CN113578920B - 一种飞灰处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于垃圾焚烧飞灰无害化及资源化利用领域，具体是一种飞灰处理系统及处理方法，其中飞灰处理系统包括：飞灰供应装置；外加剂供应装置，其盛装有可溶性磷酸盐溶液；超临界水热反应器，飞灰和可溶性磷酸盐溶液能够在超临界水热反应器中混合并进行超临界水热反应；第二固液离心机，用于将超临界水热反应结束后输送来的混合物料进行固液分离；灰渣烘干装置，用于将第二固液离心机分离出的固体物料进行烘干。本发明的飞灰处理系统及方法中，通过对飞灰进行超临界水热处理，不仅能高效降解飞灰中二噁英类有机污染物，同步实现多种重金属的稳定，且处理前后飞灰体积变化较小，能够实现灰渣的资源化再利用，处理效率高、适用性强、无二次污染。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧飞灰无害化及资源化利用领域，具体是一种飞灰处理系统。
背景技术
城市生活垃圾、危险废物、医疗垃圾等在焚烧过程中会产生约占焚烧物质量3-7％的飞灰。由于飞灰中含有有毒重金属(如砷、铅、镉等)、高浓度可溶盐以及二噁英类挥发性有机污染物，已被列入国家危险废物之一。因此，飞灰的无害化处理是一个亟待解决的社会与环境问题。
目前，针对焚烧飞灰普遍采用处置技术包括水泥固化技术、化学药剂稳定化技术和高温热处理技术；但是，这些处置方法均存在一定的缺陷或不足，例如水泥固化技术，其对锌、铅等两性重金属稳定效果不显著，处理后飞灰增容较大，且不能完全消除二噁英类持久性污染物；例如化学药剂稳定化技术，其难以实现多种重金属的同步稳定，且处理后的废液中存在溶解性盐类及悬浮状重金属，仍需进一步处理；再例如高温热处理技术，其处理温度一般在1000℃以上，消耗能源较大，且存在重金属挥发对环境造成二次污染的风险。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的一项或者多项问题，本发明提供一种飞灰处理系统及处理方法，具体方案如下：
第一方面，本发明公开了一种飞灰处理系统，包括：
飞灰供应装置，用于盛装并供应飞灰；
外加剂供应装置，用于盛装并供应具有预定浓度的可溶性磷酸盐溶液；
超临界水热反应器，其设置有超临界水热反应器入料口和超临界水热反应器出料口，其中，所述超临界水热反应器入料口同时与所述飞灰供应装置的出料口和外加剂供应装置的出料口连接，从而能够同时从所述超临界水热反应器入料口向超临界水热反应器的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，使得所述飞灰和可溶性磷酸盐溶液形成能够在反应腔中进行超临界水热反应的混合物料；
第二固液离心机，其入料口通过管道连接至所述超临界水热反应器出料口，用于将超临界水热反应结束后的输送来的混合物料进行固液分离；
灰渣烘干装置，设置在所述第二固液离心机的固体出料口处，用于将所述第二固液离心机分离出的固体物料进行烘干。
优选的，所述飞灰供应装置包括：
飞灰储存仓，用于盛装飞灰，且设置有用于排出其内部飞灰的飞灰出料口；通过管道相连接的飞灰振荡喂料器和第一电子称，其中，所述飞灰振荡喂料器的入料口通过管道连接至所述飞灰出料口，再经过所述第一电子称的出料口将称重后的飞灰输送至所述超临界水热反应器入料口。
优选的，所述外加剂供应装置包括：
外加剂供应仓，用于盛装所述可溶性磷酸盐，且设置有用于排出其内部物料的外加剂供应仓出料口；通过管道相连接的外加剂振荡喂料器以及第二电子称，其中，所述外加剂振荡喂料器的入料口通过管道连接至所述外加剂供应仓出料口；外加剂储罐，其设置有外加剂储罐入料口和外加剂储罐出料口，所述外加剂储罐入料口通过管道连接至所述第二电子称的出料口，可溶性磷酸盐能够从所述第二电子称的出料口流入所述外加剂储罐中，并与另外添加到所述外加剂储罐中的第一预定液体进行混合，得到预定浓度的可溶性磷酸盐溶液；第四螺旋计量水泵，其入料口通过管道连接至所述外加剂储罐出料口，其出料口通过管道连接至所述超临界水热反应器入料口，使得所述外加剂储罐中的混合溶液能够按剂量进入到所述超临界水热反应器，并与其中的飞灰混合。
优选的，所述飞灰处理系统还包括：
超声水洗装置，其设置在所述飞灰供应装置与所述超临界水热反应器的超临界水热反应器入料口之间，用于对进入所述超临界水热反应器的飞灰进行超声水洗。
优选的，所述超声水洗装置包括：
通过管道相连接的第一螺旋进料器和第一螺杆进料泵，其中，所述第一螺旋进料器的入料口通过管道与所述飞灰供应装置中第一电子称的出料口连接，且所述飞灰供应装置中的飞灰能够与另外添加的第二预定液体在所述第一螺旋进料器的入料口处进行混合，形成流体状的飞灰溶液；超声仪，其设置有超声仪入料口和超声仪出料口，所述超声仪入料口通过管道与所述第一螺杆进料泵的出料口连接，用于将从所述第一螺杆进料泵的出料口进入其内部的飞灰溶液进行超声水洗；第一螺杆出料泵，其入料口通过管道连接至所述超声仪出料口；第一固液离心机，其入料口通过管道连通至所述第一螺杆出料泵的出料口，用于将该出料口流出且经过超声水洗的飞灰溶液进行固液分离；第一传送装置，用于将所述第一固液离心机分离出的固体飞灰传送至所述超临界水热反应器入料口。
优选的，所述超声水洗装置还包括：
滤液回用储存罐，其设置有第一出料口，第一入料口以及第二入料口，其中，所述第一入料口通过第五螺旋计量水泵以及管道与所述第二固液离心机的液体出料口连接，所述第二入料口通过第二螺旋计量水泵以及管道与所述第一固液离心机的液体出料口连接，所述第一出料口通过第一螺旋计量水泵以及管道与所述第一螺旋进料器的入料口连接，所述滤液回用储存罐能够将所述第一固液离心机中分离的液体进行回收，并将回收的液体作为所述第一螺旋进料器的入料口处添加的第二预定液体，从而与飞灰混合。
优选的，所述滤液回用储存罐还包括位于其顶部的所述第二出料口；以及所述飞灰处理系统还包括：
氯盐资源回收利用装置，其顶部的一个入料口通过管道与所述滤液回用储存罐的第二出料口连接，用于对从所述第二出料口流入其内部的液体进行处理，以回收液体中的氯盐。
优选的，所述飞灰处理系统还包括：
蒸汽回用冷凝装置，其设置有蒸汽回用冷凝装置入料口和蒸汽回用冷凝装置出料口，所述蒸汽回用冷凝装置入料口通过管道与所述氯盐资源回收利用装置顶部的另一个入料口连接，以回收所述氯盐资源回收利用装置中产生的蒸汽；第三螺旋计量水泵，其入料口通过管道连接至所述蒸汽回用冷凝装置出料口，其出料口通过管道连接至所述外加剂储罐的外加剂储罐入料口，使得所述蒸汽回用冷凝装置中回收的液体能够作为添加到所述外加剂储罐中的第一预定液体。
优选的，所述飞灰处理系统还包括：
通过管道相连接的第二螺旋进料器和第二螺杆进料泵，其中，所述第二螺旋进料器的入料口设置在所述第一传送装置的出料端，所述第二螺杆进料泵的出料口通过管道连接至所述超临界水热反应器入料口；水冷循环系统，其通过管道连接至所述超临界水热反应器，用于在超临界水热反应结束后将所述超临界水热反应器冷却至室温，其中，所述第二固液离心机入料口处接收的是超临界水热反应结束后且经过冷却的混合物料。
优选的，所述飞灰处理系统还包括：
搅拌装置，所述搅拌装置分别设置在所述超临界水热反应器中以及所述外加剂储罐中。
第二方面，本发明基于上述任一飞灰处理系统，提供一种飞灰处理方法，包括如下步骤：
步骤一、经飞灰供应装置和外加剂供应装置同时从所述超临界水热反应器入料口向超临界水热反应器的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，使飞灰和可溶性磷酸盐溶液混合然后在超临界水热反应器的反应腔中进行超临界水热反应；
步骤二、采用所述第二固液离心机将超临界水热反应结束后输送来的混合物料进行固液分离；
步骤三、采用所述灰渣烘干装置将所述第二固液离心机分离出的固体物料进行烘干。
优选地，所述飞灰处置方法还包括在步骤一之前使飞灰与滤液回用储存罐中的滤液混合，然后进入超声仪中进行超声洗涤，然后进行固液分离；分离后的固体物料进入第二螺旋进料器中，分离后的液体计量后输送回所述滤液回用储存罐中；
其中，飞灰的质量与可溶性磷酸盐溶液的体积比为1:2～1:4kg/L；可溶性磷酸盐溶液以磷酸根计浓度为0.025～0.15mol/L；
超临界水热反应器的反应温度为380～420℃，反应压力为22.1～24MPa，反应时间为5～20min；
飞灰与所述滤液的质量体积比值为1:2～1:8kg/L；超声洗涤的时间为30～60min，温度为20～35℃。
本发明具有以下有益技术效果：
1)本发明的飞灰处理系统及处理方法中，通过超临界水热反应器对飞灰进行超临界水热处理，不仅能高效降解飞灰中二噁英类有机污染物，同步实现多种重金属的稳定，且处理前后飞灰体积变化较小，灰渣可以资源化再利用，并具有处理效率高、适用性强、无二次污染等优点；
2)本发明的飞灰处理系统及处理方法中，在飞灰进入将超临界水热反应器之前，还通过超声水洗装置对其进行超声水洗，从而可以加速微粒间的相互作用，促进飞灰中难溶性氯盐溶解于水溶液中，提高了氯盐的去除率，极大降低了飞灰中可溶性氯盐对超临界水热反应装置的堵塞、腐蚀和磨损；
3)本发明的飞灰处理系统及处理方法中，还设置有滤液回用储存罐，可以将经过超临界水热反应且离心处理后的液相产物进行回收，同时能够将回收的滤液输送至超临界水热反应器入料口处，从而与待处理的飞灰进行混合，以实现废液的循环再利用；
4)本发明的飞灰处理系统及处理方法中，还设置有氯盐资源化回收利用装置，形成了蒸发水和超临界水热反应装置所产生的废液回流至超临界水热反应系统的水内部循环模式，实现了处理过程中水资源最大化的循环利用，且无废水排放，避免了产生二次污染的风险；
5)本发明的飞灰处理系统结构合理，操作简单，运行维护成本低，具有良好的安全性、适用性和经济性。
附图说明
图1是超临界水热处理飞灰系统的结构简图。
其中：1-飞灰供应装置，2-超声水洗装置，3-外加剂供应装置，4-超临界水热装置，5-蒸汽回用冷凝装置，6-氯盐资源回收利用装置，7-灰渣烘干装置，8-电动搅拌装置，11-飞灰储存仓，12-飞灰出料口，13-飞灰震荡喂料器，14-第一电子称，21-超声仪入料口，211-第一螺旋进料器，212-第一螺杆进料泵，213-第一螺旋计量水泵，22-超声仪，23-超声仪出料口，231-第一螺杆出料泵，24-第一固液离心，241-第一传送装置，25-滤液回用储存罐，250-第一出料口，255-第二出料口，252-第一入料口，253-第二入料口，254-第二螺旋计量泵，31-外加剂供应仓，32-外加剂供应仓出料口，33-外加剂储罐，331-外加剂储罐入料口，332-外加剂储罐出料口，333-第四螺旋计量水泵，34-外加剂震荡喂料器，35-第二电子称，41-超临界水热反应器入料口，411-第二螺旋进料器，412-第二螺旋进料泵，42-超临界水热反应器出料口，43-超临界水热反应器，44-第二固液离心机，45-第五螺旋计量水泵，46-水冷循环系统，51-蒸汽回用冷凝装置入料口，52-蒸汽回用冷凝装置出料口，53-第三螺旋计量水泵。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
需要理解的是，在本申请的描述中可能涉及到的技术术语，例如“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1对本发明的飞灰处理系统做进一步详细说明。
第一方面，如图1所示，本发明公开了一种飞灰处理系统，其可以包括飞灰供应装置1、外加剂供应装置3、超临界水热装置4、以及灰渣烘干装置7。
其中，飞灰供应装置1用于盛装并供应飞灰；外加剂供应装置3用于盛装并供应具有预定浓度(具体可根据使用需求进行适合的选择)的可溶性磷酸盐溶液。
超临界水热装置4可以根据需要选择为多种适合的结构，本实施例中，超临界水热装置4包括超临界水热反应器43以及第二固液离心机44；具体的，超临界水热反应器43设置有超临界水热反应器入料口41和超临界水热反应器出料口42，其中，超临界水热反应器入料口41同时与飞灰供应装置1的出料口和外加剂供应装置3的出料口连接，从而能够同时从超临界水热反应器入料口41向超临界水热反应器43的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，且飞灰和可溶性磷酸盐溶液形成能够在反应腔中进行超临界水热反应的混合物料。
灰渣烘干装置7同样可以根据需要选择已知的多种适合的烘干装置，本实施例中为回转滚筒烘干机；具体的，灰渣烘干装置7设置在第二固液离心机44的固体出料口处，用于将第二固液离心机44分离出的固体物料进行烘干。
综上，本发明的飞灰处理系统中，通过超临界水热反应器对飞灰进行超临界水热处理，不仅能高效降解飞灰中二噁英类有机污染物，同步实现多种重金属的稳定，且处理前后飞灰体积变化较小，灰渣可以资源化再利用，并具有处理效率高、适用性强、无二次污染等优点。
可以理解的是，上述飞灰供应装置1以及外加剂供应装置3同样可以根据需要设计成多种适合的结构。
在本实施例中，飞灰供应装置1包括飞灰储存仓11、飞灰震荡喂料器13以及第一电子称14，其中，飞灰储存仓11由半封闭筒状壳体构成，用于盛装飞灰，在其底部设置有用于排出其内部飞灰的飞回出料口12；以及，飞灰振荡喂料器13的入料口通过管道连接至飞灰出料口12，飞灰振荡喂料器13的出料口通过管道连接至第一电子称14的入料口，进入第一电子称14中飞灰先在其内部进行称重，随后再从第一电子称14的出料口将称重完成后的飞灰输送至超临界水热装置4中进行超临界水热反应。
进一步，在本实施例中，外加剂供应装置3包括外加剂供应仓31、外加剂储罐33、外加剂振荡喂料器34、第二电子称35以及第四螺旋计量水泵333。
具体的，外加剂供应仓31由半封闭筒状壳体构成，用于盛装可溶性磷酸盐，且在外加剂供应仓31的底部设置有用于排出其内部物料的外加剂供应仓出料口32；外加剂供应仓出料口32依次通过外加剂震荡喂料器34和第二电子称35(外加剂震荡喂料器34的出料口与第二电子称35的入料口通过管道相连接)与外加剂储罐33顶部的外加剂储罐入料口331连接，从而使得可溶性磷酸盐能够从第二电子称35的出料口流入外加剂储罐33中，并与另外添加到外加剂储罐33中的第一预定液体进行混合，得到预定浓度的可溶性磷酸盐溶液；另外，外加剂储罐33底部还设置有外加剂储罐出料口332，该出料口通过管道与第四螺旋计量水泵333的入料口连接，第四螺旋计量水泵333的出料口又通过管道连接至超临界水热反应器入料口41，从而使得外加剂储罐33中的混合溶液能够按剂量进入到超临界水热反应器43，并与其中的飞灰混合。
进一步，在上述飞灰处理系统中，由于飞灰中具有较高的可溶性氯盐含量(15-25％)，而且又处于超临界水热的高温高压的反应条件下，这样不仅会加剧设备的阀门、管件、反应器等的磨损和腐蚀，还会造成反应过程中产生的无机盐析出，沉积到反应器内表面，引起反应器或管道的堵塞，造成整套反应设备无法正常运行，严重影响超临界水热反应设备运行的稳定性、可靠性和经济性，制约了超临界水热处理飞灰技术的发展。
为此，本发明的飞灰处理系统中还可以包括超声水洗装置2；超声水洗装置2设置在飞灰供应装置1与超临界水热反应器43的超临界水热反应器入料口41之间，用于对进入超临界水热反应器43的飞灰进行超声水洗。
本实施例中，超声水洗装置2包括超声仪22、第一螺旋进料器211和第一螺杆进料泵212、第一螺杆出料泵231、第一固液离心机24以及第一传送装置241。
具体的，第一螺旋进料器211的入料口通过管道与飞灰供应装置1中第一电子称14的出料口连接，使得飞灰供应装置1中的飞灰能够与另外添加的第二预定液体在第一螺旋进料器211的入料口处进行混合，形成流体状的飞灰溶液，另外，第一螺旋进料器211的出料口与第一螺杆进料泵212的入料口通过管道相连接。
进一步，超声仪22设置有超声仪入料口21和超声仪出料口23，超声仪入料口21通过管道与第一螺杆进料泵212的出料口连接，用于将从第一螺杆进料泵212的出料口进入超声仪内部的飞灰溶液进行超声水洗；另外，超声仪出料口23还通过管道与第一螺杆出料泵231入料口连接，第一螺杆出料泵231出料口再通过管道连通至第一固液离心机24的入料口，使得经过超声水洗的飞灰溶液能够进入第一固液离心机24中进行固液分离；进一步，再通过第一传送装置241将第一固液离心机24分离出的固体飞灰传送至超临界水热反应器入料口41，从而完成飞灰在进入超临界水热反应器43之前的超声水洗和固液分离的过程。
另外，为便于将第一传送装置241将固体飞灰传送至超临界水热反应器入料口41，还可以设置第二螺旋进料器411和第二螺杆进料泵412；具体的，第二螺旋进料器411的入料口设置在第一传送装置241的出料端，第二螺旋进料器411的出料口再通过管道连接第二螺杆进料泵412的入料口，最后，第二螺杆进料泵412的出料口通过管道连接至超临界水热反应器入料口41。
本发明的飞灰处理系统中，通过超声水洗装置对飞灰进行超声水洗，从而可以加速微粒间的相互作用，促进飞灰中难溶性氯盐溶解于水溶液中，提高了氯盐的去除率，极大降低了飞灰中可溶性氯盐对超临界水热反应装置的堵塞、腐蚀和磨损。
进一步，为提高飞灰处理系统处理飞灰过程中水资源最大化的循环利用，以及减少废水排放，本发明的飞灰处理系统中还可以包括滤液回用储存罐25、蒸汽回用冷凝装置5以及氯盐资源回收利用装置6。
其中，滤液回用储存罐25设置有第一出料口250、第二出料口255、第一入料口252以及第二入料口253；其中，第一入料口252通过第五螺旋计量水泵45以及管道与第二固液离心机44的液体出料口连接，第二入料口253通过第二螺旋计量水泵254以及管道与第一固液离心机24的液体出料口连接，第一出料口250通过第一螺旋计量水泵213以及管道与第一螺旋进料器211的入料口连接；这样结果使得滤液回用储存罐25能够将第一固液离心机24中分离的液体进行回收，并将回收的液体作为第一螺旋进料器211的入料口处添加的第二预定液体，从而与飞灰混合。
因此，本发明的飞灰处理系统中，通过滤液回用储存罐25的设置，可以将经过超临界水热反应且离心处理后的液相产物进行回收，并输送至超临界水热反应器入料口处进行再利用，从而实现废液的循环再利用。
进一步，氯盐资源回收利用装置6可以采用已知的多种适合的装置，本实施例中为锅炉；在氯盐资源回收利用装置6的顶部的一个入料口通过管道与滤液回用储存罐25的第二出料口255连接，用于对从第二出料口255流入其内部的液体进行处理，以回收液体中的氯盐。
相应的，蒸汽回用冷凝装置5上设置有蒸汽回用冷凝装置入料口51和蒸汽回用冷凝装置出料口52，蒸汽回用冷凝装置入料口51通过管道与氯盐资源回收利用装置6顶部的另一个入料口连接，以回收氯盐资源回收利用装置6中产生的蒸汽；并且，蒸汽回用冷凝装置出料口52还通过管道连接第三螺旋计量水泵53的入料口，第三螺旋计量水泵53的出料口又通过管道连接至外加剂储罐33的外加剂储罐入料口331，使得蒸汽回用冷凝装置5中回收的液体能够作为添加到外加剂储罐33中的第一预定液体。
因此，本发明的飞灰处理系统中，通过设置氯盐资源化回收利用装置、蒸汽回用冷凝装置，形成了氯盐资源化回收利用装置的蒸发水和超临界水热反应装置所产生的废液回流至超临界水热反应系统的水内部循环模式，实现了处理过程中水资源最大化的循环利用，且无废水排放，避免了产生二次污染的风险。
进一步，本发明的飞灰处理系统还可以包括水冷循环系统46以及搅拌装置8。
水冷循环系统46通过管道连接至超临界水热反应器43，用于在超临界水热反应结束后将超临界水热反应器43冷却至室温，此时，上述第二固液离心机44入料口处所接收的物料，则是超临界水热反应结束后且经过冷却的混合物料。
进一步，搅拌装置8可以是电动搅拌装置，其中一个搅拌装置8设置在超临界水热反应器43中，用于对超临界水热反应器43中的物料进行搅拌，以提高超临界水热反应效率，另一个搅拌装置8设置在外加剂储罐33中，用于加速储罐中溶液的混合(稀释)速度。
第二方面，本发明公开了一种飞灰处理方法，采用上述飞灰处理系统处置飞，在本发明所有的实施方案中，飞灰处理方法都至少包含以下步骤
步骤一、经飞灰供应装置1和外加剂供应装置3同时从所述超临界水热反应器入料口向超临界水热反应器43的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，使飞灰和可溶性磷酸盐溶液混合然后再超临界水热反应器的反应腔中进行超临界水热反应；
步骤二、采用第二固液离心机4将超临界水热反应结束后的输送来的混合物料进行固液分离；
步骤三、采用灰渣烘干装置7将第二固液离心机分离出的固体物料进行烘干。
在一个具体实施例中，具体处理步骤如下：
1)、飞灰供应装置1将飞灰储存仓11中的飞灰经过飞灰震荡喂料器13，均匀输送送至第一电子秤14进行称重。
2)、称重后的飞灰进入在第一螺旋进料器211中，并与经过第一螺旋计量水泵213计量的滤液回用储存罐25中的滤液混合，随后经过第一螺杆进料泵212均匀的进入超声仪22中进行超声洗涤；第一螺杆出料泵231再将洗涤后的产物均匀的输送至第一固液分离机24进行固液分离；分离后的固体物料(飞灰滤饼)经过第一传送装置241进入第二螺旋进料器411中，分离后的液体通过第二螺旋计量水泵254计量后输送会滤液回用储存罐25中，此时，罐中的液体因为加入的滤液含有大量的氯盐，先将其输送至氯盐资源回收利用装置6中进行进一步氯盐回收，其过程中产生的水蒸气进入与其连接的蒸汽回用冷凝罐5中。
3)、蒸汽回用冷凝罐5中的水经过第三螺旋计量水泵53计量后进入外加剂储存仓33中，同时外加剂供应仓31将未稀释的外加剂(可溶性磷酸盐溶液)通过外加剂震荡喂料器34输送至第二电子秤35进行计量，最后进入外加剂储存仓33中。
4)、外加剂储存仓33中稀释后的外加剂经过第四计量水泵333计量后进入超临界水热反应器43，同时固体物料(飞灰滤饼)经过第二螺旋进料泵412也进入超临界水热反应器43中，两者完成超临界水热反应后，开启水冷循环系统46将设备冷却至室温(25摄氏度)，冷却后的物料输送至第二固液离心机44中进行固液分离，所得的固体滤饼再通过传送装置输送至烘干装置7进行烘干处理，同时，分离后的液体经过第五螺旋计量水泵45计量后输送至滤液回用储存罐25中等待下次循环利用。
进一步，在大多数实施例中：
飞灰的质量与可溶性磷酸盐溶液的体积比在1:2～1:4kg/L范围内；
可溶性磷酸盐溶液以磷酸根计浓度为0.025～0.15mol/L；
超临界水热反应器(43)的反应温度为380～420℃，反应压力为22.1～24MPa，反应时间为5～20min；
飞灰与所述滤液的质量体积比值为1:2～1:8kg/L；
超声洗涤的时间为30～60min，温度为20～35℃。
其中外加剂供应仓31中的外加剂为：磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等可溶性磷酸盐中的一种或多种。
应用案例：
处理对象：采自回转窑焚烧危险废物所产生的飞灰，其中Cl含量为：12.6％；二噁英毒性当量为：2.61ng-TEQ/g；按照HJ/T300《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对飞灰进行重金属浸出毒性实验，检测出浸出液中重金属浓度分别为：Cd：3.27mg/L，Cu：40.33mg/L，Ni：1.28mg/L，Pb：5.73mg/L，Zn：64.22mg/L，Cr：0.25mg/L。
采用本发明的飞灰处理系统处理和处理方法进行处理,处理过程中的试验参数如下表1：
表1
结果显示：处理前述飞灰，本发明提供的处理工艺达到的平均水平如下；
超声洗涤后得到的滤饼中氯的含量平均占滤饼的2.18％，相比于原始飞灰氯的去除率平均为82.6％；超临界水热反应后灰渣中二噁英毒性当量平均为：0.044ng-TEQ/g，降解率平均高达到98.3％；重金属浸出浓度平均分别为：Cd：0.12mg/L，Cu：1.92mg/L，Ni：0.22mg/L，Pb：0.072mg/L，Zn：4.64mg/L，Cr：0.092mg/L，远低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)所要求的限值。
综上，本发明的飞灰处理系统对飞灰中氯盐的去除率高，降低超临界水热反应对设备的堵塞、磨损和腐蚀，可保证设备的长期稳定运行，在高效降解飞灰中二噁英类有机污染物，稳定飞灰中重金属的同时，还可实现氯盐产品的回收和灰渣的再利用，具有良好的环境效益和经济效益。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种飞灰处理系统，其特征在于，包括：
飞灰供应装置（1），用于盛装并供应飞灰；
外加剂供应装置（3），用于盛装并供应具有预定浓度的可溶性磷酸盐溶液；
超临界水热反应器（43），其设置有超临界水热反应器入料口（41）和超临界水热反应器出料口（42），其中，所述超临界水热反应器入料口（41）同时与所述飞灰供应装置（1）的出料口和外加剂供应装置（3）的出料口连接，从而能够同时从所述超临界水热反应器入料口（41）向超临界水热反应器（43）的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，使得所述飞灰和可溶性磷酸盐溶液形成能够在反应腔中进行超临界水热反应的混合物料；
第二固液离心机（44），其入料口通过管道连接至所述超临界水热反应器出料口（42），用于将超临界水热反应结束后输送来的混合物料进行固液分离；
灰渣烘干装置（7），设置在所述第二固液离心机（44）的固体出料口处，用于将所述第二固液离心机（44）分离出的固体物料进行烘干；
所述外加剂供应装置（3）包括：
外加剂供应仓（31），用于盛装所述可溶性磷酸盐，且设置有用于排出其内部物料的外加剂供应仓出料口（32）；
通过管道相连接的外加剂振荡喂料器（34）以及第二电子称（35），其中，所述外加剂振荡喂料器（34）的入料口通过管道连接至所述外加剂供应仓出料口（32）；
外加剂储罐（33），其设置有外加剂储罐入料口（331）和外加剂储罐出料口（332），所述外加剂储罐入料口（331）通过管道连接至所述第二电子称（35）的出料口，可溶性磷酸盐能够从所述第二电子称（35）的出料口流入所述外加剂储罐（33）中，并与另外添加到所述外加剂储罐（33）中的第一预定液体进行混合，得到预定浓度的可溶性磷酸盐溶液；
第四螺旋计量水泵（333），其入料口通过管道连接至所述外加剂储罐出料口（332），其出料口通过管道连接至所述超临界水热反应器入料口（41），使得所述外加剂储罐（33）中的混合溶液能够按剂量进入到所述超临界水热反应器（43），并与其中的飞灰混合；
所述飞灰处理系统还包括：
超声水洗装置（2），其设置在所述飞灰供应装置（1）与所述超临界水热反应器（43）的超临界水热反应器入料口（41）之间，用于对进入所述超临界水热反应器（43）的飞灰进行超声水洗；
所述超声水洗装置（2）包括：
通过管道相连接的第一螺旋进料器（211）和第一螺杆进料泵（212），其中，所述第一螺旋进料器（211）的入料口通过管道与所述飞灰供应装置（1）中第一电子称（14）的出料口连接，且所述飞灰供应装置（1）中的飞灰能够与另外添加的第二预定液体在所述第一螺旋进料器（211）的入料口处进行混合，形成流体状的飞灰溶液；
超声仪（22），其设置有超声仪入料口（21）和超声仪出料口（23），所述超声仪入料口（21）通过管道与所述第一螺杆进料泵（212）的出料口连接，用于将从所述第一螺杆进料泵（212）的出料口进入其内部的飞灰溶液进行超声水洗；
第一螺杆出料泵（231），其入料口通过管道连接至所述超声仪出料口（23）；
第一固液离心机（24），其入料口通过管道连通至所述第一螺杆出料泵（231）的出料口，用于将该出料口流出且经过超声水洗的飞灰溶液进行固液分离；
第一传送装置（241），用于将所述第一固液离心机（24）分离出的固体飞灰传送至所述超临界水热反应器入料口（41）；
滤液回用储存罐（25），其设置有第一出料口（250），第一入料口（252）以及第二入料口（253），其中，所述第一入料口（252）通过第五螺旋计量水泵（45）以及管道与所述第二固液离心机（44）的液体出料口连接，所述第二入料口（253）通过第二螺旋计量水泵（254）以及管道与所述第一固液离心机（24）的液体出料口连接，所述第一出料口（250）通过第一螺旋计量水泵（213）以及管道与所述第一螺旋进料器（211）的入料口连接，所述滤液回用储存罐（25）能够将所述第一固液离心机（24）中分离的液体进行回收，并将回收的液体作为所述第一螺旋进料器（211）的入料口处添加的第二预定液体，从而与飞灰混合；
所述滤液回用储存罐（25）还包括位于其顶部的第二出料口（255）；以及
所述飞灰处理系统还包括：
氯盐资源回收利用装置（6），其顶部的一个入料口通过管道与所述滤液回用储存罐（25）的第二出料口（255）连接，用于对从所述第二出料口（255）流入其内部的液体进行处理，以回收液体中的氯盐；
蒸汽回用冷凝装置（5），其设置有蒸汽回用冷凝装置入料口（51）和蒸汽回用冷凝装置出料口（52），所述蒸汽回用冷凝装置入料口（51）通过管道与所述氯盐资源回收利用装置（6）顶部的另一个入料口连接，以回收所述氯盐资源回收利用装置（6）中产生的蒸汽；
第三螺旋计量水泵（53），其入料口通过管道连接至所述蒸汽回用冷凝装置出料口（52），其出料口通过管道连接至所述外加剂储罐（33）的外加剂储罐入料口（331），使得所述蒸汽回用冷凝装置（5）中回收的液体能够作为添加到所述外加剂储罐（33）中的第一预定液体。
2.根据权利要求1所述的飞灰处理系统，其特征在于，所述飞灰供应装置（1）包括：
飞灰储存仓（11），用于盛装飞灰，且设置有用于排出其内部飞灰的飞灰出料口（12）；
通过管道相连接的飞灰振荡喂料器 （13）和第一电子称（14），其中，所述飞灰振荡喂料器（13）的入料口通过管道连接至所述飞灰出料口（12），再经过所述第一电子称（14）的出料口将称重后的飞灰输送至所述超临界水热反应器入料口（41）。
3.根据权利要求2所述的飞灰处理系统，其特征在于，所述飞灰处理系统还包括：
通过管道相连接的第二螺旋进料器（411）和第二螺杆进料泵（412），其中，所述第二螺旋进料器（411）的入料口设置在所述第一传送装置（241）的出料端，所述第二螺杆进料泵（412）的出料口通过管道连接至所述超临界水热反应器入料口（41）；
水冷循环系统（46），其通过管道连接至所述超临界水热反应器（43），用于在超临界水热反应结束后将所述超临界水热反应器（43）冷却至室温，其中，所述第二固液离心机（44）入料口处接收的是超临界水热反应结束后且经过冷却的混合物料；
所述飞灰处理系统还包括：
搅拌装置（8），所述搅拌装置（8）分别设置在所述超临界水热反应器（43）中以及所述外加剂储罐（33）中。
4.一种飞灰处理方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一所述的飞灰处理系统，包括如下步骤：
步骤一、经飞灰供应装置（1）和外加剂供应装置（3）同时从所述超临界水热反应器入料口向超临界水热反应器（43）的反应腔中添加飞灰和可溶性磷酸盐溶液，使飞灰和可溶性磷酸盐溶液混合然后在超临界水热反应器的反应腔中进行超临界水热反应；
步骤二、采用所述第二固液离心机（4）将超临界水热反应结束后输送来的混合物料进行固液分离；
步骤三、采用所述灰渣烘干装置（7）将所述第二固液离心机（4）分离出的固体物料进行烘干；
所述的飞灰处理方法还包括在步骤一之前使飞灰与滤液回用储存罐（25）中的滤液混合，然后进入超声仪（22）中进行超声洗涤，然后进行固液分离；分离后的固体物料进入第二螺旋进料器（411）中，分离后的液体计量后输送回所述滤液回用储存罐（25）中；
其中步骤一中，飞灰的质量与可溶性磷酸盐溶液的体积比为1:2~1:4 kg/L；可溶性磷酸盐溶液以磷酸根计浓度为0.025~0.15 mol/L；
超临界水热反应器（43）的反应温度为380~420℃，反应压力为22.1~24 MPa，反应时间为5~20 min；
飞灰与所述滤液的质量体积比值为1:2~1:8 kg/L；超声洗涤的时间为30~60 min，温度为20~35℃。
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