求7所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，焚烧烟气分别作为滤液B加热浓缩的热源及碳酸氢钠粗品干燥的热源时的温度为140℃-150℃。
9.根据权利要求2所述的生活垃圾焚烧飞灰资源化处理方法，其特征在于，步骤S2中，焚烧烟气与滤液B反应完成并冷却、过滤得到滤液B，将滤液B加入至下一批滤液A中。
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