技术领域
[0001] 本
发明涉及环境保护的焚烧飞灰处理技术领域，特别涉及一种飞灰处理设备及其方法。
背景技术
[0002] 近年来，生活垃圾焚烧在我国的城市生活垃圾处理中占据着越来越重要的地位，随着焚烧处理能
力的不断提升，焚烧飞灰产量也逐年上升，使焚烧飞灰的处理成了限制垃圾焚烧技术推广的
瓶颈问题之一。焚烧飞灰主要收集于焚烧处理设施的烟气管道、烟气
净化装置、旋
风分离器和布袋
除尘器，焚烧飞灰富集了重金属及二噁英等污染物，颗粒较小、
质量较轻，易于扩散并悬浮在空气中，具有严重的健康风险。此外，医疗废物等危险废物焚烧也产生大量飞灰。
[0003] 焚烧飞灰的无害化处理方式主要有
固化稳定化处理、化学药剂处理和熔融
玻璃化处理等。其中，飞灰熔融玻璃化是一种无害化程度高、产物
稳定性强以及减容减量效果明显的处理方式。该技术将飞灰在1000至1400℃的高温下进行熔融处理，形成以Si-O网状结构为主体的玻璃基体。
[0004] 近年来，国内外均对该技术开展了广泛的研究，已经有实际工程应用。飞灰熔融需要极高的
温度，存在高温烟气余热难以利用的问题。而且，飞灰中含有大量的无机盐，无机盐不仅会造成熔融设施的严重
腐蚀，还会进入二次飞灰。因此，通常在飞灰熔融之前应该增加
水洗工艺以降低飞灰中的无机盐含量，而水洗后的高盐水需要进行妥善处理。浓度较低时，可以采用膜浓缩工艺；在浓度较高时，只能采用
蒸发工艺进行进一步浓缩与结晶。然而，传统的间接
传热蒸发方式由于固定传热界面
结垢、结晶等问题均难以稳定运行。
发明内容
[0005] 为解决或缓解背景技术中的问题，本发明提出一种飞灰处理设备及其方法，以水洗法和熔融法处理飞灰，并且有效利用飞灰熔融时生成的高温烟气对水洗产生的高盐水进行无害化处理。
[0006] 本发明第一方面提出一种飞灰处理设备，所述飞灰处理设备包括：
[0007] 水洗塔，所述水洗塔用于对飞灰进行水洗处理并设置有排液口和第一排料口；
[0008] 熔融炉，所述熔融炉设置有第一进料口、第一排气口和第二排料口，所述第一进料口连接所述第一排料口，用于接收从所述水洗塔排出的水洗灰，所述熔融炉用于使所述水洗灰加热熔融；
[0009] 第一蒸发罐，所述第一蒸发罐设置有第二进料口、第三排料口和第二排气口，所述第二进料口连接所述排液口，用于接收从所述水洗塔排出的高盐水；以及[0010] 空气换热器，所述空气换热器设置有第一空气进气口、第一空气排气口、烟气进气口、烟气排气口，所述烟气进气口连接所述第一排气口，用于接收从所述熔融炉排出的高温烟气，所述第一空气排气口与所述第一蒸发罐连接，以利用在所述空气换热器中吸热而形成的高温空气对所述高盐水进行直接
接触换热蒸发处理，所述烟气排气口连接所述熔融炉的烟气处理系统。
[0011] 优选地，所述飞灰处理设备还设置有第二蒸发罐，所述第二蒸发罐设置有第三进料口、第四排料口和第三排气口，所述第三进料口连接所述第三排料口，用于接收从所述第一蒸发罐排出的一级浓缩液，其中，所述高盐水在所述第一蒸发罐中蒸发而形成所述一级浓缩液，所述空气换热器的所述第一空气排气口连接所述第二蒸发罐，以利用在所述空气换热器中吸热而形成的高温空气对所述一级浓缩液进行直接接触换热蒸发处理。
[0012] 优选地，所述第一蒸发罐的内部设置有第一布气装置，所述第二蒸发罐的内部设置有第二布气装置，所述第一空气排气口与所述第一布气装置和所述第二布气装置均连接。
[0013] 优选地，所述第三排气口连接所述第一布气装置，连接所述第三排气口的管道设置有风机，以使所述第二蒸发罐中蒸发产生的高温气体能够通向所述第一蒸发罐。
[0014] 优选地，所述第一排料口和所述第一进料口之间设置有脱水装置。
[0015] 优选地，所述飞灰处理设备用于废物焚烧厂和/或热电厂，废物焚烧厂和/或热电厂中设置有焚烧炉，所述焚烧炉产生飞灰，所述飞灰通入所述水洗塔。
[0016] 优选地，所述飞灰处理设备还包括
冷凝器，所述冷凝器设置有第二空气进气口、第二空气排气口、
蒸汽进气口、冷凝水排出口，所述第二排气口直接连通外界大气或连接所述冷凝器的蒸汽进气口，所述冷凝水排出口连接所述水洗塔，所述第二空气进气口用于通入空气，所述第二空气排气口连接所述第一空气进气口。
[0017] 本发明第二方面提出一种飞灰处理方法，所述飞灰处理方法使用上述技术方案中任一项所述的飞灰处理设备。
[0018] 优选地，使飞灰通入所述水洗塔形成高盐水和水洗灰，所述水洗灰通入所述熔融炉，所述高盐水通入所述第一蒸发罐，所述高盐水在所述第一蒸发罐内进行一级浓缩，所述一级浓缩产生的一级浓缩液通入第二蒸发罐，所述一级浓缩液在所述第二蒸发罐中进行二级浓缩，所述二级浓缩产生的二级浓缩液通过第四排料口排出所述第二蒸发罐。
[0019] 优选地，经过所述一级浓缩产生的第一
蒸发气体直接进入外界大气或对所述一级浓缩产生的所述第一蒸发气体进行冷凝处理，冷凝处理产生的冷凝水用于飞
灰水洗，所述二级浓缩产生的第二蒸发气体回流进入所述第一蒸发罐。
[0020] 通过上述技术方案可以获得以下有益效果中的至少一个效果：
[0021] 1、对熔融过程产生的高温烟气加以利用，用于蒸发高盐水，实现了飞灰处理的两个二次污染源(高盐水和高温烟气)的协同处理，达到了“以废治废”的效果，在实现飞灰稳定化处理的同时降低飞灰处理的成本。
[0022] 2、利用高温烟气中的热量对空气进行加热，以空气为媒介对高盐水进行直接接触换热蒸发，没有传热间壁，不仅传热效率高，而且规避了间接传热蒸发难以克服的结垢问题，运行管理简单、便捷。
[0023] 3、采用二级蒸发，对高盐分液体与低盐分液体的蒸汽分开进行，对于一级浓缩产生的低盐分蒸汽，可以直接排放或者进行冷凝后将冷凝水用于飞灰水洗；对于二级蒸发产生的高盐分蒸汽(由于雾沫夹带而产生)，回流至第一蒸发罐，避免雾沫夹带的现象在第一蒸发罐出现，确保了循环用水(冷凝水)的水质。
附图说明
[0024] 图1是根据本发明的一个实施方式的飞灰处理设备的结构示意图。
[0025] 附图标记说明
[0026] 1水洗塔 11排液口 12第一排料口
[0027] 2熔融炉 21第一进料口 22第一排气口 23第二排料口
[0028] 3空气换热器 31第一空气进气口 32第一空气排气口 33烟气进气口 34烟气排气口
[0029] 4第一蒸发罐 41第二进料口 42第一布气装置 43第三排料口44第二排气口[0030] 5第二蒸发罐 51第三进料口 52第二布气装置 53第四排料口54第三排气口[0031] 6冷凝器 61第二空气进气口 62第二空气排气口 63蒸汽进气口64冷凝水排出口。
具体实施方式
[0032] 为了更加清楚地阐述本发明的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本发明的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本发明还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本发明精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、
变形和替换，因此本发明不受该部分公开的具体
实施例的限制。本发明的保护范围应以
权利要求为准。
[0033] 如图1所示，本发明提出一种飞灰处理设备，其包括水洗塔1、熔融炉2、空气换热器3、第一蒸发罐4、第二蒸发罐5和冷凝器6。
[0034] 飞灰处理设备用于废物焚烧厂和/或热电厂，废物焚烧厂和/或热电厂中设置有焚烧炉，焚烧炉会产生飞灰。水洗塔1设置有排液口11和第一排料口12，飞灰通入水洗塔1中进行水洗可以使飞灰中的无机盐溶解在水中形成高盐水，飞灰除去无机盐的其余成分形成水洗灰。高盐水可以通过排液口11排出水洗塔1，水洗灰可以通过第一排料口12排出水洗塔1。
[0035] 熔融炉2设置有第一进料口21、第一排气口22和第二排料口23。第一排气口22可以设置于熔融炉2的顶部或上部，通过第一排气口22可以排出熔融炉2内的高温烟气。第二排料口23可以设置于熔融炉2的底部，通过第二排料口23可以排出熔融处理形成的玻璃基体。第一进料口21连接第一排料口12，使水洗塔1中的水洗灰通入熔融炉2中。
[0036] 进一步地，第一进料口21和第一排料口12之间可以设置有脱水装置(未示出)，使水洗灰在脱水后通入熔融炉2中。
[0037] 空气换热器3设置有第一空气进气口31、第一空气排气口32、烟气进气口33和烟气排气口34。第一空气进气口31与第一空气排气口32相通，烟气进气口33与烟气排气口34相通。熔融炉2能够产生高温烟气，烟气进气口33连接熔融炉2的第一排气口22，使高温烟气可以通入烟气进气口33，第一空气排气口32连接第一蒸发罐4和第二蒸发罐5。烟气排气口34连接熔融炉2的烟气处理系统(未示出)。
[0038] 第一蒸发罐4设置有第二进料口41，第二进料口41连接排液口11，第二进料口41可以位于第一蒸发罐4的
侧壁或顶部处，第二进料口41用于向第一蒸发罐4中输送待处理的高盐水。第一蒸发罐4的内部设置有第一布气装置42，第一布气装置42与第一空气排气口32连接，能够将气体(在空气换热器3中吸热后的高温空气)撕裂成微小气泡，以提高蒸发效率。第一蒸发罐4的底部设置有第三排料口43，第一蒸发罐1的顶部或上部设置有第二排气口
44。
[0039] 进一步地，第一布气装置42位于第一蒸发罐4的下部，使高盐水可以浸没第一布气装置42，例如第一布气装置42位于液面以下50厘米至90厘米。
[0040] 第一蒸发罐4的罐底优选形成为锥形、喇叭形或斜坡形等倾斜结构，使浓缩的高盐水可以在重力作用下从第一蒸发罐4底部的第三排料口43排出。第二排气口44可以直接连通外界大气或连接冷凝器6。
[0041] 冷凝器6设置有第二空气进气口61、第二空气排气口62、蒸汽进气口63和冷凝水排出口64，冷凝器6用于冷却第一蒸发罐4产生的高温蒸汽。第二空气进气口61和第二空气排气口62相通，蒸汽进气口63和冷凝水排出口64相通。第二排气口44直接连通外界大气或连接冷凝器6的蒸汽进气口63。冷凝水排出口64连接水洗塔1，使冷凝水可以循环使用，第二空气进气口61用于通入空气，第二空气排气口62连接第一空气进气口31。通入空气换热器3的空气可以先经
过冷凝器6，这样既可以冷却一级蒸发气体，又可以对将要通入空气换热器3的空气预加热。
[0042] 第二蒸发罐5设置有第三进料口51，第三进料口51可以位于第二蒸发罐5的侧壁或顶部处。第三进料口51连接第三排料口43，第三进料口51用于向第二蒸发罐5中输送从第三排料口43排出的浓缩的高盐水。第二蒸发罐5的内部设置有第二布气装置52，第二布气装置52与第一空气排气口32连接，能够将气体(在空气换热器3中吸热后的高温空气)撕裂成微小气泡，以提高蒸发效率。第二蒸发罐5的底部设置有第四排料口53，第二蒸发罐5的顶部或上部设置有第三排气口54。
[0043] 第三排气口54连接第一蒸发罐4的第一布气装置42，连接第三排气口54与第一布气装置42的管道上设置有风机(未示出)，使第二蒸发罐5中蒸发产生的高盐水蒸气等气体可以回流至第一蒸发罐4。
[0044] 进一步地，第二布气装置52位于第二蒸发罐5的下部，使浓缩的高盐水可以浸没第二布气装置52，例如第二布气装置52位于液面以下30厘米至70厘米。
[0045] 第二蒸发罐5的罐底优选形成为锥形、喇叭形或斜坡形等倾斜结构，使浓缩的高盐水可以在重力作用下从第二蒸发罐5底部的第四排料口53排出。
[0046] 下面介绍飞灰处理设备的工作流程。
[0047] 废物焚烧厂和/或热电厂的焚烧炉在焚烧时产生的飞灰通向水洗塔1，飞灰中的无机盐溶解在水中形成高盐水，飞灰中除了无机盐的其他成分不溶于水而形成水洗灰。水洗灰在经脱
水处理后通入熔融炉2中加热进行熔融处理形成熔融产品，例如以Si-O网状结构为主体的玻璃基体，加热温度为1000至1400℃，高盐水通入第一蒸发罐4进行蒸发浓缩。
[0048] 通过空气换热器3将熔融炉2中排出的高温烟气与空气进行热交换，形成高温的空气，换热后的冷烟气通入烟气处理系统(未示出)进行处理。具体地，熔融炉2中的高温烟气通入空气换热器3的烟气进气口33，大气中常温的空气和/或经冷凝器预热的空气通入第一空气进气口31，在空气换热器3中经
过热量交换，高温烟气降温后通过烟气排气口34排出冷烟气，空气被加热后通过第一空气排气口32排出高温空气。经过空气换热器3的热量交换后，由第一空气排气口32排出的高温空气的温度不低于200℃。第一空气排气口32排出的高温空气通入第一蒸发罐4和第二蒸发罐5。
[0049] 可以理解，利用高温烟气中的热量对空气进行加热，省去了现有的浸没燃烧蒸发技术在蒸发时所使用的浸没
燃烧器，不仅节约了建设投资，而且降低了浸没燃烧器所带来的安全风险，还简化了蒸发中的燃烧控制流程，使运行管理更加便捷。
[0050] 本发明对熔融过程产生的高温烟气加以利用，实现了飞灰处理的两个二次污染源(高盐水和高温烟气)的统一处理，达到了“以废治废”的效果，减少了可燃气体的使用，降低飞灰处理的成本。
[0051] 高盐水从排液口11排出水洗塔1，从第二进料口41通入第一蒸发罐4内，第一空气排气口32排出的高温空气通向第一布气装置42。高盐水与第一布气装置42输出的高温微小气泡接触，使高盐水一级浓缩形成一级浓缩高盐水。高盐水蒸发产生一级蒸发气体，一级蒸发气体从第二排气口44排出直接通入大气，或通过冷凝器6进行冷却，排出的一级蒸发气体的温度低于100℃，例如为大约90℃。
[0052] 高盐水在第一蒸发罐4中完成一级浓缩后，通过第三排料口43通入第二蒸发罐5，由第三排料口43流出的一级浓缩高盐水温度可以为例如85℃至95℃。
[0053] 第一空气排气口32排出的高温空气还通向第二布气装置52，一级浓缩高盐水与第二布气装置52输出的高温微小气泡接触，使一级浓缩高盐水进行二级浓缩形成二级浓缩高盐水和/或结晶。一级浓缩高盐水蒸发产生二级蒸发气体，二级蒸发气体从第二排气口44排出，回流通向第一布气装置42。
[0054] 一级浓缩高盐水在第二蒸发罐5中完成第二次蒸发浓缩后，通过第四排料口53排出第二蒸发罐5，由第四排料口53排出的二级浓缩高盐水和/或结晶温度可以为例如85℃至95℃。
[0055] 本领域技术人员在考虑
说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本
申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
[0056] 应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围的情况下进行各种
修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
