CN1259525C - 垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生活垃圾焚烧后飞灰的处理方法,垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,通过如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉(6)内燃烧至高温熔融二、使旋风炉(6)内的燃烧处于还原状态三、飞灰中的重金属沉落到熔渣池(9)底,排出后回收,而浮在液态金属上面的熔渣从熔渣回收出口(11)流出熔渣池,再经水快速冷却后作为水泥原料或建筑材料再生利用。该方法不但可以回收飞灰中的有价值金属、分解二英、回收余热发电,还有熔融灰渣经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用,运行成本低。或旋风炉(6)内的燃烧处于氧化状态,空气过剩系数保持为1.1~1.2,只回收急冷后的玻璃体。

Description

垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法
技术领域
:本发明涉及一种生活垃圾焚烧后飞灰的处理方法。
背景技术
:近年来,随着我国城市生活垃圾污染状况日趋严重,垃圾的无害化处理备受人们关注。焚烧法是处理城市生活垃圾的有效方法之一,国内垃圾焚烧厂普遍采用喷石灰浆(或消石灰粉末)脱除尾气中的酸性气体;喷活性炭吸附烟气中的二噁英,配合布袋除尘器,将尾气中的烟尘、重金属和二噁英收集在布袋除尘器所捕集的灰里,虽然布袋除尘器出口的烟气达到或远低于目前国家环保排放标准,但是布袋除尘器捕集灰(简称飞灰)中的重金属、二噁英严重超标。含有大量有害重金属和剧毒有机物二噁英的飞灰,属危险废物,国外发达国家通常采用固化后安全掩埋或燃烧重油、焦炭或采用电热熔融的方法熔融处理飞灰,但这样处理前者会占用大量土地,后者成本非常高,国内的垃圾处理厂无法承受。
发明内容
:为了克服已有的飞灰处理方法成本高的缺陷,提供一种处理成本低、消除二噁英能力强,而且能回收飞灰中的有价值金属以及熔融灰渣经急冷后再生利用的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法。本发明的技术方案通过如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉6内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉6内的燃烧处于还原状态,空气过剩系数保持为0.8~0.9;三、熔融飞灰中的大部分重金属沉落到设置于旋风炉6底部的熔渣池9底,并从熔渣池9底部的金属回收出口10排出后回收,而浮在液态金属上面的熔融灰渣从熔渣回收出口11流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。经过本方法处理后,原来存在于飞灰中的99.9%以上的二噁英在高温下被分解。本方法合理安全地将垃圾焚烧产生的含大量有毒有害物质(二噁英和重金属)的飞灰在旋风炉内进行彻底的熔融处理,该方法不但可以回收飞灰中的有价值金属、分解99.9%以上的二噁英等有害物质,使熔渣达到安全可再生利用,还具有运行成本低、回收余热发电,提高垃圾电厂运行经济性等优点,进一步使垃圾焚烧产生的飞灰实现无害化和资源化。本方法通过旋风炉燃烧煤粉所放出的热量熔化飞灰,因而比焦炭熔融、燃油或电热熔融运行成本低。本发明的方法设计合理、工作可靠、具有较大的推广价值。
本发明还提供另一种技术方案,垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,它由如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉6内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉6内的燃烧处于氧化状态,空气过剩系数保持为1.1~1.2;三、熔融飞灰中的熔融灰渣从熔渣回收出口11流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。
附图说明
:图1是本发明实施方式的装置示意图,图2是图1的A-A剖面图。
具体实施方式
:具体实施方式一:下面结合图1和图2具体说明本实施方式。本实施方式由如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉6内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉6内的燃烧处于还原状态,空气过剩系数保持为0.8~0.9;三、熔融飞灰中的大部分重金属(小部分升华随烟气带走)呈液态沉落到设置于旋风炉6底部的熔渣池9底,并从熔渣池9底部的金属回收出口10排出后回收,而浮在液态金属上面的熔融灰渣从熔渣回收出口11流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。将垃圾焚烧后产生的飞灰收集后,送入球磨机1中制成粒度小于100μm的粉末,与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后通过一次风管道2经喷口3送入旋风炉6内高温熔融处理。一次风、二次风经蒸汽—空气预热器30加热至350℃后,分别从一次风管道2经喷口3、二次风喷口7进入旋风炉6内参与燃烧。蒸汽—空气预热器30所用的蒸汽来源于过热器20出口的450℃部分过热蒸汽,过热器出口其余蒸汽送发电机组60发电。煤粉与飞灰的混合物在旋风炉6内以较高的速度旋转并燃烧,旋风炉内温度达到1350~1750℃,从而使飞灰在高温下迅速熔化,沿内壁流入熔渣池9,飞灰中二噁英去除率达99.9%以上。旋风炉6内采用富燃料燃烧,空气过剩系数控制在0.8~0.9,一方面飞灰中的大部分重金属在还原性气氛下被还原为金属从金属回收出口11排出,另一方面可大幅度降低氮氧化物浓度,此外,还原性气氛有利于降低灰熔点50~100℃,提高灰渣流动性。熔渣经水急冷后成为粒状玻璃体,作为水泥原料或建筑材料再生利用。旋风炉6的内壁设置膜式水冷壁5,膜式水冷壁5的向火侧表面上打上销钉并涂上耐火材料,以减少膜式水冷壁5吸热量,膜式水冷壁5下端与环形集箱57相连,上端与环形集箱58相连,环形集箱58出口与汽包19相连。旋风炉6的炉底6-1的表面不布置膜式水冷壁,由耐火材料构成,而且炉底6-1从四周向中央处倾斜形成漏斗状,有利于熔融灰渣流入通道31,通道31与熔渣池9的上部相连通,保证熔融金属和熔渣顺利流入熔渣池9。熔渣池9的壁体内设置电加热装置12,是为了防止熔渣池9因散热导致熔渣凝固。熔渣从熔渣排出口11排出,急冷后的熔渣成为粒状玻璃体,可以作为水泥混合料或作为建筑材料再生利用。旋风炉6外表面由保温材料39构成。飞灰中的大部分重金属在还原性气氛下被还原为金属合金,由于其密度较熔渣重而沉入熔渣池9的底部,从金属回收出口10排出。旋风炉6与二次高温燃烧室16之间的烟气出口6-2处设置有捕渣管束14,所述捕渣管束14是由旋风炉6后墙膜式水冷壁管拉稀而成的,每根管子14-1的外表面涂有耐火涂层14-2,设置捕渣管束14的目的是阻止液态渣进入二次高温燃烧室16。为了防止堵渣,管子14-1上耐火涂层14-2之间的净空隙大于100毫米。飞灰与煤粉燃烧后的烟气通过旋风炉6的烟气出口6-2进入二次高温燃烧室16继续燃烧,二次高温燃烧室16四周为膜式水冷壁32,后墙膜式水冷壁下端与下集箱55相连,上端在出口拉稀成凝渣管束54后进入汽包19;前墙膜式水冷壁下端与下集箱56相连,上端与汽包19相连,侧墙膜式水冷壁下端与下集箱53相连,上端与出口集箱18相连,之后集箱18再与汽包19相连,二次高温燃烧室16外侧由保温材料40构成。二次高温燃烧室16通过其下端的三次风喷口15补入空气助燃,三次风来源于蒸汽—空气预热器30,在二次高温燃烧室16内950℃~1000℃的温度位置处通过尿素喷口17喷入尿素,以脱除50-80%以上由燃烧产生的NOx,二次高温燃烧室16内烟气停留时间4秒~10秒,从而保证二次高温燃烧室16内再也没有二噁英产生。二次高温燃烧室16不供给燃料,只是供给助燃空气,其作用主要是使烟气中的可燃物在排放之前完全燃烧。二次高温燃烧室16燃烧后的高温烟气依次通过高温过热器20、低温过热器21、高温省煤器22后排出,接着把从高温省煤器22中出来的500℃左右烟气引入冷却塔33进行急冷至200℃以下,然后进入半干式反应塔46,由设置在半干式反应塔46内的旋转喷雾器47喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔46底部的灰尘送入灰仓48,含尘烟气进入布袋除尘器49,通过引风机50抽入烟囱51排出,布袋除尘器49排出的灰进入灰仓48,这些灰因无害可以按普通灰处理。由于高温省煤器22出口烟气温度为500℃左右,为了防止二噁英在200~500℃范围内在CuCl2、FeCl3等催化剂作用下再度合成,将500℃左右的烟气引入急冷塔33迅速喷水急冷至160~180℃,有效地控制二噁英再次生成。所述高温过热器20、低温过热器21、高温省煤器22都是换热器,用来降低尾气的温度和回收热能用于发电。本发明的方法具有运行成本低、余热回收发电、同时回收金属和熔渣进行再利用以及去除灰中二噁英达99.9%以上等优点,真正实现了废物处理的无害化和资源化。
具体实施方式二:下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同之处是:二次高温燃烧室16燃烧后的高温烟气从高温省煤器22排出后,接着依次进入高温空气预热器43、低温省煤器44、低温空气预热器45,排气温度160-180℃后送入半干式反应塔46,由设置在半干式反应塔46内的旋转喷雾器47喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔46底部的灰尘送入灰仓48,烟尘进入布袋除尘器49,在进入布袋除尘器49之前通过活性炭喷射器52喷活性炭吸附尾气中可能产生的二噁英,通过布袋除尘器49后的烟气,被引风机50抽入烟囱51排出,布袋除尘器49排出的灰进入灰仓48,这些灰可送填埋场填埋处理或作为它用。一次风、二次风以及三次风由低温空气预热器及高温空气预热器预热至350℃后供给,取消蒸汽—空气预热器30。
具体实施方式三:本实施方式由如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉6内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉6内的燃烧处于氧化状态,空气过剩系数保持为1.1~1.2;三、熔融飞灰中的熔融灰渣从熔渣回收出口11流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。本实施方式不回收液态金属,熔渣池9只回收急冷后的玻璃体,作为水泥原料或建筑材料再生利用。本实施方式取消三次风喷口。
具体实施方式四:本实施方式与实施方式一、实施方式二或实施方式三的不同之处是低温过热器21布置在高温过热器20之前,目的是防止过热器的腐蚀。

Claims (9)

1.垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于通过如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉(6)内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉(6)内的燃烧处于还原状态,空气过剩系数保持为0.8~0.9;三、熔融飞灰中的重金属沉落到设置于旋风炉(6)底部的熔渣池(9)底,并从熔渣池(9)底部的金属回收出口(10)排出后回收,而浮在液态金属上面的熔融灰渣从熔渣回收出口(11)流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于,在步骤一中将垃圾焚烧后产生的飞灰收集后,送入球磨机(1)中制成粒度小于100μm的粉末,与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后通过燃烧器与一次风管道(2)经喷口(3)送入旋风炉(6)内高温熔融处理;一次风、二次风经蒸汽一空气预热器(30)加热至350℃;一次风经一次风管道(2)从喷口(3)进入旋风炉(6)内参与燃烧,二次风从二次风喷口(7)进入旋风炉(6)内参与燃烧。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于旋风炉(6)的炉底(6-1)的表面从四周向中央处倾斜,炉底(6-1)的中央处通过通道(31)与熔渣池(9)的上部相连通,熔渣池(9)的壁体内设置电加热装置(12)。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于在步骤三后,飞灰与煤粉燃烧后的烟气通过旋风炉(6)的烟气出口(6-2)进入二次高温燃烧室(16)继续燃烧,二次高温燃烧室(16)通过其下端的三次风喷口(15)补入空气助燃,在二次高温燃烧室(16)内950℃~1000℃的温度位置处通过尿素喷口(17)喷入尿素,二次高温燃烧室(16)内烟气停留时间4秒~10秒。
5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于二次高温燃烧室(16)燃烧后的尾气依次通过高温过热器(20)、低温过热器(21)、高温省煤器(22)后排出;把从高温省煤器(22)中出来的烟气引入冷却塔(33)用水进行急冷至200℃以下,然后送入半干式反应塔(46),由设置在半干式反应塔(46)内的旋转喷雾器(47)喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔(46)底部的灰尘送入灰仓(48),烟尘进入布袋除尘器(49),通过布袋除尘器(49)后的烟气,被引风机(50)抽入烟囱(51)排出,布袋除尘器(49)排出的灰进入灰仓(48)。
6.根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于二次高温燃烧室(16)燃烧后的尾气依次通过高温过热器(20)、低温过热器(21)、高温省煤器(22)、高温空气预热器(43)、低温省煤器(44)、低温空气预热器(45),最后送入半干式反应塔(46),由设置在半干式反应塔(46)内的旋转喷雾器(47)喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔(46)底部的灰尘送入灰仓(48),烟尘进入布袋除尘器(49),在进入布袋除尘器(49)之前通过活性炭喷射器(52)喷活性炭吸附,通过布袋除尘器(49)后的烟气,被引风机(50)抽入烟囱(51)排出,布袋除尘器(49)排出的灰进入灰仓(48)。
7.根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于二次高温燃烧室(16)燃烧后的尾气依次通过低温过热器(21)、高温过热器(20)、高温省煤器(22)后排出;把从高温省煤器(22)中出来的烟气引入冷却塔(33)用水进行急冷至200℃以下,然后送入半干式反应塔(46),由设置在半干式反应塔(46)内的旋转喷雾器(47)喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔(46)底部的灰尘送入灰仓(48),烟尘进入布袋除尘器(49),通过布袋除尘器(49)后的烟气,被引风机(50)抽入烟囱(51)排出,布袋除尘器(49)排出的灰进入灰仓(48)。
8.根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于二次高温燃烧室(16)燃烧后的尾气依次通过高温过热器(20)、低温过热器(21)、高温省煤器(22)、高温空气预热器(43)、低温省煤器(44)、低温空气预热器(45),最后送入半干式反应塔(46),由设置在半干式反应塔(46)内的旋转喷雾器(47)喷石灰浆去除酸性气体,沉落在半干式反应塔(46)底部的灰尘送入灰仓(48),烟尘进入布袋除尘器(49),在进入布袋除尘器(49)之前通过活性炭喷射器(52)喷活性炭吸附,通过布袋除尘器(49)后的烟气,被引风机(50)抽入烟囱(51)排出,布袋除尘器(49)排出的灰进入灰仓(48)。
9.垃圾焚烧飞灰的旋风炉高温熔融处理方法,其特征在于它由如下步骤完成:一、将垃圾焚烧后产生的飞灰与煤粉按15~25∶75~85的比例混合后送入旋风炉(6)内燃烧至高温熔融;二、使旋风炉(6)内的燃烧处于氧化状态,空气过剩系数保持为1.1~1.2;三、熔融飞灰中的熔融灰渣从熔渣回收出口(11)流出熔渣池,再经水急冷后作为水泥原料或建筑材料再生利用。
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