CN114042737A - 用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于垃圾焚烧飞灰无害化处置技术领域，具体涉及用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置及系统。装置包括蓄热式加热炉、飞灰螺旋输送绝氧热解组件、降温室、加热炉风机、换向阀和除尘器；降温室位于蓄热式加热炉外部；飞灰螺旋输送绝氧热解组件的出口与除尘器的进口连接；降温室和除尘器的出口均与加热炉风机的进口连接；加热炉风机的出口与换向阀连接；换向阀与蓄热式加热炉连接。本发明能够在低温下对垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行分解，将垃圾焚烧飞灰中的二噁英浓度降低至50ng‑TEQ/kg，具有节约能耗、节约成本、运行连续稳定且能够有效降低污染物外排的特点。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧飞灰无害化处置技术领域，具体涉及用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置及系统。
背景技术
随着居民生活消费水平的提高，生活垃圾的产生量逐年提升。目前多余生活垃圾的处理，按照国家的指导方针，需要采用垃圾焚烧处置工艺将生活垃圾进行减量化处置。生活垃圾进过焚烧处置后，会产生3％-5％的焚烧残余物，每年产生量极大。对于垃圾焚烧飞灰，是作为危险废物进行管辖，其危险废物代号为HW18。
对于垃圾焚烧处置工艺，目前常用的处置路线为飞灰填埋、飞灰水洗水泥窑协同处置及其他资源化建材化处置路线。对于以上的处置路线，国家规范对于处置后飞灰中二噁英的含量都有明确的指标要求，这就涉及到在进行飞灰处置过程中需要采用想用的手段对二噁英进行脱除。对于二噁英的分解有高温和低温两种处置，区别与高温(＞1100℃)的高能耗，低温绝氧热解因其较低的运行成本和投资成本应用前景较大。
对于低温热解工艺，如何控制其绝氧气氛、降低运行能耗，减少废气污染物排放是其工艺推广的决定性因素。因此，设计一种节约能耗、节约成本、运行连续稳定的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置及系统，就显得十分必要。
例如，申请号为CN201310049924.6用于处理焚烧飞灰的设备的中国专利文献描述的用于处理焚烧飞灰的设备，包括：脱氯反应装置，脱氯反应装置用于在预定温度和微正压的压力下，在非氧化气氛中，使飞灰中的二噁英发生脱氯反应，以便获得脱氯处理产物；以及快速冷却装置，快速冷却装置与脱氯反应装置相连，并且用于对脱氯处理产物进行快速冷却，以便得到经过处理的焚烧飞灰。虽然利用该设备能够有效地处理含有二噁英的焚烧飞灰，但是其缺点在于，未能解决飞灰受热不均匀而造成的运行不稳定的问题，并且难以实现飞灰二噁英在热分解过程中的绝氧气氛条件，飞灰二噁英去除率不高且能源消耗量大。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中，现有的垃圾焚烧处理装置，存在无法控制绝氧气氛，运行能耗高，废气污染物排放量大的问题，提供了一种节约能耗、节约成本、运行连续稳定的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置及系统。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，包括蓄热式加热炉、设于蓄热式加热炉内的飞灰螺旋输送绝氧热解组件、设于飞灰螺旋输送绝氧热解组件上的降温室、加热炉风机、换向阀和除尘器；所述降温室位于蓄热式加热炉外部；所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件的出口与除尘器的进口连接；所述降温室和除尘器的出口均与加热炉风机的进口连接；所述加热炉风机的出口与换向阀连接；所述换向阀与蓄热式加热炉连接。
作为优选，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件包括上螺旋输送元件和下螺旋输送元件；所述上螺旋输送元件的出口与下螺旋输送元件的进口相连接；所述上螺旋输送元件和下螺旋输送元件内均设有螺旋绞刀。
作为优选，所述蓄热式加热炉包括蓄热室换热室A、蓄热室换热室B和加热室C；所述加热室C位于蓄热室换热室A和蓄热室换热室B的上方；所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件位于加热室C内；所述加热室C连接有加热机。
作为优选，所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内均填充有用于蓄热换热的蓄热陶瓷。
作为优选，所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内还均设有催化剂；所述催化剂与蓄热陶瓷紧贴并位于蓄热陶瓷上方。
作为优选，还包括排气调节阀、进风调节阀和补风风机；所述排气调节阀与换向阀连接；所述补风风机的出口与进风调节阀的一端连接；所述进风调节阀的另一端与换向阀连接。
作为优选，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件上还设有膨胀节；所述膨胀节的一端与飞灰螺旋输送绝氧热解组件连接，所述膨胀节的另一端与蓄热式加热炉的外壁面焊接固定。
作为优选，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件内的含氧量为1％-2％，温度为300℃-400℃；所述加热室C内的含氧量为10％-16％，温度为300℃-600℃。
作为优选，所述换向阀为两个；所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B各连接一个换向阀。
本发明还提供了用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英系统，包括如上任一项方案所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置。
本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明能够在低温下对垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行分解，具有节约能耗、节约成本、运行连续稳定且能够有效降低污染物外排的特点；(2)本发明能够将垃圾焚烧飞灰中的二噁英浓度降低至50ng-TEQ/kg，同时热回收效率能够达到95％，同时能够将废气中二噁英排放浓度＜0.1ng-TEQ/Nm3。
附图说明
图1为本发明实施例1中用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置的一种结构示意图。
图中：垃圾焚烧飞灰原灰01、脱除二噁英后飞灰02、高纯氮气03、热解排气04、混风烟气05、烟气06、蓄热式加热炉07、蓄热陶瓷08、催化剂09、加热机10、换向阀11、上螺旋输送元件12、下螺旋输送元件13、降温室14、加热炉风机15、排气调节阀16、进风调节阀17、补风风机18、膨胀节19、除尘器20、蓄热室换热室A、蓄热室换热室B、加热室C。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1所示的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，包括蓄热式加热炉07、设于蓄热式加热炉内的飞灰螺旋输送绝氧热解组件、设于飞灰螺旋输送绝氧热解组件上的降温室14、加热炉风机15、两个换向阀11和除尘器20；所述降温室位于蓄热式加热炉外部；所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件的出口与除尘器的进口连接；所述降温室和除尘器的出口均与加热炉风机的进口连接；所述加热炉风机的出口与两个换向阀连接；两个换向阀与蓄热式加热炉连接。
其中，飞灰螺旋输送绝氧热解组件包括上螺旋输送元件12和下螺旋输送元件13；所述上螺旋输送元件的出口与下螺旋输送元件的进口相连接；所述上螺旋输送元件和下螺旋输送元件内均设有螺旋绞刀。降温室位于下螺旋输送元件上，降温室主要通过温度为50℃-80℃的混风烟气05通过下螺旋输送元件的壁面传热将飞灰的热量带走。蓄热式加热炉包括蓄热室换热室A、蓄热室换热室B和加热室C；所述加热室C位于蓄热室换热室A和蓄热室换热室B的上方；上螺旋输送元件和下螺旋输送元件位于加热室C内；所述加热室C连接有加热机10。
垃圾焚烧飞灰原灰01通过系统外部的输送系统通过上螺旋输送元件的进口进入热解系统，垃圾焚烧飞灰原灰在上螺旋输送元件中随着螺旋绞刀的作用从进口向出口运动，最终落入到下螺旋输送元件的进口中，并在下螺旋输送元件中随着螺旋绞刀的作用从进口向出口运动，出加热室C后再经过降温室的冷却降温处理，最终在下螺旋输送元件的出口排出热解系统。垃圾焚烧飞灰原灰在上螺旋输送元件和下螺旋输送元件中，一共停留30-120分钟，并在1％-2％的含氧量和300℃-400℃之间将飞灰中的二噁英进行热解反应，脱除飞灰中的二噁英，获得脱除二噁英后飞灰02。上螺旋输送元件和下螺旋输送元件在运转过程中，高纯氮气03持续通入，将上螺旋输送元件和下螺旋输送元件中的氧量控制在1％-2％之间。
进一步的，所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内均填充有用于蓄热换热的蓄热陶瓷08。所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内还均设有催化剂09；所述催化剂与蓄热陶瓷紧贴并位于蓄热陶瓷上方。
蓄热式加热炉通过设置在两个蓄热室换热室A/B中的蓄热陶瓷，吸收和释放进出蓄热室换热室A/B的热量，通过换向阀控制蓄热室换热室A/B的进气或者出气，加热机主要用于提供维持加热室温度的热量。蓄热式加热炉内壁设置有内保温，用于隔绝炉内的热量向外界传递。加热机可通过燃烧化石燃料释放热量。
蓄热式加热炉的蓄热换热循环为当本个循环从蓄热室换热室A进气时，空气流经蓄热室换热室A中的蓄热陶瓷，将蓄热陶瓷中的热量带走并进入加热室C继续受热，然后从蓄热室换热室B中排出，将热量传热给蓄热室换热室B中的蓄热陶瓷。在下个循环中，气体从蓄热室换热室B进气时，空气流经蓄热室换热室B中的蓄热陶瓷，将蓄热陶瓷中的热量带走并进入加热室C继续受热，然后从蓄热室换热室A中排出，将热量传热给蓄热室换热室A中的蓄热陶瓷。蓄热式加热炉的蓄热换热按照以上循环持续交替进行，最终配合加热机维持加热室C内气体的温度在300℃-600℃。
进一步的，用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置还包括排气调节阀16、进风调节阀17和补风风机18；所述排气调节阀与两个换向阀连接；所述补风风机的出口与进风调节阀的一端连接；所述进风调节阀的另一端与两个换向阀连接。
从飞灰螺旋输送绝氧热解组件(热解系统)排出的热解排气04主要成分为氮气、NH3、NOx、二噁英、粉尘等物质，从飞灰螺旋输送绝氧热解组件排出后首先进入除尘器，将其气体中的粉尘进行去除至5mg/m3以下，然后与从降温室出来的混风烟气混合，在加热炉风机的作用下输送至蓄热式加热炉中，热解排气中的NH3、NOx、二噁英在300℃-400℃的温度下通过催化剂的作用，二噁英污染物分解，NH3和NOx发生反应生成N2，从而完成气态污染物的处置。
蓄热式加热炉的排气一部分作为烟气06通过排气调节阀排出，一部分与补风风机补入的环境空气混合作为混风烟气在系统内循环。排气调节阀和进风调节阀的共同调节作用，可按照需要的比例调试混风烟气中空气和烟气的比例，进而最终能够维持加热室C中的氧量在10％-16％之间。
进一步的，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件上还设有膨胀节19；所述膨胀节的一端与飞灰螺旋输送绝氧热解组件连接，所述膨胀节的另一端与蓄热式加热炉的外壁面焊接固定。上螺旋输送元件和下螺旋输送元件一端在加热室C的壁面焊接固定，另外一端与膨胀节的一端相连。膨胀节用于吸收上螺旋输送元件和下螺旋输送元件的热膨胀，保证系统的气密性。
本发明还提供了用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英系统，包括本实施例的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置。
用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英系统还包括有烟气净化装置，烟气净化装置与排气调节阀的出口连接，以便对热解烟气进行净化，从而排出外界大气中，最终实现飞灰的无害化处理。
基于实施例1，本发明使用的流程工艺，包括以下步骤：
S1，通过加热器维持加热室C内温度在300℃-400℃的设定区间内；
S2，通过在蓄热式加热炉加热室C内设置有以飞灰螺旋搅拌为主的飞灰螺旋输送绝氧热解组件(热解装置)，飞灰螺旋输送绝氧热解组件通过膨胀节避免将加热器的热量传递给热解室内的垃圾焚烧飞灰。飞灰螺旋输送绝氧热解组件将垃圾焚烧飞灰在热解室内绝氧分解飞灰中二噁英，将飞灰中的二噁英浓度降低至50ng-TEQ/kg以下，飞灰的绝氧气氛采用在飞灰螺旋输送绝氧热解组件中通入高纯氮气维持；
S3，通过在热解室中通入氮气维持热解装置的绝氧气氛，在该过程中会有一部分氮气携带热解废气排出热解装置外，热解废气中还有NH3、NOx、二噁英等污染物；
S4，通过尾气回用装置(排气调节阀和进风调节阀)将蓄热室换热室的部分尾气与补气风机补入的部分空气一起进入到降温室，在降温室中通过壁面换热将飞灰中热量带入到尾气空气混合气中，同时升温后的尾气空气混合气在进入蓄热室换热室之前会与热解废气混合，以较高的温度进入蓄热室换热室；
S5，蓄热室换热室尾气、补入空气和热解废气一并进入到蓄热室换热室中，在高温和催化剂的作用下，进行催化分解，降低废气中的NH3、NOx、二噁英等污染物后排出蓄热室换热室；
通过步骤S1至步骤S5将垃圾焚烧飞灰中的二噁英浓度降低至50ng-TEQ/kg，同时热回收效率达95％，将废气中二噁英排放浓度＜0.1ng-TEQ/Nm3。
本发明能够在低温下对垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行分解，具有节约能耗、节约成本、运行连续稳定且能够有效降低污染物外排的特点；采用蓄热式加热系统(蓄热式加热炉)降低系统的运行能耗，尾气回用(排气调节阀和进风调节阀)及催化分解系统能有效降低系统污染物的外排。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，包括蓄热式加热炉、设于蓄热式加热炉内的飞灰螺旋输送绝氧热解组件、设于飞灰螺旋输送绝氧热解组件上的降温室、加热炉风机、换向阀和除尘器；所述降温室位于蓄热式加热炉外部；所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件的出口与除尘器的进口连接；所述降温室和除尘器的出口均与加热炉风机的进口连接；所述加热炉风机的出口与换向阀连接；所述换向阀与蓄热式加热炉连接。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件包括上螺旋输送元件和下螺旋输送元件；所述上螺旋输送元件的出口与下螺旋输送元件的进口相连接；所述上螺旋输送元件和下螺旋输送元件内均设有螺旋绞刀。
3.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述蓄热式加热炉包括蓄热室换热室A、蓄热室换热室B和加热室C；所述加热室C位于蓄热室换热室A和蓄热室换热室B的上方；所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件位于加热室C内；所述加热室C连接有加热机。
4.根据权利要求3所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内均填充有用于蓄热换热的蓄热陶瓷。
5.根据权利要求4所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B内还均设有催化剂；所述催化剂与蓄热陶瓷紧贴并位于蓄热陶瓷上方。
6.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，还包括排气调节阀、进风调节阀和补风风机；所述排气调节阀与换向阀连接；所述补风风机的出口与进风调节阀的一端连接；所述进风调节阀的另一端与换向阀连接。
7.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件上还设有膨胀节；所述膨胀节的一端与飞灰螺旋输送绝氧热解组件连接，所述膨胀节的另一端与蓄热式加热炉的外壁面焊接固定。
8.根据权利要求3所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述飞灰螺旋输送绝氧热解组件内的含氧量为1％-2％，温度为300℃-400℃；所述加热室C内的含氧量为10％-16％，温度为300℃-600℃。
9.根据权利要求3所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置，其特征在于，所述换向阀为两个；所述蓄热室换热室A和蓄热室换热室B各连接一个换向阀。
10.用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的用于垃圾焚烧飞灰无害化处置的飞灰热解脱除二噁英装置。
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2021
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| CN115121593B (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-29 | 杭州灰弘环保科技有限公司 | 一种生活垃圾焚烧飞灰低温处理无害化系统及方法 |
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