CN216137437U - 一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括热脱附系统、水洗系统和干燥系统；热脱附系统设有多级旋风分离器，每级旋风分离器同时兼具气固混合、换热和气固分离的功能，在末级旋风分离器的烟气进口中通入热烟气，烟气与飞灰在旋风分离器内进行热交换，飞灰中二噁英等有机毒物在高温热解气化。经过热脱附处理后的飞灰先经过水洗系统去难溶性盐，液体进入结晶制盐系统制成氯化钠和氯化钾产物，固体先经过干燥系统干燥后进入水泥制作系统制成水泥成品。本实用新型的系统实现飞灰的无害化、资源化和减量化。

Description

一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统

技术领域

本实用新型涉及焚烧处置残渣处理技术领域，具体涉及一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统。

背景技术

世界各国城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥、焚烧和气化熔融4种。焚烧处理由于无害化彻底、减量显著等优已成为当今世界经济发达国家广泛采用的城市垃圾处理技术，伴随而来的焚烧飞灰富含重金属，如处理不当会造成极大危险。随着焚烧处理的逐渐推广，焚烧飞灰的妥善处理。

飞灰稳定化处理技术有多种，常用的主要有熔融固化、水泥固化和化学药剂稳定化等。单纯的水泥固化成本低，但增重和增容较大，增加了填埋场库容压力；熔融固化减容率高、稳定效果好，但工艺复杂、处理成本高，投资和能耗较大，此外还有二次污染的问题；化学药剂稳定化常用有机螯合剂对重金属稳定化，但是难以控制用量且成本较高。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，能实现飞灰中可溶性盐的回收利用，而且还能通过加热去除飞灰中二噁英等有机毒物，将尾渣改性为水泥，实现飞灰处理的无害化、资源化和减量化。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括热脱附系统、水洗系统和结晶制盐系统；其中，热脱附系统包括若干个旋风分离器、除尘器、加热装置和循环风机；每个旋风分离器均设有进料口和出料口，上级的旋风分离器的出料口与下级的旋风分离器的进料口通过管道依次连通；

每个旋风分离器均设有烟气进口和烟气出口，初级旋风分离器的烟气出口与加热装置的烟气进口之间设置有除尘器和循环风机，加热装置的烟气出口与末级旋风分离器的烟气进口连接，末级旋风分离器的烟气出口与上级的旋风分离器的烟气进口通过管道连通；

末级旋风分离器的出料口与水洗系统的进料口连接；水洗系统的出液口与结晶制盐系统连接。

进一步，所述水洗系统包括依次连接的一级水洗装置、二级水洗装置和三级水洗装置；末级旋风分离器的出料口与一级水洗装置的入渣口连接，三级水洗装置的出泥口与干燥装置的入泥口连接，一级水洗装置的出液口与结晶制盐系统的入液口连接。一级水洗装置内设置有电导率仪和钙镁离子浓度测量仪；二级水洗装置内添加有可溶性碳酸盐；三级水洗装置内添加有絮凝剂。

再进一步，所述资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统还包括干燥系统和水泥制作系统，所述水洗系统的固体出口与干燥系统连接，干燥系统的固体出口与水泥制作系统连接。

进一步，所述结晶制盐系统包括冷却结晶装置、蒸发结晶装置、第一固液分离装置和第二固液分离装置，水洗系统的出液口与蒸发结晶装置的进液口连接，蒸发结晶装置的出液口与冷却结晶装置的进液口连接，蒸发结晶装置的混合物出口与第一固液分离装置连接；第一固液分离装置的离心液出口与冷却结晶装置的离心液进口连接；冷却结晶装置的混合物出口与第二固液分离装置连接。其中，所述蒸发结晶装置包括先后连接的结晶分离器和稠厚器。

进一步，所述结晶制盐系统还包括第一干燥装置和第二干燥装置，所述第一固液分离装置的固体出口与第一干燥装置连接；所述第二固液分离装置与第二干燥装置连接。

再进一步，所述除尘器为旋风除尘器、布袋除尘器、陶瓷除尘器或金属膜除尘器中的一种；所述加热装置为燃油加热装置、燃气加热装置或电加热装置中的一种。

进一步，所述资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统还包括飞灰输送装置，飞灰输送装置的飞灰出口与所述初级旋风分离器的飞灰进口连接。

一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的工艺，基于上述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括以下步骤：

1)将焚烧飞灰由初级旋风分离器的进料口喂入，飞灰由上到下流通，烟气从末级旋风分离器依次从下到上流通，烟气与飞灰在旋风分离器中进行热交换；与飞灰换热后的烟气从初级旋风分离器排出后，经过除尘之后，进入加热装置对烟气进行加热；加热装置的加热介质是由初级旋风分离器排出的烟气；

2)将步骤1)加热后的飞灰通入水洗系统内，加入清水与固体混合，得到混合物；

3)将步骤2)的混合物分离，液体进入结晶制盐系统，固体先经过干燥系统干燥后用作再生材料；

4)结晶制盐系统通过控制温度得到氯化钠和氯化钾产物。

进一步，步骤1)中，进入末级旋风分离器的烟气温度为500～900℃。优选为700℃。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的系统中设有热脱附系统、水洗系统和干燥系统，热脱附系统设有多级旋风分离器，每级旋风分离器同时兼具气固混合、换热和气固分离的功能，在末级旋风分离器的烟气进口中通入在加热装置加热的烟气，烟气从下到上进入，对旋风分离器内从上而下进入的飞灰进行加热，飞灰中二噁英等有机毒物在高温热解气化，有效去除飞灰中的二噁英。经过热脱附处理后的飞灰先经过水洗系统去除难溶性盐，液体进入结晶制盐系统制成氯化钠和氯化钾产物。本实用新型的系统实现飞灰的无害化、资源化和减量化。

(2)本实用新型的系统还包括干燥系统和水泥制作系统，经过水洗系统的固体先经过干燥系统干燥后可作为再生材料，进入水泥制作系统制成水泥成品。

(2)本实用新型的热脱附系统中的旋风分离器在加热过程中产生的烟气经除尘器处理后，由循环风机输送至加热装置，作为加热装置的补充热源，降低生产成本，节约能源。

附图说明

图1为实施例1系统的工艺流程图；

图2为实施例2系统的工艺流程图；

图3为热脱附系统的装置连接示意图；

图4为实施例2系统的工艺流程图。

图中：1、热脱附系统；11、初级旋风分离器；12、末级旋风分离器；13、除尘器；14、加热装置；15、循环风机；16、飞灰输送装置；2、水洗系统；21、一级水洗装置；22、二级水洗装置；23、三级水洗装置；3、干燥系统；4、水泥制作系统；5、结晶制盐系统；51、蒸发结晶装置；52、冷却结晶装置；53、第一固液分离装置；54、第二固液分离装置；55、第一干燥装置；56、第二干燥装置。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括热脱附系统1、水洗系统2和结晶制盐系统5；

如图3所示，热脱附系统1包括三个旋风分离器通过管道串联的旋风分离器组(从上到下依次命名为C1、C2和C3)、飞灰输送装置16、除尘器13、加热装置14和循环风机15；每个旋风分离器均设有进料口和出料口，上级的旋风分离器的出料口与下级的旋风分离器的进料口通过管道依次连通；即飞灰的流通方向为C1→C2→C3。

飞灰输送装置16的飞灰出口与所述初级旋风分离器11的飞灰进口连接；每个旋风分离器均设有烟气进口和烟气出口，初级旋风分离器11的烟气出口与除尘器13的烟气进口连接，除尘器13的烟气出口与加热装置14的烟气进口通过循环风机15连接，加热装置14的烟气出口与末级旋风分离器12的烟气进口连接，末级旋风分离器12的烟气出口与上级的旋风分离器的烟气进口通过换热管道连通；末级旋风分离器12的出料口与水洗系统2的进料口连接；水洗系统2的出液口与结晶制盐系统5连接。通入末级旋风分离器12(C3)的烟气的温度为900℃。

绝大部分换热和反应都在管道中完成，之后飞灰随烟气从下到上以切线方向高速进入某级旋风分离器，在内部旋转向下，至某级旋风分离器的底部又反射旋转向上，固体颗粒在离心力的作用下甩向筒壁与筒壁碰撞，失速坠落而沉降下来与烟气分离，经出料口喂入下级旋风分离器或排出。气体经该级旋风分离器的烟气出口排出。绝大部分的换热和反应均在管道中完成，承担着飞灰的分散、均布、换热、反应的任务，管道风速为15～18m/s，旋风分离器的风速控制在4～6m/s。加热装置14采用电加热装置14，启动运行时先加热管道中的空气，然后回收的烟气作为加热装置14的补充热源。

实施例2

如图2所示，一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括热脱附系统1、水洗系统2、干燥系统3、水泥制作系统4和结晶制盐系统5；

如图3所示，热脱附系统1包括三个旋风分离器通过管道串联的旋风分离器组(从上到下依次命名为C1、C2和C3)、飞灰输送装置16、除尘器13、加热装置14和循环风机15；每个旋风分离器均设有进料口和出料口，上级的旋风分离器的出料口与下级的旋风分离器的进料口通过管道依次连通；即飞灰的流通方向为C1→C2→C3。

飞灰输送装置16的飞灰出口与所述初级旋风分离器11的飞灰进口连接；每个旋风分离器均设有烟气进口和烟气出口，初级旋风分离器11的烟气出口与除尘器13的烟气进口连接，除尘器13的烟气出口与加热装置14的烟气进口通过循环风机15连接，加热装置14的烟气出口与末级旋风分离器12的烟气进口连接，末级旋风分离器12的烟气出口与上级的旋风分离器的烟气进口通过换热管道连通；

绝大部分换热和反应都在管道中完成，之后飞灰随烟气从下到上以切线方向高速进入某级旋风分离器，在内部旋转向下，至某级旋风分离器的底部又反射旋转向上，固体颗粒在离心力的作用下甩向筒壁与筒壁碰撞，失速坠落而沉降下来与烟气分离，经出料口喂入下级旋风分离器或排出。气体经该级旋风分离器的烟气出口排出。绝大部分的换热和反应均在管道中完成，承担着飞灰的分散、均布、换热、反应的任务，管道风速为15～18m/s，旋风分离器的风速控制在4～6m/s。加热装置14为燃油加热装置14，回收的烟气作为加热装置14的补充热源。

末级旋风分离器12的出料口与水洗系统2的进料口连接；水洗系统2的出液口与结晶制盐系统5连接，水洗系统2的固体出口与干燥系统3连接，干燥系统3的固体出口与水泥制作系统4连接。

一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的工艺，包括以下步骤：

1)飞灰经过飞灰输送装置16由初级旋风分离器11(C1)的进料口喂入，被从C2旋风分离器出来的热烟气分散，悬浮于换热管道中并进行热交换，然后被热烟气带入初级旋风分离器11(C1)，飞灰在离心力和重力作用下与烟气分离，沉降到初级旋风分离器11(C1)的椎体底部；

2)飞灰由初级旋风分离器11(C1)的出料口经过管道喂入C2旋风分离器的进料口，被末级旋风分离器12(C3)出来的热烟气分散、悬浮、加热，再被热烟气带入C2旋风分离器；

3)飞灰由C2旋风分离器的出料口经过管道喂入末级旋风分离器12(C3)的进料口，被加热装置14出来的热烟气分散、悬浮、加热，再被热烟气带入末级旋风分离器12(C3)；

4)最终，飞灰在末级旋风分离器12(C3)内与烟气分离，经过C3的出料口，进入水洗系统2中。飞灰在旋风分离器中经过多级旋风分离器，被多次加热；加热的烟气则依次经过C3、C2和C1，与飞灰换热后，有机物热解成废气，烟气携带废气从初级旋风分离器11(C1)排出，烟气的出口温度为200～350℃；烟气经过除尘之后，进入加热装置14加热气体介质，除尘器13收集的飞灰从进料口进入末级旋风分离器12(C3)，加热后的烟气温度为700℃从末级旋风分离器12(C3)再进入；

5)将步骤4)加热后的飞灰通入水洗系统2内，加入清水与固体混合，得到混合物；

6)将步骤5)的混合物分离，液体进入结晶制盐系统5，固体先经过干燥系统3干燥后进入水泥制作系统4；

7)结晶制盐系统5通过控制温度得到氯化钠和氯化钾产物，当冷却结晶温度为40～50℃时得到氯化钾产物，当控制蒸发结晶温度为90～110℃时得到氯化钠产物；

8)步骤6)所得的固体先经过干燥系统3干燥后进入水泥制作系统4将固体，具体步骤为：(残渣)进入原料配料站→和硫酸渣、河沙、石灰石等原材料依次进入生料磨→均化库→预热器→分解炉→回转窑→熟料库→水泥磨(也可直接添加进水泥磨、回转窑)→制成成品水泥。

实施例3

如图4所示，一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，包括热脱附系统1、水洗系统2、干燥系统3、水泥制作系统4和结晶制盐系统5；

所述水洗系统2包括依次连接的一级水洗装置21、二级水洗装置22和三级水洗装置23；末级旋风分离器12的出料口与一级水洗装置21的入渣口连接，一级水洗装置21内设置电导率仪和钙镁离子浓度测量仪；二级水洗装置22内添加有可溶性碳酸盐；三级水洗装置23内添加絮凝剂，三级水洗装置23的出泥口与干燥装置的入泥口连接，三级水洗装置23的出液口与结晶制盐系统5的入液口连接。

所述结晶制盐系统5包括冷却结晶装置52、蒸发结晶装置51、第一固液分离装置53、第二固液分离装置54、第一干燥装置55和第二干燥装置56，三级水洗装置23的出液口与蒸发结晶装置51的进液口连接，蒸发结晶装置51的出液口与冷却结晶装置52的进液口连接，蒸发结晶装置51的混合物出口与第一固液分离装置53连接，第一固液分离装置53的固体出口与第一干燥装置55连接；第一固液分离装置53的离心液出口与冷却结晶装置的离心液进口连接；冷却结晶装置52的混合物出口与第二固液分离装置54连接，第二固液分离装置54与第二干燥装置56连接。

如图3所示，热脱附系统1包括三个旋风分离器通过管道串联的旋风分离器组(从上到下依次命名为C1、C2和C3)、飞灰输送装置16、除尘器13、加热装置14和循环风机15；每个旋风分离器均设有进料口和出料口，上级的旋风分离器的出料口与下级的旋风分离器的进料口通过管道依次连通；即飞灰的流通方向为C1→C2→C3。

飞灰输送装置16的飞灰出口与所述初级旋风分离器11的飞灰进口连接；每个旋风分离器均设有烟气进口和烟气出口，初级旋风分离器11的烟气出口与除尘器13的烟气进口连接，除尘器13的烟气出口与加热装置14的烟气进口通过循环风机15连接，加热装置14的烟气出口与末级旋风分离器12的烟气进口连接，末级旋风分离器12的烟气出口与上级的旋风分离器的烟气进口通过换热管道连通；

绝大部分换热和反应都在管道中完成，之后飞灰随烟气从下到上以切线方向高速进入某级旋风分离器，在内部旋转向下，至某级旋风分离器的底部又反射旋转向上，固体颗粒在离心力的作用下甩向筒壁与筒壁碰撞，失速坠落而沉降下来与烟气分离，经出料口喂入下级旋风分离器或排出。气体经该级旋风分离器的烟气出口排出。绝大部分的换热和反应均在管道中完成，承担着飞灰的分散、均布、换热、反应的任务，管道风速为15～18m/s，旋风分离器的风速控制在4～6m/s。所述加热装置14为燃油加热装置14或燃气加热装置14，回收的烟气作为加热装置14的补充热源。

末级旋风分离器12的出料口与水洗系统2的进料口连接；水洗系统2的出液口与结晶制盐系统5连接，水洗系统2的固体出口与干燥系统3连接，干燥系统3的固体出口与水泥制作系统4连接。

一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的工艺，包括以下步骤：

1)飞灰经过飞灰输送装置16由初级旋风分离器11(C1)的进料口喂入，被从C2旋风分离器出来的热烟气分散，悬浮于换热管道中并进行热交换，然后被热烟气带入初级旋风分离器11(C1)，飞灰在离心力和重力作用下与烟气分离，沉降到初级旋风分离器11(C1)的椎体底部；

2)飞灰由初级旋风分离器11(C1)的出料口经过管道喂入C2旋风分离器的进料口，被末级旋风分离器12(C3)出来的热烟气分散、悬浮、加热，再被热烟气带入C2旋风分离器；

3)飞灰由C2旋风分离器的出料口经过管道喂入末级旋风分离器12(C3)的进料口，加热至650～850℃的热烟气从末级旋风分离器12(C3)进入，飞灰被加热装置14出来的热烟气分散、悬浮、加热，再被热烟气带入末级旋风分离器12(C3)；

4)最终，飞灰在末级旋风分离器12(C3)内与烟气分离，经过C3的出料口，进入水洗系统2的一级水洗装置21中。飞灰在旋风分离器中经过多级旋风分离器，被多次加热；加热的烟气则依次经过C3、C2和C1，与飞灰换热后，烟气携带废气从初级旋风分离器11(C1)排出，烟气的出口温度为200～350℃；烟气经过除尘之后，进入加热装置14加热气体介质，除尘器13收集的飞灰从进料口进入末级旋风分离器12(C3)，加热后500℃的烟气从末级旋风分离器12(C3)再进入；

5)将步骤4)加热后的飞灰通入水洗系统2的一级水洗装置21内，加入清水与固体混合，得到混合物，再测量水体中电导率和钙镁离子浓度，然后将混合物通入二级水洗装置22中，根据电导率和钙镁离子浓度添加碳酸钠，再通入三级水洗装置23中添加PAM，分离固体和液体；所述可溶性碳酸盐为碳酸钠，所述絮凝剂为PAC。

6)步骤5)所得的液体进入结晶制盐系统5的蒸发结晶装置51，蒸发结晶装置51将温度控制在55～60℃，得到盐母液和固体。盐母液通入冷却结晶装置52，固体加水混合后进入第一固液分离装置53，得到固体和离心液，离心液通入冷却结晶装置52，固体进入第一干燥装置55，温度控制在95～100℃，得到氯化钠。而冷却结晶装置52的液体经过第二固液分离装置54后，固体进入第二干燥装置56，得到氯化钾。

7)步骤6)所得的固体先经过干燥系统3干燥后进入水泥制作系统4将固体，具体步骤为：(残渣)进入原料配料站→和硫酸渣、河沙、石灰石等原材料依次进入生料磨→均化库→分解炉→回转窑→熟料库→水泥磨(也可直接添加进水泥磨、回转窑)→制成成品水泥。

性能测试

一、取实施例3中步骤6)所得的氯化钠和氯化钾以及步骤7)中经过干燥系统3处理后的固体测量其含水率、含氯量、含汞量、含铅量和二噁英的含量，得出下表数据：

表1经处理后的盐类和残渣与处理前的飞灰数据

序号	测试项目	单位	处理前飞灰	处理后盐类	处理后固体
						1	含水率	％	3.6	0.28	2.1
2	氯	％	17.83	67.29	0.42
						3	汞	mg/kg	0.257	/	0.009
4	铅	mg/kg	712.44	/	556.38
						5	二噁英	TEQμg/kg	0.126	/	/

二、取实施例3中步骤6)所得的氯化钠和氯化钾进行测试，得出下表数据：

表2经处理后所得氯化钠的性能参数

质量指标	单位	标准(精致工业盐二级)	实测结果
				氯化钠	％	≥97.5	99.13
水分	％	≤0.8	0.42
				水不溶物	％	≤0.2	/
钙镁离子	％	≤0.6	0.47
				硫酸根离子	％	≤0.9	0.034

表3经处理后所得氯化钾的性能参数

根据表1的数据可知，实施例3所得的氯化钠和氯化钾均不含二噁英和铅、汞等重金属元素；经过处理的固体内不含有二噁英，残余的氯元素仅占0.42％，但是还有残留的汞和铅等有毒重金属，说明经过热脱附系统1有效去除飞灰中二噁英等有机毒物，还有效去除了飞灰中的氯元素，减量化明显，干燥处理后的固体进入水泥制作系统4，制成水泥成品。

根据表2～3的数据可知，经过结晶制盐系统5得到的氯化钠和氯化钾，符合精制工业盐二级的标准，说明实施例3的系统可以有效回收工业盐。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，包括热脱附系统、水洗系统和结晶制盐系统；其中，热脱附系统包括若干个旋风分离器、除尘器、加热装置和循环风机；每个旋风分离器均设有进料口和出料口，上级的旋风分离器的出料口与下级的旋风分离器的进料口通过管道依次连通；

每个旋风分离器均设有烟气进口和烟气出口，初级旋风分离器的烟气出口与加热装置的烟气进口之间设置有除尘器和循环风机，加热装置的烟气出口与末级旋风分离器的烟气进口连接，末级旋风分离器的烟气出口与上级的旋风分离器的烟气进口通过管道连通；

末级旋风分离器的出料口与水洗系统的进料口连接；水洗系统的出液口与结晶制盐系统连接。

2.如权利要求1所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述水洗系统包括依次连接的一级水洗装置、二级水洗装置和三级水洗装置；末级旋风分离器的出料口与一级水洗装置的入渣口连接，三级水洗装置的出泥口与干燥装置的入泥口连接，一级水洗装置的出液口与结晶制盐系统的入液口连接。

3.如权利要求1所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统还包括干燥系统和水泥制作系统，所述水洗系统的固体出口与干燥系统连接，干燥系统的固体出口与水泥制作系统连接。

4.如权利要求1所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述结晶制盐系统包括冷却结晶装置、蒸发结晶装置、第一固液分离装置和第二固液分离装置，水洗系统的出液口与蒸发结晶装置的进液口连接，蒸发结晶装置的出液口与冷却结晶装置的进液口连接，蒸发结晶装置的混合物出口与第一固液分离装置连接；第一固液分离装置的离心液出口与冷却结晶装置的离心液进口连接；冷却结晶装置的混合物出口与第二固液分离装置连接。

5.如权利要求4所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述结晶制盐系统还包括第一干燥装置和第二干燥装置，所述第一固液分离装置的固体出口与第一干燥装置连接；所述第二固液分离装置与第二干燥装置连接。

6.如权利要求1所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述除尘器为旋风除尘器、布袋除尘器、陶瓷除尘器或金属膜除尘器中的一种；所述加热装置为燃油加热装置、燃气加热装置或电加热装置中的一种。

7.如权利要求1所述的资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述资源化处理垃圾焚烧飞灰的系统还包括飞灰输送装置，飞灰输送装置的飞灰出口与所述初级旋风分离器的飞灰进口连接。

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