CN115582405A - 一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于危废热脱附处理技术领域，涉及一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***包括飞灰预处理单元、热脱附单元、烟气净化单元、物料冷却及储存单元。飞灰预处理单元的入口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的入口，飞灰预处理单元的出口与热脱附单元的入口相连，热脱附单元的脱附废气出口与烟气净化单元的入口相连，热脱附单元的物料出口与物料冷却及储存单元的入口相连，物料冷却及储存单元的出口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的出口。本发明还公开了生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法。将飞灰脱氯技术、热脱附技术与烟气脱毒技术有效结合，高效脱除飞灰中的有毒有害物质，保证烟气中污染物的达标排放，解决了由于飞灰有毒有害物质含量高而限制后续资源化利用的问题。
Description
技术领域
本发明属于危险废物热脱附处理技术领域，涉及一种焚烧飞灰资源化的方法和***，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法及***。
背景技术
焚烧技术逐渐取代卫生填埋作为我国主要的垃圾处理方式，然而，生活垃圾在焚烧过程中会释放有毒有害物质，在烟气中被飞灰吸附，从而导致飞灰中有毒有害物质含量较高，特别是二噁英。飞灰也因此被认定为危险废物(HW18)，需要进行安全处置。
飞灰的主要成分为硅-铝-钙化合物及可溶性盐类，其中，可溶性盐类可通过飞灰水洗提取出来，水洗后飞灰可作为建材原料进行资源化利用。飞灰资源化处置技术主要为水泥窑协同处置、高温烧结、等离子体熔融技术，以上资源化处置技术均为高温热处理技术，但高温烧结、熔融、水泥窑煅烧处理的温度高、能耗高。因此，飞灰资源化处置前，亟需开发一种飞灰解毒的预处理技术和方法，将飞灰中的有毒有害物质分离出来，为飞灰资源化处置提供保障。
发明内容
针对现有技术不足，本发明创造提供了一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，包括飞灰预处理单元、热脱附单元、烟气净化单元、物料冷却及储存单元。
首先，飞灰预处理单元将飞灰中可溶性氯盐降低至1％以下，含水率降低至3％以下，飞灰脱氯可减少后续热脱附、资源化处置过程中带来的“二次飞灰”、烟气氯含量过高、设备腐蚀等问题，为飞灰热脱附及资源化处置中必不可缺的预处理环节。
第二，热脱附单元中通过对飞灰物料的升温，使飞灰中的有毒有害物质释放出来，可充分实现飞灰的解毒处理，满足飞灰资源化利用有关标准和规范的要求。
第三，热脱附单元中采用绝氧加热方式，烟气量少，对热脱附单元中产生的脱附废气进行处理，减轻后续废气处理的困难和处理费用，脱附废气通过烟气净化单元可有效脱除烟气中的污染物和颗粒物，可有效的保证烟气的达标排放。
第四，烟气净化单元中，通过烟气再循环对高温烟气进行降温处理，一方面可提高烟气中污染物的脱除效率，另一方面又可节约部分能耗和成本。
第五，本发明中生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***中，配置数据在线监测装置，以实时监测烟气中污染物的处理效果及排放指标，充分保障烟气的达标排放。此外，***中各重点监测位置，设置温度、流量监测设备，以保证***的连续、稳定运行。
本发明将飞灰水洗脱氯技术、热脱附技术与烟气脱毒技术有效结合在一起，高效脱除飞灰中的有毒有害物质，并可保证烟气中污染物的达标排放，解决了由于飞灰有毒有害物质含量高而限制后续资源化利用的问题。本发明作为飞灰资源化处置前不可或缺的预处理环节，可充分保障飞灰的“无害化、减量化、资源化”处置。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，包括飞灰预处理单元、热脱附单元、烟气净化单元、物料冷却及储存单元。
所述飞灰预处理单元的入口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的入口，所述飞灰预处理单元的出口与所述热脱附单元的入口相连，所述热脱附单元的脱附废气出口与所述烟气净化单元的入口相连，所述热脱附单元的物料出口与所述物料冷却及储存单元的入口相连，所述物料冷却及储存单元的出口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的出口。
所述飞灰预处理单元包括原灰储存及输送装置、飞灰水洗脱氯装置、水洗灰干燥装置。所述原灰储存及输送装置即所述飞灰预处理单元的入口，所述原灰储存及输送装置的出口与所述飞灰水洗脱氯装置的入口相连，所述飞灰水洗脱氯装置的物料出口与所述水洗灰干燥装置相连的入口相连，所述水洗灰干燥装置的出口即飞灰预处理单元的出口。
进一步地，所述飞灰水洗脱氯装置可脱除飞灰中可溶性盐，水洗后飞灰的可溶性氯含量≤1％，以降低热脱附过程中脱附废气中的氯含量和二次飞灰产生量。
进一步地，所述水洗灰干燥装置可降低水洗飞灰中含水率，干燥后飞灰的含水率≤3％，以降低热脱附过程中脱附废气产生量和废气中的水蒸气含量。
所述热脱附单元主要包括脱氯飞灰输送及进料装置、热脱附装置、加热装置。所述脱氯飞灰输送及进料装置的入口即为热脱附单元的入口，所述脱氯飞灰输送及进料装置的出口与所述热脱附装置的入口相连，所述热脱附装置的物料出口与所述物料冷却及储存单元的入口相连，所述热脱附装置的脱附废气出口与所述烟气净化单元的入口相连，所述加热装置的出口与所述热脱附装置的热源进口相连。
进一步地，所述热脱附装置选用绝氧加热方式，为间接加热式炉窑、固体热载体炉窑。
进一步地，所述热脱附装置根据物料的处理阶段分为预热段、烧成段、冷却段，以实现飞灰中有毒有害物质的高效梯级去除。
进一步地，所述热脱附装置内部气体环境为微负压状态，以便于内部气体的顺利排出，避免脱附废气泄露，污染环境。
进一步地，所述脱氯飞灰输送及进料装置为气力输送、螺旋进料方式，以更好的调整、控制进料量。
所述烟气净化单元主要包括除尘装置、气体换热装置、吸附装置、在线监测装置。所述除尘装置的入口即为烟气净化单元的入口，所述除尘装置的出口与所述气体换热装置的入口相连，所述气体换热装置的出口与所述吸附装置及所述除尘装置入口相连，所述吸附装置的出口即为烟气净化单元的出口。
进一步地，所述除尘装置，优选陶瓷滤筒除尘器、布袋除尘器，以更有效去除烟气中的颗粒物。
进一步地，所述吸附装置，优选活性炭吸附床层、硒过滤器，以实现烟气的脱毒处理。
进一步地，所述在线监测装置分别设置在所述吸附装置的前端和后端，以监测烟气净化效率。
进一步地，所述气体换热装置对热脱附装置产出的脱附废气进行降温，之后，一部分降温后烟气返回至所述除尘器入口，为前端高温烟气降温，可减少能源消耗，且可实现烟气中污染物的富集，有利于提高所述吸附装置的脱除效率。
进一步地，所述烟气净化单元还包括烟气二燃室和余热回收装置，以使烟气中的有毒有害物质进一步分解，更有效地保证烟气的达标处理。所述烟气二燃室的入口与所述热脱附装置的脱附废气出口相连，所述烟气二燃室的出口与所述余热回收装置的入口相连，所述余热回收装置的烟气出口与所述除尘装置相连，所述余热回收装置的换热气体出口与所述飞灰预处理单元的所述水洗灰干燥装置热源入口相连，为干燥装置提供热源，以节约***整体能耗。
所述物料冷却及储存单元主要包括飞灰储存装置、冷却干燥装置。所述飞灰储存装置入口即为所述物料冷却及储存单元入口，所述冷却干燥装置出口与所述飞灰储存装置相连，所述飞灰储存装置的出口即所述物料冷却及储存单元的出口。
进一步地，所述冷却干燥装置为冷冻除湿机，以去除自然空气中的水分，防止飞灰在储存过程中发生板结现象。
进一步地，所述飞灰储存装置顶部设置除尘装置。
本发明的第二个技术方案是一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法，包括如下步骤：
步骤①：飞灰进场后，经过飞灰预处理单元进行水洗脱氯、干燥处理，处理后飞灰中可溶性氯含量≤1％，含水率≤3％。
步骤②：脱氯飞灰经输送、进料装置进入到热脱附装置中，通过调整转速以控制加料量，开启加热装置。
步骤③：飞灰在热脱附装置中加热升温，飞灰中的有毒有害物质在高温条件下释放到烟气中，实现飞灰的解毒处理。其中，加热温度设置为300-600℃，加热时间为30-90min，优选50-70min。
步骤④：步骤③中物料从热脱附装置出料端出料，通过气力输送的方式对物料进行降温处理，随后进入飞灰储存装置进行暂存。其中，物料出口温度为200-550℃，冷却后物料温度为60-70℃。
步骤⑤：步骤③中热脱附装置内部产生的烟气从脱附废气出口排出，进入烟气净化单元处理，脱附废气经烟气二燃室加热，进一步分解烟气中的有毒有害物质，随后，烟气经过余热回收装置，高温烟气降温后进入除尘装置以去除其中颗粒物，随后，利用自然空气对烟气进行间接降温，降温后烟气进入吸附装置吸附去除污染物，随后脱附废气达标排放。其中，脱附废气出口温度为200-550℃，烟气二燃室的温度为850-1500℃，进入包括陶瓷滤筒除尘器、布袋除尘器等除尘装置前温度为200-350℃，进入吸附装置前温度为70-80℃，余热回收装置产生的热风作为水洗灰干燥装置的热源使用。
本发明技术方案带来的有益效果和创新点
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)通过飞灰水洗预处理脱除飞灰中可溶性盐类，并对水洗飞灰进行干燥处理，以满足后续热脱附、资源化处置需求，飞灰脱氯可减少后续热脱附、资源化处置过程中带来的“二次飞灰”、烟气氯含量过高、设备腐蚀等问题，是飞灰热脱附及资源化处置中必不可缺的预处理环节。
(2)采用热脱附技术脱除飞灰中的有毒有害物质，并对脱附废气进行脱毒处理，实现了飞灰中有毒有害物质的彻底去除，为后续飞灰资源化利用提供技术保障。
(3)采用绝氧加热方式对飞灰物料进行升温处理，利用接触传热和辐射传热加热物料，传热效率高，且绝氧加热方式可减少烟气的产生，减轻后续烟气处理的困难。
(4)***中设置污染物在线监测装置，以实时监测烟气中污染物的排放浓度，充分保证烟气的达标排放。
附图说明
图1：实施例1生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***流程图；
其中：1原灰储存及运输装置，2飞灰水洗脱氯装置，3水洗灰干燥装置，4热脱附装置，5加热装置，6飞灰储存装置，7除尘装置，8气体换热装置，9吸附装置。
图2：实施例2生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***流程图
其中：1原灰储存装置，2飞灰水洗脱氯装置，3水洗灰干燥装置，4热脱附装置，5加热装置，6飞灰储存装置，7除尘装置，8气体换热装置，9吸附装置，10烟气二燃室，11余热回收装置。
图3：生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清晰、完整的说明。
实施例1
如图1、3所示，本发明生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法，包括如下步骤：
步骤①：飞灰进场后，经过飞灰预处理单元进行水洗脱氯、干燥处理，处理后飞灰中可溶性氯含量≤1％，含水率≤3％，优选含水率≤2％。
步骤②：脱氯飞灰经输送、进料装置进入到热脱附装置中，通过调整转速以控制加料量，开启加热装置。
步骤③：飞灰在热脱附装置中加热升温，使飞灰物料的温度达到500℃，加热时间设定为60min，在高温条件下，飞灰中的有毒有害物质释放到脱附废气中，实现飞灰的解毒处理。
步骤④：步骤③中物料从热脱附装置出料端出料，通过气力输送的方式将物料降低至70℃，随后进入飞灰储存装置进行暂存。
步骤⑤：步骤③中热脱附装置内部产生的脱附废气从其出口排出，此时脱附废气温度约为500℃，经烟气再循环降温至300℃后，进入陶瓷滤筒以去除其中颗粒物，随后，利用自然空气对烟气进行间接降温，降温至70℃后烟气进入吸附装置以去除烟气中污染物，随后脱附废气达标排放。
步骤⑥：步骤③中热脱附装置套筒产生的烟气从夹层中排气口排出，排气口设置温度监测仪，此时炉膛气体温度约为600℃，随后通入部分自然空气对炉膛高温气体进行降温，降温至240℃后进行脱硝除尘处理，处理后炉膛气体达标排放。
实施例2
如图2所示，本发明生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法，包括如下步骤：
步骤①：飞灰进场后，经过飞灰预处理单元进行水洗脱氯、干燥处理，处理后飞灰中可溶性氯含量≤1％，含水率≤3％，优选含水率≤2％。
步骤②：脱氯飞灰经输送、进料装置进入到热脱附装置中，通过调整转速以控制加料量，开启加热装置。
步骤③：飞灰在热脱附装置中加热升温，使飞灰物料的温度达到600℃，加热时间设定为45min，在高温条件下，飞灰中的有毒有害物质释放到烟气中，实现飞灰的解毒处理。
步骤④：步骤③中物料从热脱附装置出料端出料，通过气力输送的方式将物料降低至70℃，随后进入飞灰储存装置进行暂存。
步骤⑤：步骤③中热脱附装置内部产生的烟气从脱附废气出口排出，此时脱附废气温度约为600℃，进入烟气二燃室加热至1400℃以分解烟气中二噁英，随后经余热回收装置，高温烟气降温至240℃，进入布袋除尘器以去除其中颗粒物，随后，利用自然空气对烟气进行间接降温，降温至70℃后烟气进入吸附装置吸附去除污染物，最终脱附废气达标排放。
步骤⑥：步骤③中热脱附装置套筒产生的烟气从夹层中排气口排出，排气口设置温度监测仪，此时炉膛气体温度约为700℃，随后通入部分自然空气对炉膛高温气体进行降温，降温至240℃后进行脱硝除尘处理，处理后炉膛气体达标排放。
Claims (7)
1.一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，其特征在于，主要包括飞灰预处理单元、热脱附单元、烟气净化单元、物料冷却及储存单元；
所述飞灰预处理单元的入口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的入口，所述飞灰预处理单元的出口与所述热脱附单元的入口相连，所述热脱附单元的脱附废气出口与所述烟气净化单元的入口相连，所述热脱附单元的物料出口与所述物料冷却及储存单元的入口相连，所述物料冷却及储存单元的出口为生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒***的出口；
所述飞灰预处理单元包括原灰储存及输送装置、飞灰水洗脱氯装置以及水洗灰干燥装置，所述原灰储存及输送装置即所述飞灰预处理单元的入口，所述原灰储存及输送装置的出口与所述飞灰水洗脱氯装置的入口相连，所述飞灰水洗脱氯装置的物料出口与所述水洗灰干燥装置相连的入口相连，所述水洗灰干燥装置的出口即飞灰预处理单元的出口；
所述热脱附单元主要包括脱氯飞灰输送及进料装置、热脱附装置以及加热装置，所述脱氯飞灰输送及进料装置的入口即为热脱附单元的入口，所述脱氯飞灰输送及进料装置的出口与所述热脱附装置的入口相连，所述热脱附装置的物料出口与所述物料冷却及储存单元的入口相连，所述热脱附装置的脱附废气出口与所述烟气净化单元的入口相连，所述加热装置的出口与所述热脱附装置的热源进口相连；
所述烟气净化单元主要包括除尘装置、气体换热装置、吸附装置以及在线监测装置，所述除尘装置的入口即为烟气净化单元的入口，所述除尘装置的出口与所述气体换热装置的入口相连，所述气体换热装置的出口与所述吸附装置及所述除尘装置入口相连，所述吸附装置的出口即为烟气净化单元的出口；
所述物料冷却及储存单元主要包括飞灰储存装置、冷却干燥装置，所述飞灰储存装置入口即为所述物料冷却及储存单元入口，所述冷却干燥装置出口与所述飞灰储存装置相连，所述飞灰储存装置的出口即所述物料冷却及储存单元的出口。
2.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，其特征在于，所述热脱附单元中热脱附装置选用绝氧加热方式，采用间接加热式炉窑或固体热载体炉窑；且根据物料的处理阶段分为预热段、烧成段、冷却段。
3.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，其特征在于，所述烟气净化单元中除尘装置为陶瓷滤筒除尘器或布袋除尘器，所述吸附装置为活性炭吸附床层或硒过滤器。
4.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，其特征在于，所述烟气净化单元中所述气体换热器为高温烟气进行降温，之后，一部分降温后烟气返回至所述除尘器入口。
5.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的***，其特征在于，所述物料冷却及储存单元中所述冷却干燥装置为冷冻除湿机。
6.一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法，采用权利要求1至5中任一项所述的***，其特征在于，包括如下步骤：
步骤①：飞灰经过飞灰预处理单元进行水洗脱氯、干燥处理；
步骤②：脱氯飞灰经输送、进料装置进入到热脱附装置中，通过调整转速以控制加料量，开启加热装置；
步骤③：飞灰在热脱附装置中加热升温，飞灰中的有毒有害物质在高温条件下释放到烟气中，实现飞灰的解毒处理；
步骤④：步骤③中物料从热脱附装置出料端出料，通过气力输送的方式对物料进行降温处理，随后进入飞灰储存装置进行暂存；
步骤⑤：步骤③中热脱附装置内部产生的烟气从脱附废气出口排出，进入烟气净化单元处理，脱附废气经烟气再循环降温后，进入除尘装置以去除其中颗粒物，随后，利用自然空气对烟气进行间接降温，降温后烟气进入吸附装置以去除烟气中污染物，随后脱附废气达标排放；
所述步骤①中飞灰预处理后飞灰中可溶性氯含量≤1％，含水率≤3％；
所述步骤③中热脱附装置中加热温度设置为300-600℃，加热时间为30-90min；
所述步骤④中物料出口温度为200-550℃，冷却后物料温度为60-70℃；
所述步骤⑤中脱附废气出口温度为200-550℃，进入陶瓷滤筒前温度为200-350℃，进入吸附装置前温度为70-80℃。
7.如权利要求6所述的一种生活垃圾焚烧飞灰热脱附解毒的方法，其特征在于，所述步骤⑤中脱附废气进入烟气二燃室，在温度为850-1500℃下分解二噁英，随后进入余热回收装置对高温烟气降温，回收余热至水洗灰干燥装置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116283338A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-23 | 福州大学 | 一种用于垃圾焚烧飞灰烧制陶粒的***和方法 |
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