CN212440603U - 一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统，余热锅炉的炉省煤器出口与脱酸塔的烟气入口之间设有预除尘装置，预除尘装置的烟尘口处依次连接有酸溶釜、过滤装置、超滤装置和纳滤装置。本实用新型通过在烟气脱酸塔之前设置预除尘装置，在进行烟气脱酸前先将富集重金属的烟尘进行捕集和处理，使其不与脱酸塔中的碱性脱酸药剂混合；并充分发挥膜处理的优势，对烟尘酸浸液中的有价组分进行浓缩和相应的回收利用。

Description

一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧烟尘处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统。

背景技术

如图1所示的传统的垃圾焚烧烟气净化工艺流程，余热锅炉省煤器出口的烟气经脱酸塔脱酸、干粉喷射、活性炭喷射、布袋除尘后，除尘飞灰稳定化后进行填埋，除尘后的烟气经SCR脱硝后，达标排放。垃圾焚烧烟气的布袋除尘灰富集了Zn，Cu，Pb，Cd等多种重金属，某焚烧布袋除尘飞灰的Zn含量介于2331-65850mg/kg，Pb含量介于826-12113mg/kg，现有研究者对对图1产生的布袋除尘飞灰进行了资源化利用研究。

但，在图1所示的烟气净化工艺流程中，余热锅炉省煤器出口的烟气中含有富集了重金属的烟尘，重金属烟尘随烟气一起进入脱酸塔进行脱酸和布袋除尘后，所得飞灰中会含有相当多的脱酸产物和Ca(OH)₂等碱性脱酸剂，这不仅显著降低了有价组分的含量，而且使飞灰呈强碱性，不利于资源化利用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统。

本实用新型公开了一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统，包括：余热锅炉和脱酸塔；

所述余热锅炉的炉省煤器出口与脱酸塔的烟气入口之间设有预除尘装置，所述预除尘装置的烟尘口处依次连接有酸溶釜、过滤装置、超滤装置和纳滤装置。

作为本实用新型的进一步改进，所述预除尘装置包括陶瓷过滤器、金属纤维过滤器等等，只要能耐300℃以上，且对细颗粒除尘效果达到99％以上的高温除尘器都可以选用，但不包括旋风除尘器，所述过滤装置为板框压滤机。

作为本实用新型的进一步改进，所述纳滤装置的纳滤清液出口和纳滤浓液出口均与所述酸溶釜之间设有回流通道。

作为本实用新型的进一步改进，所述纳滤装置的纳滤清液进入结晶装置中进行提盐，所述纳滤装置的纳滤浓液进入重金属回收装置提取重金属；

所述重金属回收装置包括萃取装置、化学沉淀装置、电化学装置中的一种或多种。

作为本实用新型的进一步改进，所述脱酸塔的烟气出口依次连接有脱酸药剂干粉喷射装置、活性炭喷射装置和布袋除尘装置；

所述脱酸塔的出灰口、所述布袋除尘装置的出灰口均与飞灰处理装置相连；

所述布袋除尘装置的出烟口依次连接有风机和烟囱，和/或，所述布袋除尘装置的出烟口依次连接有GGH装置、SGH装置、SCR脱硝装置、风机和烟囱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在烟气脱酸塔之前设置预除尘装置，在进行烟气脱酸前先将富集重金属的烟尘进行捕集和处理，使其不与脱酸塔中的碱性脱酸药剂混合；并充分发挥膜处理的优势，对烟尘酸浸液中的有价组分进行浓缩和相应的回收利用。此外，脱酸后的布袋除尘飞灰的重金属含量也大大降低，也便于处理和资源化利用。

附图说明

图1为传统的垃圾焚烧烟气净化工艺流程图；

图2为本实用新型一种实施例公开的垃圾焚烧烟尘的资源化处理方法的流程图；

图3为本实用新型一种实施例公开的垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统的框架图。

图中：

1、余热锅炉省煤器出口的含尘烟气；2、预除尘装置；3、极低尘烟气；4、预除尘装置收集的烟尘；5、酸溶釜；6、溶出液；7、过滤装置；8、滤渣；9、超滤装置；10、超滤清液；11、纳滤装置；12、纳滤清液；13、纳滤浓液；14、NaHCO₃干法脱酸塔；15、脱酸塔底积灰；16、脱酸药剂干粉喷射装置；17、活性炭喷射装置；18、布袋除尘装置；19、布袋除尘飞灰；20、布袋除尘出口烟气；21、GGH装置；22、SGH装置；23、蒸汽；24、汽水混合物；25、SCR脱硝装置；26、风机；27、烟囱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图3所示，本实用新型提供一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统，包括：余热锅炉和脱酸塔14；余热锅炉的炉省煤器出口与脱酸塔14的烟气入口之间设有预除尘装置2，预除尘装置2的烟尘口处依次连接有酸溶釜5、过滤装置7、超滤装置9和纳滤装置11；脱酸塔14的烟气出口依次连接有脱酸药剂干粉喷射装置16、活性炭喷射装置17和布袋除尘装置18，脱酸塔14的出灰口、布袋除尘装置18的出灰口均与飞灰处理装置相连；布袋除尘装置18的出烟口依次连接有风机26和烟囱27，和/或，布袋除尘装置18的出烟口依次连接有GGH装置21、SGH装置23、SCR脱硝装置25、风机26和烟囱27。

其中，

垃圾焚烧余热锅炉省煤器出口烟气温度180～300℃，烟气量5万～20万m³/h，烟气含尘量2000～12000mg/m³。选用的预除尘装置2包括但不限于烛状陶瓷除尘器，金属基除尘器，PTFE滤袋除尘器，以及脱硫脱硝除尘一体化装置等等。除尘器的过滤气速0.05～1m/s，除尘器出口烟气含尘量为0～10mg/m³，除尘器进出口烟气温降为20～40℃，除尘器运行总阻力500～1000Pa。

本实用新型的酸溶釜5可以选用内衬聚四氟乙烯的柱形反应釜，附带搅拌、控温和液位控制装置，酸溶釜5中的酸性溶液为浓盐酸、纳滤后的低浓度的纳滤清液和低浓度纳滤浓液、提取重金属后的尾液；1t烟尘在酸溶釜中常压浸出，浸出液固比为1:1～5:1(v/w)，浸出过程的pH＝3～5，浸出温度为20～50℃，浸出时间为0.5～2h，浸出过程的搅拌转速为10～100r/min。

本实用新型在上述浸出过程完成后通过过滤装置7先进行过滤出去大颗粒不溶物。过滤设备可以选用板框压滤机，或者其他高效过滤设备。

本实用新型超滤装置9的目的是进一步去除滤液中的微细颗粒物，保障纳滤系统安全，促进纳滤工艺顺行，提高纳滤膜的寿命。超滤的工艺参数为：工作压力为0.1～1MPa，超滤膜分离粒径为15～100nm，超滤膜通量为40～120L/(m²·h)。

本实用新型的纳滤装置11的纳滤清液出口和纳滤浓液出口均与酸溶釜5之间设有回流通道，用于当纳滤清液和纳滤浓液浓度较低时，直接返回酸溶釜5进行二次过滤循环。纳滤的工艺参数为：运行压力为5～30bar，纳滤膜通量为10～30L/(h·m²)，，清水回收率为70～90％。

当纳滤清液和纳滤浓液浓度符合要求后，本实用新型的纳滤装置的纳滤清液进入结晶装置中进行结晶提盐，纳滤装置的纳滤浓液进入重金属回收装置提取重金属；重金属回收装置包括萃取装置、化学沉淀装置、电化学装置中的一种或多种。

如图2所示，本实用新型提供一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理方法，包括：

S1、对余热锅炉省煤器出口的含尘烟气进行预除尘；

S2、预除尘后的烟尘依次进行酸溶、过滤、超滤和纳滤，从纳滤清液中提盐，从纳滤浓液中回收重金属；

S3、预除尘后的烟气进行低尘烟气处理。

其中，

在S2中，酸溶的工艺参数为：

酸溶在酸溶釜中进行，所使用的酸性溶液为浓盐酸、纳滤后的低浓度的纳滤清液和低浓度纳滤浓液、提取重金属后的尾液；1t烟尘在酸溶釜中常压浸出，浸出液固比为1:1～5:1(v/w)，浸出过程的pH＝3～5，浸出温度为20～50℃，浸出时间为0.5～2h，浸出过程的搅拌转速为10～100r/min。

在S2中，超滤的工艺参数为：工作压力为0.1～1MPa，超滤膜分离粒径为15～100nm，超滤膜通量为40～120L/(m²·h)。

在S2中，纳滤的工艺参数为：运行压力为5～30bar，纳滤膜通量为10～30L/(h·m²)，，清水回收率为70～90％。

在S2中，纳滤清液和纳滤浓液的处理方法，包括：

一次纳滤所得清液中，若(NaCl+KCl)的浓度低于400g/L，则将其返回烟尘酸溶工艺环节，经过两次或两次以上的酸溶-超滤-纳滤循环，当(NaCl+KCl)浓度达到400g/L以上后，导出提盐，所用方法包括但不限于蒸发结晶和降温结晶；一次纳滤所得浓液，若Cu²⁺浓度低于100g/L和/或Zn²⁺浓度低于120g/L和/或Pb²⁺浓度低于90g/L，则将其返回烟尘酸溶工艺，经过两次或两次以上的酸溶-超滤-纳滤循环后，纳滤浓液中的Cu²⁺浓度≥100g/L和/或Zn²⁺浓度≥120g/L和/或Pb²⁺浓度≥90g/L时，再分别进行提取和回收，提取重金属后的尾液返回烟尘酸溶工艺；所采用的提取方法包括但不限于萃取法，化学沉淀法，电化学法等等。

需要说明的是，纳滤浓液中的Cu，Zn和Pb是否提取，只取决于其浓度，不一定要在相同的循环次数后同时提取，而且这三种元素的提取是相互独立的。比如，经过若干次酸溶-过滤-超滤-纳滤循环后，纳滤浓液中的Cu，Zn浓度达到提取要求，而Pb浓度还没有达到提取要求，那么只提取Cu和Zn，提取残余液回用到烟尘酸溶，Pb会持续富集，待经过若干次循环后，纳滤浓液中Pb浓度达到提取要求，再进行提取。

在S3中，低尘烟气处理包括：

经过预除尘后的烟气，可以采用脱酸-干粉/活性炭喷射-布袋除尘-SCR脱硝的工艺流程进一步处理。SCR脱硝工艺为可选项，视烟气排放标准和实际工况决定是否选用。烟气脱酸可以采用传统的石灰半干法，也可以采用NaHCO₃干法。脱酸后的布袋除尘飞灰的重金属含量都很低，更有利于资源化利用。本实用新型建议采用NaHCO₃干法脱酸，如此布袋除尘飞灰的主要成分是钠盐，比钙盐更具回收价值。

实施例1

如图2、3所示，某垃圾焚烧厂余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1首先采用陶瓷过滤器(预除尘装置2)进行过滤除尘，收集到的烟尘进行酸浸；其中，垃圾焚烧余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1的温度为220℃，烟气量为8万m³/h，烟气含尘量7000mg/m³；陶瓷过滤器的过滤气速0.1m/s，出口烟气含尘量为3mg/m³，进出口烟气温降为25℃，过滤器运行总阻力为700Pa。

1t预除尘装置收集的烟尘4采用浓盐酸配入低浓度纳滤清液12、低浓度纳滤浓液13以及提取重金属后的尾液，在酸溶釜5中常压浸出，浸出液固比为2:1(v/w)，浸出过程pH＝4，浸出温度25℃，浸出时间1h。酸溶釜5选用内衬聚四氟乙烯的反应釜，附带搅拌和加热控温装置，浸出过程的搅拌转速60r/min。

溶出液6采用板框压滤机(过滤装置7)过滤，产生极少量的滤渣8，可以作为建材出售，滤液进入超滤装置9中，超滤装置9的工作压力为0.7MPa，超滤膜的分离粒径为30nm，超滤膜的通量为60L/(m²·h)；超滤清液10进入纳滤装置11，纳滤装置11的过滤通量为20L/(h·m²)，运行压力为18bar，清水回收率为85％；

一次纳滤清液中(NaCl+KCl)的含量为140g/L，将其返回酸溶釜5中，经过3次酸溶-超滤-纳滤之后的纳滤清液12中，(NaCl+KCl)浓度达到400g/L，将其导出，采用蒸发结晶法提取和分离NaCl和KCl，得到工业级NaCl和KCl。

一次纳滤浓液13中的Cu²⁺浓度为30g/L，Zn²⁺浓度为40g/L，Pb²⁺浓度为10g/L，将其返回酸溶釜5中，经过五次酸溶-超滤-纳滤的循环后，纳滤浓液13的Cu²⁺浓度达到130g/L，Zn²⁺浓度达到140g/L，Pb²⁺浓度达到100g/L，采用萃取法提取Cu和Zn，所得铜液和锌液分别满足湿法炼铜和湿法炼锌的品质要求，萃取尾液采用Na₂SO₄沉淀过滤法回收PbSO₄，得到工业级PbSO₄。提取重金属后的尾液返回酸溶釜5中。

经过高效预除尘的烟气3继续采用NaHCO₃干法脱酸塔14，脱酸药剂干粉喷射装置16的干粉喷射、活性炭喷射装置17的活性炭喷射以及布袋除尘装置18进行处理，脱酸塔底积灰15和布袋除尘飞灰19合并后进一步处理；根据相应的排放标准要求，布袋除尘排出的烟气20可以直接由风机26和烟囱27排放，也可以采用GGH装置21换热、SGH装置22(由蒸汽23加热并产生汽水混合物)换热升温到SCR脱硝25要求的温度范围后进行脱硝，再经过风机26和烟囱27排放。

实施例2

如图2、3所示，某垃圾焚烧厂余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1首先采用陶瓷过滤器(预除尘装置2)进行过滤除尘，收集到的烟尘进行酸浸；其中，垃圾焚烧余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1的温度为200℃，烟气量为10万m³/h，烟气含尘量8000mg/m³；陶瓷过滤器的过滤气速0.3m/s，出口烟气含尘量为2mg/m³，进出口烟气温降为30℃，陶运行总阻力为1000Pa。

1t预除尘装置收集的烟尘4采用浓盐酸配入低浓度纳滤清液12、低浓度纳滤浓液13以及提取重金属后的尾液，在酸溶釜5中常压浸出，浸出液固比为3:1(v/w)，浸出过程pH＝3，浸出温度30℃，浸出时间0.5h。酸溶釜5选用内衬聚四氟乙烯的反应釜，附带搅拌和加热控温装置，浸出过程的搅拌转速80r/min。

溶出液6采用板框压滤机(过滤装置7)过滤，产生极少量的滤渣8，可以作为建材出售，滤液进入超滤装置9中，超滤装置9的工作压力为0.9MPa，超滤膜的分离粒径为20nm，超滤膜的通量为50L/(m²·h)；超滤清液10进入纳滤装置11，纳滤装置11的过滤通量为25L/(h·m²)，运行压力为16bar，清水回收率为90％；

一次纳滤清液中(NaCl+KCl)的含量为80g/L，将其返回酸溶釜5中，经过6次酸溶-超滤-纳滤之后的纳滤清液12中，(NaCl+KCl)浓度达到450g/L，将其导出，采用蒸发结晶法提取和分离NaCl和KCl，得到工业级NaCl和KCl。

一次纳滤浓液13中的Cu²⁺浓度为45g/L，Zn²⁺浓度为50g/L，Pb²⁺浓度为25g/L，将其返回酸溶釜5中，经过四次酸溶-超滤-纳滤的循环后，纳滤浓液13的Cu²⁺浓度达到150g/L，Zn²⁺浓度达到160g/L，Pb²⁺浓度达到90g/L，采用萃取法提取Cu和Zn，所得铜液和锌液分别满足湿法炼铜和湿法炼锌的品质要求，萃取尾液采用Na₂SO₄沉淀过滤法回收PbSO₄，得到工业级PbSO₄。提取重金属后的尾液返回酸溶釜5中。

经过高效预除尘的烟气3继续采用NaHCO₃干法脱酸塔14，脱酸药剂干粉喷射装置16的干粉喷射、活性炭喷射装置17的活性炭喷射以及布袋除尘装置18进行处理，脱酸塔底积灰15和布袋除尘飞灰19合并后进一步处理；根据相应的排放标准要求，布袋除尘排出的烟气20可以直接由风机26和烟囱27排放，也可以采用GGH装置21换热、SGH装置22(由蒸汽23加热并产生汽水混合物)换热升温到SCR脱硝25要求的温度范围后进行脱硝，再经过风机26和烟囱27排放。

实施例3

如图2、3所示，某垃圾焚烧厂余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1首先采用陶瓷过滤器(预除尘装置2)进行过滤除尘，收集到的烟尘进行酸浸；其中，垃圾焚烧余热锅炉省煤器出口的含尘烟气1的温度为200℃，烟气量为10万m³/h，烟气含尘量9000mg/m³；陶瓷过滤器的过滤气速0.2m/s，出口烟气含尘量为2mg/m³，进出口烟气温降为30℃，陶运行总阻力为800Pa。

1t预除尘装置收集的烟尘4采用浓盐酸配入低浓度纳滤清液12、低浓度纳滤浓液13以及提取重金属后的尾液，在酸溶釜5中常压浸出，浸出液固比为3:1(v/w)，浸出过程pH＝3，浸出温度30℃，浸出时间0.5h。酸溶釜5选用内衬聚四氟乙烯的反应釜，附带搅拌和加热控温装置，浸出过程的搅拌转速80r/min。

溶出液6采用板框压滤机(过滤装置7)过滤，产生极少量的滤渣8，可以作为建材出售，滤液进入超滤装置9中，超滤装置9的工作压力为0.9MPa，超滤膜的分离粒径为20nm，超滤膜的通量为50L/(m²·h)；超滤清液10进入纳滤装置11，纳滤装置11的过滤通量为25L/(h·m²)，运行压力为16bar，清水回收率为90％；

一次纳滤清液中(NaCl+KCl)的含量为80g/L，将其返回酸溶釜5中，经过6次酸溶-超滤-纳滤之后的纳滤清液12中，(NaCl+KCl)浓度达到450g/L，将其导出，采用蒸发结晶法提取和分离NaCl和KCl，得到工业级NaCl和KCl。

一次纳滤浓液13中的Cu²⁺浓度为45g/L，Zn²⁺浓度为50g/L，Pb²⁺浓度为15g/L，将其返回酸溶釜5中，经过四次酸溶-超滤-纳滤的循环后，纳滤浓液13的Cu²⁺浓度达到150g/L，Zn²⁺浓度达到160g/L，但是Pb²⁺浓度为50g/L，不满足提取要求。采用萃取法提取Cu和Zn，所得铜液和锌液分别满足湿法炼铜和湿法炼锌的品质要求，萃取尾液直接返回酸溶釜5中。再经过4次酸溶-超滤-纳滤的循环后，纳滤浓缩液13中的Cu²⁺浓度达到140g/L，Zn²⁺浓度达到150g/L，Pb²⁺浓度为100g/L，都满足提取要求。采用萃取法提取Cu和Zn，所得铜液和锌液分别满足湿法炼铜和湿法炼锌的品质要求，萃取尾液采用Na₂SO₄沉铅，过滤，余液返回烟尘酸溶工序。

经过高效预除尘的烟气3继续采用NaHCO₃干法脱酸塔14，脱酸药剂干粉喷射装置16的干粉喷射、活性炭喷射装置17的活性炭喷射以及布袋除尘装置18进行处理，脱酸塔底积灰15和布袋除尘飞灰19合并后进一步处理；根据相应的排放标准要求，布袋除尘排出的烟气20可以直接由风机26和烟囱27排放，也可以采用GGH装置21换热、SGH装置22(由蒸汽23加热并产生汽水混合物)换热升温到SCR脱硝25要求的温度范围后进行脱硝，再经过风机26和烟囱27排放。

本实用新型的优点为：

本实用新型通过在烟气脱酸塔之前设置预除尘装置，在进行烟气脱酸前先将富集重金属的烟尘进行捕集和处理，使其不与脱酸塔中的碱性脱酸药剂混合；并充分发挥膜处理的优势，对烟尘酸浸液中的有价组分进行浓缩和相应的回收利用；本实用新型通过上述系统和工艺的有机结合，能够在很大程度上实现垃圾焚烧烟气中的NaCl、KCl和Cu、Zn、Pb等重金属的资源化回收利用，从而彻底消除垃圾焚烧产生的重金属飞灰的环境危害；此外，脱酸后的布袋除尘飞灰的重金属含量也大大降低，也便于处理和资源化利用；较好的解决了传统的垃圾焚烧布袋除尘飞灰由于呈强碱性和有价组分含量低，不利于资源化处理利用的问题。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧烟尘的资源化处理系统，包括：余热锅炉和脱酸塔；其特征在于，

所述余热锅炉的炉省煤器出口与脱酸塔的烟气入口之间设有预除尘装置，所述预除尘装置的烟尘口处依次连接有酸溶釜、过滤装置、超滤装置和纳滤装置。

2.如权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于，所述预除尘装置包括陶瓷过滤器、金属纤维过滤器中的一种，所述过滤装置为板框压滤机。

3.如权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于，所述纳滤装置的纳滤清液出口和纳滤浓液出口均与所述酸溶釜之间设有回流通道。

4.如权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于，所述纳滤装置的纳滤清液进入结晶装置中进行提盐，所述纳滤装置的纳滤浓液进入重金属回收装置提取重金属；

所述重金属回收装置包括萃取装置、化学沉淀装置、电化学装置中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于，所述脱酸塔的烟气出口依次连接有脱酸药剂干粉喷射装置、活性炭喷射装置和布袋除尘装置；

所述脱酸塔的出灰口、所述布袋除尘装置的出灰口均与飞灰处理装置相连；

所述布袋除尘装置的出烟口依次连接有风机和烟囱，和/或，所述布袋除尘装置的出烟口依次连接有GGH装置、SGH装置、SCR脱硝装置、风机和烟囱。

Images