CN115475815A - 一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞灰处理技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，包括预水洗澄清区、一级旋流沉淀区、一级漂洗区、二级旋流沉淀区、二级漂洗区；所述预水洗澄清区与一级旋流沉淀区相连；所述一级漂洗区内设置有溢流挡板、泥水分离挡板、异波折板、进水布水系统和泥水紊流反应区；所述一级漂洗区通过二级重力自流管与二级水力旋流器相连；所述二级漂洗区内设置有布料系统，所述布料系统与二级水力旋流器的泥料底流口相连。本发明通过进水布水系统和布料系统实现泥料与水的互混漂洗过程，无需动力搅拌设备；占地面积小，解决了普通多级水洗过程水洗罐、固液分离设备占地面积大，能耗高、故障率高的问题。

Description

一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置

技术领域

本发明涉及飞灰处理技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置。

背景技术

垃圾焚烧技术以其减量化优势，逐步成为我国生活垃圾处理的主流趋势。但垃圾焚烧过程产生的大量飞灰由于富含高浓度氯盐、微量重金属和痕量的持久性有机污染物(二噁英)，被世界各国列为危险废弃物。因此，垃圾焚烧飞灰在填埋和资源化前必须经过严格的处置。

飞灰中富含高浓度的可溶解性氯盐，对飞灰的资源化利用过程(水泥窑协同处置)带来困难。因此脱氯是飞灰处置过程中必不可少的一个环节。目前，飞灰脱氯技术较单一，进入飞灰中的氯主要利用水溶液作为浸出剂通过洗涤技术转移至液相中，以此来减少盐类(氯化物等)含量，改善预处理后飞灰处置产物的品位，降低飞灰对环境和生物危险性同时，提升产品利用价值。

水洗作为一种有效的预处理方式，能够明显改善水泥固化、水泥窑协同处置、烧结/熔融及碳酸化等方法的处置效果，也为后续产品的大规模资源化利用(如水泥、轻骨料等)提供基础。现有的水洗工艺采用多级水洗系统，工艺较繁琐复杂，占地面积大，每一级水洗都需水洗罐、脱水设备、输料泵等电力驱动装置，每一级水洗后得到的脱水泥饼含水率在35％左右，进入下一级水洗罐中需搅拌电机打散后才能充分洗涤，此过程需要较高的电力驱动。因此，飞灰水洗工艺彻底脱氯运行较复杂、能耗高。

发明内容

本发明解决了相关技术中的水洗装置占地面积大、能耗高的问题，提出一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，通过进水布水系统和布料系统实现泥料与水的互混漂洗过程，无需动力搅拌设备；占地面积小，无需配套泥浆泵、皮带输送机等动力传动设备，解决了普通多级水洗过程水洗罐、固液分离设备占地面积大，能耗高、故障率高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，包括预水洗澄清区、一级旋流沉淀区、一级漂洗区、二级旋流沉淀区、二级漂洗区，预水洗澄清区、一级漂洗区和二级漂洗区的下部均形成锥形结；构所述预水洗澄清区上部设置有上清液出水管和泥浆进料管，所述一级旋流沉淀区设置有若干一级水力旋流器，所述预水洗澄清区与一级水力旋流器相连；所述一级漂洗区的上部设置有溢流水管，所述一级漂洗区内设置有溢流挡板、泥水分离挡板、异波折板、进水布水系统和泥水紊流反应区，所述预水洗澄清区的出料口位于泥水紊流反应区上方、进水布水系统的下方，所述一级水力旋流器的泥料底流口与泥水紊流反应区的上断面相连且位于进水布水系统的下方；所述二级旋流沉淀区包括若干二级水力旋流器，所述一级漂洗区与二级水力旋流器相连；所述二级漂洗区内设置有布料系统，所述布料系统与二级水力旋流器的泥料底流口相连。

作为优选方案，所述预水洗澄清区通过一级重力自流管与一级水力旋流器的进料口Ⅰ相连，所述一级重力自流管上安装有一级进料控制阀，所述预水洗澄清区的出料口安装有自重卸料阀，所述自重卸料阀位于泥水紊流反应区的上方、进水布水系统的下方。

作为优选方案，所述一级水力旋流器上设置有溢流口Ⅰ；所述二级水力旋流器上设置有溢流口Ⅱ。

作为优选方案，所述一级漂洗区的下沉区与二级水力旋流器的进料口Ⅱ通过二级重力自流管连接；所述二级重力自流管上安装有二级进料控制阀。

作为优选方案，所述异波折板为波峰相对、波谷相对的结构。

作为优选方案，所述进水布水系统由内嵌于一级漂洗区的六支进水管水平分布构成，所述进水管为三支长管和三支短管交错排列，各所述进水管的主管路上垂直设置有若干组分流支管，各所述分流支管三侧都开有圆孔。

作为优选方案，所述二级漂洗区上部设置有溢流出水管，底部设置有泥浆自卸料管，所述布料系统为均匀分布在矩形平面的倒锥体群组结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过进水布水系统和布料系统实现泥料与水的互混漂洗过程，无需动力搅拌设备；

(2)本装置占地面积小，无需配套泥浆泵、皮带输送机等动力传动设备，解决了普通多级水洗过程水洗罐、固液分离设备占地面积大，能耗高、故障率高的问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明进水布水系统的结构示意图；

图3是本发明进水布水系统中进水管的结构示意图；

图4是本发明布料系统的结构示意图。

图中：

1、预水洗澄清区，1-1、泥浆进料管，1-2、上清液出水管，1-3、一级进料控制阀，1-4、一级重力自流管，1-5、自重卸料阀；2、一级旋流沉淀区，2-1、进料口Ⅰ，2-2、溢流出水口Ⅰ，2-3、泥料底流口Ⅰ；3、一级漂洗区，3-1、溢流水管，3-2、溢流挡板，3-3、泥水分离挡板，3-4、异波折板，3-5、进水布水系统，3-6、泥水紊流反应区，3-7、二级进料控制阀，3-8、二级重力自流管；4、二级旋流沉淀区，4-1、进料口Ⅱ，4-2、溢流出水口Ⅱ，4-3、泥料底流口Ⅱ；5、二级漂洗区，5-1、溢流出水管，5-2、布料系统，5-3、进水管，5-4、泥浆自卸料管。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至4所示，一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，包括预水洗澄清区1、一级旋流沉淀区2、一级漂洗区3、二级旋流沉淀区4、二级漂洗区5，其中，预水洗澄清区1、一级漂洗区3和二级漂洗区5的下部均形成锥形结构(其结构与泥斗相类似)，方便物料的排出，预水洗澄清区1上部设置有上清液出水管1-2和泥浆进料管1-1，一级旋流沉淀区2设置有若干一级水力旋流器，预水洗澄清区1与一级水力旋流器相连；一级漂洗区3的上部设置有溢流水管3-1，一级漂洗区3内设置有溢流挡板3-2、泥水分离挡板3-3、异波折板3-4和泥水紊流反应区3-6，预水洗澄清区1的出料口位于泥水紊流反应区3-6上方、进水布水系统3-5的下方，溢流挡板3-2位于溢流水管3-1的下方，泥水分离挡板3-3、异波折板3-4之间互相连接形成阻挡层且位于预水洗澄清区1的出料口的上方，一级水力旋流器的泥料底流口Ⅰ2-3与泥水紊流反应区3-6的上断面相连且位于进水布水系统3-5的下方；二级旋流沉淀区4包括若干二级水力旋流器，一级漂洗区与二级水力旋流器相连；二级漂洗区5内设置有布料系统5-2，所述布料系统5-2与二级水力旋流器的泥料底流口Ⅱ4-3相连。

其中，一级旋流沉淀区2配置的一级水力旋流器个数根据泥浆量确定，一般可设置4～12个，一级水力旋流器上还设置有溢流口Ⅰ2-2；二级旋流沉淀区4配置的二级水力旋流器个数根据泥浆量确定，一般可设置4～8个，二级水力旋流器上还设置有溢流口Ⅱ4-2。

在一个实施例中，预水洗澄清区1的上部和下部形成两个尺寸不同的锥形结构，上部形成尺寸较大的第一锥形结构，下部形成尺寸较小的第二泥锥形结构，预水洗澄清区1通过一级重力自流管1-4与一级水力旋流器的进料口Ⅰ2-1相连，(图1中只示出了一组一级重力自流管1-4与一级旋流沉淀区2相连的情形，另有3组一级重力自流管1-4并未画出其连接关系)，其中，一级重力自流管1-4位于第一锥形结构的倾斜壁上；一级重力自流管1-4上安装有一级进料控制阀1-3，预水洗澄清区1的出料口安装有自重卸料阀1-5，自重卸料阀1-5位于泥水紊流反应区3-6的上方、进水布水系统3-5的下方。

在一个实施例中，一级漂洗区3的下沉区与二级水力旋流器的进料口Ⅱ4-1通过二级重力自流管3-8连接；二级重力自流管3-8上安装有二级进料控制阀3-7。

在一个实施例中，异波折板3-4为波峰相对、波谷相对的结构，使泥水的流速时而收缩成最小，时而扩张成最大，从而产生紊动，有助于细颗粒悬浮泥料的凝结团聚，利于泥和水的分离。

在一个实施例中，进水布水系统3-5由内嵌于一级漂洗区3的六支进水管水平分布构成，进水管为三支长管和三支短管交错排列，各进水管的主管路上垂直设置有若干组分流支管，各分流支管三侧都开有圆孔，各分流支管置于泥水紊流反应区3-6，通过进水压力将水以一定流速经分流支管流出，形成紊流水层，呈紊流态的水将从自重卸料阀1-5和一级水力旋流器的泥料底流口Ⅰ2-3进入的泥料分散，进行漂洗作业。

在一个实施例中，所述二级漂洗区5上部设置有溢流出水管5-1，底部设置有泥浆自卸料管5-4，布料系统5-2为均匀分布在矩形平面的倒锥体群组结构的管道，将泥料分散成细流体柱进入二级漂洗区5，泥料经二级水力旋流器泥料底流口Ⅱ4-3由重力自上而下进入二级漂洗区5内上端与水进行互混漂洗过程；随后大颗粒泥料缓流沉降，泥浆自卸料管5-4排出，上清液自溢流出水管5-1流出。

该装置的工作原理如下：

由飞灰制浆罐制备好的飞灰水洗浆液从泥浆进料管1-1流入预水洗澄清区1，利用飞灰颗粒自身重力下沉，经过一定时间的缓流沉降，飞灰泥料与水固液分离，水洗澄清液从上清液出水管1-2溢流出，预水洗澄清区下方的锥形结构利用重力压启动自重卸料阀1-5，颗粒密度大的泥料进入一级漂洗区3的泥水紊流反应区3-6，此时，开启一级进料控制阀1-3，预水洗澄清区1的上沉区颗粒密度相对较小的飞灰泥浆混合液通过一级重力自流管1-4进入一级旋流沉淀区2进行浓缩，澄清液通过溢流出水口Ⅰ2-2流出，飞灰浓缩泥料通过泥料底流口Ⅰ2-3进入一级漂洗区3的泥水紊流反应区3-6，与此同时，启动布水系统3-5进行布水作业，通过进水压力将水以一定流速经分流支管流入一级漂洗区3，形成紊流水层，呈紊流态的水将从自重卸料阀1-5和一级水力旋流器的泥料底流口Ⅰ2-3进入的泥料分散，进行一级漂洗作业；颗粒密度较大的飞灰泥料落入一级漂洗区3的下沉区，密度小的悬浮颗粒会上浮，泥水分离挡板3-3和异波折板3-4会形成阻挡层拦截密度小的颗粒，同时异波折板3-4的结构会促使小颗粒悬浮物凝结团聚成较大颗粒从而沉降，实现飞灰浆液的固液分离过程，上清液经溢流挡板3-2从溢流水管3-1溢流出，通过开启二级进料控制阀3-7，一级漂洗区3下沉区的泥料自二级重力自流管3-8流入二级旋流沉淀区4进行浓缩，澄清液通过溢流出水口Ⅱ4-2流出，飞灰浓缩泥料由泥料底流口Ⅱ4-3通过布料系统5-2进入二级漂洗区5，布料系统5-2由均匀分布在矩形平面的倒锥体群组构成，将泥料分散成细流体柱进入二级漂洗区5，在泥料进入二级漂洗区5前需通过进水管5-3将水液面没过布料系统5-2，泥料经二级水力旋流器的泥料底流口Ⅱ4-3由重力自上而下进入二级漂洗区内上端与水进行互混漂洗；随后大颗粒泥料缓流沉降，泥浆自卸料管5-4排出，上清液自溢流出水管5-1流出。

预水洗澄清区1利用飞灰泥浆与水的密度差，飞灰颗粒受自身重力下沉，使飞灰浆液分为澄清液和泥浆，达到固液分离的效果；沉淀区泥浆以切线方向进入水力旋流器内，利用重力产生的水头差以一定流速在器内呈旋转流动，粒径及密度较大的颗粒被抛向器壁，并在下旋水推动和重力作用下沿器壁下滑，在锥底形成浓缩泥料连续排出。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：包括预水洗澄清区(1)、一级旋流沉淀区(2)、一级漂洗区(3)、二级旋流沉淀区(4)、二级漂洗区(5)，所述预水洗澄清区(1)、一级漂洗区(3)和二级漂洗区(5)的下部均形成锥形结构，所述预水洗澄清区(1)上部设置有上清液出水管(1-2)和泥浆进料管(1-1)，所述一级旋流沉淀区(2)设置有若干一级水力旋流器，所述预水洗澄清区(1)与一级水力旋流器相连；所述一级漂洗区(3)的上部设置有溢流水管(3-1)，所述一级漂洗区(3)内设置有溢流挡板(3-2)、泥水分离挡板(3-3)、异波折板(3-4)、进水布水系统(3-5)和泥水紊流反应区(3-6)，所述预水洗澄清区(1)的出料口位于泥水紊流反应区(3-6)上方、进水布水系统(3-5)的下方，所述一级水力旋流器的泥料底流口Ⅰ(2-3)与泥水紊流反应区(3-6)的上断面相连且位于进水布水系统(3-5)的下方；所述二级旋流沉淀区(4)包括若干二级水力旋流器，所述一级漂洗区(3)与二级水力旋流器相连；所述二级漂洗区(5)内设置有布料系统(5-2)，所述布料系统(5-2)与二级水力旋流器的泥料底流口Ⅱ(4-3)相连。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述预水洗澄清区(1)通过一级重力自流管(1-4)与一级水力旋流器的进料口Ⅰ(2-1)相连，所述一级重力自流管(1-4)上安装有一级进料控制阀(1-3)，所述预水洗澄清区(1)的出料口安装有自重卸料阀(1-5)，所述自重卸料阀(1-5)位于泥水紊流反应区(3-6)的上方、进水布水系统(3-5)的下方。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述一级水力旋流器上设置有溢流口Ⅰ(2-2)；所述二级水力旋流器上设置有溢流口Ⅱ(4-2)。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述一级漂洗区(3)的下沉区与二级水力旋流器的进料口Ⅱ(4-1)通过二级重力自流管(3-8)连接；所述二级重力自流管(3-8)上安装有二级进料控制阀(3-7)。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述异波折板(3-4)为波峰相对、波谷相对的结构。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述进水布水系统(3-5)由内嵌于一级漂洗区(3)的六支进水管水平分布构成，所述进水管为三支长管和三支短管交错排列，各所述进水管的主管路上垂直设置有若干组分流支管，各所述分流支管三侧都开有圆孔。

7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰微动力水洗一体化装置，其特征在于：所述二级漂洗区(5)上部设置有溢流出水管(5-1)，底部设置有泥浆自卸料管(5-4)，所述布料系统(5-2)为均匀分布在矩形平面的倒锥体群组结构。

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