CN118162446A - 垃圾焚烧飞灰无害化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备，涉及固废处理技术领域，其中工艺包括在第一搅拌罐中加入重金属减量剂和飞灰，在第一搅拌罐中加入60～90℃热水，待第一搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第二搅拌罐中，在第二搅拌罐中加入消碱剂和60～90℃热水，待第二搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第三搅拌罐中，在第三搅拌罐中加入粘合稳定剂和水进行搅拌混合，从第三搅拌罐排出的物料被送入烘干设备进行烘干脱水。本发明能够解决现有技术中飞灰处理方法简单粗放、存在环境安全隐患、占据填埋场库容、效率低、能耗大或有大量废水废渣产生且不能资源化利用等技术问题，具有规模化连续处理和反应条件温和的优点。

Description

垃圾焚烧飞灰无害化处理工艺

本申请是申请日为2022年8月4日，申请号为“2022109328779”，发明名称为“飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备。

背景技术

多年来，我国经济高速发展，城市建设区不断扩大，大量人口进入城市生活，生活垃圾的产生量逐年增加。截至2020年，垃圾无害化处理量2亿多吨。无害化处理能力达到96万吨/日，在两亿多吨无害化处理总量中，垃圾焚烧处理生活垃圾1.4亿多吨，是目前主要的垃圾处理方式。因此，垃圾焚烧所产生的飞灰处理成为新形势下的环保技术难点。

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。垃圾焚烧飞灰并不是化学惰性物质，其中有Ca、Na和K的氯化物进和含量较高的Pb、Zn、Cr、Ni、Cu、Cd、Hg等溶于水的盐类物质以及二噁英等有机污染物，属于危险废物；若处理不当，将会造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气。由于垃圾焚烧飞灰中的重金属和二噁英等难于自然降解，飞灰中的重金属会通过雨水浸泡流入土壤和地下水中，因此其对环境的影响十分严重，处理不当极易造成环境污染和危害人体健康。

飞灰的产量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关，一般约占垃圾焚烧量的3％～5％。由于城市垃圾持续产生，生活垃圾焚烧电厂常年保持高负荷运转，增加了氮氧化物、二噁英、飞灰、异味气体等污染物的排放和处理需求，若得不到妥善处理，则会带来环境问题和社会影响；必须采取措施推动垃圾焚烧处理能力和焚烧飞灰无害化处置技术的协同发展。

目前飞灰主要的处理方法有填埋法、水泥固化法、烧结法、水洗法、熔融法等，粗理方式简单粗放，其中填埋法存在环境安全隐患，而且飞灰持续产生，危险废物安全填埋场的库容有限，水洗法效率较低，熔融法能耗较大，处理过程中仍有大量废水或废渣产生，均未实现飞灰的无害化和资源化再利用的综合处理。

发明内容

针对现有技术中的飞灰处理方法简单粗放、存在环境安全隐患、占据填埋场库容、效率低、能耗大或有大量废水废渣产生且不能资源化利用等技术问题，本发明提供了飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备，可实现规模化连续处理，反应条件温和，飞灰处理后适于资源化利用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：飞灰无害化处理工艺，包括在第一搅拌罐中加入重金属减量剂和飞灰，在所述第一搅拌罐中加入60～90℃热水，使得飞灰中的重金属减量或衍生成螯合物，待所述第一搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第二搅拌罐中，在所述第二搅拌罐中加入消碱剂和60～90℃热水，使得飞灰中的氯化物和氟化物减量，待所述第二搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第三搅拌罐中，在所述第三搅拌罐中加入粘合稳定剂和水进行搅拌混合，使得飞灰中的二噁英粘合在飞灰渣土中，使其稳定不再有浸出释放，从第三搅拌罐排出的物料被送入烘干设备进行烘干脱水，得到处理后的飞灰渣土。

可选地，还包括将所述第一搅拌罐、所述第二搅拌罐所述第三搅拌罐和所述烘干设备产生的气体送入喷淋塔，所述喷淋塔中含有植物除臭剂等药剂；废气中的少量氯气、氯化氢、氨气经过喷淋系统吸收后达标排放，烘干脱水后的飞灰渣土采用吨袋包装。

可选地，其中所述重金属减量剂包括碳酸盐、磷酸盐、氧化钙和硫酸亚铁中的至少一种，所述重金属减量剂还包括外加剂，所述第一搅拌罐内的热水重量少于加入飞灰的重量。

可选地，其中所述第二搅拌罐中消碱剂和飞灰的重量比为3％～8％，所述第二搅拌罐内的搅拌反应温度控制在60～90℃，所述第二搅拌罐中的热水重量大于飞灰的重量，物料在所述第二搅拌罐中搅拌反应的时间不少于15分钟。

可选地，其中所述消碱剂包括乙酸和酒石酸中的至少一种，所述消碱剂还包括外加剂。

可选地，其中所述烘干设备采用热风烘干，烘干温度控制在100～300℃，气体经过所述喷淋塔进行除臭处理后达标排放，在所述第二搅拌罐中物料搅拌反应的同时通入氧气。

本发明还提供飞灰无害化处理设备，应用于所述的飞灰无害化处理工艺，包括依次连接的第一搅拌罐、第二搅拌罐、第三搅拌罐和烘干设备，所述第一搅拌罐通过螺旋输送机连接有上料斗，所述第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐分别连接有药剂罐，所述第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐的出气口均连接至喷淋塔。

可选地，其中所述烘干设备也与所述喷淋塔连接，所述烘干设备连接有热风锅炉，所述热风锅炉向所述烘干设备输送热风，所述热风锅炉连接所述第一搅拌罐，所述热风锅炉向所述第一搅拌罐输送热水。

可选地，其中所述第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐之间通过螺旋输送机连接，所述第一搅拌罐和/或所述第二搅拌罐上连接有气体管道。

可选地，所述第一搅拌罐和/或所述第二搅拌罐设有加热单元，所述烘干设备的出口连接有吨袋包装机。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)规模化持续操作进行飞灰的无害化处理，设备自动化程度高，效率更高，基本无废渣产生，处理后的飞灰由危废转变为环境安全的固废，符合建材环保标准，变废为宝，可用于制造免烧砖、轻质墙板或者路基筑路填料及水泥厂原料等资源化产品；

(2)采用创新的三步法工艺实现飞灰的无害化处理，无害化处理后的飞灰避免了占用填埋场库容，化学性质更加稳定，还成为其他产品的原料，一举多得，具有很高的环保效益和社会效益；

(3)飞灰所包含的大部分重金属和二噁英被转化为稳定状态或降解，大大降低了有害物质渗出的可能性，再使用粘合稳定剂将可能剩余的少量二噁英封固在处理后的飞灰中，三步法工艺也为后续的资源化利用工序准备好了原料，含湿固结飞灰便于加工成各种形状的建材；

(4)整套设备均采用密闭式设备和管路连接，处理过程无挥发物或颗粒物外排，所产生的废气均经过喷淋塔淋洗处理，达标后排放，过程安全环保无污染。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更易于理解，提供部分较佳实施例，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提出的飞灰无害化处理设备的结构示意图。

附图标记：1、上料斗；2、电子地磅；3、一号药剂罐；4、第一搅拌罐；5、二号药剂罐；6、第二搅拌罐；7、三号药剂罐；8、第三搅拌罐；9、热水管道；10、烘干设备；11、热风锅炉；12、循环管；13、吨袋包装机；14、气体管道；15、一号喷淋塔；16、二号喷淋塔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语的具体含义。

本发明实施例公开了飞灰无害化处理设备，应用于飞灰无害化处理工艺，如图1所示，包括依次连接的第一搅拌罐、第二搅拌罐、第三搅拌罐和烘干设备，第一搅拌罐通过螺旋输送机连接有上料斗，上料斗用于盛放待处理的飞灰，上料斗下方安装有电子地磅，电子地磅用于对上料斗进行称重，从而控制飞灰的加入量，第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐分别连接有药剂罐，药剂罐可以高位设置，也可以用螺旋输送机连接药剂罐和各搅拌罐，药剂罐中的粉末状药剂可经过计量后放料至各搅拌罐内；药剂罐分别为装有金属减量剂的一号药剂罐、装有消碱剂的二号药剂罐和装有的粘合稳定剂的三号药剂罐，第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐的出气口均通过气体管道连接至喷淋塔。喷淋塔优选为包括相互串联的一号喷淋塔和二号喷淋塔，二号喷淋塔的排气口连接有风机和气体浓度检测仪。一号喷淋塔和二号喷淋塔均配置有水泵，喷淋塔内加入了工业用水和植物除臭剂，水泵可将溶解有植物除臭剂的水输送至塔顶，喷淋塔内还设置有填料，气体和水在填料中互相接触，加强对气体的净化吸收。

烘干设备可以是回转式烘干机、隧道式烘干机等，优选为螺旋烘干机，若需外运处理后的飞灰渣土，烘干设备的出口连接有吨袋包装机，使用吨袋可尽量避免物料散逸；烘干设备上设有多个排气口，排气口均与喷淋塔连接，还可以在该排气口和喷淋塔之间设置风机，以促进气体输送；烘干设备通过循环管连接有热风锅炉，热风锅炉通过循环管向烘干设备输送热风，热风在循环管中回到热风锅炉，热风锅炉同时也可输出60～90℃的热水，热风锅炉连接第一搅拌罐，热风锅炉向第一搅拌罐输送热水。除热风锅炉之外，还可以在烘干设备中设置远红外加热元件，第一搅拌罐所需的热水也可以来自太阳能热水器。

第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐均为密闭式搅拌罐，第一搅拌罐和第二搅拌罐设有加热单元，或者第一搅拌罐或第二搅拌罐设有加热单元，加热单元可以是设置在罐体外壁上的盘管或夹套，通过检测罐内温度的温度传感器和连接于夹套的调节阀可以控制第一搅拌罐和第二搅拌罐的反应温度。

第一搅拌罐、第二搅拌罐和第三搅拌罐之间通过螺旋输送机连接，罐底均有出料口与螺旋输送机相连，罐内物料可以通过螺旋输送机自动排出；第一搅拌罐和/或第二搅拌罐上连接有气体管道，气体管道连接制氧机，可以确保罐内有稳定的氧气输入。

本发明实施例还公开了飞灰无害化处理工艺，采用所述的飞灰无害化处理设备，包括在第一搅拌罐中加入重金属减量剂和飞灰，在第一搅拌罐中加入60～90℃热水，待第一搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第二搅拌罐中，在第二搅拌罐中加入消碱剂和60～90℃热水，待第二搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第三搅拌罐中，在第三搅拌罐中加入粘合稳定剂和水进行搅拌混合，从第三搅拌罐排出的物料被送入烘干设备进行烘干脱水，得到处理后的飞灰渣土。烘干设备采用热风烘干，优选为螺旋烘干机，筒径3m，转速5r/min，烘干温度控制在100～300℃，处理能力为30立方米每小时，烘干脱水后的飞灰渣土含水率低至30％；气体经过喷淋塔进行除臭处理后达标排放，在第二搅拌罐中物料搅拌反应的同时通入氧气。粘合稳定剂以无机胶凝材料为主料，包含氧化钙,、氧化镁、三氧化二铁和石英砂等，还包括外加剂，可使固体废物固定或包容在无机胶凝材料构成的固体基材中，使其具有化学稳定性和密封性，改善了物料在后续建材加工中的可加工性。

飞灰无害化处理工艺还包括将第一搅拌罐、第二搅拌罐第三搅拌罐和烘干设备产生的气体送入喷淋塔，喷淋塔中含有植物除臭剂，烘干脱水后的飞灰渣土采用吨袋包装。吨袋包装的飞灰渣土可被运往水泥厂作为水泥填料使用。

重金属减量剂包括碳酸盐、磷酸盐、氧化钙和硫酸亚铁中的至少一种，碳酸盐优选为碳酸钙，重金属减量剂还包括外加剂和二氧化硅，外加剂的主要成分包括氧化铝和二氧化硅，第一搅拌罐内的热水重量少于加入飞灰的重量，例如是水和飞灰的重量比为0.5，搅拌反应40分钟。二氧化硅的添加可通过与重金属离子生成硅酸盐，可抑制重金属的挥发，同时还会生成HCl和氯气。

第二搅拌罐中消碱剂和飞灰的重量比为3％～8％，优选为5％，第二搅拌罐内的搅拌反应温度控制在60～90℃，第二搅拌罐中的热水重量大于飞灰的重量，例如是水和飞灰的重量比为1.5，物料在第二搅拌罐中搅拌反应的时间不少于15分钟，更优选地搅拌时间应大于30分钟，以搅拌反应4小时为例，可溶性氯离子可减少90％以上。

消碱剂包括乙酸和酒石酸中的至少一种，消碱剂还包括外加剂。消碱剂与重金属减量剂配合可以有效降低飞灰中的氯离子、易溶的盐类物质，通过生成不易溶于水的有机酸盐和氯离子竞争重金属离子，减少可溶性氯盐，同时消碱剂也有调节pH值的作用；若飞灰中含有铝或氧化铝，还可生成钙铝层状双氢氧化合物，而氯离子可以被钙铝层状双氢氧化合物固化吸收；在第二搅拌罐中通入足够氧气的条件下，氧化反应使得部分氯离子成为气体挥发，进一步减少了氯离子，经试验测定，可溶性氯盐在飞灰中的质量含量由8.14％降至0.21％。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.垃圾焚烧飞灰无害化处理工艺，其特征在于，包括在第一搅拌罐中加入重金属减量剂和飞灰，在所述第一搅拌罐中加入60～90℃热水，待所述第一搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第二搅拌罐中，在所述第二搅拌罐中加入消碱剂和60～90℃热水，待所述第二搅拌罐中物料搅拌反应后将物料送入第三搅拌罐中，在所述第三搅拌罐中加入粘合稳定剂和水进行搅拌混合，从第三搅拌罐排出的物料被送入烘干设备进行烘干脱水，得到处理后的飞灰渣土；

还包括将所述第一搅拌罐、所述第二搅拌罐、所述第三搅拌罐和所述烘干设备产生的气体送入喷淋塔，所述喷淋塔中含有植物除臭剂，烘干脱水后的飞灰渣土采用吨袋包装；

其中所述重金属减量剂包括碳酸盐、磷酸盐、氧化钙和硫酸亚铁中的至少一种，所述重金属减量剂还包括外加剂，所述第一搅拌罐内的热水重量少于加入飞灰的重量；

其中所述第二搅拌罐中消碱剂和飞灰的重量比为5％，所述第二搅拌罐内的搅拌反应温度控制在60～90℃，所述第二搅拌罐中的热水重量大于飞灰的重量，物料在所述第二搅拌罐中搅拌反应的时间为4小时；

其中所述消碱剂包括乙酸和酒石酸中的至少一种；

粘合稳定剂以无机胶凝材料为主料，包含氧化钙,、氧化镁、三氧化二铁和石英砂；

外加剂的主要成分包括氧化铝和二氧化硅；

第一搅拌罐内水和飞灰的重量比为05；

第二搅拌罐内水和飞灰的重量比为1.5。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理工艺，其中所述烘干设备采用热风烘干，烘干温度控制在100～300℃，气体经过所述喷淋塔进行除臭处理后达标排放，在所述第二搅拌罐中物料搅拌反应的同时通入氧气。