CN108273825A - 一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，在垃圾焚烧烟气处理***的除尘器下端安装分流装置，控制循环进入无介质研磨机中飞灰的量，避免飞灰团聚在研磨介质或粘结在研磨机内壁上影响研磨效果，飞灰在研磨仓被粉碎后，高压离心风机将研磨后的粉料带入选粉机内，达到细度要求的细粉随气流进入循环***，达不到细度要求的粗颗粒物料返回研磨仓继续研磨，确保研磨后的细粉粒径均匀并保持在一定范围内，充分暴露未反应的氢氧化钙、增大飞灰的比表面积，可提高飞灰中氢氧化钙的利用率至80％以上，并可实现连续工业化生产。同时，向无介质研磨机中加入磷酸盐以预稳定重金属、减少后续脱酸药剂使用量，并起到助磨作用；加入强氧化剂，起到脱硫脱硝和促进二恶英分解的作用。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物循环利用、处置技术领域，特别涉及一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法。
背景技术
调研结果显示，目前，国内多数垃圾焚烧发电厂的石灰消耗量与飞灰产生量之比平均高达1∶3～1∶2，即石灰贡献了30％～50％左右的飞灰量，某些地区甚至达80％。按照我国生活垃圾焚烧污染控制新标准GB18485-2014规定，HCl的24小时均值限值标准由100mg/m3(GB18485-2001)降至50mg/m3；欧盟新焚烧标准(2000/76/EC)更是要求HCl日平均排放浓度不得超过10mg/m3。垃圾焚烧企业为保证烟气达标排放，多数采取多喷石灰浆的方式，不但烟气处理成本上升，还会导致飞灰量增多，同时飞灰的稳定化处理难度也呈普遍加大的趋势。
专利201420575120.X公开了一种垃圾焚烧干法飞灰再循环***，该方法将飞灰喷入脱硫塔前的烟道中，灰中未反应的脱硫剂进行二次反应，可降低脱硫剂的使用量和飞灰总产生量。可将除尘器捕集的含大量未反应脱酸剂的飞灰返回烟气处理***再次应用，降低原烟气的脱酸剂用量和飞灰产生量。但如直接将飞灰重新喂入烟气处理***，由于飞灰中的氢氧化钙颗粒表面被之前烟气中二氧化碳、氧化硫、氯化氢等反应产物所覆盖，无法与烟气中的上述污染物再次接触并发生反应。
专利201510391535.0公开了一种机械化学结合水洗的飞灰高效低成本无害处置方法和***，该方法以飞灰中固有的钙、铝、镁晶体化合物作为添加剂，利用球磨机的研磨实现飞灰中重金属固化和二恶英降解。本方法原理是利用磨球与飞灰之间的高速碰撞，将机械力传递到目标污染物上，当能量足以达到向化学能转化时，目标污染物开始分解转化。但垃圾电厂一般采用半干法脱酸，得到的飞灰具有一定含水率(正常情况2％～5％，但有时可高达10％左右)，上述专利技术利用磨球作为介质研磨飞灰，不可避免的会将飞灰团聚在磨球外周或者球磨机的内壁和底部，形成具有缓冲作用的料垫，无法高效实现高速碰撞能量的产生和转化，故飞灰中重金属固化率和二恶英降解率非常低，且此种研磨方式不具备选粉功能，得到的飞灰粒径不均匀，粒径范围不可控，无法使未反应的脱酸剂充分暴露，飞灰的比表面积增大也很有限，故飞灰的循环利用实际效果不明显。同时，该专利技术为间歇式操作，需要将飞灰进行储存、研磨几小时卸料后，再进行下一轮研磨，难以实现连续的工业化应用。
因此开发一种能有效对飞灰中重金属和二恶英进行连续预处理，并能充分发挥飞灰中未反应药剂烟气脱酸潜力的飞灰循环利用技术，对实现减少原垃圾焚烧烟气处理***脱酸剂用量、降低飞灰总产生量，并将上述技术进行工业化应用有非常积极的作用。
发明内容
本发明为解决飞灰直接回垃圾焚烧烟气处理***中循环利用存在的有效成分未充分暴露、循环利用率低、无法实现连续性工业化应用等的缺陷，而提出一种将烟气除尘器收集的部分飞灰进行研磨、分选、激活后返回烟气处理***的方法，本方法可大幅提高飞灰的比表面积，高效利用飞灰中未反应的脱酸剂、减少原垃圾焚烧烟气处理***脱酸剂和重金属稳定剂用量、降低飞灰总产生量，并可实现工业化连续作业。
本发明通过以下技术方案予以实现：
(1)在垃圾焚烧烟气处理***的除尘器输灰设备出口安装分流装置和流量计，将除尘器捕集的部分飞灰分流到无介质研磨机中，通过调节分流装置的开度可控制进入无介质研磨机中飞灰的量；
所述循环进入无介质研磨机中的飞灰质量与外排进入飞灰储存库的飞灰质量比例在1∶5-2∶1；
所述无介质研磨机为超细粉磨机、雷蒙磨机、超声波研磨机或其他无介质研磨机；
(2)飞灰进入无介质研磨机的研磨仓后，经过冲击、剪切、碾压、研磨而粉碎，通过高压离心风机的抽吸作用将研磨后的粉料带入选粉机内，达到细度要求的细粉随气流穿过选粉机叶片进入垃圾焚烧烟气处理***的脱酸反应塔或脱酸反应塔出口至除尘器进口之间的风管中，达不到细度要求的粗颗粒物料被选粉机叶片拦截甩出后返回研磨仓继续研磨；
所述达到细度要求的飞灰粒径范围为5～50μm；
(3)飞灰研磨时，向无介质研磨机中加入磷酸盐以预稳定重金属、减少后续脱酸药剂使用量，并可起到助磨作用；同时，向无介质研磨机中加入强氧化剂，起到脱硫脱硝和促进二恶英分解的作用；
所述磷酸盐为正磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐、焦磷酸盐的一种或几种的组合；
所述强氧化剂为高锰酸钾、过碳酸钠、过硼酸钠、过硫酸盐、重铬酸钾、氯酸盐的一种或几种的组合。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)本发明在除尘器输灰设备出口安装分流装置和流量计，可灵活控制循环的飞灰量，飞灰进入研磨机后进行流水式粉碎、抽吸、选粉、循环等步骤，实现了连续的工业化生产。
(2)采用破碎研磨技术可以将颗粒表面的覆盖层剥离，同时使部分氢氧化钙颗粒得到进一步的碎裂，从而暴露出大量的新鲜氢氧化钙，为进一步吸附和反应脱除污染物创造必要条件。此方法可显著提高垃圾焚烧飞灰中氢氧化钙的利用率至80％以上，减少飞灰的产生量和处理难度。
(3)采用无介质研磨可以避免飞灰团聚在研磨介质或粘结在研磨机内壁上影响研磨效果，结合选粉功能确保研磨后的细粉粒径均匀并保持在一定范围内，充分暴露未反应的氢氧化钙、增大飞灰的比表面积。
(4)磷酸盐在飞灰研磨过程中可作为助磨剂，并使磨细后的飞灰不易结块，再循环进入烟气处理***后可减少飞灰在塔体、管壁、滤袋上的粘附和堆积，降低***阻力，有效避免设备堵塞事故的发生；同时，磷酸盐还可作为无机重金属稳定剂，在飞灰研磨过程中，可以更加均匀的在飞灰表面将大部分重金属离子转化成为可长期稳定存在的残渣态，以矿物形态固定稳定化，溶解度降低，难以重新进入生态***；循环飞灰进入烟气处理***时，磷酸盐可对烟气中的重金属起到预捕集钝化的作用，可减少后续飞灰稳定化工序中稳定剂用量；此外，磷酸盐属于碱性物质，可与烟气中的酸性污染物SOx、HCl、NOx发生中和反应，将减轻半干法脱酸压力，降低石灰浆喷量。
(5)飞灰研磨过程中加入强氧化剂可促进二恶英的分解，过量的强氧化剂随研磨后的飞灰循环回烟气处理***后，可促进烟气中NO转化为NO2，SO2转化为SO3，NO2和SO3更易溶于水或与碱反应，促进烟气处理***的脱硫脱硝。
附图说明
图1为生活垃圾焚烧飞灰循环利用工艺路线图。
具体实施例
实施例1
(1)在垃圾焚烧烟气处理***的除尘器输灰设备出口安装分流装置和流量计，调节分流装置的开度控制循环进入超细粉磨机中的飞灰质量与外排进入飞灰储存库的飞灰质量比例为1∶5；
(2)飞灰进入超细粉磨机的研磨仓后，经过冲击、剪切、碾压、研磨而粉碎，通过高压离心风机的抽吸作用将研磨后的粉料带入选粉机内，细度要求达到5～50μm的细粉随气流穿过选粉机叶片进入垃圾焚烧烟气处理***的脱酸反应塔中，达不到细度要求的粗颗粒物料被选粉机叶片拦截甩出后返回研磨仓继续研磨；
(3)飞灰研磨时，向超细粉磨机中加入磷酸二氢盐以预稳定重金属、减少后续脱酸药剂使用量，并可起到助磨作用；同时，向超细磨粉机中加入高锰酸钾，起到脱硫脱硝和促进二恶英分解的作用。
结论：石灰浆喷量比飞灰循环之前降低约8％。烟气酸性污染物及二恶英检测结果如表1所示，远远低于《危险废物焚烧污染控制标准》(GB 18484-2001)的要求。
表1 烟气酸性污染物及二恶英检测结果
| 检测指标 | 飞灰循环之前数值(mg/m3) | 飞灰循环之后数值(mg/m3) |
| 一氧化碳 | 82 | 60 |
| 二氧化硫 | 105 | 91 |
| 氟化氢 | ＜0.03 | ＜0.03 |
| 氯化氢 | 5.3 | 4.2 |
| 氮氧化物 | 79 | 81 |
| 二恶英ng TEQ/m3 | 0.045 | 0.021 |
实施例2
(1)在垃圾焚烧烟气处理***的除尘器输灰设备出口安装分流装置和流量计，调节分流装置的开度控制循环进入雷蒙磨机中的飞灰质量与外排进入飞灰储存库的飞灰质量比例为1∶1；
(2)飞灰进入雷蒙磨机的研磨仓后，经过冲击、剪切、碾压、研磨而粉碎，通过高压离心风机的抽吸作用将研磨后的粉料带入选粉机内，细度要求达到30～50μm的细粉随气流穿过选粉机叶片进入垃圾焚烧烟气处理***的脱酸反应塔出口至除尘器进口之间的风管中，达不到细度要求的粗颗粒物料被选粉机叶片拦截甩出后返回研磨仓继续研磨；
(3)飞灰研磨时，向雷蒙磨机中加入六偏磷酸盐以预稳定重金属、减少后续脱酸药剂使用量，并可起到助磨作用；同时，向雷蒙磨机中加入过硼酸钠，起到脱硫脱硝和促进二恶英分解的作用。
结论：石灰浆喷量比飞灰循环之前降低约15％。烟气酸性污染物及二恶英检测结果如表2所示，远远低于《危险废物焚烧污染控制标准》(GB 18484-2001)的要求。
表2 烟气酸性污染物及二恶英检测结果
| 检测指标 | 飞灰循环之前数值(mg/m3) | 飞灰循环之后数值(mg/m3) |
| 一氧化碳 | 94 | 73 |
| 二氧化硫 | 113 | 96 |
| 氟化氢 | ＜0.03 | ＜0.03 |
| 氯化氢 | 6.4 | 4.8 |
| 氮氧化物 | 95 | 87 |
| 二恶英ng TEQ/m3 | 0.038 | 0.016 |
Claims (6)
1.一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其步骤为：
(1)在垃圾焚烧烟气处理***的除尘器输灰设备出口安装分流装置和流量计，将除尘器捕集的部分飞灰分流到无介质研磨机中，通过调节分流装置的开度控制循环进入无介质研磨机中飞灰的质量与外排进入飞灰储存库的飞灰质量；
(2)飞灰进入无介质研磨机的研磨仓后，经过冲击、剪切、碾压、研磨而粉碎，通过高压离心风机的抽吸作用将研磨后的粉料带入选粉机内，达到细度要求的细粉随气流穿过选粉机叶片进入垃圾焚烧烟气处理***的脱酸反应塔或脱酸反应塔出口至除尘器进口之间的风管中，达不到细度要求的粗颗粒物料被选粉机叶片拦截甩出后返回研磨仓继续研磨；
(3)飞灰研磨时，向无介质研磨机中加入磷酸盐以预稳定重金属、减少后续脱酸药剂使用量，并起到助磨作用；同时，向无介质研磨机中加入强氧化剂，起到脱硫脱硝和促进二恶英分解的作用。
2.根据权利要求1所诉的一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其特征为：所述循环进入无介质研磨机中的飞灰质量与外排进入飞灰储存库的飞灰质量比例在1∶5-2∶1。
3.根据权利要求1所诉的一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其特征为：所述无介质研磨机为超细粉磨机、雷蒙磨机或超声波研磨机。
4.根据权利要求1所诉的一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其特征为：所述达到细度要求的飞灰粒径范围为5～50μm。
5.根据权利要求1所诉的一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其特征为：所述磷酸盐为正磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐、焦磷酸盐的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所诉的一种生活垃圾焚烧飞灰循环利用方法，其特征为：所述强氧化剂为高锰酸钾、过碳酸钠、过硼酸钠、过硫酸盐、重铬酸钾、氯酸盐的一种或几种的组合。
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