CN114949721A - 燃煤电厂飞灰中重金属固化装置及锅炉*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置及锅炉***，包括：活化反应单元，用于飞灰的活化处理和混合反应；飞灰输送单元，与活化反应单元连通，用于将飞灰输送至活化反应单元；反应剂输送单元，与活化反应单元连通，用于将碱性反应剂输送至活化反应单元；水蒸汽输送单元，一端与活化反应单元连通，另一端用于与汽轮机连接，用于向活化反应单元内输送预设温度的水蒸汽；以及吹扫单元和存储单元，分别与活化反应单元连通；飞灰在活化反应单元活化处理后与碱性反应剂在水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将重金属固化。

Description

燃煤电厂飞灰中重金属固化装置及锅炉***

技术领域

本公开涉及飞灰中重金属固化技术领域，具体地，涉及一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置及锅炉***。

背景技术

燃煤电厂燃煤会产生大量的飞灰，燃煤排放的飞灰颗粒表面上富集了大量的有害重金属，如汞、砷、铬、镉和铅等，如果不加处理，对环境和人类健康造成潜在的危害，在相关的技术中，多采用向炉膛中喷射改性吸附剂的方法，但该方法可能会对炉膛烟道造成损伤，且需要大量的改性吸附剂，其成本相对较高，且较少利用到飞灰原料本身，因此，如何在提高飞灰自身利用率、降低成本的基础上，解决飞灰表面富集重金属的情况是需要解决的技术问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置及锅炉***，能够在提高飞灰自身利用率、降低成本的基础上，解决飞灰表面富集重金属的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，包括：

活化反应单元，用于飞灰的活化处理和混合反应；

飞灰输送单元，与活化反应单元连通，用于将飞灰输送至活化反应单元；

反应剂输送单元，与活化反应单元连通，用于将碱性反应剂输送至活化反应单元；

水蒸汽输送单元，一端与活化反应单元连通，另一端用于与汽轮机连接，用于向活化反应单元内输送预设温度的水蒸汽；以及

吹扫单元和存储单元，分别与活化反应单元连通；

飞灰在活化反应单元活化处理后与碱性反应剂在水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将重金属固化，吹扫单元向活化反应单元内输入热空气，用于将飞灰分子筛送入存储单元。

可选地，飞灰输送单元包括第一管路和第一输送器；

第一管路的一端与第一输送器的进口连接，第一输送器的出口与活化反应单元连接；

反应剂输送单元包括第二管路和第二输送器；

第二管路的一端与第二输送器的进口连接，第二输送器的出口与活化反应单元连接。

可选地，第一输送器和第二输送器构造为螺旋输送器；

螺旋输送器包括外壳、转轴以及螺旋叶片；

外壳包括用于物料进入的第一进口以及用于物料输出的第一出口，转轴插装于外壳内部，螺旋叶片设于转轴周向，用于将第一进口输入的物料传送至第一出口并输入活化反应单元。

可选地，转轴设有沿转轴的轴向延伸并贯穿其两端端面的送风通道，送风通道的一端与活化反应单元连通；送风通道的另一端延伸至外壳的外部与吹扫单元连接。

可选地，第一输送器连接于活化反应单元的一端，第二输送器连接于活化反应单元相对的另一端；

第一输送器的转轴的送风通道与第二输送器的转轴的送风通道同轴设置。

可选地，存储单元通过回收管路与活化反应单元连通；

回收管路包括依次连接的第一段和第二段，第一段远离第二段的一端与存储单元连接，第二段远离第一端的一端与活化反应单元连接，且第二段套设于第一管路和/或第二管路。

可选地，第一管路和/或第二管路上设有截止阀。

可选地，活化反应单元构造为球磨机，球磨机包括具有密闭空间的壳体以及设于密闭空间内的磨球；

磨球用于对密闭空间内的飞灰进行机械研磨，研磨后的飞灰和碱性反应剂在密闭空间内混合反应。

可选地，还包括尾气吸收单元，尾气吸收单元与存储单元连接，用于吸收存储单元释放的空气中的气相重金属。

一种锅炉***，该锅炉***包括上述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置。

通过上述技术方案，即本公开提供的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，通过飞灰输送单元将飞灰输入活化反应单元，通过反应剂输送单元将碱性反应剂输入活化反应单元，首先，利用活化反应单元将飞灰进行活化处理；然后，利用水蒸汽输送单元将汽轮机的具有预设温度的水蒸汽送入活化反应单元，活化处理后的飞灰与碱性反应剂在水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将飞灰表面重金属进行固化；最后，利用吹扫单元向活化反应单元内吹入热空气，从而将飞灰分子筛干燥并送入存储单元中存储，通过将飞灰中的重金属固化，提高了飞灰利用率、降低了成本，避免了污染环境。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一些示例性实施方式中提供的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置的结构示意图；

图2是本公开一些示例性实施方式中提供的螺旋输送器的结构示意图。

附图标记说明

1、活化反应单元；2、第一输送器；3、第二输送器；4、第一管路；5、第二管路；6、存储单元；7、回收管路；8、截止阀；9、尾气吸收单元；10、电机；11、螺旋叶片；12、第一出口；13、外壳；14、第一进口；15、转轴；16、送风通道。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，“内、外”是指部件或结构本身轮廓的内、外，“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

如图1所示，本公开提供了一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，包括：活化反应单元1，用于飞灰的活化处理和混合反应；飞灰输送单元，与活化反应单元1连通，用于将飞灰输送至活化反应单元1；反应剂输送单元，与活化反应单元1连通，用于将碱性反应剂输送至活化反应单元1；水蒸汽输送单元(图中未示出)，一端与活化反应单元1连通，另一端用于与汽轮机连接，用于向活化反应单元1内输送预设温度的水蒸汽；以及吹扫单元(图中未示出)和存储单元6，分别与活化反应单元1连通；飞灰在活化反应单元1活化处理后与碱性反应剂在水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将重金属固化，吹扫单元向活化反应单元1内输入热空气，用于将飞灰分子筛送入存储单元6。其中，碱性反应剂包括但不限于氢氧化钠以及氢氧化钙。

通过上述技术方案，即本公开提供的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，通过飞灰输送单元将飞灰输入活化反应单元1，通过反应剂输送单元将碱性反应剂输入活化反应单元1，首先，利用活化反应单元1将飞灰进行活化处理；然后，利用水蒸汽输送单元将汽轮机的具有预设温度的水蒸汽送入活化反应单元1，活化处理后的飞灰与碱性反应剂在水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将飞灰表面重金属进行固化；最后，利用吹扫单元向活化反应单元1内吹入热空气，从而将飞灰分子筛干燥并送入存储单元6中存储，通过将飞灰中的重金属固化，提高了飞灰利用率、降低了成本，避免了污染环境。

碱性反应剂采用氢氧化钠，经过活化处理的飞灰(又名粉煤灰)与氢氧化钠在预设温度以及水蒸汽下混合反应，可形成硅铝酸钠，预设温度的具体取值范围在300℃-400℃，活化反应单元1与汽轮机连通，用以将汽轮机的水蒸汽输送到活化反应单元1内，一方面可以向活化反应单元1中提供高温，使活化反应单元1内的温度达到预设温度，另一方面水蒸汽可以向活化反应单元1中提供水分，溶解硅铝酸钠并形成胶体，胶体进一步老化、结晶形成飞灰分子筛，以将重金属固化在飞灰分子筛中(实质为将将大部分重金属固化在硅铝酸钠的Si-O四面体晶格结构中)，吹扫单元向活化反应单元1中输入热空气，可以干燥飞灰分子筛，并将其送入存储单元6。

需要说明的是，吹扫单元可以包括吹扫管和带加热功能的风机，风机通过该吹扫管与活化反应单元1的内部连通，用于将热空气送入活化反应单元1的内部，可以对形成的分子筛进行干燥，还可以提供将分子筛送入存储单元6的动力。吹扫单元包括但不限于上述的结构形式，其他能够产生热风送入活化反应单元1的内部的任意合适结构均可以采用。

其中，在活化反应单元1中，活化处理后的飞灰与氢氧化钠的化学反应式为以下所示：

如图1所示，在一些实施方式中，飞灰输送单元可以包括第一管路4和第一输送器2；第一管路4的一端与第一输送器2的进口连接，第一输送器2的出口与活化反应单元1连接；通过第一管路4可输送飞灰(即粉煤灰)到第一输送器2内，第一输送器2将飞灰输送到活化反应单元1内。其中，可以在第一管路4的远离第一输送器2的一端送入飞灰，以使得飞灰通过第一输送器2送入活化反应单元1内。

反应剂输送单元可以包括第二管路5和第二输送器3；第二管路5的一端与第二输送器3的进口连接，第二输送器3的出口与活化反应单元1连接。通过第二管路5将碱性反应剂输送到第二输送器3内，第二输送器3将飞灰输送到活化反应单元1内。其中，可以在第二管路5的远离第二输送器3的一端送入碱性反应剂，以使得碱性反应剂通过第二输送器3送入活化反应单元1内。

如图2所示，在一些实施方式中，第一输送器2和第二输送器3均可以构造为螺旋输送器；螺旋输送器包括外壳13、转轴15以及螺旋叶片11，转轴15由电机10带动；外壳13包括用于物料进入的第一进口14以及用于物料输出的第一出口12，转轴15插装于外壳13内部，螺旋叶片11设于转轴15周向，用于将第一进口14输入的物料传送至第一出口12并输入活化反应单元1。

其中，第一进口14可以设置于外壳13的侧向，第一出口12设置于外壳13的朝向活化反应单元1的一端并与活化反应单元1的内部连通，例如，可以与球磨机的壳体形成的密封空间连通。对于第一输送器2来说，第一管路4与形成第一输送器2的该螺旋输送器的第一进口14连通，用于将飞灰送入外壳13内部，并通过转轴15的螺旋叶片11转动，将飞灰经第一出口12送入球磨机的壳体内部；而对于第二输送器3来说，第二管路5与形成第二输送器3的该螺旋输送器的第一进口14连通，用于将碱性反应剂送入外壳13内部，并通过转轴15的螺旋叶片11转动，将碱性反应剂经第一出口12送入球磨机的壳体内部。

为了进一步节省整个装置的空间占用，在本公开的一些实施例中，转轴15设有沿转轴15的轴向延伸并贯穿其两端端面的送风通道16，送风通道16的一端与活化反应单元1连通；送风通道16的另一端延伸至外壳13的外部与吹扫单元连通。吹扫单元通过管道与送风通道16连通，吹扫单元可提供热空气，吹扫单元依次通过管道以及送风通道16将热空气输送到活化反应单元1内，对活化反应单元1内的飞灰分子筛进行干燥，并将干燥后的飞灰分子筛输送到存储单元6中。

在一些实施方式中，如图2所示，第一输送器2连接于活化反应单元1的一端，第二输送器3连接于活化反应单元1相对的另一端，第一输送器2的转轴15的送风通道16与第二输送器3的转轴15的送风通道16同轴开设，当通过第一输送器2的送风通道16以及第二输送器3的送风通道16同时向活化反应单元1中吹入热空气时，一方面能够加快活化反应单元1中的飞灰分子筛的干燥，另一方面，两股热空气的对撞更容易激起飞灰分子筛，然后将飞灰分子筛输送到存储单元6中。

在一些实施方式中，如图1所示，存储单元6通过回收管路7与活化反应单元1连通；回收管路7包括依次连接的第一段和第二段，第一段远离第二段的一端与存储单元6连接，第二段远离第一端的一端与腔体连接，且第二段套设于第一管路4和/或第二管路5，以达到结构紧凑。

为了实现快速回收，在一些实施例中，回收管路7可以构造为两个，一个回收管路7的第二段套设于第一管路4，另一个回收管路7的第二段套设于第二管路5。需要说明的是，回收管路7也可以仅设置为一个，该回收管路7的第二段可以套设于第一管路4或者第二管路5，同样可以起到使得整个装置在一定程度上的紧凑。

其中，第一管路4和/或第二管路5上设有截止阀8。以控制飞灰和/或碱性反应剂的流通或截断。也即，在初始阶段，当需要向活化反应单元1输送飞灰以及需要向活化反应单元1内输送碱性反应剂时，第一管路4和第二管路5上的截止阀8打开；在吹扫存储阶段，第一管路4和第二管路5上的截止阀8关闭。

在一些具体地实施例中，活化反应单元1构造为球磨机，球磨机包括具有密闭空间的壳体以及设于密闭空间内的磨球；

磨球用于对密闭空间内的飞灰进行机械研磨，研磨后的飞灰和碱性反应剂在密闭空间内混合反应。

在一些实施方式中，如图1所示，燃煤电厂飞灰中重金属固化装置还包括尾气吸收单元9，尾气吸收单元9与存储单元6连接，用于吸收存储单元6释放的空气中的气相重金属，其中，尾气吸收单元9可单独设置，具体可以构造为活性炭吸附床。需要说明的是，该尾气吸收单元9也可以采用现有燃煤电厂的尾气处理装置，能够实现进一步待排放气体中的气相重金属即可。

本公开示例性的表述飞灰中重金属固化装置的重金属固化过程，如图1所示，飞灰(即粉煤灰)通过第一管路4通入第一输送器2中，第一输送器2的出口与活化反应单元1连通，第一输送器2将飞灰输送到活化反应单元1内，碱性反应剂通过第二管路5输送到第二输送器3中，第二输送器3的出口与活化反应单元1连通，第二输送器3将碱性反应剂输送到活化反应单元1内，在活化反应单元1中活化后的飞灰与碱性反应剂混合反应，形成飞灰分子筛，反应所需的预设温度的具体取值范围可以为300℃-400℃，活化反应单元1可以通过一水蒸汽管路与汽轮机(图中未示出)连接，汽轮机向活化反应单元1中输送水蒸汽，一方面给活化反应单元1内提供300℃-400℃的高温，另一方面提供水分，在活化后的飞灰与碱性反应剂混合反应得到硅铝酸盐后，硅铝酸盐溶解并形成胶体，胶体进一步老化、结晶形成飞灰分子筛，飞灰表面的重金属大部分都固化在硅铝酸盐的Si-O四面体晶格结构中，当需要干燥飞灰分子筛时，将设置在第一管路4以及第二管路5上的截止阀8闭合，吹扫单元通过与送风通道16连通的管道以及设置在第一输送器2和第二输送器3的转轴15上的送风通道16将热空气吹入活化反应单元1中，活化反应单元1的分子筛被干燥，然后被热空气输送到存储单元6内，尾气吸收单元9与存储单元6连通，从存储单元6中输出的热空气中的气相重金属被尾气吸收单元9吸收。

一种锅炉***，该锅炉***包括上述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，因此，该锅炉***也具备燃煤电厂飞灰中重金属固化装置的所有优点，这里不再赘述。

其中，锅炉***还可以包括除尘器以及汽轮机，其中，飞灰输送单元远离活化反应单元1的一端可以与除尘器连接，用于除尘器中的飞灰送入活化反应单元1中活化处理和用于与碱性反应剂的混合反应；与些同时，水蒸汽输送单元远离活化反应单元1的一端也可以与汽轮机连接，用于将活化反应单元1所需要的预设温度的水蒸汽送入活化反应单元1内参与混合反应。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。例如。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，包括：

活化反应单元，用于飞灰的活化处理和混合反应；

飞灰输送单元，与所述活化反应单元连通，用于将飞灰输送至所述活化反应单元；

反应剂输送单元，与所述活化反应单元连通，用于将碱性反应剂输送至所述活化反应单元；

水蒸汽输送单元，一端与所述活化反应单元连通，另一端用于与汽轮机连接，用于向所述活化反应单元内输送预设温度的水蒸汽；以及

吹扫单元和存储单元，分别与所述活化反应单元连通；

所述飞灰在所述活化反应单元活化处理后与所述碱性反应剂在所述水蒸汽的作用下混合反应，形成飞灰分子筛，用于将重金属固化，所述吹扫单元向所述活化反应单元内输入热空气，用于将所述飞灰分子筛送入所述存储单元。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述飞灰输送单元包括第一管路和第一输送器；

所述第一管路的一端与所述第一输送器的进口连接，所述第一输送器的出口与所述活化反应单元连接；

所述反应剂输送单元包括第二管路和第二输送器；

所述第二管路的一端与所述第二输送器的进口连接，所述第二输送器的出口与所述活化反应单元连接。

3.根据权利要求2所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述第一输送器和所述第二输送器构造为螺旋输送器；

所述螺旋输送器包括外壳、转轴以及螺旋叶片；

所述外壳包括用于物料进入的第一进口以及用于物料输出的第一出口，所述转轴插装于所述外壳内部，所述螺旋叶片设于所述转轴周向，用于将所述第一进口输入的物料传送至所述第一出口并输入所述活化反应单元。

4.根据权利要求3所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述转轴设有沿所述转轴的轴向延伸并贯穿其两端端面的送风通道，所述送风通道的一端与所述活化反应单元连通；所述送风通道的另一端延伸至所述外壳的外部与吹扫单元连接。

5.根据权利要求4所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述第一输送器连接于所述活化反应单元的一端，所述第二输送器连接于所述活化反应单元相对的另一端；

所述第一输送器的所述转轴的所述送风通道与所述第二输送器的所述转轴的所述送风通道同轴设置。

6.根据权利要求2所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述存储单元通过回收管路与所述活化反应单元连通；

所述回收管路包括依次连接的第一段和第二段，所述第一段远离所述第二段的一端与所述存储单元连接，所述第二段远离所述第一端的一端与所述活化反应单元连接，且所述第二段套设于所述第一管路和/或所述第二管路。

7.根据权利要求2所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述第一管路和/或所述第二管路上设有截止阀。

8.根据权利要求1所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，所述活化反应单元构造为球磨机，所述球磨机包括具有密闭空间的壳体以及设于所述密闭空间内的磨球；

所述磨球用于对所述密闭空间内的所述飞灰进行机械研磨，研磨后的飞灰和所述碱性反应剂在所述密闭空间内混合反应。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置，其特征在于，还包括尾气吸收单元，所述尾气吸收单元与所述存储单元连接，用于吸收存储单元释放的空气中的气相重金属。

10.一种锅炉***，其特征在于，所述锅炉***包括根据权利要求1-9中任意一项所述的燃煤电厂飞灰中重金属固化装置。

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