CN116371875A - 垃圾焚烧飞灰处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于垃圾处理领域，具体涉及垃圾焚烧飞灰处理系统及方法。该垃圾焚烧飞灰处理系统包括依次连接的飞灰仓、水洗分离单元、净化处理单元和蒸发结晶单元。水洗分离单元包括依次连接的制浆罐、制浆一级压滤机、二级水洗罐、制浆二级压滤机和二级滤液罐；蒸发结晶单元包括依次连接的三效蒸发器、第一固液分离装置、母液罐、钠单效蒸发器、第二固液分离装置、钠母液罐和母液外排装置；本发明的垃圾焚烧飞灰处理系统，采用二次洗水脱氯，在回流的基础上，充分利用冷凝水和循环母液，能够减少循环量，降低能耗尤其是蒸发能耗，同时能够降低飞灰中的残留氯根含量。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理领域，具体涉及垃圾焚烧飞灰处理系统及方法。
背景技术
很多垃圾焚烧飞灰的氯含量高达10％-20％，这种飞灰不能直接入窑，因此应对其进行脱氯处置后再入窑，脱氯的主要手段是水洗。
将高氯含量的飞灰经过三次逆流水洗后，氯元素可以洗出90％-95％，飞灰中的氯含量可以降低到1％以下。大量的研究证明，多次水洗后，飞灰中的氯可以大部分被除去。水洗处置的核心是如何尽可能地减少水的用量，同时减少废水的排出和降低旋转蒸发的能源消耗。水泥窑协同处置飞灰示范线的飞灰实际处置，水灰比约3：1，实现了飞灰的无害化、减量化与资源化处置。
(1)飞灰可以作为水泥替代原料垃圾焚烧飞灰的主要成分是CaO、SiO2、Fe2O3、K2O、Na2O等，与水泥的生料成分类似，加入水泥窑后，比较容易与生料各成分搭配。有文献报道，将垃圾焚烧飞灰作为原料之一配置的水泥生料，当焚烧飞灰的替代比例在一定范围内时，不会对熟料的抗压强度造成影响。
(2)能够有效去除高温区的二恶英等有机污染物在水泥工艺窑内烧成工段，火焰的高温区温度在1800-2200℃，物料温度在1450℃左右，温度范围大大高于危险废物焚烧要求，二恶英类有机物能够彻底分解。另外，窑尾分解炉的温度在850-900℃，已经达到危险废弃物二燃炉的反应温度，有利于减少二恶英的再次生成。
(3)减少酸性有害气体的排放常规危险废弃物焚烧过程中的氯元素，容易形成HCl气体逸出。而在水泥窑尾的分解炉中，碳酸钙分解为氧化钙，HCl气体被中和，可以有效抑制HCl的排放，便于控制水泥窑尾气排放。
(4)能够将重金属固化在水泥熟料中过去常采用将垃圾焚烧飞灰直接与水泥混合固化填埋的方式，这既浪费土地资源也容易对地下水和土壤造成污染。而采用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰后，其中的重金属元素被固化在水泥熟料中，既不产生灰渣，也不会溶出污染环境。
(5)处置成本较低采用水泥窑协同处置焚烧飞灰，相比其他处置技术，不需要新建成套的处理设备，且不需要单独的烟气处置设施，因此建设成本大大低于其他处置方式。从运行成本上看，相比其他处置方法，采用水泥窑协同处置焚烧飞灰没有增加新的能源消耗，运行成本也较低。此外，为了鼓励水泥企业协同处置飞灰，生活垃圾焚烧飞灰处置满足标准GB 30485-2013，飞灰进入水泥窑协同处置，处置过程不按危险废物管理。在降低投资的同时，也提高了企业的积极性。
发明内容
现有技术中存在的技术问题是尽可能地减少水的用量，同时减少废水的排出和降低旋转蒸发的能源消耗。
为了解决上述存在的技术问题，本申请提供如下技术方案：
本发明提供一种垃圾焚烧飞灰处理系统，包括依次连接的飞灰仓、水洗分离单元、净化处理单元和蒸发结晶单元，
所述水洗分离单元包括依次连接的制浆罐、制浆一级压滤机、二级水洗罐、制浆二级压滤机和二级滤液罐；
所述二级滤液罐的出液口连接所述制浆罐的进液口，所述水洗分离单元还包括一级滤液暂存池，所述一级滤液暂存池的进液口与制浆一级压滤机的出液口连接，一级滤液暂存池的出液口同时与二级滤液罐和合格滤液暂存池连接；
所述蒸发结晶单元包括依次连接的三效蒸发器、第一固液分离装置、母液罐、钠单效蒸发器、第二固液分离装置、钠母液罐和母液外排装置；
所述第一固液分离装置的出料口设有流化床干燥装置，所述第二固液分离装置的出料口设有盘式干燥装置；所述钠母液罐的出气口连接三效蒸发器的进气口。
优选的，所述垃圾焚烧飞灰处理系统还包括冷凝水缓存罐，所述冷凝水缓存罐的进液口与三效蒸发器的出液口连接，所述冷凝水缓存罐的出液口和制浆罐的进液口连接。
进一步地，所述冷凝水缓存罐的出液口和二级水洗罐的进液口连接。
进一步地，所述冷凝水缓存罐的进液口和钠单效蒸发器的出液口连接。
优选的，所述净化处理单元包括依次连接的净化一段反应槽、净化一级压滤机、净化一段滤液罐、净化二段反应槽、净化二级压滤机和精制液缓存罐。
进一步地，所述净化一段反应槽中含有氢氧化钾，碳酸钠、硫化钠和重补剂。
进一步地，所述净化二段反应槽中含有氯化氢、PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)。
本发明还提供一种垃圾焚烧飞灰处理方法，采用上述垃圾焚烧飞灰处理系统，包括如下步骤：
S1：将垃圾焚烧飞灰于制浆罐中调浆、搅拌水洗后于制浆一级压滤机中压滤脱水，得到一级压滤滤饼、一级清液；
S2：将所述一级压滤滤饼于二级水洗罐中水洗脱氯后于制浆二级压滤机中压滤脱水，得到二级清液；
S3：当一级清液的盐浓度大于16wt％时，将一级清液通入净化处理单元中进行净化处理，得到净化清液；当一级清液的盐浓度不大于16wt％时，将一级清液和二级清液混合后通入制浆罐中，重复步骤S1和S2；
S4：将生蒸汽和所述净化清液通入三效蒸发器中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钾和混合液；
S5：将所述混合液通入钠单效蒸发器中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钠。
优选的，所述步骤S4和S5中，蒸发结晶得到的冷凝水通入制浆罐或二级水洗罐。
优选的，所述步骤S5中，固液分离得到的液体重新通入三效蒸发器中进行蒸发结晶。
具体的，所述步骤S4中，氯化钾于流化床干燥装置中进行干燥后得到。
具体的，所述步骤S5中，氯化钠于盘式干燥装置中进行干燥得到
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明的垃圾焚烧飞灰处理系统，采用二次洗水脱氯，在回流的基础上，充分利用冷凝水和循环母液，能够减少循环量，降低能耗尤其是蒸发能耗，同时能够降低飞灰中的残留氯根含量。
附图说明
图1为垃圾焚烧飞灰处理系统的流程图。
附图标记说明：101-飞灰仓，102-制浆罐，103-制浆一级压滤机，104-二级水洗罐，105-制浆二级压滤机，106-二级滤液罐，107-滤饼，108-一级滤液暂存池，109-合格滤液暂存池，110-冷凝水缓存罐，201-净化一段反应槽，202-净化一级压滤机，203-净化一段滤液罐，204-净化二段反应槽，205-净化二级压滤机，206-精制液缓存罐，207-一段净化反应物，208-二段净化反应物，301-第一效蒸发器，302-第二效蒸发器，303-第三效蒸发器，304-第一固液分离装置，305-母液罐，306-钠单效蒸发器，307-第二固液分离装置，308-钠母液罐，309-母液外排装置，310-生蒸汽，311-冷凝水A，312-流化床干燥装置，313-冷凝水B，314-盘式干燥装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种垃圾焚烧飞灰处理系统，包括依次连接的飞灰仓101、水洗分离单元、净化处理单元和蒸发结晶单元，水洗分离单元包括依次连接的制浆罐102、制浆一级压滤机103、二级水洗罐104、制浆二级压滤机105和二级滤液罐106；
二级滤液罐106的出液口连接制浆罐102的进液口，水洗分离单元还包括一级滤液暂存池108，一级滤液暂存池108的进液口与制浆一级压滤机103的出液口连接，一级滤液暂存池108的出液口同时与二级滤液罐106和合格滤液暂存池109连接；
蒸发结晶单元包括依次连接的三效蒸发器、第一固液分离装置304、母液罐305、钠单效蒸发器306、第二固液分离装置307、钠母液罐308和母液外排装置309；
该三效蒸发器包括第一效蒸发器301，第二效蒸发器302和第三效蒸发器303；第一固液分离装置304的出料口设有流化床干燥装置312，第二固液分离装置307的出料口设有盘式干燥装置314；钠母液罐308的出气口连接三效蒸发器的进气口。
该垃圾焚烧飞灰处理系统还包括冷凝水缓存罐110，冷凝水缓存罐110的进液口与三效蒸发器的出液口连接，冷凝水缓存罐110的出液口和制浆罐102的进液口连接。
冷凝水缓存罐110的出液口和二级水洗罐104的进液口连接，冷凝水缓存罐110的进液口和钠单效蒸发器306的出液口连接。净化处理单元包括依次连接的净化一段反应槽201、净化一级压滤机202、净化一段滤液罐203、净化二段反应槽204、净化二级压滤机205和精制液缓存罐206。
净化一段反应槽201中含有一段净化反应物207，为氢氧化钾，碳酸钠、硫化钠和重补剂；净化二段反应槽204中含有二段净化反应物208，为氯化氢、PAC和PAM。
实施例2
一种垃圾焚烧飞灰处理方法步骤如下：
S1：将垃圾焚烧飞灰于制浆罐102中调浆、搅拌水洗后于制浆一级压滤机103中压滤脱水，得到一级压滤滤饼、一级清液；
S2：将一级压滤滤饼于二级水洗罐104中水洗脱氯后于制浆二级压滤机105中压滤脱水，得到二级清液；
S3：当一级清液的盐浓度大于16wt％时，将一级清液通入净化处理单元中进行净化处理，得到净化清液；当一级清液的盐浓度不大于16wt％时，将一级清液和二级清液混合后通入制浆罐102中，重复步骤S1和S2；
S4：将生蒸汽和净化清液通入三效蒸发器中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钾和混合液；
S5：将混合液通入钠单效蒸发器306中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钠，固液分离得到的液体重新通入三效蒸发器中进行蒸发结晶。
步骤S4和S5中，蒸发结晶得到的冷凝水通入制浆罐102或二级水洗罐104。
实施例3
除尘灰采用二次水洗脱氯的方法处理：除尘灰由飞灰仓101定量给料至制浆罐102，经调浆、搅拌水洗后泵入制浆一级压滤机103(1台，过滤面积200m2)进行过滤。一级压滤滤饼输送至二级水洗罐104(1台，容积30m3)中打散悬浮于溶液中，进一步水洗脱氯后泵入制浆二级压滤机105(1台，过滤面积200m2)进行压滤脱水，滤液流至二级滤液罐106，二级压滤后的滤饼107通过压滤机配套皮带输送机送至汇总皮带上后输送至买方缓冲仓，汇总皮带需设置犁式卸料器，保证水洗的滤饼107应急时临时落地。压滤机漏斗、接料板加装防粘高分子衬板。
一级滤脱水后清液(盐浓度16％～20％)自流至一级滤液暂存池108缓存(1台，容积100m3)，再用泵提升至合格滤液暂存池109缓存(1台，容积100m3)，根据一级滤液暂存池108的盐浓度，调整合格滤液暂存池109和回流至二级滤液罐106的流量，合格滤液暂存池109泵入洗盐水沉淀除重工序(净化处理单元)。二级压脱水清液自流至二级滤液罐106缓存，然后通过泵输送至制浆罐102回用。所有水洗罐和二级滤液罐106均采用地上成品罐。
净化后(净化处理单元)的洗盐水进行预热，预热后的料液然后依次进入第一效蒸发器301、第二效蒸发器302和第三效蒸发器303中蒸发浓缩到要求浓度后送至氯化钾结晶器，母液经稠厚后输出进入第一固液分离装置304(离心机)，离心后得到氯化钾产品。
部分母液送回预处理系统，部分母液预热后输送至钠单效蒸发器306，通过第二固液分离装置307(离心机)进行离心分离得到氯化钠产品。
三效蒸发器作为氯化钾结晶效，钠单效蒸发器306作为氯化钠结晶效。结晶效选用“外热式强制循环轴向出料蒸发结晶器”，以实现高传热系数、较强的防结垢、防堵塞功效，氯化钠湿盐采用盘式干燥装置314进行干燥，产品采用全自动吨包方式外售。氯化钾湿盐采用流化床气流干燥装置312进行干燥，产品采用全自动袋包方式外售。
效果评价1
一般水泥中飞灰添加量不超过5％；洗水与飞灰质量比一般在1：2，而且洗涤级数控制在3次，能够减少循环量，降低能耗尤其是蒸发能耗，同时能够降低飞灰中的残留氯根含量。由于重金属在碱性条件下易形成沉淀，一般除杂采用纯碱；一般地，蒸发器进水含盐16-20％，Na：K含量约为4：1；
表1工业盐标准规范
澄清(絮凝沉降)必须严格控制SS，因为二噁英极易附着在微粒表面，部分会随着副产盐产品进入自然界；采用蒸发析出钠盐，母液冷却析出钾盐，钠盐达到工业盐标准。(1)蒸发结晶分离后的副产氯化钠产品盐纯度指标，达到GB/T5462-2015精制工业盐干盐优级标准。
表2工业用氯化钾标准规范
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，包括依次连接的飞灰仓(101)、水洗分离单元、净化处理单元和蒸发结晶单元；
所述水洗分离单元包括依次连接的制浆罐(102)、制浆一级压滤机(103)、二级水洗罐(104)、制浆二级压滤机(105)和二级滤液罐(106)；
所述二级滤液罐(106)的出液口连接所述制浆罐(102)的进液口，所述水洗分离单元还包括一级滤液暂存池(108)，所述一级滤液暂存池(108)的进液口与制浆一级压滤机(103)的出液口连接，一级滤液暂存池(108)的出液口同时与二级滤液罐(106)和合格滤液暂存池(109)连接；
所述蒸发结晶单元包括依次连接的三效蒸发器、第一固液分离装置(304)、母液罐(305)、钠单效蒸发器(306)、第二固液分离装置(307)、钠母液罐(308)和母液外排装置(309)；
所述第一固液分离装置(304)的出料口设有流化床干燥装置(312)，所述第二固液分离装置(307)的出料口设有盘式干燥装置(314)；所述钠母液罐(308)的出气口连接三效蒸发器的进气口。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰处理系统还包括冷凝水缓存罐(110)，所述冷凝水缓存罐(110)的进液口与三效蒸发器的出液口连接，所述冷凝水缓存罐(110)的出液口和制浆罐(102)的进液口连接。
3.如权利要求2所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述冷凝水缓存罐(110)的出液口和二级水洗罐(104)的进液口连接。
4.如权利要求2所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述冷凝水缓存罐(110)的进液口和钠单效蒸发器(306)的出液口连接。
5.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述净化处理单元包括依次连接的净化一段反应槽(201)、净化一级压滤机(202)、净化一段滤液罐(203)、净化二段反应槽(204)、净化二级压滤机(205)和精制液缓存罐(206)。
6.如权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述净化一段反应槽(201)中含有氢氧化钾，碳酸钠、硫化钠和重补剂。
7.如权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于，所述净化二段反应槽(204)中含有氯化氢、PAC和PAM。
8.一种垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述垃圾焚烧飞灰处理系统，包括如下步骤：
S1：将垃圾焚烧飞灰于制浆罐(102)中调浆、搅拌水洗后于制浆一级压滤机(103)中压滤脱水，得到一级压滤滤饼、一级清液；
S2：将所述一级压滤滤饼于二级水洗罐(104)中水洗脱氯后于制浆二级压滤机(105)中压滤脱水，得到二级清液；
S3：当一级清液的盐浓度大于16wt％时，将一级清液通入净化处理单元中进行净化处理，得到净化清液；当一级清液的盐浓度不大于16wt％时，将一级清液和二级清液混合后通入制浆罐(102)中，重复步骤S1和S2；
S4：将生蒸汽和所述净化清液通入三效蒸发器中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钾和混合液；
S5：将所述混合液通入钠单效蒸发器(306)中蒸发结晶后固液分离，得到氯化钠。
9.如权利要求8所述垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于，所述步骤S4和S5中，蒸发结晶得到的冷凝水通入制浆罐(102)或二级水洗罐(104)。
10.如权利要求8所述垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于，所述步骤S5中，固液分离得到的液体重新通入三效蒸发器中进行蒸发结晶。
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