CN216005662U - 垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统 - Google Patents

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付红平
涂项琛
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本实用新型公开了一种垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统。它包括飞灰协同处置系统、余热利用和烟气净化系统,以及飞灰资源化利用系统;飞灰协同处置系统包括搅拌机或混炼机、压球造粒机和电熔炉;搅拌机或混炼机、压球造粒机和电熔炉依次连接;余热利用和烟气净化系统包括换热器、一次风空预器、急冷塔、烟气净化器和烟囱;电熔炉与换热器连接,换热器分别与一次风空预器、急冷塔连接;急冷塔、烟气净化器和烟囱依次连接;飞灰资源化利用系统包括保温棉利用系统和泡沫玻璃砖利用系统;电熔炉分别与保温棉利用系统、泡沫玻璃砖利用系统连接。本实用新型具有实现垃圾焚烧发电厂废物高附加值资源化,节约处理成本的优点。

Description

垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统
技术领域
本实用新型涉及垃圾焚烧飞灰处置领域,更具体地说它是一种垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统。更具体地说它是一种垃圾焚烧发电厂飞灰、渗滤液浓缩液及炉渣协同处置系统。
背景技术
生活垃圾焚烧烟气中大部分重金属和二噁英被烟气净化系统截留而富集于飞灰中,因而飞灰是环境中重金属和二噁英的重要“汇”,是明确列入我国《国家危险废物名录》(2016年版)HW18焚烧处置残渣的危险废物。
截至2020年3月,我国已投运垃圾焚烧产能规模约为38.5万吨 /日。填埋处置是我国垃圾焚烧飞灰的主要处理方式,但简单的填埋方式存在严重的潜在危害,而且随着垃圾焚烧项目增加,填埋库容紧张。水泥协同处置受处理规模和条件限制,处理飞灰量非常有限,而且存在“稀释排放”的嫌疑。
垃圾在堆酵过程中会产生约10%~30%的渗滤液,电厂一般采用生化+膜系统进行处理,产水达到回用标准进行再利用,浓缩液一般回喷焚烧炉或者用于制备石灰浆液。渗滤液浓缩液回喷焚烧炉会减少锅炉蒸发量,用于制备石灰浆液容易引起净化设备腐蚀,浓缩液中的重金属等物质最终进入飞灰中。
垃圾焚烧发电厂飞灰和渗滤液等废物低成本、环保、资源化的处置方式是目前垃圾焚烧发电行业急需解决的问题之一。
目前大部分垃圾焚烧发电厂飞灰采用的是“螯合稳定化+填埋”工艺。一些新的飞灰资源化处置技术也逐渐得到应用,例如高温烧结制建筑骨料、高温熔融制保温产品等。飞灰烧结制成的建筑骨料市场价值低,产品销售困难。
因此,开发一种低成本、环保、资源化的垃圾焚烧发电厂飞灰和渗滤液等废物处置系统很有必要。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统,协同处理垃圾焚烧发电厂飞灰、渗滤液浓缩液及炉渣,实现垃圾焚烧发电厂废物高附加值资源化,节约处理成本、环保。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案为:垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统,其特征在于:包括用于协同处置飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液的飞灰协同处置系统、余热利用和烟气净化系统,以及飞灰资源化利用系统;
飞灰协同处置系统包括搅拌机或混炼机、压球造粒机和电熔炉;搅拌机或混炼机、压球造粒机和电熔炉依次连接;
余热利用和烟气净化系统包括换热器、一次风空预器、急冷塔、烟气净化器和烟囱;电熔炉与换热器连接,换热器分别与一次风空预器、急冷塔连接;急冷塔、烟气净化器和烟囱依次连接;
飞灰资源化利用系统包括保温棉利用系统和泡沫玻璃砖利用系统;电熔炉分别与保温棉利用系统、泡沫玻璃砖利用系统连接。
在上述技术方案中,保温棉利用系统包括离心机、保温棉加工机;电熔炉与离心机连接,离心机与保温棉加工机连接。
在上述技术方案中,泡沫玻璃砖利用系统包括冷却机、研磨机、泡沫玻璃机;电熔炉与冷却机连接,冷却机、研磨机和泡沫玻璃机依次连接。
本实用新型具有如下优点:
(1)本实用新型实现垃圾焚烧发电厂废物资源化,将飞灰、炉渣和渗滤液协同处置,节约处理成本、环保;
(2)本实用新型可以在飞灰螯合稳定化工艺上进行改造,利用混炼机进行搅拌制料,适应性强;
(3)本实用新型高温熔融产生的高温烟气进行余热回收,用来加热垃圾焚烧炉一次风,减少垃圾焚烧锅炉抽汽,增加发电量;
(4)本实用新型飞灰、炉渣和渗滤液协同熔融产生的玻璃体液体,可以用于制造保温棉和/或者泡沫玻璃砖,可以根据区域市场情况灵活选择产品类型;
(5)本实用新型将飞灰、炉渣和渗滤液协同处置,生成保温棉、泡沫玻璃砖的产品附加值较高,而且市场应用较广。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中1-飞灰协同处置系统,11-搅拌机或混炼机,12-压球造粒机, 13-电熔炉,2-余热利用及烟气净化系统,21-一次风空预器,22-换热器,23-急冷塔,24-烟气净化器,25-烟囱,3-保温棉利用系统, 31-离心机,32-保温棉加工机,4-泡沫玻璃砖利用系统,41-研磨机, 42-泡沫玻璃机,5-飞灰资源化利用系统。
图1中,A表示垃圾焚烧飞灰;B表示垃圾焚烧炉渣;C表示助熔剂;D表示渗滤液浓缩液。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况,但它们并不构成对本实用新型的限定,仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。
本实用新型所述垃圾焚烧发电厂多种废弃物协同处置的系统,将飞灰、炉渣和渗滤液进行高温熔融协同处置,余热回收利用,烟气净化后达标排放,熔融产物经过加工制成保温棉或泡沫玻璃砖,最大程度将垃圾焚烧发电厂的废弃物进行资源化,做到废物不离厂,且通过高温熔融将飞灰制成保温产品附加值高、容易被市场接纳的产品,飞灰处理成本低、环保。
本实用新型还可以在已有的螯合稳定化+填埋工艺上进行改造,可以利用螯合稳定化+填埋设备,减少设备投资。
参阅附图可知:垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统,包括用于协同处置飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液的飞灰协同处置系统1、余热利用及烟气净化系统2,以及飞灰资源化利用系统5,实现垃圾焚烧发电厂废物资源化,将飞灰、炉渣和渗滤液协同处置,节约处理成本;且本实用新型可以在飞灰螯合稳定化工艺上进行改造,利用飞灰螯合稳定化工艺中的混炼机进行搅拌制料,适应性强;
飞灰协同处置系统1包括搅拌机或混炼机11、压球造粒机12和电熔炉13;搅拌机或混炼机11、压球造粒机12和电熔炉13依次连接;
余热利用及烟气净化系统2包括一次风空预器21、换热器22、急冷塔23、烟气净化器24和烟囱25;电熔炉13与换热器22连接,换热器22分别与一次风空预器21、急冷塔23连接;急冷塔23、烟气净化器24和烟囱25依次连接;余热利用及烟气净化系统2对高温熔融产生的高温烟气进行余热回收,用来加热垃圾焚烧炉一次风,减少垃圾焚烧锅炉抽汽,增加发电量;
飞灰资源化利用系统5包括保温棉利用系统3和泡沫玻璃砖利用系统4;电熔炉13分别与保温棉利用系统3、泡沫玻璃砖利用系统4 连接;飞灰、炉渣和渗滤液协同熔融产生的玻璃体液体,可以用于制造保温棉和/或泡沫玻璃砖(保温棉和/或泡沫玻璃砖的产品附加值较高,而且市场应用较广),可以根据区域市场情况灵活选择产品类型。
进一步地,保温棉利用系统3包括离心机31、保温棉加工机32;电熔炉13与离心机31连接,离心机31与保温棉加工机32连接。
进一步地,泡沫玻璃砖利用系统4包括冷却机、研磨机41、泡沫玻璃机42;电熔炉13与冷却机连接,冷却机、研磨机41和泡沫玻璃机42依次连接。
更进一步地,电熔炉13的加热温度为1000~1500℃。
本实用新型所述的垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统的工作过程如下:
(1)飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液协同处置;
将垃圾焚烧飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液混合,通过搅拌机或混炼机11(混炼机为螯合稳定化使用的混炼机)进行混合制成含水率30%~70%的泥状混合物,将泥状混合物送入压球造粒机12进行造粒,最后将混合泥球送入电熔炉13进行高温熔融处置;
助熔剂的主要成分为二氧化硅原料、三氧化二硼、氟化钙、氧化铝、氧化钠和粘合剂的混合物,二氧化硅原料可以是石英砂或者废玻璃等二氧化硅含量高的材料;
垃圾焚烧飞灰、炉渣和助熔剂组成的混合物中二氧化硅含量 30~60%,氧化铝含量10~20%,氧化钙含量10~30%,三氧化二硼含量1~10%,氧化钠含量1~15%;
电熔炉13可以将混合泥球加热到1000~1500℃,使混合泥球形成液态玻璃溶液,二噁英在高温下分解;
(2)余热利用和烟气净化;
混合泥球在电熔炉13高温熔融产生的高温烟气经过换热器22换热后,烟气进入急冷塔快速降温到200℃以下,然后经过烟气净化器 24,达到排放标准后从烟囱排出;
烟气经过换热器22后温度降到400~500℃,换热器22吸收烟气热量产生的蒸汽进入一次风空预器21用来加热垃圾焚烧炉一次风,减少垃圾焚烧锅炉抽汽,增加发电量;
经过换热器22后400~500℃的烟气在急冷塔23内快速降至 200℃以下;
急冷塔23出口的烟气进入烟气净化器24进行净化,达标后从烟囱25排出;
(3)资源化利用;
飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液混合制成的混合泥球在电熔炉13内高温熔融形成液态玻璃体,通过两种方式对熔融玻璃体进行资源化利用:
第一种方式为:制保温棉产品,熔融玻璃体从电熔炉13直接流入离心机31,经过离心机31制成玻璃纤维,然后进入保温棉加工机32通过保温棉加工工艺制成保温棉产品;
第二种方式为:制泡沫玻璃砖,熔融玻璃体从电熔炉13流出,经过冷却后、经研磨机41破碎研磨,形成玻璃粉末颗粒,然后进入泡沫玻璃机42中进行发泡制砖,制成泡沫玻璃砖产品。
实施例
实施一:某垃圾焚烧发电厂飞灰的主要组分见下表1,目前采用螯合稳定化工艺,飞灰、螯合剂和水在混炼机中搅拌螯合,然后送入填埋场进行填埋,填埋库容紧张,污染环境,处理成本高。
表1某垃圾焚烧发电厂飞灰的主要组分表
组分 单位 含量
氧化铝(Al2O3) 11.9
二氧化硅(SiO2) 16.8
氧化钙(CaO) 30.3
氯(Cl) 6.64
三氧化硫(SO3) 4.31
氧化镁(MgO) 3.05
氧化钠(Na2O) 3.01
三氧化二铁(Fe2O3) 5.97
垃圾焚烧飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液按照一定比例进入混炼机11中进行搅拌,制成含水率30%~70%的泥状混合物,然后将泥状混合物送入压球造粒机12进行造粒,最后将混合泥球送入电熔炉13进行高温熔融处置;
混合泥球在电熔炉13内加热到1000~1500℃,重金属等成分融化在玻璃体溶液中,二噁英在高温下分解;
二噁英、氯盐、硫酸盐等物质在高温下分解产生的有害气体和少量飞灰混合烟气经过换热器22吸热后,烟气温度降至400~500℃,然后进入急冷塔迅速降温到200℃以下,再进入烟气净化器24除尘脱酸后达标外排;换热器22内产生的蒸汽送入一次风控预器21对一次风进行加热,减少垃圾焚烧锅炉抽汽,增加发电量;
电熔炉13内的玻璃体溶液随后进入离心机进行制成玻璃纤维,然后将玻璃纤维收集送入保温棉加工系统制成保温棉产品。
结论:本实施例将飞灰、炉渣和渗滤液进行高温熔融协同处置,余热回收利用,烟气净化后达标排放,熔融产物经过加工制成保温棉或泡沫玻璃砖,最大程度将垃圾焚烧发电厂的废弃物进行资源化,做到废物不离厂,且通过高温熔融将飞灰制成保温产品附加值高、容易被市场接纳的保温棉产品,飞灰处理成本低、环保。
实施二:某新建垃圾焚烧发电厂飞灰的主要组分见下表2,目前采用高温烧结制建筑骨料工艺,飞灰烧结制成的建筑骨料市场价值低,产品销售困难。
表2某新建垃圾焚烧发电厂飞灰的主要组分
主要组分 单位 含量
氧化铝(Al2O3) 0.75
二氧化硅(SiO2) 2.52
氧化钙(CaO) 36.7
氯(Cl) 14.3
三氧化硫(SO3) 5.28
氧化镁(MgO) 0.62
氧化钠(Na2O) 9.52
三氧化二铁(Fe2O3) 0.53
垃圾焚烧飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液按照一定比例进入混炼机11中进行搅拌,制成含水率30%~70%的泥状混合物,然后将泥状混合物送入压球造粒机12进行造粒,最后将混合泥球送入电熔炉13进行高温熔融处置。
混合泥球在电熔炉13内加热到1000~1500℃,重金属等成分融化在玻璃体溶液中,二噁英在高温下分解。
二噁英、氯盐、硫酸盐等物质在高温下分解产生的有害气体和少量飞灰混合烟气经过换热器22吸热后,烟气温度降至400~500℃,然后进入急冷塔23迅速降温到200℃以下,再进入烟气净化器24除尘脱酸后达标外排。换热器22内产生的蒸汽送入一次风控预器21对一次风进行加热,减少垃圾焚烧锅炉抽汽,增加发电量。
电熔炉13内的玻璃体溶液排出后进入冷却装置冷却后形成不规则玻璃体,将冷却形成的不规则玻璃体送入研磨机41进行破碎研磨形成玻璃粉末状颗粒,然后将玻璃粉末送入发泡制砖系统(即泡沫玻璃机)制造泡沫玻璃砖产品。
结论:本实施例将飞灰、炉渣和渗滤液进行高温熔融协同处置,余热回收利用,烟气净化后达标排放,熔融产物经过加工制成保温棉或泡沫玻璃砖,最大程度将垃圾焚烧发电厂的废弃物进行资源化,做到废物不离厂,且通过高温熔融将飞灰制成保温产品附加值高、容易被市场接纳的泡沫玻璃砖产品,飞灰处理成本低、环保。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (2)

1.垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统,其特征在于:包括用于协同处置飞灰、炉渣、助熔剂和渗滤液浓缩液的飞灰协同处置系统(1)、余热利用及烟气净化系统(2),以及飞灰资源化利用系统(5);
飞灰协同处置系统(1)包括搅拌机或混炼机(11)、压球造粒机(12)和电熔炉(13);搅拌机或混炼机(11)、压球造粒机(12)和电熔炉(13)依次连接;
余热利用及烟气净化系统(2)包括一次风空预器(21)、换热器(22)、急冷塔(23)、烟气净化器(24)和烟囱(25);电熔炉(13)与换热器(22)连接,换热器(22)分别与一次风空预器(21)、急冷塔(23)连接;急冷塔(23)、烟气净化器(24)和烟囱(25)依次连接;
飞灰资源化利用系统(5)包括保温棉利用系统(3)和泡沫玻璃砖利用系统(4);电熔炉(13)分别与保温棉利用系统(3)、泡沫玻璃砖利用系统(4)连接;
泡沫玻璃砖利用系统(4)包括冷却机、研磨机(41)、泡沫玻璃机(42);电熔炉(13)与冷却机连接,冷却机、研磨机(41)和泡沫玻璃机(42)依次连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂飞灰协同资源化处置系统,其特征在于:保温棉利用系统(3)包括离心机(31)、保温棉加工机(32);电熔炉(13)与离心机(31)连接,离心机(31)与保温棉加工机(32)连接。
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