CN211226933U - 一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，包括加热单元和分离单元；所述加热单元包括悬浮加热器、飞灰存储仓和煤粉仓；所述悬浮加热器分别与飞灰存储仓、水泥窑三次风管、煤粉仓相连；所述分离单元包括高温气固分离器、冷却装置、冷凝器、风机和飞灰成品仓；所述高温气固分离器的输入口与悬浮加热器的输出口相连；所述高温气固分离器的固体输出口通过管道与冷却装置连通，所述高温气固分离器的气体输出口通过管道与冷凝器连通；所述冷却装置与飞灰成品仓相连；所述冷凝器、冷却装置均与风机相连。本实用新型能够达到去除飞灰中二恶英和氯化物的同时充分利用热源，节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及垃圾飞灰处理技术领域，具体涉及一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧厂的烟气净化系统中收集的残余物，由于含有较高浓度的二恶英和重金属，对人体健康和生态环境具有极大的危害性，属危险固体废物。我国垃圾焚烧飞灰的排放量巨大，面临严峻的安全和经济处置的压力。
水泥生产工艺在协同处置固体废物方面有着独特的优势，是国内外研究和实践的热点之一，但在协同处置垃圾焚烧飞灰时，却遇到技术难题。
飞灰用于水泥混合材时，飞灰中的重金属可以在水泥水化硬化过程中得到有效固化，而飞灰的潜在水硬性也可以得到充分利用。但是，飞灰中的二恶英也带入到水泥中，而且由于飞灰中氯化物含量高，会导致水泥中氯离子超标。因此，飞灰直接用作水泥混合材的技术并不可行，只有当二恶英被分解，氯化物被去除后，才可以把飞灰用作水泥混合材。
以飞灰替代部分原料煅烧水泥熟料，虽然飞灰中二恶英可以在窑炉中高温分解，重金属固化于熟料或水泥中，从而使其毒性得以消除。但是，由于飞灰中含有较高氯化物，不仅会导致水泥中氯离子超标，而且氯化物会在窑炉系统中循环富集，导致结皮堵塞，影响水泥熟料的正常煅烧。因此，该类技术的关键是除去飞灰的氯化物。
为了突破以上技术难题，国内公开了一些专利技术。如中国专利CN101333084A公开了一种垃圾焚烧飞灰预处理工艺成为水泥原料的方法，飞灰经水洗、搅拌，投加重金属稳定剂等预处理工艺后，再送入水泥窑，经煅烧制备成水泥。该技术过程复杂，不仅在水洗过程中，需要消耗大量的生活用水，而且处置后的废水需要添加废水处置系统，整个工艺投资较大，运行费用高。
中国专利CN101386481A公开了一种利用旁路放风技术除去垃圾焚烧飞灰中的氯化物，实现了垃圾焚烧飞灰用于制备水泥熟料的技术。该技术将飞灰从现有的窑头、窑尾烟室、分解炉等部位送入窑系统，并安装一套旁路放风系统，以降低窑炉中的氯含量，从而缓解氯的循环富集问题。但是，旁路放风系统一次性投资大，对放风的比例有一定的限制，明显提高了熟料的能耗，旁路放出的窑灰需要二次处理。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统。本实用新型通过加热单元与分离单元的配合，将飞灰高温加热后，与空气分离，将分离后含氯化物的空气导入冷凝器，通过冷凝器将氯化物分离出来并收集。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，包括加热单元和分离单元；
所述加热单元包括悬浮加热器、飞灰存储仓和煤粉仓；
所述悬浮加热器设有飞灰输入口、热源输入口、喷煤嘴和输出口；
所述悬浮加热器的飞灰输入口与飞灰存储仓相连，所述飞灰存储仓用于存储垃圾焚烧飞灰并向所述悬浮加热器内供应飞灰；
所述悬浮加热器的热源输入口与水泥窑炉系统的三次风管相连，所述水泥窑炉系统的三次风管用于向所述悬浮加热器内供应三次风；
所述悬浮加热器的喷煤嘴与煤粉仓相连，所述煤粉仓用于向所述悬浮加热器内供应煤粉；
所述分离单元包括高温气固分离器、冷却装置、冷凝器、风机和飞灰成品仓；
所述高温气固分离器设有输入口、固体输出口、气体输出口；
所述高温气固分离器的输入口与悬浮加热器的输出口相连；
所述高温气固分离器的固体输出口通过管道与冷却装置连接，所述高温气固分离器的气体输出口通过管道与冷凝器连接；
所述冷却装置与飞灰成品仓相连；
所述冷凝器、冷却装置均与风机相连，所述风机用于向冷凝器、冷却装置供应室温空气作为冷却介质。
进一步的，所述加热单元还包括预热装置，所述预热装置与悬浮加热器的飞灰输入口相连以向悬浮加热器传送预热后的飞灰；所述预热装置与水泥窑炉系统相连以向水泥窑炉系统输送飞灰预热后的气体；所述预热装置与水泥窑废气管相连，所述水泥窑废气管用于向预热装置输送废气作为飞灰预热的热源。垃圾焚烧飞灰直接导入预热装置，经过预热后再导入悬浮加热器。
进一步的，所述冷凝器的气体输出口与水泥窑炉系统相连。冷凝器对高温气固分离器分离出的高温气体进行热交换后，将有预热的气体再引入水泥窑炉系统中，能够回收利用气体预热，充分利用热源。
进一步的，所述冷却装置的固体出口与飞灰成品仓相连；所述冷却装置的气体出口与水泥窑炉系统相连。经冷却装置冷却后的飞灰进入飞灰成品仓收集，而冷却装置经换热后的气体引入水泥窑炉系统中，能够回收利用气体预热，充分利用热源。
进一步的，所述分离单元还包括氯化物收集仓，所述氯化物收集仓与所述冷凝器相连以收集冷凝器中分离出的氯化物。
进一步的，所述水泥窑炉系统三次风管为水泥窑炉系统的三次风分流管，用于向悬浮加热器输送部分三次风。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型将飞灰通过加热单元的处理后，利用分离单元中的高温气固分离器将飞灰分离出来并冷却回收；在飞灰分离后，冷凝器对分离出的含氯高温气体进行降温分离，将氯化物从气体中冷凝后收集处理，从而降低窑炉中的氯含量，解决氯的循环富集问题，同时能够避免水洗除氯工艺所必须采用的大量废水的处置过程，节省了水资源，节省了大量废水蒸发的能源消耗。
(2)本实用新型通过对水泥窑三次风的利用，不需要旁路放风，降低了旁路放风对水泥煅烧的干扰，避免了旁路放风对水泥烧成能耗的增加，同时能避免产生大量的旁路放风窑灰。
(3)本实用新型通过将冷凝器、冷却装置中换热后的气体引入水泥窑系统中，能够充分利用余热，回收热源，降低成本，同时保护环境。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例的系统流程图；
图2为本实用新型一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，以下实施例中未详述的部分均为现有技术。
实施例
一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，包括加热单元和分离单元；如图1所示：
所述加热单元包括悬浮加热器、飞灰存储仓和煤粉仓；
所述悬浮加热器设有飞灰输入口、热源输入口、喷煤嘴和输出口；
所述悬浮加热器的飞灰输入口与飞灰存储仓相连；所述飞灰存储仓用于存储垃圾焚烧飞灰并向所述悬浮加热器内供应飞灰；
所述悬浮加热器的热源输入口与水泥窑炉系统的三次风管相连，所述水泥窑炉系统的三次风管用于向所述悬浮加热器内供应三次风；
所述悬浮加热器的喷煤嘴与煤粉仓相连，所述煤粉仓用于向所述悬浮加热器内供应煤粉；
所述分离单元包括高温气固分离器、冷却装置、冷凝器、风机和飞灰成品仓和氯化物收集仓；
所述高温气固分离器设有输入口、固体输出口、气体输出口；所述高温气固分离器的输入口与悬浮加热器的输出口相连；所述高温气固分离器的固体输出口通过管道与冷却装置连接，所述高温气固分离器的气体输出口通过管道与冷凝器连接；
所述冷却装置的固体出口与飞灰成品仓相连；所述冷却装置的气体出口与水泥窑炉系统相连。经冷却装置冷却后的飞灰通过固体出口进入飞灰成品仓收集，而冷却装置经换热后的气体通过气体出口引入水泥窑炉系统中，能够回收利用气体预热，充分利用热源。
所述冷凝器、冷却装置均与风机相连，所述风机用于向冷凝器、冷却装置供应室温空气作为冷却介质。所述冷凝器和冷却装置均可选择空气冷却式冷凝器。
所述冷凝器的气体输出口与水泥窑炉系统相连。冷凝器对高温气固分离器分离出的高温气体进行热交换后，将有余热的气体再引入水泥窑炉系统中，能够回收利用气体余热，充分利用热源。
所述氯化物收集仓与所述冷凝器相连以收集冷凝器中分离出的氯化物。
具体的，如图2所示，图2中包括了传统水泥窑炉系统中的分解炉13(水泥生料在此处分解)；回转窑14(分解好的水泥生料进入在此处发生高温化学反应生成熟料)；篦冷机15(煅烧好的熟料在此处快速得到冷却)；C1、C2、C3、C4和C5均为水泥生料悬浮预热器(作用：水泥生料与热气体热交换后再气固分离)。以上设备均为传统水泥窑炉系统中的常用设备，各设备之间的连接同传统水泥窑炉系统，在此不再详述。图2还包括本实用新型的结构示意图：
三次风分流管1，与悬浮加热器4相连，三次风分流管1是水泥窑炉系统三次风主排风管的分支，对三次风进行分流，输送部分三次风进入悬浮加热器4；
飞灰存储仓2，用于储存垃圾焚烧飞灰，并与悬浮加热器4相连，在飞灰存储仓2与悬浮加热器4之间安装计量称3，通过计量称3计量飞灰的下料量，控制飞灰的下料速度；
悬浮加热器4，通过三次风分流管1输送水泥窑炉系统的部分三次风对飞灰悬浮加热，同时补充热源，使飞灰中的氯化物挥发至高温气体中，同时分解飞灰中的二恶英；
煤粉仓16，用于储存煤粉，并与悬浮加热器4连接；所述悬浮加热器4上端的两侧设置有喷煤嘴5，煤粉仓16中的煤粉通过喷煤嘴5喷入悬浮加热器4中，以补充悬浮加热器4中的热源，使悬浮加热器4中的温度保持稳定；
高温气固分离器6，与悬浮加热器4连接，经过悬浮加热器4加热后的物料输送至高温气固分离器6中；
冷却装置7，与高温气固分离器6连接；高温气固分离器6分离出的高温飞灰由下方排出至冷却装置7中，高温飞灰快速得到冷却，冷却装置7与第一风机8连接，通过第一风机8向冷却装置7送入冷空气对飞灰进一步冷却。
飞灰成品仓9，与冷却装置7连接，经冷却装置7冷却后的飞灰固体颗粒输送入飞灰成品仓9进行储存，回收利用。
冷凝器11，与高温气固分离器6连接；高温气固分离器6分离出的含氯高温气体由上方排出至冷凝器11，冷凝器11与第二风机10连接，第二风机10将冷空气抽入冷凝装置11内对高温气体进行降温，使气体中的氯化物冷凝，并且收集氯化物。
氯化物收集仓12，与冷凝器11连接，用于储存分离得到的氯化物。
冷却装置7和冷凝器11经冷却换热后的气体均统一汇集，并通过管道输送至分解炉13中进行余热回收利用。
本实用新型的操作步骤及原理如下：
(1)将垃圾焚烧飞灰储存于飞灰存储仓2中，在进行飞灰处理时，飞灰通过计量称3的计量后从悬浮加热器4的飞灰输入口放料入悬浮加热器4中，计量称3可计量飞灰的下料量，控制飞灰的下料速度。
(2)悬浮加热器4通过热源输入口引入水泥窑炉系统的三次风作为加热气体，三次风从三次风分流管1引入，同时将煤粉仓16中的煤粉通过喷煤嘴5向悬浮加热器4中喷入煤粉燃烧；快速加热到1150℃-1200℃，飞灰悬浮于热空气中快速加热，飞灰中二恶英高温分解，氯化物挥发至高温空气中。
(3)飞灰与空气混合物导出悬浮加热器4的输出口后，马上通过高温气固分离器6的输入口导入高温气固分离器6中，在高温气固分离器6中实现飞灰颗粒与气体分离。
(4)从高温气固分离器6分离后含氯化物的气体从气固分离器6的气体输出口导入冷凝器11，通过第二风机10将冷空气吹入冷凝器11中，使冷凝器11中的温度降低，冷却到400℃以下，氯化物冷凝附着至冷凝器11的管壁，周期性地对氯化物加以收集和处理，并存储于氯化物收集仓12，可进一步加工成工业盐或其它产品。而氯化物冷凝后的气体以及第二风机10输入的空气换热后中不含氯化物，但温度还较高，可达300℃以上，将其再引入到水泥窑炉系统中的分解炉13，不对环境产生影响，还能对余热加以回收有效利用，同时由于气体中不含氯化物，不会增加水泥窑炉系统的氯化物循环富集。
(5)从高温气固分离器6分离后的高温飞灰颗粒从高温气固分离器6的固体输出口导入冷却装置7进行冷却，通过第一风机8将冷空气吹入冷却装置7中对飞灰颗粒进行冷却，冷却后的飞灰颗粒进入飞灰成品仓9收集，因飞灰已除去二噁英和氯化物，可直接用于水泥混合材，或用于水泥生料配料。在冷却装置7中的冷空气经过热交换后，温度升高，直接引入水泥窑炉系统中的分解炉13，回收利用余热。
使用本实用新型处置垃圾焚烧飞灰，对水泥煅烧和质量没有不利影响，不增加水泥烧成能耗，不增加窑灰和废水，节约能源和资源，运行成本低。
本实用新型中的悬浮加热器、高温气固分离器及其它装置的规格和结构，可根据具体的水泥生产实际加以选择，使飞灰处理量与水泥生产配套。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：包括加热单元和分离单元；
所述加热单元包括悬浮加热器、飞灰存储仓和煤粉仓；
所述悬浮加热器设有飞灰输入口、热源输入口、喷煤嘴和输出口；
所述悬浮加热器的飞灰输入口与飞灰存储仓相连，所述飞灰存储仓用于存储垃圾焚烧飞灰并向所述悬浮加热器内供应飞灰；
所述悬浮加热器的热源输入口与水泥窑炉系统的三次风管相连，所述水泥窑炉系统的三次风管用于向所述悬浮加热器内供应三次风；
所述悬浮加热器的喷煤嘴与煤粉仓相连，所述煤粉仓用于向所述悬浮加热器内供应煤粉；
所述分离单元包括高温气固分离器、冷却装置、冷凝器、风机和飞灰成品仓；
所述高温气固分离器设有输入口、固体输出口、气体输出口；
所述高温气固分离器的输入口与悬浮加热器的输出口相连；
所述高温气固分离器的固体输出口通过管道与冷却装置连接，所述高温气固分离器的气体输出口通过管道与冷凝器连接；
所述冷却装置与飞灰成品仓相连；
所述冷凝器、冷却装置均与风机相连，所述风机用于向冷凝器、冷却装置供应室温空气作为冷却介质。
2.根据权利要求1所述的一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述冷凝器的气体输出口与水泥窑炉系统相连。
3.根据权利要求1所述的一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述冷却装置的固体出口与飞灰成品仓相连；所述冷却装置的气体出口与水泥窑炉系统相连。
4.根据权利要求1所述的一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述分离单元还包括氯化物收集仓，所述氯化物收集仓与所述冷凝器相连以收集冷凝器中分离出的氯化物。
5.根据权利要求1所述的一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于：所述水泥窑炉系统的三次风管为水泥窑炉系统的三次风分流管，用于向悬浮加热器输送部分三次风。
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|---|---|---|---|---|
| CN113751214A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-12-07 | 广州维港环保科技有限公司 | 一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统及工艺 |
| CN114110608A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-01 | 崇左南方水泥有限公司 | 一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922463952.8U patent/CN211226933U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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