CN115475821A - 一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，包括以下步骤：S1：飞灰低温热降解去除二噁英；S2：一级水洗；S3：一级离心脱水；S4：二级水洗；S5：二级离心脱水；S6：三级水洗；S7：三级离心脱水，一级离心脱水机得到的水洗液经水处理后，其清液进入三级水洗罐；三级离心脱水机得到的灰渣进行资源化利用，得到的水进入二级水洗罐；二级离心脱水机得到的水进入一级水洗罐；一级水洗罐供水量不足时进行补水；在一级水洗罐、二级水洗罐、三级水洗罐内通入烟气以固化重金属。本发明将飞灰资源化与电厂烟气净化相结合，利用烟气中的二氧化碳固定飞灰中的重金属，将飞灰的重金属浸出浓度控制在允许排放浓度值以下。

Description

一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法
技术领域
本发明属于生活垃圾焚烧飞灰处理领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法。
背景技术
焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中收集于烟气管道、烟气净化、分离器和除尘器装置等处的容重较轻、粒径小的粉体物质。飞灰因其含有重金属、可溶性盐类和有机氯化物(多氯联苯和二噁英)，被国家列为固体危险废物(代号HW18)。目前主要的生活垃圾焚烧飞灰处置方法包括：水泥固化、水热处理、熔融固化、矿化稳定等。飞灰经过固化或稳定化处理后进行填埋处理，填埋处理会占用大量的土地资源，填埋渗滤液易污染地下水和土壤，且未被去除的二噁英、重金属以及盐类对环境存在长期的潜在威胁。因此，飞灰资源化利用是飞灰处置技术发展中一种新的处理手段，可以真正实现生活垃圾焚烧飞灰的“无害化、减量化、资源化”处置。
飞灰在进行资源化利用之前，需要脱除飞灰中的重金属、氯离子和二噁英等，以满足排放需求。目前，主要采用水洗预处理方法脱除飞灰中的氯离子，同时使用化学药剂固定飞灰中的重金属，包括磷酸二氢钠、磷酸、硫化钠等，药剂使用量大，投入成本高，且存在二次污染。
目前，大气污染物超低排放控制工艺存在技术成熟度不高、初始投资大、运行费用高、工艺复杂等缺点。电厂烟气CO2捕集主要采用化学吸收法，烟气通过脱硝、脱硫、除尘装置，进入吸收塔，采用醇胺类水溶液作为吸收剂，吸收了CO2的富液进入再生塔煮沸，解析出CO2，整体工艺过程复杂，成本极高。因此，寻找一种低成本、高效率的降低大气污染物和二氧化碳排放的技术迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，包括以下步骤：
S1：飞灰低温热降解去除二噁英，在低温热降解单元中进行低温降解；
S2：一级水洗，在一级水洗罐内进行一级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气；
S3：一级离心脱水，一级水洗后的浆液在一级离心脱水机内进行一级离心脱水，得到灰渣和水洗液；
S4：二级水洗，经过一级离心脱水得到的灰渣在二级水洗罐内进行二级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气，二级水洗后形成浆液；
S5：二级离心脱水，经过二级水洗得到的浆液在二级离心脱水机内进行二级离心脱水得到灰渣和水，得到的水进入到一级水洗罐内，得到的灰渣进入到三级水洗罐内；
S6：三级水洗，经过二级离心脱水得到的灰渣进入到三级水洗罐内进行三级水洗得到浆液，三级水洗罐水洗时充入含有二氧化碳的烟气，一级离心脱水得到的水洗液经水处理后，其清液进入三级水洗罐；
S7：三级离心脱水，三级水洗得到的浆液在三级离心脱水机内进行第三次离心脱水，得到灰渣和水，得到的水进入到二级水洗罐内，得到的灰渣进行资源化利用。
进一步的，步骤S1中，热解温度为350～450℃，热解时间为60～120分钟。
进一步的，步骤S2中，飞灰与水的质量比为1:1～1:5。
进一步的，步骤S2中，水洗时间为15～60min，搅拌频率为60～300r/min。
进一步的，一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内分别充入的飞灰与烟气比例为1:250～1:1250。
进一步的，一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内分别充入的烟气中，CO2含量为8～12％，SO2含量为0.1～80mg/m3，NOx含量为0.1～250mg/m3，HCl含量为0.1～50mg/m3。
进一步的，一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内碳酸化的时间分别为1～5小时。
本发明的有益效果在于：
本发明将飞灰资源化与电厂烟气净化相结合，利用烟气中的二氧化碳固定飞灰中的重金属，将飞灰的重金属浸出浓度控制在GB 8978中规定的最高允许排放浓度值以下，该方法可完全替代化学药剂的使用，有效降低飞灰资源化处置成本，减少二次污染。
本发明的飞灰水洗过程中可将烟气中的部分SO2、NOx、HCl等大气污染物以及CO2等温室气体吸收，降低大气污染物的排放，提高大气污染物排放指标。该方法工艺简单、投资少、运行成本低，对整个飞灰资源化系统无影响。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明创造的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的系统，包括低温热降解单元、一级水洗罐、一级离心脱水机、二级水洗罐、二级离心脱水机、三级水洗罐和三级离心脱水机，低温热降解单元用于去除飞灰中的二噁英，低温降解单元设置有出灰口，一级水洗罐设置有进灰口和进水口，低温降解单元的出灰口与一级水洗罐的进灰口连通，一级水洗罐对从低温降解单元出来的飞灰进行一级水洗。
一级水洗罐设置有出液口，一级离心脱水机设置有进液口，一级水洗罐的出液口与一级离心脱水机的进液口连通，一级离心脱水机进行离心脱水得到水洗液和灰渣。一级离心脱水机设置有出渣口和出液口，二级水洗罐设置有进渣口，一级离心脱水机的出渣口与二级水洗罐的进渣口连通，经过一级离心脱水的飞灰进入到二级水洗罐内进行二次水洗。
二级水洗罐设置有出液口，二级离心脱水机设置有进液口，二级水洗罐的出液口与二级离心脱水机的进液口连通，二级离心脱水机对经过二次水洗的浆液进行离心脱水得到灰渣和水，二级离心脱水机设置有出渣口和出水口，二级离心脱水机的出渣口与三级水洗罐的进渣口连通，二级离心脱水机的出水口与一级水洗罐的进水口连通。
三级水洗罐对经过二次离心脱水的飞灰进行三次水洗，三级水洗罐设置有进水口，进水来自于一级离心脱水机得到的水洗液经过处理后的清液，三级水洗罐设置有出液口，三级离心脱水机设置有进液口，三级水洗罐的出液口与三级离心脱水机的进液口连通，三级离心脱水机经过离心脱水得到灰渣和水，此次得到的灰渣可以做免烧砖和建筑骨料等材料。三级离心脱水机设置有出水口，三级离心脱水机的出水口与二级水洗罐的进水口连通。
一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐分别设置有烟气进口，一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐分别从烟气进口处通入含有二氧化碳的烟气。
本发明创造的具体方法包括以下步骤：
S1：飞灰低温热降解去除二噁英，在低温热降解单元中进行低温降解时，其中，优选的，热解温度为350～450℃，热解时间为60～120分钟。
S2：一级水洗，在一级水洗罐内进行一级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气，水洗后形成浆液；
S3：一级离心脱水，一级水洗后的浆液在一级离心脱水机内进行一级离心脱水，得到灰渣和水洗液；
S4：二级水洗，经过一级离心脱水得到的灰渣在二级水洗罐内进行二级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气，二级水洗后形成浆液；
S5：二级离心脱水，经过二级水洗得到的浆液在二级离心脱水机内进行二级离心脱水得到灰渣和水，得到的水进入到一级水洗罐内，得到的灰渣进入到三级水洗罐内；
S6：三级水洗，经过二级离心脱水得到的灰渣进入到三级水洗罐内进行三级水洗得到浆液，三级水洗罐水洗时充入含有二氧化碳的烟气，一级离心脱水得到的水洗液经水处理后，其清液进入三级水洗罐；
S7：三级离心脱水，三级水洗得到的浆液在三级离心脱水机内进行第三次离心脱水，得到灰渣和水，得到的水进入到二级水洗罐内，得到的灰渣可以做免烧砖和建筑骨料等材料。
飞灰三级逆流水洗与飞灰碳酸化，含二氧化碳的烟气通入一级、二级、三级水洗罐，水洗过程中，烟气中的二氧化碳被碱性溶液吸收，产生碳酸根，碳酸根可与重金属离子反应，生产沉淀，以达到固定重金属的目的，通过调节烟气流量和控制碳酸化时间来保证飞灰水洗固渣中的重金属达标。
其中，飞灰与水的质量比为1:1～1:5，水洗时间为15～60min，搅拌频率为60～300r/min。水洗罐中按照飞灰与烟气比例为1:250～1:1250(每吨飞灰对应250～1250Nm3/h的烟气)通入烟气，其中烟气成分为CO2、SO2、NOx、HCl等，CO2含量为8～12％，SO2含量为0.1～80mg/m3，NOx含量为0.1～250mg/m3，HCl含量为0.1～50mg/m3。碳酸化处理时间控制在1～5小时。离心脱水后灰渣的含水率为40～50％。
飞灰水洗液的处理，一级离心脱水得到的水洗液经过脱钙、多级过滤、pH回调等处理后，进行蒸发结晶分盐，获得氯化钠和氯化钾，处理后的清水进入三级水洗罐。
分离后的钠盐理化性质可达到《工业盐》(GB/T5462-2015)中日晒工业盐二级标准，氯化钾满足《氯化钾》GB6549-2011中Ⅱ类(农用氯化钾)合格品标准。
本发明创造的实施例：
飞灰低温热降解去除二噁英，其中，热解温度为400℃，热解时间为60分钟。
飞灰三级逆流水洗与飞灰碳酸化。
其中，飞灰与水的质量比为1:3，水洗时间为30min，搅拌频率为300r/min。水洗罐中按照飞灰与烟气比例为1:420(每吨飞灰对应420Nm3/h的烟气)通入烟气，其中烟气成分为CO2、SO2、NOx、HCl等，CO2含量为10％，SO2含量为16.58mg/m3，NOx含量为172.05mg/m3，HCl含量为4.70mg/m3。碳酸化处理时间为4小时，碳酸化处理后飞灰中重金属浸出浓度低于1mg/L，烟气中SO2、NOx、HCl的浓度降低至0.77mg/m3、134.11mg/m3、0.65mg/m3，烟气中的CO2降低至7％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：飞灰低温热降解去除二噁英，在低温热降解单元中进行低温降解；
S2：一级水洗，在一级水洗罐内进行一级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气；
S3：一级离心脱水，一级水洗后的浆液在一级离心脱水机内进行一级离心脱水，得到灰渣和水洗液；
S4：二级水洗，经过一级离心脱水得到的灰渣在二级水洗罐内进行二级水洗，并充入含有二氧化碳的烟气，二级水洗后形成浆液；
S5：二级离心脱水，经过二级水洗得到的浆液在二级离心脱水机内进行二级离心脱水得到灰渣和水，得到的水进入到一级水洗罐内，得到的灰渣进入到三级水洗罐内；
S6：三级水洗，经过二级离心脱水得到的灰渣进入到三级水洗罐内进行三级水洗得到浆液，三级水洗罐水洗时充入含有二氧化碳的烟气，一级离心脱水得到的水洗液经水处理后，其清液进入三级水洗罐；
S7：三级离心脱水，三级水洗得到的浆液在三级离心脱水机内进行第三次离心脱水，得到灰渣和水，得到的水进入到二级水洗罐内，得到的灰渣进行资源化利用。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：步骤S1中，热解温度为350～450℃，热解时间为60～120分钟。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：步骤S2中，飞灰与水的质量比为1:1～1:5。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：步骤S2中，水洗时间为15～60min，搅拌频率为60～300r/min。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内分别充入的飞灰与烟气比例为1:250～1:1250，每吨飞灰对应250～1250Nm3/h的垃圾焚烧排放烟气。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内分别充入的烟气中，CO2含量为8～12％，SO2含量为0.1～80mg/m3，NOx含量为0.1～250mg/m3，HCl含量为0.1～50mg/m3。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰重金属固化协同烟气净化的方法，其特征在于：一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐内碳酸化的时间分别为1～5小时。
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