技术领域
[0001] 本
发明涉及垃圾飞灰处理设备技术领域，特别是一种
水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的方法及其装置。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
发明内容
[0008] 本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的装置，通过设置的悬浮加热器结构可以
结合水泥窑三次风对飞灰进行加热，并且充分利用在整个系统中产生的余热，同时也可以利用该系统中其他单元余热，使得协同处置垃圾焚烧飞灰更有效率。
[0009] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0010] 一种水泥生产中协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：将垃圾焚烧飞灰储存于飞灰存储仓中，并通过计量称的计量后将飞灰导入悬浮加热器中，悬浮加热器引入水泥窑炉系统的高温三次风以及
煤粉对飞灰进行悬浮加热，且将
温度升至1150℃-1200℃使得飞灰中二恶英高温分解、氯化物挥发至高温空气中；悬浮加热器再将高温空气通过气固分离器使得飞灰颗粒与气体分离；气固分离器分离出的气体通过
冷凝器中，冷凝器通过风冷将气体温度冷却到400℃以下，使得氯化物冷凝附着至冷凝器的管壁，周期性地对氯化物收集并存储于氯化物收集仓；气固分离器分离出的固体导入冷却装置中，冷却装置通过风冷对固体冷却，并导入飞灰成品仓收集中；冷凝器和冷却装置进行换热后空气引入到水泥窑炉系统中的分解炉中。
[0011] 优选的，
[0012] 所述悬浮加热器包括立式罐体、飞灰预
热管、进料组件、
煤粉燃烧器、第一进风组件和第二进风组件；
[0013] 所述立式罐体内设有铺设耐火材料层的加热室，加热室呈圆筒形；立式罐体上端安装所述
煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器与所述立式罐体同轴设置且煤粉燃烧器的喷射端位于立式罐体的加热室内；所述立式罐体的加热室下端呈漏斗形设置，漏斗形斜面与水平面夹
角为5-10°，且在漏斗形斜面上均匀设置有多组同轴心环形布置的定向风帽，所述定向风帽竖直设置并连通位于加热室正下方的布风室，布风室截面为中间小两端大结构；
[0014] 所述飞灰预热管设置在立式罐体外侧且呈倒U形设置，飞灰预热管内铺设有耐火材料层，飞灰预热管的高度不低于立式罐体的高度；所述飞灰预热管的进风一端与立式罐体底部平齐，并且飞灰预热管进风一端通过进风端口连通水泥窑三次风管，飞灰预热管的出风一端连接立式罐体的进料口，所述进料口连通加热室并位于加热室漏斗形底部上方；
[0015] 所述进料组件设置在飞灰预热管的进风一端一侧并连接飞灰存储仓，进料组件通过螺旋推进的进料管连通飞灰预热管的进风一端并位于所述进风端口上方；所述飞灰预热管的进风一端内设有
沸腾板，所述沸腾板间隔位于进风端口与所述进料管之间，所述沸腾板
板面上均布有通孔，所述通孔呈上端小下端大的倒V型结构；
[0016] 所述第一进风组件包括第一控制
阀、第一风
泵及第一热风管，所述第一
控制阀和第一风泵均依次设置在第一热风管上，所述第一热风管一端连接水泥窑三次风管，另一端连接布风室；
[0017] 所述第二进风组件包括至少三组二次风风帽、第二热风管和热风总管，二次风风帽分别通过第二热风管连通热风总管；所述二次风风帽沿呈加热室
侧壁周向环形设置，且每组所述二次风风帽沿加热室竖直方向间隔设置，所述二次风风帽上设有定向出风口，定向出风口与加热室圆周切线形成5-20°的水平夹角，且定向出风口相对水平面倾斜朝上形成5-10°的倾向夹角，每组所述二次风风帽的所述水平夹角和倾向夹角相同；多组所述二次风风帽的所述水平夹角随加热室高度递增而按3-5°等差递减，所述水平夹角随加热室高度递增而按1°等差递减。
[0018] 上述方案中重点在于通过设置悬浮加热器协调水泥生产完成垃圾飞灰处理，具体是先利用水泥窑三次风将待处理的飞灰预加热，同时在悬浮加热器上设置的煤粉燃烧器通过朝下喷射形成对加热室加热升温，飞灰经过预热后，温度可到达800-900℃，待进入加热室后，飞灰在煤粉燃烧器喷射气流与加热室底部定向风帽、加热室侧壁二次风风帽的带动下，沿加热室侧边周向沿螺旋上升，上升过程持续在煤粉燃烧器作用下加热，完成快速加热到1150-1200℃，飞灰中二恶英高温分解，氯化物挥发至高温空气中，并从悬浮加热器的出料口输送到气固分离器中。其中定向风帽用提供底部承托风，由于煤粉燃烧器竖直朝下喷射，其在加热室轴线方向形成强线性气流，飞灰基本不能通过加热室轴线区域上升，而是通过加热室侧边上升；这里定向风帽通过第一风泵提供较强压力的底部承托风将预热好的飞灰承托起并在加热室侧边形成周向螺旋上升通道；由于煤粉燃烧器喷射方向与飞灰移动方向相反，飞灰移动距离变长可以确保快速加热。二次风风帽可以使用冷却装置或冷凝器排出热风，这些热风温度大概为300℃以上，二次风主要加强加热室飞灰螺旋上升；同时由于与原螺旋上升气流温度相差较大，可以增强上升过程气流扰动，避免飞灰上升过程聚集，而使得
热解更充分，确保二恶英高温充分分解；同时产生的扰动
对流可以减弱飞灰
吸附在加热室侧壁的情况发生。在运行过程中，如果水泥窑三次风供应不足，可以通过第三热风管实行对布风室供风。同样，煤粉燃烧器的二次风或三次风可以使用冷凝器冷却风，这样可以综合协调利用系统预热。
[0019] 优选的，
[0020] 所述冷凝器通过第二风泵进行风冷，并将排出热风排入连通热风总管；所述热风总管通过第六控制阀连通煤粉燃烧器的二次进风通道；
[0021] 所述冷却装置通过第三风泵进行风冷，并将排出热风通过第七控制阀连接第三热风管对应布风室处；
[0022] 所述热风总管和第三热风管还分别通过阀
门连通水泥窑系统。
[0023] 优选的，所述飞灰预热管的进风一端呈漏斗形设置，进风端口设置在进风一端漏斗形较小端。
[0024] 优选的，所述加热室均布有温度
传感器。
[0025] 优选的，所述加热室侧壁上设有四组二次风风帽，其中第一组二次风风帽设置在加热室下端并位于立式罐体的进料口上方；第一组二次风风帽的出风口水平夹角为20°，倾向夹角为10°，第一组二次风风帽通过第二控制阀连通热风总管；第二组二次风风帽的出风口水平夹角为15°，倾向夹角为9°，第二组二次风风帽通过第三控制阀连通热风总管；第三组二次风风帽的出风口水平夹角为10°，倾向夹角为8°，第三组二次风风帽通过第四控制阀连通热风总管；第四组二次风风帽的出风口水平夹角为7°，倾向夹角为7°，第四组二次风风帽通过第五控制阀连通热风总管。
[0026] 优选的，所述立式罐体的进料口设置两个。
[0027] 优选的，所述加热室呈上小下大的倒漏斗形设置，倒漏斗形斜面与水平面夹角为5-10°，布风室截面为中间大两端小结构。
[0029] 优选的，所述飞灰预热管进风端口处设有阀门。
[0030] 由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
[0031] 本发明能够很好协同水泥生产产生的余热，具体是协同水泥窑三次风对垃圾飞灰进一步处理，可以将飞灰中二噁英和氯化物分离，净化后的飞灰可以作为水泥生产的原料，形成利用循环，环保经济效益好。
[0032] 本发明通过设置悬浮加热器切入协调水泥生产完成垃圾飞灰处理，具体是先利用水泥窑三次风将待处理的飞灰预加热，同时在悬浮加热器上设置的煤粉燃烧器通过朝下喷射形成对加热室加热升温，飞灰经过预热后，温度可到达800-900℃，待进入加热室后，飞灰在煤粉燃烧器喷射气流与加热室底部定向风帽、加热室侧壁二次风风帽的带动下，沿加热室侧边周向沿螺旋上升，上升过程持续在煤粉燃烧器作用下加热，完成快速加热到1150-1200℃，飞灰中二恶英高温分解，氯化物挥发至高温空气中，并从悬浮加热器的出料口输送到气固分离器中。悬浮加热器结构设置合理，在充分利用水泥生产余热同时，减少额外
能源消耗。
[0033] 本发明通过将冷凝器、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。
[0034] 本发明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。
附图说明
[0035] 图1是本发明系统功能结构图。
[0036] 图2是本发明主要功能部件结构连接示意图。
[0037] 图3是本发明悬浮加热器结构示意图。
[0038] 附图中，1-立式罐体、11-
外壳、12-耐火砖、13-定向风帽、14-布风室、2-进料组件、3-飞灰预热管、4-第一进风组件、41-第一控制阀、42-第一风泵、43-第一热风管、44-第七控制阀、45-第三热风管、5-沸腾板、6-进料口、7-煤粉燃烧器、8-热风总管、81-第一控制阀、
82-第二控制阀、83-第三控制阀、84-第四控制阀、85-二次风风帽、86-第六控制阀、9-出料口、20-气固分离器、30-冷凝器、40-冷却装置、50-第二风泵、60-第三风泵。
具体实施方式
[0039] 以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
[0040] 如图1所示，为本发明系统功能结构图；本发明功能操作如下，
[0041] (1)将垃圾焚烧飞灰储存于飞灰存储仓中，在进行飞灰处理时，飞灰通过计量称的计量后放入悬浮加热器中。
[0042] (2)悬浮加热器通过引入水泥窑炉系统的三次风作为飞灰预热气体，三次风从三次风分
流管引入；悬浮加热器中通过煤粉燃烧器7喷射煤粉燃烧进一步加温；并将悬浮加热器加热室快速加热到1150℃-1200℃。在悬浮加热器中飞灰悬浮于热空气中得到快速加热，飞灰中二恶英高温分解，氯化物挥发至高温空气中。
[0043] (3)飞灰与空气混合物导出悬浮加热器的出料口9后，
马上通过气固分离器20的输入口导入气固分离器20中，在气固分离器20中实现飞灰颗粒与气体分离。
[0044] (4)含氯化物的气体导入冷凝器30，冷空气吹入冷凝器30中，使冷凝器30中的温度降低，冷却到400℃以下，氯化物冷凝附着至冷凝器30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，可进一步加工成工业盐或其它产品。换热后空气后可达300℃以上，将其再引入到水泥窑炉系统中的分解炉以及悬浮加热器中，循环利用。
[0045] (5)高温飞灰颗粒导入冷却装置40进行冷却，通
过冷空气吹入冷却装置40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。换热后空气后温度还较高，可将其再引入到水泥窑炉系统中的分解炉以及悬浮加热器中，循环利用。
[0046] 如图2-3所示，具体公开悬浮加热器
实施例，更好了解与水泥系统协调，余热利用。
[0047] 如图3所示，悬浮加热器包括立式罐体1、飞灰预热管3、进料组件2、煤粉燃烧器7、第一进风组件4和第二进风组件。立式罐体1内设有铺设耐火材料层的加热室，立式罐体1外层外金属外壳11。耐火材料层为耐火砖12。加热室呈圆筒形；立式罐体1上端安装煤粉燃烧器7，煤粉燃烧器7与立式罐体1同轴设置且煤粉燃烧器7的喷射端位于立式罐体1的加热室内。立式罐体1的加热室下端呈漏斗形设置，漏斗形斜面与水平面夹角为6°，且在漏斗形侧壁均匀设置有多组同轴心环形布置的定向风帽13。定向风帽13竖直设置并连通位于加热室正下方的布风室14，布风室14截面为中间小两端大结构。加热室下端漏斗形斜面与水平面夹角为5°。
[0048] 飞灰预热管3设置在立式罐体1外侧且呈倒U形设置，飞灰预热管3内铺设有耐火材料层，飞灰预热管3的高度不低于立式罐体1的高度。飞灰预热管3的进风一端与立式罐体1底部平齐，并且飞灰预热管3进风一端通过进风端口连通水泥窑三次风管，飞灰预热管3的出风一端连接立式罐体1的进料口6，进料口6连通加热室并位于加热室漏斗形底部上方。飞灰预热管3的进风一端呈漏斗形设置，进风端口设置在进风一端漏斗形较小端。
[0049] 进料组件2设置在飞灰预热管3的进风一端一侧并连接飞灰存储仓，进料组件2通过螺旋推进的进料管连通飞灰预热管3的进风一端并位于进风端口上方。
[0050] 飞灰预热管3的进风一端内设有沸腾板5，沸腾板5间隔位于进风端口与进料管之间，沸腾板5板面上均布有通孔，通孔呈上端小下端大的倒V型结构。
[0051] 第一进风组件4包括第一控制阀41、第一风泵42及第一热风管43，第一控制阀41和第一风泵42均依次设置在第一热风管43上，第一热风管43一端连接水泥窑三次风管，另一端连接布风室14。
[0052] 第二进风组件包括至少三组二次风风帽85、第二热风管和热风总管8，二次风风帽85分别通过第二热风管连通热风总管8；二次风风帽85沿呈加热室侧壁周向环形设置，且每组二次风风帽85沿加热室竖直方向间隔设置，二次风风帽85上设有定向出风口，定向出风口与加热室圆周切线形成5-20°的水平夹角，且定向出风口相对水平面倾斜朝上形成5-10°的倾向夹角，每组二次风风帽85的水平夹角和倾向夹角相同；多组二次风风帽85的水平夹角随加热室高度递增而按3-5°等差递减，水平夹角随加热室高度递增而按1°等差递减。
[0053] 作为具体实施，加热室侧壁上具体设有四组二次风风帽85，其中第一组二次风风帽85设置在加热室下端并位于立式罐体1的进料口6上方；第一组二次风风帽85的出风口水平夹角为20°，倾向夹角为10°，第一组二次风风帽85通过第二控制阀81连通热风总管8；第二组二次风风帽85的出风口水平夹角为15°，倾向夹角为9°，第二组二次风风帽85通过第三控制阀82连通热风总管8；第三组二次风风帽85的出风口水平夹角为10°，倾向夹角为8°，第三组二次风风帽85通过第四控制阀83连通热风总管8；第四组二次风风帽85的出风口水平夹角为7°，倾向夹角为7°，第四组二次风风帽85通过第五控制阀84连通热风总管8。
[0054] 气固分离器20连通设置在立式罐体1上端侧壁的加热室的出料口9，气固分离器20分离气体连通冷凝器30，冷凝器30连通氯化物收集仓；气固分离器20分离固体连通冷却装置40，冷却装置40连通飞灰成品仓。
[0055] 冷凝器30通过第二风泵50进行风冷，并将排出热风排入连通热风总管8；热风总管8通过第六控制阀86连通煤粉燃烧器7的二次进风通道。
[0056] 冷却装置40，其通过第三风泵60进行风冷，并将排出热风通过第七控制阀44连接第三热风管45对应布风室14处。
[0057] 为热风总管8和第三热风管45还分别通过阀门连通引入到水泥窑炉系统中的分解炉，循环利用。
[0058] 上述方案中重点在于通过设置悬浮加热器协调水泥生产完成垃圾飞灰处理，具体是先利用水泥窑三次风将待处理的飞灰预加热，同时在悬浮加热器上设置的煤粉燃烧器7通过朝下喷射形成对加热室加热升温，飞灰经过预热后，温度可到达800-900℃，待进入加热室后，飞灰在煤粉燃烧器7喷射气流与加热室底部定向风帽13、加热室侧壁二次风风帽85的带动下，沿加热室侧边周向沿螺旋上升，上升过程持续在煤粉燃烧器7作用下加热，完成快速加热到1150℃-1200℃，飞灰中二恶英高温分解，氯化物挥发至高温空气中，并从悬浮加热器的出料口9输送到气固分离器20中。其中定向风帽13用提供底部承托风，由于煤粉燃烧器7竖直朝下喷射，其在加热室轴线方向形成强线性气流，飞灰基本不能通过加热室轴线区域上升，而是通过加热室侧边上升；这里定向风帽13通过第一风泵42提供较强压力的底部承托风将预热好的飞灰承托起并在加热室侧边形成周向螺旋上升通道；由于煤粉燃烧器7喷射方向与飞灰移动方向相反，飞灰移动距离变长可以确保快速加热。
[0059] 二次风风帽85可以使用冷却装置40或冷凝器30排出热风，这些热风温度大概为300℃以上，二次风主要加强加热室飞灰螺旋上升；同时由于与原螺旋上升气流温度相差较大，可以增强上升过程气流扰动，避免飞灰上升过程聚集，而使得热解更充分，确保二恶英高温充分分解；同时产生的扰动对流可以减弱飞灰吸附在加热室侧壁的情况发生。在运行过程中，如果水泥窑三次风供应不足，可以通过第三热风管45实行对布风室14供风。同样，煤粉燃烧器7的二次风或三次风可以使用冷凝器30冷却风，这样可以综合协调利用系统预热。
[0060] 上述方案中，每组二次风风帽85出风口设置不同，具体是在加热室下部形成较大角度的旋转喷射，在加热室上部形成较小角度的旋转喷射，这样可以很好对应煤粉燃烧器7喷射形成气流情况，这样更好构建飞灰上升通道。
[0061] 为使得悬浮加热器进料更好，立式罐体1的进料口6可以设置两个，并对称设置。
[0062] 作为上述实施方案的替换，加热室呈上小下大的倒漏斗形设置，倒漏斗形斜面与水平面夹角为6°，布风室14截面为中间大两端小结构。
[0063] 上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利
申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
