CN116511223A - 一种垃圾飞灰的预处理方法及其制得的产品和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及一种垃圾飞灰的预处理方法及其制得的产品和应用，所述预处理方法为：将待处理垃圾飞灰与农林废弃物混合，然后挤压成型得到垃圾飞灰预处理颗粒。其通过挤压聚集成型制得高能量密度的垃圾飞灰预处理颗粒，利于后续焚烧以去除垃圾飞灰中的重金属、二噁英、有机物。

Description

一种垃圾飞灰的预处理方法及其制得的产品和应用

技术领域

本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及一种垃圾飞灰的预处理方法及其制得的产品和应用。

背景技术

随着我国城市化进程的加速，垃圾的产生量逐年增多，垃圾飞灰具有重金属、二噁英、有机物含量高的特点，采用焚烧法减量化处理垃圾飞灰得到越来越多的应用，其中重金属和二噁英能够得到部分去除，但存在能源消耗量大，生产成本高，设备及工艺流程多，不经济，制约了其推广及使用；迫切需要寻找工艺流程短、能耗低的垃圾飞灰无害化处理技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种垃圾飞灰的预处理方法及其制得的产品和应用，其通过挤压聚集成型制得高能量密度的垃圾飞灰预处理颗粒，利于后续焚烧以去除垃圾飞灰中的重金属、二噁英、有机物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种垃圾飞灰的预处理方法，所述预处理方法为：将待处理垃圾飞灰与农林废弃物混合，然后挤压成型得到垃圾飞灰预处理颗粒。

进一步，所述农林废弃物为玉米节、碎树枝、木屑和秸秆中的至少一种。

进一步，所述农林废弃物的含水率为30~40%，农林废弃物的热值为4500~5500kCal/kg，农林废弃物的粒径为1mm及以下。

进一步，待处理垃圾飞灰与农林废弃物通过螺旋混料机混合，螺旋混料机的转速设定为30~60r/min，功率设定为5.5~18.5kW，混料时间设定为1~3min。

进一步，挤压成型的压强设定为0.01~0.1MPa；垃圾飞灰预处理颗粒的热值为2.7×10⁶~6.0×10⁶kCal/m³，粒径为3~8mm。

第二方面，本发明提供了一种垃圾飞灰的预处理产品，采用本发明所述的垃圾飞灰的预处理方法制得。

第三方面，本发明提供了所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或所述的垃圾飞灰的预处理产品在垃圾飞灰热解焚烧中的应用。

进一步，以所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或所述的垃圾飞灰的预处理产品作为待处理物料输送至自蔓延高温烧结装置中，燃烧温度设定为700~1700℃，在自蔓延热高温烧结装置内发生蓄热式高温烧结，固化垃圾飞灰中的重金属，分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物。

进一步，在自蔓延热高温烧结装置内，所述待处理物料上方布设有自循环过滤物料，所述自循环过滤物料为燃烧完成后经破碎、筛选得到的物料，铺设厚度为5~30cm；所述待处理物料铺设厚度为30~100cm。

进一步，所述自蔓延热高温烧结装置包括：

自蔓延热高温烧结炉，用于对待处理物料进行自蔓延热解焚烧，固化垃圾飞灰中的重金属，分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物；

助燃风机，与点火单元连接，为自蔓延热高温烧结炉点火提供氧气；

点火单元，与助燃风机出口、天然气管道出口和氢气管道出口相连，用于自蔓延热高温烧结炉的点火；

第一静压箱和第二静压箱，均与自蔓延热高温烧结炉的烟气出口相连，用于均衡高温烟气和出口烟气的风压、风量；

循环鼓风机，进风口与第一静压箱的烟气出口相连，出风口与自蔓延热高温烧结炉的点火段相连；

外排鼓风机，进风口与第二静压箱的烟气出口相连，出风口与废气处理单元相连；

破碎单元，与自蔓延热高温烧结炉物料排出口相连，用于破碎经自蔓延热高温烧结炉处理后的物料；

控制单元，用于控制自蔓延热高温烧结炉、助燃风机、点火单元、循环鼓风机、外排鼓风机的开启或关闭。

本发明的有益效果：

1、本发明先将待处理垃圾飞灰与农林废弃物混合，利用高热值的农历废弃物作为助燃剂，并结合后续的挤压聚集成型工艺，制得高能量密度的垃圾飞灰预处理颗粒，利于后续焚烧以去除垃圾飞灰中的重金属、二噁英、有机物。并且制得的垃圾飞灰预处理颗粒构成较为紧密，输送过程无粉尘产生，减小了含尘废气的二次污染。同时由于在挤压成型前将农林废弃物与待处理飞灰混合，相较于先将待处理飞灰造球处理，再与农林废弃物混合，有效提升了农林废弃物与待处理飞灰的结合程度，从而提高了助燃效果。

2、本发明所述待处理垃圾飞灰与农林废弃物通过螺旋混料机混合，螺旋混料机的转速设定为30~60r/min，功率设定为5.5~18.5kW，混料时间设定为1~3min，若螺旋混料机转速设置较低，则达不到混匀效果，若螺旋混料机转速设置较高，则容易对高能量密度飞灰颗粒造成破坏；功率、混料时间在该预设范围内既保证了混料均匀性，同时经济性较好，利于控制预处理成本。

3、本发明所述挤压成型的压强设定为0.01~0.1MPa，若挤压成型的压强设置较低，则无法达到挤压效果，即待处理垃圾飞灰与农林废弃物无法有效挤压结合；若挤压成型的压强设置较高，则会由于压力过大导致垃圾飞灰预处理颗粒无效成形。垃圾飞灰预处理颗粒的热值为2.7×10⁶~6.0×10⁶kCal/m³，比现有成球技术热值显著提高。

4、本发明以所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或所述的垃圾飞灰的预处理产品作为待处理物料输送至自蔓延高温烧结装置中，燃烧温度设定为700~1700℃，在自蔓延热高温烧结装置内发生蓄热式高温烧结，表层的高能量密度垃圾飞灰预处理颗粒经点火后形成燃烧层，在负压作用下开始自蔓延燃烧，燃烧层逐步向下推进，直至料层底部，完成全部料层的焚烧，焚烧温度为700~1700℃，使得垃圾飞灰中的重金属在自蔓延热解焚烧过程中形成熔融体，不再具有浸出毒性，实现垃圾飞灰重金属的彻底解毒；分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物，有效避免了垃圾飞灰处置过程的二次污染。整个焚烧过程处于静止状态，焚烧层能量密度高，蓄热功能好。采用本申请工艺的预处理与不采用该预处理工艺的自蔓延高温烧结装置，在相同飞灰处置量下，所需燃料量节省约20m³/h。

5、本发明所述待处理物料上方布设有自循环过滤物料，所述自循环过滤物料为燃烧完成后经破碎、筛选得到的物料，避免了原料熔融过后对自蔓延高温烧结装置的板结。

6、本发明所述自蔓延高温烧结装置采用第一静压箱和第二静压箱平衡风压、风量，有利于系统平衡。自蔓延高温烧结装置采用了烟气循环，减少外排风量的同时，又利用了烟气的热量对待处理物料进行蓄热，既节省了点火燃料，又减少了后续废气处理量，节约了运行成本和设备投资成本，整体装置占地小。

7、本发明通过所述控制单元控制自蔓延热高温烧结炉、助燃风机、点火单元、循环鼓风机、外排鼓风机的开启或关闭，实现了整个自蔓延高温烧结装置连续稳定运行，有效提高了处理效率，降低了运行成本。

附图说明

图1是本发明所述垃圾飞灰的预处理方法流程图；

图2是垃圾飞灰处理系统的结构示意图；

图3是自蔓延热高温烧结炉的剖面图。

图中，1—垃圾飞灰储料单元，2—农林废弃物储料单元，3—物料混合单元，4—挤压成型单元，5—输送单元，6—自蔓延热高温烧结炉，7—助燃风机，8—点火单元，9—天然气管道，10—氢气管道，11—第一静压箱，12—第二静压箱，13—循环鼓风机，14—外排鼓风机，15—破碎机，16—成品仓，17—待处理物料层，18—自循环过滤物料层。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中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。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

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，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一，参见图1，所示的垃圾飞灰的预处理方法，所述预处理方法为：将待处理垃圾飞灰与农林废弃物混合，然后挤压成型得到垃圾飞灰预处理颗粒。

本实施例中，所述农林废弃物为玉米节、碎树枝、木屑和秸秆中的至少一种，农林废弃物的热值为4500~5500kCal/kg。与其他生物质相比，玉米节、碎树枝、木屑和秸秆的热值相对较高，并且结合后续自蔓延高温烧结处理垃圾飞灰后，垃圾飞灰中的重金属、二噁英去除率显著增加。所述农林废弃物的含水率为30~40%，利于与垃圾飞灰混合挤压成球，无需另外调节垃圾飞灰的含水量。农林废弃物的粒径为1mm及以下，其作用是增大农林废弃物的表面积，使得农林废弃物能够与垃圾飞灰进行充分的混合均匀，防止垃圾飞灰单独聚集成球，有利于垃圾飞灰中的有害物质彻底去除。

本实施例中，待处理垃圾飞灰与农林废弃物通过螺旋混料机混合，螺旋混料机的转速设定为30~60r/min，功率设定为5.5~18.5kW，混料时间设定为1~3min。若螺旋混料机转速设置较低，则达不到混匀效果，若螺旋混料机转速设置较高，则容易对高能量密度飞灰颗粒造成破坏；功率、混料时间在该预设范围内既保证了混料均匀性，同时经济性较好，利于控制预处理成本。

本实施例中，挤压成型的压强设定为0.01~0.1MPa；若挤压成型的压强设置较低，则无法达到挤压效果，即待处理垃圾飞灰与农林废弃物无法有效挤压结合；若挤压成型的压强设置较高，则会由于压力过大导致垃圾飞灰预处理颗粒无效成形。垃圾飞灰预处理颗粒的热值为2.7×10⁶~6.0×10⁶kCal/m³，比现有成球技术热值显著提高。

实施例二，一种垃圾飞灰的预处理产品，采用本发明实施例一所述的垃圾飞灰的预处理方法制得。本实施例中，所述农林废弃物为木屑，热值为4900kCal/kg，含水率调节至30%。通过破碎装置将木屑破碎至粒径1mm以下。待处理垃圾飞灰与处理好的木屑通过螺旋混料机混合，待处理垃圾飞灰与木屑质量比为3:1，螺旋混料机的转速设定为50r/min，功率设定为5.5kW，混料时间设定为2min。

本实施例中，将混合均匀物料输送至挤压成型单元，挤压成型的压强设定为0.05MPa，制得高能量密度的垃圾飞灰预处理颗粒，通过筛网筛选粒径为5~8mm的垃圾飞灰预处理颗粒。该粒径下，物料具有较好的透气性，使物料可以进行充分的热解焚烧。垃圾飞灰预处理颗粒的热值达到4.5×106kCal/m3。

实施例三，一种垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或所述的垃圾飞灰的预处理产品在垃圾飞灰热解焚烧中的应用，具体地，以所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或所述的垃圾飞灰的预处理产品作为待处理物料输送至自蔓延高温烧结装置中，燃烧温度设定为700~1700℃，在自蔓延热高温烧结装置内发生蓄热式高温烧结，表层的高能量密度垃圾飞灰预处理颗粒经点火后形成燃烧层，在负压作用下开始自蔓延燃烧，燃烧层逐步向下推进，直至料层底部，完成全部料层的焚烧，焚烧温度为700~1700℃，使得垃圾飞灰中的重金属在自蔓延热解焚烧过程中形成熔融体，不再具有浸出毒性，实现垃圾飞灰重金属的彻底解毒；分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物，有效避免了垃圾飞灰处置过程的二次污染。整个焚烧过程处于静止状态，焚烧层能量密度高，蓄热功能好。采用本申请工艺的预处理与不采用该预处理工艺的自蔓延高温烧结装置，在相同飞灰处置量下，所需燃料量节省约20m³/h。

本实施例中，参见图1，垃圾飞灰处理系统包括垃圾飞灰预处理装置和自蔓延高温烧结装置，所述垃圾飞灰预处理装置包括垃圾飞灰储料单元1、农林废弃物储料单元2、物料混合单元3和挤压成型单元4，所述垃圾飞灰储料单元1用于存储待处理垃圾飞灰，所述农林废弃物储料单元2用于存储作为辅料的农林废弃物，所述垃圾飞灰储料单元1和农林废弃物储料单元2与物料混合单元3连接，通过物料混合单元3实现待处理垃圾飞灰与农林废弃物的均匀混合。所述物料混合单元3出口与挤压成型单元4，通过挤压成型单元4对均匀混合后的物料进行挤压成型，制得高能量密度的垃圾飞灰预处理颗粒。所述挤压成型单元4出口通过输送单元5与自蔓延高温烧结装置的自蔓延热高温烧结炉6连接。

所述自蔓延热高温烧结装置包括：自蔓延热高温烧结炉6、助燃风机7、点火单元8、第一静压箱11、第二静压箱12、循环鼓风机13、外排鼓风机14、破碎单元15、成品仓16和控制单元。

所述自蔓延热高温烧结炉6用于对待处理物料进行自蔓延热解焚烧，所述待处理物料为实施例一所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或实施例二所述的垃圾飞灰的预处理产品，通过自蔓延热高温烧结炉6的自蔓延热解焚烧，固化垃圾飞灰中的重金属，分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物。

所述助燃风机7与点火单元8连接，为自蔓延热高温烧结炉6点火提供氧气。

所述点火单元8与助燃风机7出口、天然气管道9出口和氢气管道10出口相连，用于自蔓延热高温烧结炉6的点火。

所述第一静压箱11和第二静压箱12均与自蔓延热高温烧结炉6的烟气出口相连，用于均衡高温烟气和出口烟气的风压、风量。

所述循环鼓风机13的进风口与第一静压箱11的烟气出口相连，循环鼓风机13的出风口与自蔓延热高温烧结炉6的点火段相连。

所述外排鼓风机14的进风口与第二静压箱12的烟气出口相连，外排鼓风机14的出风口与废气处理单元相连。

所述破碎单元15与自蔓延热高温烧结炉物料排出口相连，用于破碎经自蔓延热高温烧结炉处理后的物料。破碎后的物料输送至成品仓16存储。

所述控制单元用于控制自蔓延热高温烧结炉6、助燃风机7、点火单元8、循环鼓风机13、外排鼓风机14的开启或关闭。

本实施例中，参见图3，在自蔓延热高温烧结装置的自蔓延热高温烧结炉6内，所述待处理物料上方布设有自循环过滤物料，所述自循环过滤物料为燃烧完成后经破碎、筛选得到的物料，自循环过滤物料层18的铺设厚度为5~30cm；所述待处理物料层17的铺设厚度为30~100cm。自循环过滤物料层18的布置避免了原料熔融过后对自蔓延高温烧结装置的板结。

Claims (10)

1.一种垃圾飞灰的预处理方法，其特征在于：所述预处理方法为：将待处理垃圾飞灰与农林废弃物混合，然后挤压成型得到垃圾飞灰预处理颗粒。

2.根据权利要求1所述的垃圾飞灰的预处理方法，其特征在于：所述农林废弃物为玉米节、碎树枝、木屑和秸秆中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的垃圾飞灰的预处理方法，其特征在于：所述农林废弃物的含水率为30~40%，农林废弃物的热值为4500~5500kCal/kg，农林废弃物的粒径为1mm及以下。

4.根据权利要求1所述的垃圾飞灰的预处理方法，其特征在于：待处理垃圾飞灰与农林废弃物通过螺旋混料机混合，螺旋混料机的转速设定为30~60r/min，功率设定为5.5~18.5kW，混料时间设定为1~3min。

5.根据权利要求1所述的垃圾飞灰的预处理方法，其特征在于：挤压成型的压强设定为0.01~0.1MPa；垃圾飞灰预处理颗粒的热值为2.7×10⁶~6.0×10⁶kCal/m³，粒径为3~8mm。

6.一种垃圾飞灰的预处理产品，其特征在于：采用权利要求1~5任一项所述的垃圾飞灰的预处理方法制得。

7.权利要求1~5任一项所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或权利要求6所述的垃圾飞灰的预处理产品在垃圾飞灰热解焚烧中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：以权利要求1~6任一项所述的垃圾飞灰的预处理方法制得的垃圾飞灰预处理颗粒或权利要求7所述的垃圾飞灰的预处理产品作为待处理物料输送至自蔓延高温烧结装置中，燃烧温度设定为700~1700℃，在自蔓延热高温烧结装置内发生蓄热式高温烧结，固化垃圾飞灰中的重金属，分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：在自蔓延热高温烧结装置内，所述待处理物料上方布设有自循环过滤物料，所述自循环过滤物料为燃烧完成后经破碎、筛选得到的物料，铺设厚度为5~30cm；所述待处理物料铺设厚度为30~100cm。

10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述自蔓延热高温烧结装置包括：

自蔓延热高温烧结炉，用于对待处理物料进行自蔓延热解焚烧，固化垃圾飞灰中的重金属，分解垃圾飞灰中的二噁英及有机物；

助燃风机，与点火单元连接，为自蔓延热高温烧结炉点火提供氧气；

点火单元，与助燃风机出口、天然气管道出口和氢气管道出口相连，用于自蔓延热高温烧结炉的点火；

第一静压箱和第二静压箱，均与自蔓延热高温烧结炉的烟气出口相连，用于均衡高温烟气和出口烟气的风压、风量；

循环鼓风机，进风口与第一静压箱的烟气出口相连，出风口与自蔓延热高温烧结炉的点火段相连；

外排鼓风机，进风口与第二静压箱的烟气出口相连，出风口与废气处理单元相连；

破碎单元，与自蔓延热高温烧结炉物料排出口相连，用于破碎经自蔓延热高温烧结炉处理后的物料；

控制单元，用于控制自蔓延热高温烧结炉、助燃风机、点火单元、循环鼓风机、外排鼓风机的开启或关闭。