CN113669731A - 一种高效飞灰热处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效飞灰热处理方法与装置，通过返料送料热解单元后的热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元，利用所述热惰性气体的余热对所述焚烧飞灰进行预热；通过飞灰药剂混合单元将得到的预热后的所述焚烧飞灰与所述低温脱氯药剂按照一定比例均匀混合，形成混合飞灰；通过返料送料热解单元将得到的所述混合飞灰在惰性气氛和移动送料流化返料的条件下热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化，形成合格飞灰；通过飞灰换热排料单元将得到的所述合格飞灰进行降温，并应用惰性气体换热回收再利用返料飞灰显热，实现所述合格飞灰的余热回收再利用。本发明可以实现焚烧飞灰连续热处理和高二噁英降解率，而且还可以实现热处理过程余热高效集成利用。

Description

一种高效飞灰热处理方法与装置

技术领域

本发明属于焚烧飞灰热处理领域，尤其涉及一种高效飞灰热处理方法与装置。

背景技术

伴随着我国经济高速发展与城市化进程加快，城市生活垃圾产量急剧增加。据报道，我国垃圾总焚烧量截止到2020年底约达59万t/d。目前城市生活垃圾主要采用焚烧处理方式处理，此法能够最大限度实现生活垃圾减容化、减量化、资源化，预计年产生飞灰量约为1000万吨。由此可知，城市垃圾焚烧所产生飞灰产量巨大。

在城市垃圾焚烧过程中不仅所产生飞灰量巨大，而且飞灰中还含有大量的Hg、Pb和Cd等毒性重金属以及大量二噁英类。其中，二噁英在自然界的微生物和水解作用下难以自然分解消除，且毒性相当于砒霜的900倍；同时，二噁英有致癌毒性、生殖毒性以及遗传毒性。为此，《国家危险废物名录》中明确规定垃圾飞灰为危险废弃物。

国内外研究表明，城市垃圾焚烧过程中形成的二噁英主要富集在飞灰中，而排到大气的二噁英不到焚烧厂排放总量的0.3％。因此，垃圾焚烧工艺对气相二噁英主要以控制为主，而固相飞灰二噁英必须予以去除，但是目前尚无完善的飞灰二噁英的处理处置方法。因此，本专利以流态化技术为基础提出一种新型垃圾焚烧飞灰热处理方法与装置，不仅可实现飞灰连续热处理和高二噁英降解率，而且还可以实现热处理过程余热高效集成利用。

现有技术的水泥固化法、高温熔融法和水泥窑协同处置法在技术上基本成熟，但水泥固化法不能实现飞灰减量化，且安全填埋处置费用高，固化二噁英和重金属安全性尚需验证；高温熔融法对二噁英降解彻底，但是因熔融温度高导致能耗大，设备材质要求高，处理成本高；水泥窑协同处置法预处理后的垃圾飞灰可作为水泥原料，操作简单，易于控制，污染废物彻底被处理，实现资源化利用；但飞灰作为水泥原料前须减少飞灰中可溶性盐含量以避免重金属挥发而确保水泥质量；目前活性炭吸附法和光降解法等技术尚不成熟。其中活性炭吸附法在去除飞灰中二噁英和其他有害物质的同时，可以实现活性炭可再生使用，但再生后活性炭吸附能力明显降低；光降解法虽可一定程度上降解二噁英，但易生成毒性更强的二噁英同系物而造成二次污染，存在二噁英降解不彻底和二噁英降解率低的问题。因此，亟需一种高效飞灰热处理方法与装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效飞灰热处理方法与装置，以解决上述问题，实现焚烧飞灰连续热处理和高二噁英降解率，而且还可以实现热处理过程余热高效集成利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高效飞灰热处理方法，包括如下步骤，

步骤一：焚烧飞灰预热；

向焚烧飞灰预热单元添加燃烧飞灰，通过返料送料热解单元后的热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元，将所述热惰性气体吹向所述焚烧飞灰，利用所述热惰性气体的余热对所述焚烧飞灰进行换热预热，；

步骤二：预热飞灰和低温脱氯药剂混合；

通过飞灰药剂混合单元将步骤一得到的预热后的所述焚烧飞灰与所述低温脱氯药剂按照一定比例均匀混合，形成混合飞灰；

步骤三：返料送料热解；

通过返料送料热解单元将步骤二得到的所述混合飞灰在惰性气氛和移动送料流化返料的条件下热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化，形成合格飞灰；

步骤四：合格飞灰换热排料；

通过飞灰换热排料单元将步骤三得到的所述合格飞灰进行降温，并应用惰性气体换热回收，再利用返料飞灰显热，实现所述合格飞灰的余热回收再利用。

优选的，所述步骤一中的所述热惰性气体温度为280-400℃，所述焚烧飞灰与所述热惰性气体的换热时间为0.3-0.5h；所述焚烧飞灰预热单元出口的所述预热飞灰温度在60-80℃；所述焚烧飞灰预热单元入口的所述惰性气体温度在260-400℃，出口所述惰性气体温度在100-160℃，出口的所述惰性气体分别进入所述返料送料热解单元和所述飞灰换热排料单元。

优选的，所述步骤二中的所述飞灰药剂混合单元，用于将预热的所述焚烧飞灰和所述低温脱氯药剂混合均匀，同时起到引流和输送作用；所述低温脱氯药剂的添加量是所述预热飞灰的处理量的5-15％。

优选的，所述步骤三中的所述返料送料热解单元采用外热源进行加热，所述返料送料热解单元内操作温度在300-450℃，所述焚烧飞灰和所述低温脱氯药剂的热解时间控制在10-15min，形成合格飞灰；

所述返料送料热解单元内的返料风气速在1.0-1.5m/s，返料风和送料风体积比例控制在1.5-2.0，所述送料风中的下部送料风和左侧送料风的进风体积比例控制在2.0-3.0，所述下部送料风、所述左侧送料风和所述返料风均来自所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体。

优选的，所述步骤四中的所述飞灰换热排料单元接收到温度在300-450℃的热处理合格飞灰，所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体与所述热处理合格飞灰在冷却过程中进行热交换，冷却过程中的操作气速在3.5-4m/s，所述合格飞灰冷却后的温度降至220-30℃；所述惰性气体提升所述热处理合格飞灰，使所述惰性气体与所述热处理合格飞灰在气固分离后形成热惰性气体和降温的合格飞灰，所述热惰性气体温度在260-400℃，所述热惰性气体进入所述焚烧飞灰预热单元，所述合格飞灰收集起来并与所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体进行间壁式换热。

优选的，用于冷却的所述惰性气体与进入所述返料送料热解单元的所述惰性气体的标准体积比例控制在2.0-2.5。

一种高效飞灰热处理装置，包括焚烧飞灰预热单元、飞灰药剂混合单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元；所述焚烧飞灰预热单元的飞灰出口端与所述飞灰药剂混合单元的飞灰进口端连通，所述飞灰药剂混合单元的飞灰出口端与所述返料送料热解单元的飞灰进口端连通，所述返料送料热解单元的飞灰出口端与所述飞灰换热排料单元的飞灰进口端连通；

所述飞灰药剂混合单元包括立式移动床，所述立式移动床的进口端设置有存储仓，所述存储仓上方与所述焚烧飞灰预热单元出口端对应设置，所述立式移动床内设置有飞灰旋转分布器，所述飞灰旋转分布器连通于所述存储仓的下方，所述飞灰旋转分布器下方设置有混合机构，所述飞灰旋转分布器与所述混合机构之间通过溜管连通有辅料仓；

所述焚烧飞灰预热单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元之间还连通有飞灰流动通道。

优选的，所述焚烧飞灰预热单元包括预热器，所述预热器的出口端与所述飞灰药剂混合单元的进口端连通，所述预热器内穿过有皮带，所述预热器外侧壁固定连接有用来传动所述皮带的电机；所述预热器与所述飞灰流动通道连通；

所述返料送料热解单元包括与所述飞灰药剂混合单元连通的送料返料热解炉，所述送料返料热解炉内设置有相互连通的返料室和送料室，所述送料室与所述飞灰药剂混合单元的出口端连通，所述返料室和所述送料室分别开设有风孔，所述返料室的顶部与所述飞灰换热排料单元的进口端连通；所述返料室和送料室分别与所述飞灰流动通道连通；

所述飞灰换热排料单元包括分离器、储灰室和冷却室，靠近所述冷却室的底部与所述返料室的顶部连通，所述冷却室的顶部侧壁与所述分离器的顶部侧壁之间连通，所述分离器的底部与所述储灰室的顶部连通；所述分离器与所述飞灰流动通道连通，所述飞灰流动通道连通所述储灰室上部。

优选的，所述混合机构包括贯穿所述飞灰旋转分布器内相对设置的两侧壁的若干混合松动螺旋，两侧若干所述混合松动螺旋竖直方向交错排列，靠近每个所述混合松动螺旋下方设置有梯级折流板，所述梯级折流板固定连接在所述立式移动床内侧壁上，所述溜管的出口端位于所述飞灰旋转分布器和最上方的所述混合松动螺旋之间。

优选的，所述梯级折流板与水平的夹角在35-45℃，所述梯级折流板竖直方向间距0.3-0.5m，所述梯级折流板长度是所述立式移动床的当量直径的2/3-3/4，所述混合松动螺旋转速为0-20r/min，所述混合松动螺旋位于所述立式移动床内侧的长度是所述立式移动床的当量直径的1/2-2/3，所述混合松动螺旋与所述梯级折流板的安装角度相同。

本发明具有如下技术效果：焚烧飞灰预热单元主要利用返料送料热解单元的热惰性气体的余热将焚烧飞灰进行预热；飞灰混合主要是将预热后的飞灰与低温脱氯药剂(如次亚磷酸氢钠等)按照一定比例混合，混合过程中采用飞灰药剂混合单元进行预热飞灰和药剂的均匀混合；返料送料热解单元要是对焚烧飞灰和低温脱氯药剂在惰性气氛(氮气或氩气)和移动送料流化返料条件下进行热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化；飞灰换热排料单元主要是将热处理合格返料飞灰在冷却室和储灰室进行降温，并应用惰性气体换热回收再利用返料飞灰显热，实现合格飞灰的余热回收再利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为焚烧飞灰处理流程；

图2为焚烧飞灰热处理装置示意图；

图3为焚烧飞灰预热单元示意图；

图4为飞灰药剂混合单元示意图；

图5为返料送料热解单元示意图；

图6为飞灰换热排料单元示意图；

其中，1、预热器；2、皮带；3、立式移动床；4、飞灰旋转分布器；5、分离器；6、储灰室；7、返料室；8、送料室；9、送料返料热解炉；10、梯级折流板；11、混合松动螺旋；12、溜管；13、辅料仓；14、第一惰性气体通道；15、第二惰性气体通道；16、冷却室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-6所示，本发明提供了一种高效飞灰热处理方法，包括如下步骤，

步骤一：焚烧飞灰预热；

向焚烧飞灰预热单元添加燃烧飞灰，通过返料送料热解单元后的热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元，将热惰性气体吹向焚烧飞灰，利用热惰性气体的余热对焚烧飞灰进行换热预热；

步骤二：预热飞灰和低温脱氯药剂混合；

通过飞灰药剂混合单元将步骤一得到的预热后的焚烧飞灰与低温脱氯药剂按照一定比例均匀混合，形成混合飞灰；

步骤三：返料送料热解；

通过返料送料热解单元将步骤二得到的混合飞灰在惰性气氛和移动送料流化返料的条件下热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化，形成合格飞灰；

步骤四：合格飞灰换热排料；

通过飞灰换热排料单元将步骤三得到的合格飞灰进行降温，并应用惰性气体换热回收，再利用返料飞灰显热，实现合格飞灰的余热回收再利用。

焚烧飞灰预热单元主要利用返料送料热解单元的热惰性气体的余热将焚烧飞灰进行预热；飞灰混合主要是将预热后的飞灰与低温脱氯药剂(如次亚磷酸氢钠等)按照一定比例混合，混合过程中采用飞灰药剂混合单元进行预热飞灰和药剂的均匀混合；返料送料热解单元要是对焚烧飞灰和低温脱氯药剂在惰性气氛(氮气或氩气)和移动送料流化返料条件下进行热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化；飞灰换热排料单元主要是将热处理合格返料飞灰在冷却室和储灰室进行降温，并应用惰性气体换热回收再利用返料飞灰显热，实现合格飞灰的余热回收再利用。

进一步优化方案，步骤一中的热惰性气体温度为280-400℃，焚烧飞灰与热惰性气体的换热时间为0.3-0.5h；焚烧飞灰预热单元出口的预热飞灰温度在60-80℃；焚烧飞灰预热单元入口的惰性气体温度在260-400℃，出口惰性气体温度在100-160℃，出口的惰性气体分别进入返料送料热解单元和飞灰换热排料单元。热惰性气体进入到焚烧飞灰预热单元中，为焚烧飞灰进行预热和干燥，热惰性气体与焚烧飞灰进行热量交换，降温后的惰性气体一部分与除灰器进行间壁式换热后进入送料返料热解单元，一部分不经除灰器则直接进入飞灰换热排料单元被冷却和作为提升气；预热后的飞灰则进入飞灰药剂混合单元；焚烧飞灰在干燥器入口温度基本在常温。

进一步优化方案，步骤二中的飞灰药剂混合单元，用于将预热的焚烧飞灰和低温脱氯药剂混合均匀，同时起到引流和输送作用；低温脱氯药剂的添加量是预热飞灰的处理量的5-15％。

进一步优化方案，步骤三中的返料送料热解单元采用外热源进行加热，返料送料热解单元内操作温度在300-450℃，焚烧飞灰和低温脱氯药剂的热解时间控制在10-15min，形成合格飞灰；目的是在使得低温脱氯药剂(如次亚磷酸氢钠等)与飞灰中的氯元素反应，抑制预热飞灰中二噁英生成，提高飞灰中二噁英热降解率；

返料送料热解单元内的返料风气速在1.0-1.5m/s，返料风和送料风体积比例控制在1.5-2.0，送料风中的下部送料风和左侧送料风的进风体积比例控制在2.0-3.0，下部送料风、左侧送料风和返料风均来自焚烧飞灰预热单元出口的惰性气体。送料室8主要是将输送的混合物料(焚烧飞灰和低温脱氯药剂)进行移动式的热解处理，并将混合物料输送到返料室7；送料室7下部和左侧分别设置有送料风，这些送料风用于将送料室8内经移动热解的混合物料输送到返料室7；送料室8下方设置有送料风室，送料室8内的送料风通过布置在送料室8下部的风孔或风帽进入送料室8。返料室7内的混合物料采用流化方式进行二次热解再处理，返料室7内的流化风从返料室7下部的风孔或风帽进入。返料送料热解单元的返料室7处理的合格飞灰经出料管进入飞灰换热排料单元。

进一步优化方案，步骤四中的飞灰换热排料单元接收到温度在300-450℃的热处理合格飞灰，焚烧飞灰预热单元出口的惰性气体与热处理合格飞灰在冷却过程中进行热交换，冷却过程中的操作气速在3.5-4m/s，合格飞灰冷却后的温度降至220-310℃；惰性气体提升热处理合格飞灰，使惰性气体与热处理合格飞灰在气固分离后形成热惰性气体和降温的合格飞灰，热惰性气体温度在260-400℃，热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元，合格飞灰收集起来并与焚烧飞灰预热单元出口的惰性气体进行间壁式换热。

进一步优化方案，用于冷却的惰性气体与进入返料送料热解单元的惰性气体的标准体积比例控制在2.0-2.5。

经焚烧飞灰预热单元预热焚烧飞灰后冷却的一部分惰性气体则进入冷却室内将热处理合格飞灰进行换热降温并提升至分离器，实现热处理合格飞灰和惰性气体的气固分离，热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元去预热焚烧飞灰，降温后的合格飞灰则进入储灰室进一步与经过储灰室的惰性气体进行间壁式换热。冷却室的另一作用是增加热处理飞灰在较高温度下的停留时间，进一步巩固焚烧飞灰的热处理效果，继续提高二噁英热分解率。

一种高效飞灰热处理装置，包括焚烧飞灰预热单元、飞灰药剂混合单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元；焚烧飞灰预热单元的飞灰出口端与飞灰药剂混合单元的飞灰进口端连通，飞灰药剂混合单元的飞灰出口端与返料送料热解单元的飞灰进口端连通，返料送料热解单元的飞灰出口端与飞灰换热排料单元的飞灰进口端连通；

飞灰药剂混合单元包括立式移动床3，立式移动床3的进口端设置有存储仓，存储仓上方与焚烧飞灰预热单元出口端对应设置，立式移动床3内设置有飞灰旋转分布器4，飞灰旋转分布器4连通于存储仓的下方，飞灰旋转分布器4下方设置有混合机构，飞灰旋转分布器4与混合机构之间通过溜管12连通有辅料仓13；

焚烧飞灰预热单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元之间还连通有飞灰流动通道。

进一步优化方案，焚烧飞灰预热单元包括预热器1，预热器1的飞灰出口端与飞灰药剂混合单元的进口端连通，预热器1内穿过有皮带2，预热器1外侧壁固定连接有用来传动皮带2的电机(图中未显示)；预热器1与飞灰流动通道连通；电机控制皮带2的转速在0.05-0.1r/min，使焚烧飞灰的预热更加充分，预热器1内设置有带孔管道(图中未显示)，带孔管道位于皮带2上方，预热器1外侧壁上转动连接有第一皮带轮(图中未标记)，所述电机的旋转轴轴接有第二皮带轮(图中未标记)，皮带2套接在第一皮带轮和第二皮带轮外侧。

进一步的，返料送料热解单元包括与飞灰药剂混合单元连通的送料返料热解炉9，送料返料热解炉9内设置有相互连通的返料室7和送料室8，送料室8与飞灰药剂混合单元的出口端连通，返料室7和送料室8分别开设有风孔，返料室7的顶部与飞灰换热排料单元的进口端连通；返料室7和送料室8分别与飞灰流动通道连通；返料室7和送料室8截面可以为圆形或者正方形，送料室8主要是将飞灰药剂混合单元输送的混合物料(焚烧飞灰和低温脱氯药剂)进行移动式的热解处理，并将混合物料输送到返料室7；送料室8下部和左侧分别设置有送料风，下部送料风和左侧送料风进风体积比例控制在2.0-3.0，这些送料风用于将送料室8内经移动热解的混合物料输送到返料室7；送料室8下方设置有送料风室，送料风室内的送料风通过布置在送料室下部的风孔或风帽进入送料室。返料室7内的混合物料采用流化方式进行二次热解再处理，返料室7内的流化风从返料风室下部的风孔或风帽进入。

进一步的，飞灰换热排料单元包括分离器5、储灰室6和冷却室16，靠近冷却室16的底部与返料室7的顶部连通，冷却室16的顶部侧壁与分离器5的顶部侧壁之间连通，分离器5的底部与储灰室6的顶部连通；分离器5与飞灰流动通道连通，飞灰流动通道连通储灰室6上部。

进一步优化方案，混合机构包括贯穿飞灰旋转分布器4内相对设置的两侧壁的若干混合松动螺旋11，两侧若干混合松动螺旋11竖直方向交错排列，靠近每个混合松动螺旋11下方设置有梯级折流板10，梯级折流板10固定连接在立式移动床3内侧壁上，溜管12的出口端位于飞灰旋转分布器4和最上方的混合松动螺旋11之间。

进一步优化方案，梯级折流板10与水平的夹角在35-45℃，梯级折流板10竖直方向间距0.3-0.5m，梯级折流板10长度是立式移动床3的当量直径的2/3-3/4，混合松动螺旋11转速为10-20r/min，混合松动螺旋11位于立式移动床3内侧的长度是立式移动床3的当量直径的1/2-2/3，混合松动螺旋11与梯级折流板10的安装角度相同。飞灰旋转分布器4的主要作用于储存在上方的预热飞灰，使预热飞灰均匀地下落，便于与低温脱氯药剂混合均匀；梯级折流板10和混合松动螺旋11用于将焚烧飞灰和脱氯药剂混合均匀，同时也对混合物料流动起到引流和输送作用，避免混合物料因堆积引起在送料返料热解炉进料不畅，梯级折流板10和混合松动螺旋11的安装角度可以保证混合物料沿梯级折流板10流出更加通畅。

进一步优化方案，飞灰流动通道包括第一惰性气体通道14和第二惰性气体通道15，分离器5的顶部与预热器1顶部之间通过第一惰性气体通道14连通，储灰室6惰性气体进口和冷却室16底部惰性气体进口与预热器1顶部之间通过第二惰性气体通道15连通，第二惰性气体通道15穿过储灰室6，第二惰性气体通道15的出口端分别连通在返料室7的底部、送料室8的底部和送料室8的侧壁，第二惰性气体通道15直接进入冷却室16底部。飞灰换热排料单元主要用来对合格飞灰显热进行余热回收再利用，经焚烧飞灰预热单元预热焚烧飞灰后冷却的一部分惰性气体则进入冷却室16内将热处理合格飞灰进行换热降温并提升至分离器5，实现热处理合格飞灰和惰性气体的气固分离，热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元去预热焚烧飞灰，降温后的合格飞灰则进入储灰室6进一步与进入储灰室6的惰性气体进行间壁式换热。冷却室16的另一作用是增加热处理飞灰在较高温度下的停留时间，进一步巩固焚烧飞灰的热处理效果，继续提高二噁英热分解率。

本发明的工作过程如下：

情况一：常温下焚烧飞灰经预热器1飞灰进口进入预热器1内(进料量在～105t/d)，预热器1内预热飞灰出口温度在～70℃；预热器1内热惰性气体入口温度在～270℃，降温后的惰性气体出口温度在～140℃。送料返料热解炉9采用电加热方式，操作温度控制在～350℃，返料室7床层气速控制在～1.2m/s；下方送料风和左侧送料风进风体积比例控制在～2.2，返料风与送料风体积比例控制在～1.6。冷却室16内操作气速在～3.5m/s，合格飞灰在冷却室16出口温度降至～240℃，惰性气体出口温度在～290℃。冷却室16所用冷却风体积和进入送料返料热解炉内的惰性气体(包括送料风和返料风)标准体积比例控制在～2.0，低温脱氯药剂(如次亚磷酸氢钠等)添加量是预热飞灰处理量的-10％。经上述操作处理后的焚烧飞灰其二噁英热降解率达99.9％。

情况二：常温下焚烧飞灰经预热器1飞灰进口进入预热器1内(进料量在～125t/d)，预热器1内预热飞灰出口温度在～75℃；预热器1热惰性气体入口温度在～320℃，降温后的惰性气体出口温度在～156℃。送料返料热解炉9采用电加热方式，操作温度控制在～400℃，返料室床层气速控制在～1.4m/s；下方送料风和左侧送料风进风体积比例控制在～2.3，返料风与送料风体积比例控制在～1.8。冷却室16内操作气速在～3.8m/s，合格飞灰在冷却室16出口温度降至～285℃，惰性气体出口温度在～335℃。冷却室16所用冷却风体积和进入送料返料热解炉9内的惰性气体(包括送料风和返料风)标准体积比例控制在～2.2，低温脱氯药剂(如次亚磷酸氢钠等)添加量是预热飞灰处理量的～15％。经上述操作处理后的焚烧飞灰其二噁英热降解率达99.5％。

本发明还具有如下有益效果

(1)该技术方案解决了水泥固化法处理焚烧飞灰固化二噁英的安全性问题，也降低了高温熔融法和水泥窑协同处置法存在能耗高和预处理成本高的问题，克服了活性炭吸附法和光降解法存在吸附材料回收再利用效果不佳和飞灰二噁英降解效率低的缺陷，实现焚烧飞灰连续热处理和高二噁英降解率，而且还可以实现热处理过程余热高效集成利用；

(2)该技术方案实现了焚烧飞灰处理过程焚烧飞灰预热、预热飞灰药剂混合输送、送料返料热解和合格飞灰换热排料的技术耦合，实现焚烧飞灰中高二噁英热降解率；与传统热处理焚烧飞灰技术相比，焚烧飞灰处理时间可缩短时间至10～15min，极大提高了设备的处理能力和处理效率。

本发明整体工艺实现了焚烧飞灰处理过程焚烧飞灰预热、预热飞灰药剂混合输送、送料返料热解和合格飞灰换热排料的技术耦合。首先在预热过程中，热惰性气体通过布置在预热器1内分布的带孔管道将热惰性气体均匀分布于焚烧飞灰皮带上方，实现了焚烧飞灰的均匀气固换热；且可通过控制皮带转速控制预热时间；其次，应用立式预热飞灰药剂混合输送床，并设置梯级折流板和混合松动螺旋用于将焚烧飞灰和脱氯药剂混合均匀，实现混合物料的均匀混合；再次，应用送料返料热解炉完成在低温脱氯药剂抑制二噁英生成条件下预热飞灰在移动送料、流化返料过程中的初步热处理，随后在冷却器内进一步进行再次热处理，实现了焚烧飞灰高二噁英降解率，降低了传统焚烧飞灰处理时间，极大提高了设备的处理能力和处理效率；最后，惰性气体在整个工艺流程中自循环，且无损失。从能量利用角度而言，整个工艺过程除了设备热损失和尾端合格飞灰的显热损失外，实现了能量的高度回收集成利用，降低了吨处理焚烧飞灰能耗。

本技术方案中所用惰性气体在整个工艺流程中实现了自循环，基本无损失。从能量利用角度而言，整个工艺过程除了设备热损失和尾端储灰器合格飞灰的显热损失外，实现了能量的高度回收集成利用，降低了送料返料热解炉9采用外热源进行加热(如电加热等)的能耗，比不采用余热回收利用工艺能耗降低30-35％。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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发明，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发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效飞灰热处理方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：焚烧飞灰预热；

向焚烧飞灰预热单元添加燃烧飞灰，通过返料送料热解单元后的热惰性气体进入焚烧飞灰预热单元，将所述热惰性气体吹向所述焚烧飞灰，利用所述热惰性气体的余热对所述焚烧飞灰进行换热预热；

步骤二：预热飞灰和低温脱氯药剂混合；

通过飞灰药剂混合单元将步骤一得到的预热后的所述焚烧飞灰与所述低温脱氯药剂按照一定比例均匀混合，形成混合飞灰；

步骤三：返料送料热解；

通过返料送料热解单元将步骤二得到的所述混合飞灰在惰性气氛和移动送料流化返料的条件下热分解二噁英，实现飞灰热处理后无害化，形成合格飞灰；

步骤四：合格飞灰换热排料；

通过飞灰换热排料单元将步骤三得到的所述合格飞灰进行降温，并应用惰性气体换热回收，再利用返料飞灰显热，实现所述合格飞灰的余热回收再利用。

2.根据权利要求1所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：所述步骤一中的所述热惰性气体温度为280-400℃，所述焚烧飞灰与所述热惰性气体的换热时间为0.3-0.5h；所述焚烧飞灰预热单元出口的所述预热飞灰温度在60-80℃；所述焚烧飞灰预热单元入口的所述惰性气体温度在260-400℃，出口所述惰性气体温度在100-160℃，出口的所述惰性气体分别进入所述返料送料热解单元和所述飞灰换热排料单元。

3.根据权利要求1所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：所述步骤二中的所述飞灰药剂混合单元，用于将预热的所述焚烧飞灰和所述低温脱氯药剂混合均匀，同时起到引流和输送作用；所述低温脱氯药剂的添加量是所述预热飞灰的处理量的5-15％。

4.根据权利要求1所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：所述步骤三中的所述返料送料热解单元采用外热源进行加热，所述返料送料热解单元内操作温度在300-450℃，所述焚烧飞灰和所述低温脱氯药剂的热解时间控制在10-15min，形成合格飞灰；

所述返料送料热解单元内的返料风气速在1.0-1.5m/s，返料风和送料风体积比例控制在1.5-2.0，所述送料风中的下部送料风和左侧送料风的进风体积比例控制在2.0-3.0，所述下部送料风和所述左侧送料风均来自所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体。

5.根据权利要求1所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：所述步骤四中的所述飞灰换热排料单元接收到温度在300-450℃的热处理合格飞灰，所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体与所述热处理合格飞灰在冷却过程中进行热交换，冷却过程中的操作气速在3.5-4m/s，所述合格飞灰冷却后的温度降至220-310℃；所述惰性气体提升所述热处理合格飞灰，使所述惰性气体与所述热处理合格飞灰在气固分离后形成热惰性气体和降温的合格飞灰，所述热惰性气体温度在260-400℃，所述热惰性气体进入所述焚烧飞灰预热单元，所述合格飞灰收集起来并与所述焚烧飞灰预热单元出口的所述惰性气体进行间壁式换热。

6.根据权利要求5所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：用于冷却的所述惰性气体与进入所述返料送料热解单元的所述惰性气体的标准体积比例控制在2.0-2.5。

7.一种高效飞灰热处理装置，应用权利要求1-6任一所述的高效飞灰热处理方法，其特征在于：包括焚烧飞灰预热单元、飞灰药剂混合单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元；所述焚烧飞灰预热单元的飞灰出口端与所述飞灰药剂混合单元的飞灰进口端连通，所述飞灰药剂混合单元的飞灰出口端与所述返料送料热解单元的飞灰进口端连通，所述返料送料热解单元的飞灰出口端与所述飞灰换热排料单元的飞灰进口端连通；

所述飞灰药剂混合单元包括立式移动床(3)，所述立式移动床(3)的进口端设置有存储仓，所述存储仓上方与所述焚烧飞灰预热单元出口端对应设置，所述立式移动床(3)内设置有飞灰旋转分布器(4)，所述飞灰旋转分布器(4)连通于所述存储仓的下方，所述飞灰旋转分布器(4)下方设置有混合机构，所述飞灰旋转分布器(4)与所述混合机构之间通过溜管(12)连通有辅料仓(13)；

所述焚烧飞灰预热单元、返料送料热解单元和飞灰换热排料单元之间还连通有飞灰流动通道。

8.根据权利要求7所述的高效飞灰热处理装置，其特征在于：所述焚烧飞灰预热单元包括预热器(1)，所述预热器(1)的出口端与所述飞灰药剂混合单元的进口端连通，所述预热器(1)内穿过有皮带(2)，所述预热器(1)外侧壁固定连接有用来传动所述皮带(2)的电机；所述预热器(1)与所述飞灰流动通道连通；

所述返料送料热解单元包括与所述飞灰药剂混合单元连通的送料返料热解炉(9)，所述送料返料热解炉(9)内设置有相互连通的返料室(7)和送料室(8)，所述送料室(8)与所述飞灰药剂混合单元的出口端连通，所述返料室(7)和所述送料室(8)分别开设有风孔，所述返料室(7)的顶部与所述飞灰换热排料单元的进口端连通；所述返料室(7)和送料室(8)分别与所述飞灰流动通道连通；

所述飞灰换热排料单元包括分离器(5)、储灰室(6)和冷却室(16)，靠近所述冷却室(16)的底部与所述返料室(7)的顶部连通，所述冷却室(16)的顶部侧壁与所述分离器(5)的顶部侧壁之间连通，所述分离器(5)的底部与所述储灰室(6)的顶部连通；所述分离器(5)与所述飞灰流动通道连通，所述飞灰流动通道连通所述储灰室(6)上部。

9.根据权利要求8所述的高效飞灰热处理装置，其特征在于：所述混合机构包括贯穿所述飞灰旋转分布器(4)内相对设置的两侧壁的若干混合松动螺旋(11)，两侧若干所述混合松动螺旋(11)竖直方向交错排列，靠近每个所述混合松动螺旋(11)下方设置有梯级折流板(10)，所述梯级折流板(10)固定连接在所述立式移动床(3)内侧壁上，所述溜管(12)的出口端位于所述飞灰旋转分布器(4)和最上方的所述混合松动螺旋(11)之间。

10.根据权利要求8所述的高效飞灰热处理装置，其特征在于：所述梯级折流板(10)与水平的夹角在35-45℃，所述梯级折流板(10)竖直方向间距0.3-0.5m，所述梯级折流板(10)长度是所述立式移动床(3)的当量直径的2/3-3/4，所述混合松动螺旋(11)转速为10-20r/min，所述混合松动螺旋(11)位于所述立式移动床(3)内侧的长度是所述立式移动床(3)的当量直径的1/2-2/3，所述混合松动螺旋(11)与所述梯级折流板(10)的安装角度相同。

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