垃圾焚烧飞灰处理方法及系统 |
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申请号 | CN202311734459.X | 申请日 | 2023-12-15 | 公开(公告)号 | CN117840187A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
申请人 | 武汉天源环保股份有限公司; | 发明人 | 黄昭玮; 李红; 冷超群; 侯力群; 吴德明; 梁俊杰; 杨志敏; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种垃圾焚烧飞灰处理方法,包括:S1,建立熔盐熔池;S2,将垃圾焚烧飞灰加入所述熔盐熔池中;S3,从所述熔盐熔池中排出熔融废盐,对所述熔融废盐进行资源化处置。相应地还提供一种垃圾焚烧飞灰处理系统。本发明中,采用熔盐处置垃圾焚烧飞灰,利用熔盐优良的 传热 传质特性和反应特性,促使飞灰中高含量金属盐的快速溶出,可利于这些金属盐的资源化 回收利用 ;熔盐熔池的高温环境能有效地分解二噁英,并且抑制了PCDD/Fs从头合成反应;飞灰中的重金属物质也会溶解于熔盐中,因而可以实现重金属的有效脱除。本发明实现了垃圾焚烧飞灰从危险废物转化为一般固废以及资源化利用的效果,而且处理能耗较低。 | ||||||
权利要求 | 1.一种垃圾焚烧飞灰处理方法,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 垃圾焚烧飞灰处理方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理方法及系统。 背景技术[0002] 焚烧技术已成为城市生活垃圾主要的资源化处理手段。然而,焚烧过程中伴生的垃圾焚烧飞灰因富集重金属、二噁英等高毒性物质被列为危险废弃物。目前,垃圾焚烧飞灰处理方式以固化填埋为主,其中的固化主要是控制重金属在环境中的浸出和迁移,但固化填埋处理难以根除飞灰中二噁英和重金属带来的潜在风险(尤其是长期的环境危害),而且也导致飞灰中金属资源的浪费。 [0003] 不同于固化稳定技术,湿化学、电化学、微生物等方法可以提取回收飞灰中重金属(尤其是可浸出的重金属),以此来控制重金属带来的环境污染;然而,这些常温或低温的提取技术在提取过程中难以消除飞灰中二噁英的环境风险,同时这些方法也会产生含重金属废水及污泥等二次污染,导致处理成本较高等情况。 发明内容[0005] 本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理方法,包括: [0006] S1,建立熔盐熔池; [0007] S2,将垃圾焚烧飞灰加入所述熔盐熔池中; [0008] S3,从所述熔盐熔池中排出熔融废盐,对所述熔融废盐进行资源化处置。 [0009] 作为实施方式之一,所述熔盐熔池被构建为从熔池底部至熔池顶部形成温度梯度的熔池,其中,熔池底部温度高于熔池顶部温度。 [0010] 作为实施方式之一,温度梯度的建立方式包括如下方式中的至少一种: [0011] a1、在所述熔盐熔池下部进行加热,通过熔盐的传热,在所述熔盐熔池中获得所需的温度梯度; [0013] a3、在所述熔盐熔池中设置自下而上延伸的变频加热单元。 [0014] 作为实施方式之一,通过如下方式中的至少一种,将熔池顶部温度控制在目标范围内: [0015] b1、当熔盐熔池的温度梯度是通过在熔盐熔池下部加热并向上传热形成时,通过将熔盐熔池的中间段高度和/或熔盐熔池的中间段直径控制在设定范围内,以控制传递到熔池顶部的热量,进而将熔池顶部温度控制在目标范围内; [0016] b2、控制单位时间内的飞灰进料量,通过垃圾焚烧飞灰吸收熔池顶部的熔盐热量,将熔池顶部温度控制在目标范围内; [0017] b3、在熔池上方设置控温装置,将熔池顶部温度控制在目标范围内。 [0018] 作为实施方式之一,熔池顶部温度在780‑900℃范围内。 [0019] 作为实施方式之一,S3中,对所述熔融废盐进行资源化处置包括: [0020] S31,冷却所述熔融废盐; [0021] S32,将冷却后的固态废盐进行溶解,得到复合盐水; [0023] 作为实施方式之一,S32中,固态废盐溶解后得到粗复合盐水,对所述粗复合盐水进行除杂得到精复合盐水,所述精复合盐水用于电解,除杂操作得到的残渣用于重金属提取。 [0024] 作为实施方式之一,所述S3还包括: [0025] 从所述熔盐熔池排出熔渣,对所述熔渣进行水淬; [0026] 水淬处理得到的废盐水用于溶解所述固态废盐,或者将所述废盐水与所述复合盐水混合。 [0027] 作为实施方式之一,S2中,将所述垃圾焚烧飞灰造粒后再加入所述熔盐熔池中。 [0028] 本发明还涉及一种垃圾焚烧飞灰处理系统,包括: [0029] 熔盐反应炉,用于在炉内形成熔盐熔池; [0030] 所述熔盐反应炉上设有进料单元,用于向熔盐熔池中加入垃圾焚烧飞灰; [0031] 所述熔盐反应炉上设有用于排出熔融废盐的排盐口,所述排盐口衔接有熔融废盐处置机构。 [0032] 本发明至少具有如下有益效果: [0033] 本发明中,采用熔盐处置垃圾焚烧飞灰,利用熔盐优良的传热传质特性和反应特性,促使飞灰中高含量金属盐的快速溶出,可利于这些金属盐的资源化回收利用;飞灰中的重金属物质也会溶解于熔盐中,因而可以实现重金属的有效脱除。 [0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。 [0037] 图1为本发明实施例提供的垃圾焚烧飞灰处理方法的流程示意图。 具体实施方式[0038] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。 [0039] 实施例一 [0040] 如图1,本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰处理方法,包括: [0041] S1,建立熔盐熔池; [0042] S2,将垃圾焚烧飞灰加入所述熔盐熔池中; [0043] S3,从所述熔盐熔池中排出熔融废盐,对所述熔融废盐进行资源化处置。 [0044] 其中,上述熔盐熔池可形成在一熔盐反应炉中,例如,将盐类物质加入熔盐反应炉中,加热熔融后形成熔盐熔池。 [0045] 其中,上述熔盐反应炉上设有进料单元,用于向熔盐熔池中加入飞灰;进料单元/进料口一般位于熔盐熔池的上方。 [0046] 在其中一个实施例中,S2中,将所述垃圾焚烧飞灰造粒后再加入所述熔盐熔池中,可以提高飞灰处置效果。其中,可以向飞灰中加入配料,包括但不限于加入粉煤灰和/或矿渣等,可以降低飞灰熔点,进而降低熔融所需温度。 [0047] 本实施例中,采用熔盐处置垃圾焚烧飞灰,利用熔盐优良的传热传质特性和反应特性,促使飞灰中高含量金属盐(尤其是碱金属盐、碱土金属盐)的快速溶出,可利于这些金属盐的资源化回收利用。二噁英及其前驱物在高温熔盐中被热解破坏,同时熔盐对飞灰中存在的氯具有较强的溶解吸收能力,大大降低氯的挥发,从而抑制了PCDD/Fs从头合成反应。飞灰中的重金属物质也会溶解于熔盐中,因而可以实现重金属的有效脱除。本实施例提供的处理方法,实现了垃圾焚烧飞灰从危险废物转化为一般固废以及资源化利用的效果,而且处理能耗较低。 [0048] 在其中一个实施例中,采用氯化物形成上述熔盐熔池,与垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰,NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2等氯化物的含量较高)适配性较高,飞灰中高含量金属盐的溶出速度非常高,能提高飞灰的处置效果和效率,也利于后续熔融废盐的资源化处置。 [0049] 在其中一个实施例中,所述熔盐熔池被构建为从熔池底部至熔池顶部形成温度梯度的熔池,其中,熔池底部温度高于熔池顶部温度。其中,熔盐熔池可以形成自下而上连续递减的温度梯度,也可以是自下而上形成多个温度层的阶梯式温度梯度;基于熔盐的优良导热性,熔盐熔池的温度梯度基本上/大致上是自下而上连续递减的温度梯度。 [0050] 飞灰进入熔盐池中因密度差会迅速沉底,在底部高温区,Si、Al等玻璃组分会转变为熔融态,部分挥发性氯化重金属及其他氯盐会向上挥发(一般地,氯盐被加热到1200‑1300℃时会大量挥发),此时顶部较低温度的熔盐便起到封闭及吸收氯盐的作用,避免大量挥发性氯盐和氯化重金属进入烟气当中形成二次污染物。可见,通过构建具有温度梯度的熔盐熔池,在可靠、快速处理飞灰的同时,可以防止二次污染的产生,提高飞灰处置的经济性和环保性。 [0051] 在其中一个实施例中,温度梯度的建立方式包括如下方式中的至少一种: [0052] a1、在所述熔盐熔池下部进行加热,通过熔盐的传热,在所述熔盐熔池中获得所需的温度梯度; [0053] a2、自下而上方向,在所述熔盐熔池中设置多个加热层,通过各加热层的加热功率控制和/或加热层之间的间距控制,以在所述熔盐熔池中获得所需的温度梯度; [0054] a3、在所述熔盐熔池中设置自下而上延伸的变频加热单元。 [0056] 在其中一个实施例中,还可通过如下方式中的至少一种,将熔池顶部温度控制在目标范围内: [0057] b1、当熔盐熔池的温度梯度是通过在熔盐熔池下部加热并向上传热形成时,通过将熔盐熔池的中间段高度和/或熔盐熔池的中间段直径控制在设定范围内,以控制传递到熔池顶部的热量,进而将熔池顶部温度控制在目标范围内; [0058] 例如,通过对熔盐反应炉的炉体中段高度和/或炉体中段直径的设计,以达到上述控制目的; [0059] b2、控制单位时间内的飞灰进料量,通过垃圾焚烧飞灰吸收熔池顶部的熔盐热量,将熔池顶部温度控制在目标范围内; [0060] b3、在熔池上方设置控温装置,将熔池顶部温度控制在目标范围内;其中,上述控温装置主要采用冷却方式,包括但不限于向熔池顶部喷吹冷却气。 [0061] 将熔池顶部温度控制在目标范围内,可以保证生产顺行以及对飞灰的处置效果,熔池顶部温度过高会导致氯盐挥发出来,温度过低会导致熔盐凝固结块,飞灰无法进料。在其中一个实施例中,熔池顶部温度在780‑900℃范围内,进一步优选为控制在800~850℃范围内,可以获得较好的飞灰处理效果和效率。 [0062] 在其中一个实施例中,熔池底部温度控制在1200~1400℃范围内,进一步优选为控制在1250~1350℃范围内,该温度可较好地适配于飞灰熔融所需温度,温度过高造成能源浪费,也不利于熔池顶部温度的控制,过低则不利于飞灰转变为玻璃体。 [0063] 熔融废盐优选为从熔盐熔池下部/底部排出,例如从熔盐反应炉下部排出;其中,飞灰玻璃熔渣密度大于熔盐,可从熔盐反应炉底部排出,废盐在熔渣上方,优选为从熔盐反应炉侧面开孔排盐。 [0064] 在其中一个实施例中,S3中,对所述熔融废盐进行资源化处置包括: [0065] S31,冷却所述熔融废盐; [0066] S32,将冷却后的固态废盐进行溶解,得到复合盐水; [0067] S33,对所述复合盐水进行电解,得到复合碱。 [0068] 其中,S31中,在冷却熔融废盐的同时,可以回收熔融废盐的热量并进行利用,包括但不限于采用水冷方式,回收的热量可以用于对进料飞灰进行预热。 [0069] 优选地,S32中,固态废盐溶解后得到粗复合盐水,对所述粗复合盐水进行除杂得到精复合盐水,所述精复合盐水用于电解,除杂操作得到的残渣用于重金属提取。 [0070] 其中,对粗复合盐水进行除杂可以采用除重金属、除硬度、调pH、超滤、纳滤等手段的至少一种,可根据电解水质要求和飞灰来料成分等因素调整、组合。除杂过程得到的污泥可返回至与飞灰混合造粒进行循环处理,可以减少污染物排放。 [0071] 优选地,对除杂后的复合盐水进行调质后,得到精复合盐水。其中,调质手段包括调pH和/或前端控制水量调盐水浓度。 [0072] 本实施例中,采用氯化物熔盐时,S33中,盐水电解可在实现盐分中含氯组分分离的同时制备H2、Cl2,可以进行资源化回收。电解产生的碱液以NaOH、KOH为主,电解产生的碱液可用于脱酸药剂的配置以提高脱酸系统的效率,例如用于垃圾焚烧烟气的深度净化等;另外,熔盐反应炉会排出一定量的废气,上述碱液也可用于这些废气的净化。从而,本实施例中,将提取飞灰盐分后的熔盐热处理产物作为原料电解制碱,耦合用于垃圾焚烧厂内烟气脱酸,可以实现飞灰盐分‑电解产物‑烟气脱酸的有机循环,可以深度资源化利用含盐废水的电解碱产物。 [0073] 在熔盐熔池的底部会形成熔渣层,在其中一个实施例中,所述S3还包括:从所述熔盐熔池排出熔渣,对熔渣进行快速冷却。 [0074] 优选地,通过对熔渣水淬,以实现对熔渣的快速冷却,可以形成玻璃体物质并进行资源化利用。 [0075] 进一步地,熔渣进入水淬系统会携带一部分熔盐溶解于水中,并产生含盐废水,该废水可用于溶解所述固态废盐,或者将所述废盐水与所述复合盐水混合,在耦合处置这些废盐水的同时,可以节约固态废盐溶解所需的耗水量。 [0076] 实施例二 [0077] 如图1,本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰处理系统,包括: [0078] 熔盐反应炉,用于在炉内形成熔盐熔池; [0079] 所述熔盐反应炉上设有进料单元,用于向熔盐熔池中加入垃圾焚烧飞灰; [0080] 所述熔盐反应炉上设有用于排出熔融废盐的排盐口,所述排盐口衔接有熔融废盐处置机构。 [0081] 该处理系统的具体方案可参考上述实施例一中的相关内容,此处不作赘述。 |