CN116474504B - 一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法及系统，属于垃圾焚烧技术领域，烟气顺次经过三级处理后，由烟囱排出；第一级处理采用旋风除尘，在190～210℃的烟温下，将烟气中的粉尘分离出来以实现飞灰源头减量，并将一级飞灰进行水洗分盐；第二级处理采用活性炭吸附和一级布袋除尘，并将二级飞灰进行重金属提纯；第三级处理采用干法脱酸和二级布袋除尘，并将三级飞灰进行提纯分盐。本发明中烟气经三级处理，且每级处理均会产生飞灰，但各级飞灰的污染物特性各不相同，因此可以对不同级的飞灰进行针对性的资源化处理，最终高效实现了飞灰的减量化和资源化。

Description

一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法及系统
技术领域
本发明属于垃圾焚烧技术领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法及系统。
背景技术
垃圾焚烧是当前处理生活垃圾的主要技术手段，但焚烧产生的大量飞灰是限制行业发展的瓶颈问题，而目前处理飞灰的重要手段之一为对其资源化利用。
目前对垃圾焚烧飞灰资源化的主要途径包括：重金属提取，钠盐钾盐提取，脱毒后作建筑材料等方面。
在重金属提取方面，如文献号为CN107716519B、名称为《一种垃圾焚烧飞灰无害化及重金属资源化方法》的专利，利用生物淋滤技术从生活垃圾焚烧飞灰中分离回收重金属，但由于重金属在飞灰中含量不高，因此重金属的分离效率和纯度均达不到优秀水平。
在钠盐钾盐提取和脱毒后作建筑材料方面，如文献号为CN111408602B、名称为《一种垃圾焚烧飞灰无害化资源化处理的方法》的专利，在飞灰产生后对其进行分盐处置。文献号为CN103551358B、名称为《一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统》的专利，同样是在飞灰产生后对其进行脱毒处理。这类技术的共同缺点均为：二噁英、重金属和氯盐均分布在飞灰中，在处置某个污染物时其他两种污染物是不可忽视的，因此通常系统较复杂、设备稳定性和运行经济性较差。此外，现有技术也未对脱酸投加的钙基材料进行分离。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法及系统，以实现飞灰的资源化和减量化处理。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法，烟气顺次经过三级处理后，由烟囱排出；
第一级处理：旋风除尘，在190～210℃的烟温下，将烟气中的粉尘分离出来以实现飞灰源头减量，并将一级飞灰进行水洗分盐；
第二级处理：经旋风除尘后，烟气顺次进行活性炭吸附和一级布袋除尘，并将二级飞灰进行重金属提纯；
第三级处理：一级布袋除尘后，烟气顺次进行干法脱酸和二级布袋除尘，并将三级飞灰进行提纯分盐。
可选地，在水洗分盐过程中，通入二氧化碳或洁净烟气以实现重金属的碳酸稳定化，降低重金属的浸出浓度。
可选地，第一级处理实现了水溶性盐的富集，一级飞灰经水洗分盐得到工业级氯化钠和氯化钾，一级飞灰水洗分盐后的残渣直接填埋或作为建筑材料资源化利用。
可选地，第二级处理实现了重金属和二噁英的高浓度富集，二级飞灰经重金属提纯得到重金属，二级飞灰重金属提纯后的残渣直接进危废填埋场。
可选地，第三级处理实现了钙盐的富集，三级飞灰经提纯分盐得到硫酸钙和氯化钙。
可选地，第三级处理还包括钙基再循环步骤，以将二级布袋除尘中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室，减少熟石灰的消耗量。
一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理系统，包括烟气净化系统，烟气净化系统包括沿烟气流动方向顺次设置的第一级出灰系统、第二级出灰系统、第三级出灰系统；第一级出灰系统包括旋风除尘装置；第二级出灰系统包括与旋风除尘装置相连的活性炭吸附室、与活性炭吸附室相连的一级布袋除尘器；第三级出灰系统包括与一级布袋除尘器相连的干法脱酸室和与干法脱酸室相连的二级布袋除尘器。
可选地就，第一级出灰系统还包括一级飞灰水洗分盐装置，以对一级飞灰进行水洗分盐；第二级出灰系统还包括二级飞灰重金属提纯装置，以对二级飞灰进行重金属提纯；第三级出灰系统还包括三级飞灰提纯分盐装置，以对三级飞灰进行提纯分盐。
可选地，第三级出灰系统还包括与干法脱酸室和二级布袋除尘器相连的钙基再循环系统，以将二级布袋除尘器中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室。
可选地，一级飞灰水洗分盐装置连接有送气管路，以向一级飞灰水洗分盐装置的水洗槽内通入二氧化碳或洁净烟气。
本发明的有益效果在于：
(1)实现了飞灰中的重金属浓缩，便于重金属的提纯分离；
(2)实现了飞灰中的二噁英浓缩，降低了二噁英和重金属对分盐系统产生的影响，实现了低成本、高效、稳定分盐；
(3)实现了飞灰中投加的钙基材料浓缩，实现了硫酸钙和氯化钙的高效提取；
(4)同时实现了飞灰减量化和资源化。
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为本发明的烟气处理方法示意图；
图2为本发明的烟气处理系统示意图。
附图标记：旋风除尘装置1、活性炭吸附室2、一级布袋除尘器3、干法脱酸室4、二级布袋除尘器5、钙基再循环系统6。
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～图2，一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法，烟气顺次经过三级处理后，由烟囱排出。第一级处理：旋风除尘，在190～210℃的烟温下，将烟气中的粉尘分离出来以实现飞灰源头减量，并将一级飞灰进行水洗分盐；在水洗分盐过程中，可通入二氧化碳或洁净烟气以实现重金属的碳酸稳定化，降低重金属的浸出浓度。第一级处理实现了水溶性盐的富集，一级飞灰经水洗分盐得到工业级氯化钠和氯化钾，一级飞灰水洗分盐后的残渣可直接填埋或作为建筑材料资源化利用。第二级处理：经旋风除尘后，烟气顺次进行活性炭吸附和一级布袋除尘，并将二级飞灰进行重金属提纯。第二级处理实现了重金属和二噁英的高浓度富集，二级飞灰经重金属提纯得到Cu、Zn、Pb等重金属，二级飞灰重金属提纯后的残渣可直接进危废填埋场。第三级处理：一级布袋除尘后，烟气顺次进行干法脱酸和二级布袋除尘，对三级飞灰进行提纯分盐，并设有钙基再循环步骤以将二级布袋除尘中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室4，减少熟石灰的消耗量。第三级处理实现了钙盐的富集，三级飞灰经提纯分盐得到硫酸钙和氯化钙。
本发明中烟气经三级处理，且每级处理均会产生飞灰，但各级飞灰的污染物特性各不相同，因此可以对不同级的飞灰进行针对性的资源化处理，最终高效实现了飞灰的减量化和资源化。
具体地：
第一级处理，旋风除尘。先经过旋风除尘，将约80％粗颗粒粉尘分离，经研究发现，在190～210℃的烟温下，大多数重金属和二噁英会随烟气流动进入下第一级，可确保分离出来的粉尘中的二噁英毒性当量和重金属浸出浓度低于危险废物标准限值，因此一级飞灰的主要污染物为可溶性氯盐。将分离下来的飞灰进行水洗分盐，氯含量可降低至1％以下，还能得到工业级氯化钠和氯化钾。相比于二噁英，一级飞灰中可能会存在少量重金属含量超过如HJ 1134-2020等标准，因此考虑在水洗分盐过程中，通入二氧化碳或洁净烟气实现重金属的碳酸稳定化，降低重金属的浸出浓度。水洗分盐后残渣可直接填埋或作为建筑材料资源化利用。另外，一级飞灰质量为原有飞灰质量的70～80％，且由于水洗分盐后残渣可直接填埋或作为建筑材料资源化利用。因此，第一级处理实现了垃圾焚烧飞灰源头减量和一级飞灰的资源化利用，显著降低了企业螯合填埋成本，节约了填埋场库容。
第二级处理，烟气顺次进入活性炭吸附室2和一级布袋除尘器3(相对于常规焚烧厂的布袋除尘器层数减半)。在活性炭吸附室2和一级布袋除尘器3的作用下，烟气中二噁英和重金属被富集在二级飞灰中，二级飞灰质量为原有飞灰质量的10～15％，但其重金属和二噁英质量为原有飞灰中的60～80％和70～90％，实现了重金属和二噁英的高浓度富集。相比于传统垃圾焚烧飞灰，该烟气净化系统下的二级飞灰产量较小(活性炭单耗为0.35kg每吨垃圾)，但却富集了传统飞灰中的大部分重金属和二噁英。因此，可以对富含高浓度重金属的二级飞灰进行重金属提纯，提纯后残渣可以直接进危废填埋场。通过重金属提纯，可实现对二级飞灰中Cu、Zn、Pb等重金属的高效提取，少量富含二噁英的残渣可直接进入危废填埋场，实现了二级飞灰的资源化和减量化。
第三级处理，烟气顺次进入干法脱酸室4、二级布袋除尘、钙基再循环系统6。由于前面两级烟气净化系统已经将粉尘、重金属和二噁英脱除，因此烟气中仅剩下SOx和HCl等酸性气体待处理。酸性气体在脱酸室内与熟石灰反应被捕集，生成硫酸钙和氯化钙，再依次进入二级布袋除尘和钙基再循环系统6，其中钙基再循环的目的主要是将未反应的熟石灰重新喷入脱酸室，减少熟石灰耗量。经过多次循环后，三级飞灰中未反应熟石灰含量变低，而硫酸钙和氯化钙含量变高，可对其进行高效分离资源化利用。三级飞灰质量为原有飞灰质量的10～15％，但其大部分由硫酸钙和氯化钙组成，实现了钙盐的高浓度富集。在“提纯分盐”环节的作用下，可实现对硫酸钙和氯化钙的高效提取，实现了三级飞灰的资源化。
一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理系统，包括烟气净化系统，烟气净化系统包括沿烟气流动方向顺次设置的第一级出灰系统、第二级出灰系统、第三级出灰系统；第一级出灰系统包括旋风除尘装置1；第二级出灰系统包括与旋风除尘装置1相连的活性炭吸附室2、与活性炭吸附室2相连的一级布袋除尘器3；第三级出灰系统包括与一级布袋除尘器3相连的干法脱酸室4和与干法脱酸室4相连的二级布袋除尘器5。
本发明将传统烟气净化系统改造成为三级出灰系统，每级系统均会产生飞灰，但各级飞灰的污染物特性各不相同，因此可以对不同级的飞灰进行针对性的资源化处理，最终高效实现了飞灰的减量化和资源化。
可选地，第一级出灰系统还包括一级飞灰水洗分盐装置，以对一级飞灰进行水洗分盐；第二级出灰系统还包括二级飞灰重金属提纯装置，以对二级飞灰进行重金属提纯；第三级出灰系统还包括三级飞灰提纯分盐装置，以对三级飞灰进行提纯分盐；第三级出灰系统还包括与干法脱酸室4和二级布袋除尘器5相连的钙基再循环系统6，以将二级布袋除尘器5中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室4；一级飞灰水洗分盐装置连接有送气管路，以向一级飞灰水洗分盐装置的水洗槽内通入二氧化碳或洁净烟气。
本发明改变了传统垃圾焚烧厂的烟气净化流程，且具有以下有益效果：
(1)第一级处理在“旋风除尘”的作用下，一级飞灰具有低二噁英和高水溶性盐、重金属可能微量超标的特点，实现了水溶性盐的富集，一级飞灰质量为原有飞灰质量的70～80％。一级飞灰在“水洗分盐+碳酸稳定化”的作用下，灰中氯含量降低至1％以下，重金属稳定达标，得到了氯化钠、氯化钾、可用于建材的灰渣等资源化产品和方向，实现了一级飞灰的资源化。因此，第一级处理实现了垃圾焚烧飞灰源头减量和一级飞灰的资源化利用，显著降低了企业螯合填埋成本，节约了填埋场库容。
(2)第二级处理在“活性炭吸附”和“一级布袋除尘”的作用下，二级飞灰具有少重量、高重金属和高二噁英的特点，二级飞灰质量为原有飞灰质量的10～15％，但其重金属和二噁英质量为原有飞灰中的60～80％和70～90％，实现了重金属和二噁英的高浓度富集。在“重金属提纯”的作用下，可实现对二级飞灰中Cu、Zn、Pb等重金属的高效提取，少量富含二噁英的残渣可直接进入危废填埋场，实现了二级飞灰的资源化和减量化。
(3)第三级处理在“干法脱酸”、“二级布袋除尘”和“钙基再循环”的作用下，三级飞灰具高钙基浓度、高硫酸钙和高氯化钙的特点，三级飞灰质量为原有飞灰质量的10～15％，但其大部分由硫酸钙和氯化钙组成，实现了钙盐的高浓度富集。在“提纯分盐”环节的作用下，可实现对硫酸钙和氯化钙的高效提取，实现了三级飞灰的资源化。
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 (6)

1.一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法，其特征在于：烟气顺次经过三级处理后，由烟囱排出；
第一级处理：旋风除尘，在190~210℃的烟温下，将烟气中的粉尘分离出来以实现飞灰源头减量，并将一级飞灰进行水洗分盐；第一级处理实现了水溶性盐的富集，一级飞灰经水洗分盐得到工业级氯化钠和氯化钾，一级飞灰水洗分盐后的残渣直接填埋或作为建筑材料资源化利用；
第二级处理：经旋风除尘后，烟气顺次进行活性炭吸附和一级布袋除尘，并将二级飞灰进行重金属提纯；第二级处理实现了重金属和二噁英的高浓度富集，二级飞灰经重金属提纯得到重金属，二级飞灰重金属提纯后的残渣直接进危废填埋场；
第三级处理：一级布袋除尘后，烟气顺次进行干法脱酸和二级布袋除尘，并将三级飞灰进行提纯分盐；第三级处理实现了钙盐的富集，三级飞灰经提纯分盐得到硫酸钙和氯化钙。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法，其特征在于：在水洗分盐过程中，通入二氧化碳或洁净烟气以实现重金属的碳酸稳定化，降低重金属的浸出浓度。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理方法，其特征在于：第三级处理还包括钙基再循环步骤，以将二级布袋除尘中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室。
4.一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理系统，包括烟气净化系统，其特征在于：烟气净化系统包括沿烟气流动方向顺次设置的第一级出灰系统、第二级出灰系统、第三级出灰系统；第一级出灰系统包括旋风除尘装置；第二级出灰系统包括与旋风除尘装置相连的活性炭吸附室、与活性炭吸附室相连的一级布袋除尘器；第三级出灰系统包括与一级布袋除尘器相连的干法脱酸室和与干法脱酸室相连的二级布袋除尘器；第一级出灰系统还包括一级飞灰水洗分盐装置，以对一级飞灰进行水洗分盐；第二级出灰系统还包括二级飞灰重金属提纯装置，以对二级飞灰进行重金属提纯；第三级出灰系统还包括三级飞灰提纯分盐装置，以对三级飞灰进行提纯分盐。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理系统，其特征在于：第三级出灰系统还包括与干法脱酸室和二级布袋除尘器相连的钙基再循环系统，以将二级布袋除尘器中未反应的熟石灰喷入干法脱酸室。
6.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧飞灰减量和资源化的烟气处理系统，其特征在于：一级飞灰水洗分盐装置连接有送气管路，以向一级飞灰水洗分盐装置的水洗槽内通入二氧化碳或洁净烟气。
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