CN113751471B - 一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统及方法，所述系统包括飞灰预处理给料系统、固体燃料气化系统、飞灰熔融系统、供气系统和垃圾焚烧锅炉烟气处理系统；飞灰在飞灰熔融炉进行高温熔融处理，处理完熔融残渣通入熔融渣水冷装置，飞灰熔融炉产生的烟气经过烟气冷却器、急冷锅炉、空气预热器和微型布袋除尘器，最后送入烟气冷凝器以及垃圾焚烧锅炉烟气处理系统或飞灰干燥器。本发明可以单独或同时使用一种或多种燃料在线熔融处理危废焚烧飞灰，环保经济，降低成本，节约能源，飞灰中有机物脱除彻底且重金属固化率高，同时飞灰熔融系统具有较高的热效率和安全性。
Description
技术领域
本发明属于危废焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统及方法
背景技术
随着城镇化率持续增加，生活垃圾清运量持续增加。目前，各城市主要的生活垃圾处理处置方式为填埋、焚烧和堆肥。由于填埋土地占用量大，土地资源越来越紧缺等问题突出，使得焚烧处置在垃圾处置中所占的比例逐年增加，与此同时垃圾焚烧飞灰的产量逐年增加，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2014中的定义，焚烧飞灰是指烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。由于飞灰中存在大量的重金属、二噁英等多种有毒有害物质，已被纳入《国家危险废物名录》，编号为HW18，因此必须妥善处置焚烧飞灰。
垃圾焚烧飞灰的主要无害化处置技术主要有分离萃取法、固化/稳定化技术和热处理技术三种技术。通常水洗、酸洗都只是作为一种预处理的手段，且存在需要对可溶盐和污水的进行二次处理。化学药剂稳定法使飞灰中的重金属具有长期稳定性,但由于加入的化学稳定药剂价格较贵,因此处理成本较高,操作较复杂,另外对二噁英和溶解盐的稳定作用较小。水泥固化技术处理飞灰时必须进行前处理，增加了焚烧飞灰处置场所的建设和运行的要求。其中熔融固化是目前公认的最稳定、最安全的方法。该方法具有较为明显的优点：(1)当熔融温度达到1400℃时，飞灰中的二噁英以及呋喃等有机成分在高温下分解，分解率达到99％以上。(2)而飞灰中的无机物则发生熔融最终形成类似玻璃质的熔渣。在熔融过程中，飞灰中的SiO2中的Si—O键被打开，形成网状结构从而固定重金属。同时熔渣可作为路基、建材以及陶瓷等原材料，不仅实现了减量化、无害化也做到了资源化利用。
现有的垃圾焚烧飞灰熔融处理分为燃料式熔融技术和电热式熔融技术。其中电热式熔融技术多采用等离子体熔融炉，等离子电弧温度高6000℃，能量密度大，可使灰渣中的金属一起熔融，二次污染物排放几乎为零。但是等离子弧也存在以下的问题：一、电极寿命短(20小时)，电功率较小，电气系统复杂，维护工作量大，技术门槛高；二、等离子体熔融处理垃圾焚烧飞灰的过程中会有残余的二噁英需要二次处理，增加了前期的投入；三、高能耗也是限制等离子体熔融炉发展的重要因素。而燃料式熔融技术的燃料源有限且单一，需要大量的能源投入成本较高。除此以外，大多数垃圾焚烧飞灰在运输途中会产生二次污染且运输成本高。且熔融处理垃圾焚烧飞灰的过程中会产生二次飞灰，需要单独设置烟气处理系统。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统及方法，可对生活垃圾焚烧飞灰进行在线熔融处理，实现焚烧飞灰无害化、稳定化与资源化处置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，包括飞灰预处理给料系统、固体燃料气化系统、飞灰熔融系统、供气系统和垃圾焚烧锅炉烟气处理系统；飞灰熔融系统包括飞灰熔融炉、熔融渣水冷装置、以及沿着烟气流向依次连通的烟气冷却器、急冷锅炉、空气预热器、微型布袋除尘器、烟气冷凝器；固体燃料气化系统的出气口连通飞灰熔融炉的燃气入口；供气系统为固体燃料气化系统提供氧气，同时为飞灰熔融系统提供氧气和加压空气，加压空气携载飞灰进入飞灰熔融炉，飞灰熔融炉的底部连通熔融渣水冷装置，飞灰熔融炉的烟气输出端与烟气冷却器输入端连接；微型布袋除尘器的烟气输出端分为两路，一路通入飞灰预处理给料系统中对水洗后飞灰进行干燥，另外一路与烟气冷凝器输入端相连，烟气冷凝器的输出端与垃圾焚烧锅炉烟气处理系统的输入端相连。
飞灰熔融炉包括一次燃烧器、熔融炉燃烧室、熔融液池和出渣口；一次燃烧器布置在熔融炉燃烧室顶部，熔融炉燃烧室侧壁上对称布置有多级氧气入口，熔融炉燃烧室底部与熔融液池的顶部相通；熔融液池的一侧顶部布置有二次燃烧器，熔融液池的另一侧顶部开设有烟气出口，烟气出口侧上方布置有挡流板，熔融液池的底部开设有出渣口；出渣口与熔融渣水冷装置连通。
飞灰预处理给料系统包括沿介质流向依次连通的飞灰储仓、飞灰水洗池、飞灰干燥器和螺旋给料装置；飞灰储仓中的飞灰通入飞灰水洗池进行水洗，水洗后的飞灰通入飞灰干燥器进行干燥，干燥后的飞灰通入螺旋给料装置中，螺旋给料装置的出口连通飞灰熔融炉的入口；飞灰干燥器加热介质入口与微型布袋除尘器的烟气输出端连通。
固体燃料气化系统采用生物质气化系统，包括生物质气化炉和旋风分离器；生物质气化炉包括气化剂通道、喷嘴、生物质排渣口、气化气通道和气化气出口；生物质气化炉顶部开设有生物质进料口，生物质气化炉侧壁的中下部开有气化剂入口，侧壁的中上部上开有气化气出口，底部设有生物质排渣口，沿着内侧壁一周焊接圆筒，圆筒与生物质气化炉侧壁形成气化气通道；气化剂通道的内壁关于轴线对称布置有若干喷嘴，气化气通道与气化剂入口相连；产生的生物质气化气从气化气通道的下方进入，并从气化气出口喷出并输送入旋风分离器入口；旋风分离器分离出的固体颗粒再送回生物质进料口，旋风分离器分离出的生物质燃气通入飞灰熔融炉燃气入口中。
固体燃料气化系统采用煤的气化系统，所述的煤的气化系统包括气流床气化炉、渣锁斗、黑水处理系统以及洗涤塔；所述的气流床气化炉中设置气化室，气化室的下方设置激冷室，气化室连通激冷室；气化室顶部设有气化原料入口，在气化室中产生的气化产物进入到激冷室；激冷室的侧壁上部设有激冷水入口，激冷室的侧壁下部设黑水出口，激冷室内部装有激冷水，激冷水在冷却合成气固化熔融残渣后通过黑水出口送入黑水处理系统，激冷室侧壁的中上部设有合成气出口与洗涤塔的气体入口相连，激冷室底部设有排渣口与渣锁斗相连；洗涤塔的洗涤水由黑水处理系统处理完的循环激冷水一起送回激冷水入口。
激冷室内部装有激冷水，激冷水在冷却合成气固化熔融残渣后通过黑水出口送入黑水处理系统，激冷室侧壁的中上部设有合成气出口与洗涤塔的气体入口相连，激冷室底部设有排渣口与渣锁斗相连；洗涤塔的细渣出口连通黑水处理系统入口，黑水处理系统的水出口连通激冷水入口洗涤塔分离出的细渣由黑水处理系统处理完的循环激冷水一起送回激冷水入口。
飞灰熔融系统的燃气入口还连接天然气、沼气、液化气、燃油系统。
烟气冷却器的热水出口连通生物质气化系统的气化剂入口或煤的气化系统的气化原料入口，空气预热器的高温空气出口连通生物质气化系统的气化剂入口或煤的气化系统的气化原料入口。
供气系统包括风机以及沿介质流向依次连通的液氧储罐、气化器、电动调节阀和流量计；电动调节阀包括第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀；气化器的输出端分为两路，一路通入生物质气化系统或煤的气化系统，另外一路连通飞灰熔融系统并为飞灰熔融系统提供氧气；第一电动调节阀用于调节进入固体燃料气化系统的氧气流量，第二电动调节阀用于调节输送入飞灰熔融系统中氧气流量，第三电动调节阀用于调节进入固体燃料气化系统的高温水蒸气的流量，第四电动调节阀用于调节进入固体燃料气化系统的高温空气的流量；流量计设置在进入飞灰熔融系统的燃气通道上，电动调节阀和流量计均连接控制中心；风机设置在螺旋给料装置至飞灰熔融炉的通道上。
微型布袋除尘器的固体废物出口连通固体废弃物固化处理装置；垃圾焚烧锅炉烟气处理系统包括依次连接的除尘器、脱酸塔和活性炭吸附塔。
基于本发明所述系统的在线熔融处理危废焚烧飞灰的方法，具体如下：
飞灰经过飞灰预处理给料系统处理后进入飞灰熔融系统，飞灰在1400℃以上的高温中进行熔融处理，处理完飞灰液态熔融残渣定期排放进入通入熔融渣水冷装置，通过水冷得到玻璃体熔渣，飞灰熔融炉的烟气进入烟气处理系统，烟气通过烟气冷却器进行冷却至550℃，通过急冷锅炉将烟气从550℃急冷至250℃，缩短烟气在这段温度区域的停留时间防止二噁英的再次生成，通过空气预热器利用烟气余热，将200℃以下的烟气通入微型布袋除尘器中，以防高温烧毁微型布袋除尘器，通过布袋除尘器收集烟气中产生的二次飞灰，二次飞灰中富集有低沸点重金属Cd、Zn、Pb，需要对二次飞灰进行处理，微型布袋除尘器的烟气输出端分为两路，一路通入飞灰预处理给料系统中用于对水洗后飞灰进行干燥，另外一路与烟气冷凝器输入端相连，烟气冷凝器对烟气进行深度冷凝，经过烟气冷凝器降温除水的烟气送入垃圾焚烧锅炉烟气处理系统进一步处理。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1.一种采用多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统可以单独或同时使用一种或多种燃料如生物质，煤，水煤浆的气化气或油，天然气，液化气或沼气等多种燃料作为热源对危废焚烧飞灰进行在线熔融处理。在线处理危废焚烧飞灰可以减少运输成本并且合理利用垃圾焚烧锅炉的烟气处理系统，大大降低了建设成本，减少了污染排放；采用生物质和煤的气化可以避免了生物质、煤和水煤浆的直接燃烧造成环境污染并合理处理了生物质和沼气，降低熔融处理飞灰的成本并节约能源。
2.与传统的飞灰高温熔融处理技术相比，飞灰中有机物脱除更彻底且实现重金属固化率更高。
第一、飞灰在螺旋给料装置的作用下渗混到空气管道内，实现了由空气携带输送飞灰从而使得飞灰随同氧气直接进入到超高温火焰内部，确保了飞灰能够和氧气，燃气等充分混合，并在1400℃的高温熔融炉中能停留较长时间，保证二噁英等有机物被加热分解，绝大多数难挥发的重金属元素在熔融后固化于熔渣中。
第二、熔融态的飞灰通过飞灰熔融炉的燃烧室多级氧气入口和熔融池的二次燃烧器输送的氧气多次点燃完全燃烧，保持熔融炉内较高的温度使未充分熔融的飞灰完全充分被熔融处理掉。
第三、飞灰熔融炉产生的烟气通过急冷锅炉把烟气从550℃降到250℃，缩短烟气在这段温度区域内停留时间防止二噁英的再次生成。
第四、通过微型布袋除尘器收集到的富含低沸点重金属的二次飞灰，可通过水热处理、药剂固化、或用赤泥、高岭土、粉煤灰等工业固体废弃物或水泥等固化作为建筑材料使用，实现对飞灰的完全处理。
3.飞灰熔融系统具有较高的热效率和安全性。
第一，从飞灰熔融炉出来的烟气先经过烟气冷却器，从1400℃降到550℃，然后通过急冷锅炉的急冷作用将烟气温度从550℃急冷至250℃，之后经过烟气通过空气预热器预热空气。通过一系列熔融炉烟气换热装置的作用使烟气温度降低到200℃以下，可以有效防止下游的微型布袋除尘器烧损，确保整个系统的安全运行。
第二，合理利用从烟气冷却器和空气预热器中出来的高温水蒸气和高温空气，作为气化剂输送至固体燃料气化系统中，提高气化炉的气化温度并提高生成的气化气热值。
第三,合理利用垃圾焚烧飞灰熔融处理烟气的余热，从微型布袋除尘器出来的烟气的一部分进行余热利用对水洗后的飞灰进行干燥，另外一部分送入冷凝器中进行深度冷凝后送入垃圾焚烧锅炉的烟气处理系统。
4.生物质气化系统：采用下吸式的生物质气化炉和旋风分离器相结合，下吸式的生物质气化炉燃气焦油含量低，结构简单，操作方便，且旋风分离器将为燃尽的颗粒重新送入生物质气化炉中进行充分再燃，节约能源。生物质气化系统可满足多种气化工艺并且调节气化产物和气化温度：可根据需要向生物质气化炉输送空气、水蒸气和氧气多种气化剂，满足多种气化工艺；且可以根据需要通过调节电动调节阀调整氧气支路的氧气流量、高温水蒸气支路的流量和高温空气的流量来保证气化炉内不同温度和生成不同热值的气化燃气。
5.煤的气化系统：采用气流床气化炉具有以下优点：广泛的煤种适应性、低焦油产出率、气化温度高、处理量和碳转化率高、停留时间短。
6.供气系统能够保证生物质气化炉或者煤的气化炉在变工况的情况下气化气的完全燃烧。生物质气化燃气和煤的气化系统的煤气支路上布置有流量计，与飞灰熔融炉的氧气管道的电动调节阀电子相连，能够根据气化燃气的流量变化灵活调整氧气流量，实现了气化燃气完全燃烧。
附图说明
图1为本发明实例中所述的以生物质气化气为燃料在线熔融处理危废焚烧飞灰系统示意图。
图2为本发明实例中所述的以煤气为燃料在线熔融处理危废焚烧飞灰系统示意图。
其中，1-液氧储罐，2-气化器，3-电动调节阀，31-第一电动调节阀，32-第二电动调节阀，33-第三电动调节阀，34-第四电动调节阀，4-流量计，5-风机；6-飞灰储仓，7-飞灰水洗池，8-飞灰干燥器，9-螺旋给料装置； 10-飞灰熔融炉，11-熔融渣水冷装置，12-烟气冷却器，13-急冷锅炉，14-空气预热器，15-微型布袋除尘器，16-烟气冷凝器，101-一次燃烧器，102-熔融炉燃烧室，103-多级氧气入口，104-二次燃烧器，105-熔融液池，106-烟气出口，107-挡流板，108-出渣口；17-生物质气化炉，18-旋风分离器，171-生物质进料口，172-气化剂入口，173-气化剂通道，174-喷嘴，175-生物质排渣口，176-气化气通道，177-气化气出口； 19-气流床气化炉，20-渣锁斗，21-黑水处理系统，22-洗涤塔，191-气化原料入口，192-气化室，193-激冷室，194-排渣口，195-合成气出口，196-激冷水入口，197-黑水出口；23-垃圾焚烧锅炉烟气处理系统。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，如图1所示，所述系统包括飞灰预处理给料系统、固体燃料气化系统、飞灰熔融系统、供气系统和垃圾焚烧锅炉烟气处理系统；所述飞灰熔融系统包括飞灰熔融炉10、熔融渣水冷装置11、烟气冷却器12、急冷锅炉13、空气预热器14、微型布袋除尘器15以及烟气冷凝器16；所述供气系统为固体燃料气化系统和飞灰熔融系统提供氧气和空气并输送飞灰预处理给料系统的飞灰进入飞灰熔融炉10；所述固体燃料气化系统提供气化燃气送入飞灰熔融炉10中，飞灰在1400℃以上的高温中进行熔融处理，处理完飞灰液态熔融残渣定期排放进入通入熔融渣水冷装置11，通过水冷得到坚硬的玻璃体熔渣，可用作建筑材料，飞灰熔融炉10的烟气输出端与烟气冷却器12输入端连接，烟气进入烟气处理系统，烟气处理系统包括沿着烟气流向依次连通的烟气冷却器12、急冷锅炉13、空气预热器14、微型布袋除尘器15以及烟气冷凝器16，微型布袋除尘器15还连通飞灰预处理给料系统；烟气通过烟气冷却器12进行冷却至550℃左右，烟气冷却器12输出端与急冷锅炉13的烟气输入端连接，通过急冷锅炉13可将烟气从550℃急冷至250℃，缩短烟气在这段温度区域的停留时间防止二噁英的再次生成，急冷锅炉13的烟气输出端与空气预热器14的烟气输入端连接，通过空气预热器14的烟气输入到微型布袋除尘器15中，通过一系列的换热设置将200℃以下的烟气通入微型布袋除尘器15中，以防高温烧毁微型布袋除尘器15，通过布袋除尘器15收集烟气中产生的二次飞灰，二次飞灰中富集有低沸点重金属Cd、Zn、Pb，需要对二次飞灰进行特殊处理，微型布袋除尘器15的烟气输出端分为两路，一路通入飞灰预处理给料系统中对水洗后飞灰进行干燥，另外一路与烟气冷凝器16输入端相连，烟气冷凝器16对烟气进行深度冷凝，既降低排烟温度,又提高生物质气化炉的热效率，通过烟气冷凝器16的烟气送入垃圾焚烧锅炉烟气处理系统23进行除尘和脱酸等。
飞灰熔融炉10包括一次燃烧器101、熔融炉燃烧室102、多级氧气入口103、二次燃烧器104、熔融液池105、烟气出口106、挡流板107和出渣口108；熔融炉燃烧室102顶部布置一次燃烧器101，侧壁上布置多级氧气入口103，飞灰在熔融炉燃烧室102中进行完全充分的高温熔融处理，飞灰中绝大多数有机物，如二噁英、呋喃等分解、燃烧和气化，而飞灰中的无机物则发生熔融最终形成类似玻璃质的熔渣，飞灰中的SiO2中的Si—O键被打开，形成网状结构从而固定重金属，熔融炉燃烧室102底部与熔融液池105的顶部相通，飞灰熔融处理后产生的液态熔渣在重力的作用下进入熔融液池105；熔融液池105的一侧顶部布置有二次燃烧器104，可以再次点燃熔融液池105中的飞灰将飞灰彻底高温熔融处理，熔融液池105的另一侧顶部布置有烟气出口106，高温熔融处理完的烟气从烟气出口106通入烟气冷却器中12，烟气出口106侧下方布置有挡流板107，促使高温液态熔融渣流向二次燃烧器104附近，防止液态熔融渣随高温烟气被带出，熔融液池105的底部布置有出渣口108，定期出渣至熔融渣水冷装置11中，保证熔融液池105中的液态熔融飞灰驻流一段时间，充分熔融处理飞灰中有害物质；所述的出渣口108与熔融渣水冷装置11相连。
飞灰预处理给料系统包括飞灰储仓6、飞灰水洗池7、飞灰干燥器8和螺旋给料装置9；所述的飞灰储仓6中的飞灰通入飞灰水洗池7进行水洗，水洗的主要目的是洗去飞灰中的一些氯化物、可溶性盐、重金属；因为Cl易与重金属形成配合物的方式，使得稳定化产物中的重金属Cu和Zn极易浸出超标。水洗后的飞灰通入飞灰干燥器8进行干燥，飞灰干燥器8的热源来自于微型布袋除尘器15的烟气输出端，干燥后的飞灰通入螺旋给料装置9中。
参考图2，固体燃料气化系统为生物质气化系统，包括生物质气化炉17和旋风分离器18；生物质气化炉17包括生物质进料口171、气化剂入口172、气化剂通道173、喷嘴174、生物质排渣口175、气化气通道176和气化气出口177；生物质气化炉17顶部开设生物质进料口171，生物质从生物质进料口171进料，先进行干燥和热裂解，生物质气化炉17侧壁的中下部上开设气化剂入口172，侧壁的中上部上开设气化气出口177，底部设生物质排渣口175，内侧壁上焊接有圆筒形的气化气通道176，气化气通道176的外壁即生物质气化炉17的部分侧壁，所述圆筒形的气化剂通道173焊接在气化气通道176的内壁上，气化剂通道173的内壁对称布置有两个喷嘴174，气化剂通道173的外壁即气化气通道176的内壁，与穿过气化气通道176的气化剂入口172相连；气化剂如水、空气或氧气从气化剂入口172输入进入圆筒形的气化剂通道173并于对称布置的喷嘴174喷出与生物质先进行氧化燃烧反应后进行还原反应生成生物质气化气，生成的生物质气化气从气化气通道176的下方进入气化气通道176，并从气化气通道的中上部设有的气化气出口177喷出并输送入旋风分离器18入口；所述的旋风分离器分离出的固体颗粒再送回生物质进料口171，旋风分离器18分离出的生物质燃气通入飞灰熔融炉10中。
旋风分离器18的气体出口至飞灰熔融炉10的管路上设置气化气储罐，气化气储罐的进出口均设置阀门。
固体燃料气化系统也可为煤的气化系统，所述的煤的气化系统包括气流床气化炉19、渣锁斗20、黑水处理系统21、洗涤塔22；所述的气流床气化炉19包括气化原料入口191、气化室192、激冷室193、排渣口194、合成气出口195、激冷水入口196和黑水出口197；煤粉或水煤浆和气化剂同时从气化室192顶部的气化原料入口191通入气化室192中，在气化室192中1300℃的高温下发生热解和焦油、半焦的气化反应，产生的气化产物进入到激冷室193；激冷室193内部装有激冷水，激冷水在冷却合成气、固化熔融残渣、实现气液分离后通过黑水出口197送入黑水处理系统21进行黑水处理，激冷室193的中上部侧壁设有合成气出口195，分离出的合成气从激冷室193的中上部侧壁的合成气出口195输出通入洗涤塔22中，激冷室193底部设有排渣口194，粗渣由激冷室193的水激冷分离出来，定期从底部的排渣口194定期排入渣锁斗20；通入洗涤塔22的合成气中含有部分粉尘细渣，洗涤塔22分离出的含有少量细渣的洗涤水由黑水处理系统21处理完的循环激冷水一起送回激冷水入口196。
除了生物质气化系统产生的生物质气化气和煤的气化系统产生的煤气，天然气、沼气、液化气、油等多种燃料都可同时或单独使用作为燃料供给通过流量计4送入飞灰熔融系统的一次燃烧器101中。
烟气冷却器12产生的高温水蒸气可作为气化剂送入生物质气化系统的气化剂入口172或与煤的气化系统的气化原料入口191；空气预热器14产生的高温空气可作为气化剂送入生物质气化系统的气化剂入口172或与煤的气化系统的气化原料入口191，这既提高了飞灰熔融炉10的热效率，又提高了固体燃料气化系统的炉膛温度，生成气化气的热值。
供气系统包括液氧储罐1、气化器2、电动调节阀3、流量计4和风机5；液氧储罐1的输出端与气化器2的输入端相连，液氧通过气化器2气化为氧气，氧气的输出端分为两路，一路作为固然燃料气化系统的气化剂：与生物质气化系统的气化剂入口172或煤的气化系统的气化原料入口191相连；另外一路为飞灰熔融系统提供氧气，通入一次燃烧器10、多级氧气入口103和二次燃烧器104；第一电动调节阀31用于调节进入固体燃料气化系统的氧气流量以调节气化炉的不同温度并产生不同热值的气化气，电动调节阀32用于调节输送入飞灰熔融系统中氧气流量，第三电动调节阀33用于调节作为气化剂进入固体燃料气化系统的高温水蒸气的流量，第四电动调节阀34用于调节作为气化剂进入固体燃料气化系统的高温空气的流量；所述的流量计4设置在在进入飞灰熔融系统的燃气通道上，并与第二电动调节阀32电子连接，第二电动调节阀32可根据燃气的流量时刻调节氧气流量保证燃气的完全燃烧；风机5产生的加压空气携带着螺旋给料装置9中的飞灰进入飞灰熔融炉10的一次燃烧器101中，也为飞灰熔融炉10提供了部分氧气。
微型布袋除尘器15收集到的二次飞灰可与高岭土、赤泥、污泥、膨润土、其他飞灰等工业固体废弃物进行固化处理并制成建筑材料。
垃圾焚烧锅炉烟气处理系统23包括除尘器、脱酸塔和活性炭吸附塔。
Claims (8)
1.一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，包括飞灰预处理给料系统、固体燃料气化系统、飞灰熔融系统、供气系统和垃圾焚烧锅炉烟气处理系统；飞灰熔融系统包括飞灰熔融炉（10）、熔融渣水冷装置（11）、以及沿着烟气流向依次连通的烟气冷却器（12）、急冷锅炉（13）、空气预热器（14）、微型布袋除尘器（15）、烟气冷凝器（16）；固体燃料气化系统的出气口连通飞灰熔融炉（10）的燃气入口；供气系统为固体燃料气化系统提供氧气，同时为飞灰熔融系统提供氧气和加压空气，加压空气携载飞灰进入飞灰熔融炉（10），飞灰熔融炉（10）的底部连通熔融渣水冷装置（11），飞灰熔融炉（10）的烟气输出端与烟气冷却器（12）输入端连接；微型布袋除尘器（15）的烟气输出端分为两路，一路通入飞灰预处理给料系统中对水洗后飞灰进行干燥，另外一路与烟气冷凝器（16）输入端相连，烟气冷凝器（16）的输出端与垃圾焚烧锅炉烟气处理系统（23）的输入端相连；飞灰熔融炉（10）包括一次燃烧器（101）、熔融炉燃烧室（102）、熔融液池（105）和出渣口（108）；一次燃烧器（101）布置在熔融炉燃烧室（102）顶部，熔融炉燃烧室（102）侧壁上对称布置有多级氧气入口（103），熔融炉燃烧室（102）底部与熔融液池（105）的顶部相通；熔融液池（105）的一侧顶部布置有二次燃烧器（104），熔融液池（105）的另一侧顶部开设有烟气出口（106），烟气出口（106）侧上方布置有挡流板（107），熔融液池（105）的底部开设有出渣口（108）；出渣口（108）与熔融渣水冷装置（11）连通；飞灰熔融系统的燃气入口还连接天然气、沼气、液化气以及燃油系统；生物质气化系统产生的生物质气化气和煤的气化系统产生的煤气，天然气、沼气、液化气、油同时或单独使用作为燃料供给通过流量计（4）送入飞灰熔融系统的一次燃烧器（101）中。
2.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，飞灰预处理给料系统包括沿介质流向依次连通的飞灰储仓（6）、飞灰水洗池（7）、飞灰干燥器（8）和螺旋给料装置（9）；飞灰储仓（6）中的飞灰通入飞灰水洗池（7）进行水洗，水洗后的飞灰通入飞灰干燥器（8）进行干燥，干燥后的飞灰通入螺旋给料装置（9）中，螺旋给料装置（9）的出口连通飞灰熔融炉（10）的入口；飞灰干燥器（8）加热介质入口与微型布袋除尘器（15）的烟气输出端连通。
3.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，固体燃料气化系统采用生物质气化系统，包括生物质气化炉（17）和旋风分离器（18）；生物质气化炉（17）包括气化剂通道（173）、喷嘴（174）、生物质排渣口（175）、气化气通道（176）和气化气出口（177）；生物质气化炉（17）顶部开设有生物质进料口（171），生物质气化炉（17）侧壁的中下部开有气化剂入口（172），侧壁的中上部上开有气化气出口（177），底部设有生物质排渣口（175），沿着内侧壁一周焊接圆筒，圆筒与生物质气化炉（17）侧壁形成气化气通道（176）；气化剂通道（173）的内壁关于轴线对称布置有若干喷嘴（174），气化气通道（176）与气化剂入口（172）相连；产生的生物质气化气从气化气通道（176）的下方进入，并从气化气出口（177）喷出并输送入旋风分离器（18）入口；旋风分离器（18）分离出的固体颗粒再送回生物质进料口（171），旋风分离器（18）分离出的生物质燃气通入飞灰熔融炉（10）燃气入口中。
4.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，固体燃料气化系统采用煤的气化系统，所述的煤的气化系统包括气流床气化炉（19）、渣锁斗（20）、黑水处理系统（21）以及洗涤塔（22）；所述的气流床气化炉（19）中设置气化室（192），气化室（192）的下方设置激冷室（193），气化室（192）连通激冷室（193）；气化室（192）顶部设有气化原料入口（191），在气化室（192）中产生的气化产物进入到激冷室（193）；激冷室（193）的侧壁上部设有激冷水入口（196），激冷室（193）的侧壁上部下部设黑水出口（197），激冷室（193）内部装有激冷水，激冷水在冷却合成气固化熔融残渣后通过黑水出口（197）送入黑水处理系统（21），激冷室（193）侧壁的中上部设有合成气出口（195）与洗涤塔（22）的气体入口相连，激冷室（193）底部设有排渣口（194）与渣锁斗（20）相连；洗涤塔（22）的洗涤水由黑水处理系统（21）处理完的循环激冷水一起送回激冷水入口（196）。
5.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，烟气冷却器（12）的热水出口连通生物质气化系统的气化剂入口或煤的气化系统的气化原料入口，空气预热器（14）的高温空气出口连通生物质气化系统的气化剂入口或煤的气化系统的气化原料入口。
6.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，供气系统包括风机（5）以及沿介质流向依次连通的液氧储罐（1）、气化器（2）、电动调节阀（3）和流量计（4）；电动调节阀（3）包括第一电动调节阀（31）、第二电动调节阀（32）、第三电动调节阀（33）、第四电动调节阀（34）；气化器（2）的输出端分为两路，一路通入生物质气化系统或煤的气化系统，另外一路连通飞灰熔融系统并为飞灰熔融系统提供氧气；第一电动调节阀（31）用于调节进入固体燃料气化系统的氧气流量，第二电动调节阀（32）用于调节输送入飞灰熔融系统中氧气流量，第三电动调节阀（33）用于调节进入固体燃料气化系统的高温水蒸气的流量，第四电动调节阀（34）用于调节进入固体燃料气化系统的高温空气的流量；流量计（4）设置在进入飞灰熔融系统的燃气通道上，电动调节阀（3）和流量计（4）均连接控制中心；风机（5）设置在螺旋给料装置（9）至飞灰熔融炉（10）的通道上。
7.根据权利要求1所述的一种多燃料耦合的在线熔融处理危废焚烧飞灰系统，其特征在于，微型布袋除尘器（15）的固体废物出口连通固体废弃物固化处理装置；垃圾焚烧锅炉烟气处理系统（23）包括依次连接的除尘器、脱酸塔和活性炭吸附塔。
8.基于权利要求1-7任一项所述系统的在线熔融处理危废焚烧飞灰的方法，其特征在于，具体如下：
飞灰经过飞灰预处理给料系统处理后进入飞灰熔融系统，飞灰在1400℃以上的高温中进行熔融处理，处理完飞灰液态熔融残渣定期排放进入通入熔融渣水冷装置（11），通过水冷得到玻璃体熔渣，飞灰熔融炉（10）的烟气进入烟气处理系统，烟气通过烟气冷却器（12）进行冷却至550℃，通过急冷锅炉（13）将烟气从550℃急冷至250℃，缩短烟气在这段温度区域的停留时间防止二噁英的再次生成，通过空气预热器（14）利用烟气余热，将200℃以下的烟气通入微型布袋除尘器（15）中，以防高温烧毁微型布袋除尘器（15），通过布袋除尘器（15）收集烟气中产生的二次飞灰，二次飞灰中富集有低沸点重金属Cd、Zn、Pb，需要对二次飞灰进行处理，微型布袋除尘器（15）的烟气输出端分为两路，一路通入飞灰预处理给料系统中用于对水洗后飞灰进行干燥，另外一路与烟气冷凝器（16）输入端相连，烟气冷凝器（16）对烟气进行深度冷凝，经过烟气冷凝器（16）降温除水的烟气送入垃圾焚烧锅炉烟气处理系统（23）进一步处理。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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