CN211035721U - 一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其包括物料仓、生活垃圾焚烧飞灰的陈化预处理装置、造粒装置、加热强化带、固化颗粒浸泡池、高温热处置装置、可溶盐回收装置，物料仓与陈化预处理设备连接，陈化预处理设备与造粒装置连接，造粒装置通过输送装置与加热强化带连接，加热强化带与固化颗粒浸泡池连接；固化颗粒浸泡池的固体颗粒出口与高温热处置装置连接，固化颗粒浸泡池的液体出口与可溶盐回收装置连接，可溶盐回收装置与固化颗粒浸泡池连接。采用本实用新型的技术方案，高效分离且合理回收飞灰中的无机可溶盐组分，提高处置后烧结体中重金属离子的固化率和烧结体的性能，实现无害化资源化利用。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***

技术领域

本实用新型涉及环境保护技术和固体废弃物资源化利用领域，尤其涉及一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***。

背景技术

随着我国人民生活水平的提高，城镇建设的大力发展，生活垃圾产量的日益增多和城镇用地面积的逐渐减少，焚烧垃圾在生活垃圾处理中所占的比例越来越重。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，至20年底，生活垃圾焚烧处理设施规模将达到59.14万吨/日，焚烧处理所占比例将达到54%。因而生活垃圾焚烧过程中生产的灰渣，尤其是焚烧飞灰的安全处置成为亟需解决的问题。

生活垃圾焚烧飞灰主要收集于烟气管道、烟气净化装置、旋风分离器和布袋除尘器等处。飞灰中含有大量的钠盐、钾盐和氯盐等可溶无机盐、高含量的Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni等重金属以及高浓度强毒性的二噁英等有机致癌物，国家环境保护局将生活垃圾焚烧飞灰定义为危险废物，必须对飞灰进行稳定化和无害化处理。

国内外生活垃圾焚烧飞灰的稳定化无害化处置方法主要包括固化稳定化、湿式化学和高温处理三大类。其中，高温处理方法能分解消除飞灰中富集的二噁英等有机物、固化飞灰中的重金属明显降低其浸出率，处理后得到的烧结体可作为原料制备陶粒、微晶玻璃、混凝土骨料等，达到无害化资源化再利用目的，是国内外生活垃圾焚烧飞灰安全处置的一个重点探索研究方向。目前，国内高温处理技术可分为三个方向：高温烧制陶粒、熔融玻璃化处理和水泥窑协同处置。

在高温处置过程中，生活垃圾焚烧飞灰中无机可溶盐组分会使烧结体多项性能降低，降低烧结体的品质，飞灰中氯离子会和重金属结合形成低熔点的重金属氯盐，蒸发进入烟气中，致使烟气处理的难度增加，重金属在烧结体中的固化率降低。然而，在高温处置生活垃圾焚烧飞灰技术的三个方向中，仅水泥窑协同处置由于考虑水泥生料对氯离子含量的要求对飞灰采用水洗除氯预处理，例如公开号为CN101817650A的发明专利中采用水洗－碳酸化工艺以及三级由水洗罐和真空过滤机组合的水洗处理装置对飞灰进行预处理，处理后的飞灰中氯离子含量不高于0.5%，但在实际应用中，由于飞灰颗粒细小，水洗过程中形成的泥、水难以分离，严重影响可溶盐的分离效率。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，能高效脱除生活垃圾焚烧飞灰含有的大量可溶盐，并能有效固化重金属。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其包括物料仓、生活垃圾焚烧飞灰的陈化预处理装置、造粒装置、加热强化带、固化颗粒浸泡池、高温热处置装置、可溶盐回收装置，所述物料仓包括固化基材物料仓和生活垃圾焚烧飞灰料仓，所述固化基材物料仓、生活垃圾焚烧飞灰料仓分别与陈化预处理设备连接，所述陈化预处理设备与造粒装置通过输送装置连接，所述造粒装置通过输送装置与加热强化带连接，所述加热强化带通过输送装置与固化颗粒浸泡池连接；

所述固化颗粒浸泡池的固体颗粒出口通过输送机构与高温热处置装置连接，所述固化颗粒浸泡池的液体出口通过管道与可溶盐回收装置连接，所述可溶盐回收装置的液体出口与固化颗粒浸泡池的进水口通过管道连接。

其中，固化基材物料仓用于存储固化基材，固化基材用于与生活垃圾焚烧飞灰混合后进行固化。陈化预处理装置实际就是混合装置，主要将固化基材物料仓和生活垃圾焚烧飞灰料仓内的物料进行搅拌混合。造粒装置可以为辊压或挤压造粒装置，造粒装置将混合好的固化基材和生活垃圾焚烧飞灰进行固化前的成型造粒成固化颗粒，然后固化颗粒通过加热强化带进行加热强化，增强固化颗粒抗胀裂性能，再输送到固化颗粒浸泡池浸泡溶出颗粒中的可溶盐。对于脱盐处理的固化颗粒经过高温热处置装置进行高温热处置，进行高温熔融烧结后，除去固化颗粒中含有的二噁英，固化未溶出的重金属和盐类，然后回收。针对固化颗粒浸泡池内的液体，通过可溶盐回收装置进行回收处理，回收中产生分离的水可以进一步用于固化颗粒浸泡池进行脱盐使用，实现***用水的循环利用。

采用此技术方案，脱除了大量的可溶盐，并有效去除了飞灰中含有重金属和盐类，实现生活垃圾焚烧飞灰无害化资源化利用。

作为本实用新型的进一步改进，所述固化基材物料仓包括固化基材液体物料仓和固化基材粉体物料仓。其中，所述固化基材液体物料为重金属螯合剂，所述固化基材粉体物料可以是NaOH、KOH、硅酸钠等碱金属化合物与粉煤灰、硅灰、粘土类矿物质等的两种或者两种以上的混合。

作为本实用新型的进一步改进，所述陈化预处理装置包括喷淋装置和混合搅拌装置，所述固化基材液体物料仓的出口与喷淋装置连通，所述混合搅拌装置位于喷淋装置的下方，所述固化基材粉体物料仓、生活垃圾焚烧飞灰料仓的出口分别与混合搅拌装置的入口连接。采用此技术方案，使得固化基材液体更加均匀的与生活垃圾焚烧飞灰混合。

作为本实用新型的进一步改进，所述高温热处置装置包括高温热处置设备、物料回收设备、烟气净化装置、鼓风机和排气烟囱，所述高温热处置设备和物料回收设备通过皮带输送机连接，所述高温热处置设备、烟气净化装置、鼓风机和排气烟囱通过烟气输送管道连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述高温热处置设备包括高温熔融烧结装置和冷却机，所述冷却机与高温熔融烧结装置的出料口连接。冷却机用于经高温熔融烧结处理后物料的冷却。进一步的，高温熔融烧结处置区间为500~3000℃，升温速率0~200℃/min，降温速率0~300℃/min。

作为本实用新型的进一步改进，所述可溶盐回收装置包括管式膜过滤装置、可溶盐回收综合处理装置，所述固化颗粒浸泡池的液体出口与管式膜过滤装置的入口连接，所述管式膜过滤装置的出口与可溶盐回收综合处理装置的入口连接，所述可溶盐回收综合处理装置的脱盐处理的回用水出口与储水仓连通，所述储水仓与固化颗粒浸泡池的进水口连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述储水仓通过滤液泵与固化颗粒浸泡池的进水口连接。所述滤液泵进一步过滤回用水，添加至所述的固化颗粒浸泡池，用于浸泡固化体，实现***用水的循环利用。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热强化带设有温度调节装置和通风装置。进一步的，温度调节区间为50~150℃，加热固化的时间为2~12h。

作为本实用新型的进一步改进，所述固化颗粒浸泡池设有水温调节装置。进一步的，其中水温调节装置使得固化颗粒浸泡池的水温调节区间温度为5~100℃。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型的技术方案，能够高效分离且合理回收飞灰中的无机可溶盐组分，降低高温热处置前飞灰中钠盐、钾盐和氯盐等多种无机盐成分含量，降低高温热处置过程中烟气处理难度，提高处置后烧结体中重金属离子的固化率和烧结体的性能，并能有效固化重金属，实现无害化资源化利用。

附图说明

图1是本实用新型一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***的结构简图。

附图标记包括：

10-物料仓，20-陈化预处理装置，30-辊压或挤压造粒装置，40-加热强化带，50-固化颗粒浸泡池，60-高温热处置装置，70-可溶盐回收装置；

11-固化基材液体物料仓，12-固化基材粉体物料仓，13-生活垃圾焚烧飞灰料仓；

21-喷淋装置，22-混合搅拌装置；

61-高温热处置设备，62-物料回收设备，63-烟气净化装置，64-鼓风机，65-排气烟囱；

71-管式膜过滤装置，72-可溶盐回收综合处理装置，73-储水仓，74-滤液泵；

81-物料输送管道，82-皮带输送机，83-烟气输送管道，84-溶液输送管道。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其包括物料仓10、生活垃圾焚烧飞灰的陈化预处理装置20、辊压或挤压造粒装置30、加热强化带40、固化颗粒浸泡池50、高温热处置装置60、可溶盐回收装置70，所述物料仓10包括固化基材液体物料仓11、固化基材粉体物料仓12和生活垃圾焚烧飞灰料仓13，所述固化基材液体物料仓11、固化基材粉体物料仓12、生活垃圾焚烧飞灰料仓13分别通过物料输送管道81与陈化预处理装置20连接；所述陈化预处理装置20包括喷淋装置21和混合搅拌装置22，所述固化基材液体物料仓11的出口与喷淋装置21连通，所述混合搅拌装置22位于喷淋装置21的下方，所述固化基材粉体物料仓12、生活垃圾焚烧飞灰料仓13的出口分别与混合搅拌装置22的入口连接。

所述混合搅拌装置22与辊压或挤压造粒装置30通过皮带输送机82连接，所述辊压或挤压造粒装置30通过输送装置与加热强化带40连接，所述加热强化带40通过皮带输送机82与固化颗粒浸泡池50连接；所述固化颗粒浸泡池50的固体颗粒出口通过输送装置与高温热处置装置60连接。所述固化颗粒浸泡池50的液体出口通过溶液输送管与可溶盐回收装置70连接，所述可溶盐回收装置70的液体出口与固化颗粒浸泡池50的进水口通过管道连接。

具体而言，所述高温热处置装置60包括高温热处置设备61、物料回收设备62、烟气净化装置63、鼓风机64和排气烟囱65，所述高温热处置设备61和物料回收设备62通过皮带输送机82连接，所述高温热处置设备61、烟气净化装置63、鼓风机64和排气烟囱65通过烟气输送管道83连接。进一步的，所述高温热处置设备61包括高温熔融烧结装置和冷却机，所述冷却机与高温熔融烧结装置的出料口连接。冷却机用于经高温熔融烧结处理后物料的冷却。进一步的，高温熔融烧结处置区间为500~3000℃，升温速率0~200℃/min，降温速率0~300℃/min。

具体而言，所述可溶盐回收装置70包括管式膜过滤装置71、可溶盐回收综合处理装置72，所述固化颗粒浸泡池50的液体出口通过溶液输送管道84与管式膜过滤装置71的入口连接，所述管式膜过滤装置71的出口通过溶液输送管道84与可溶盐回收综合处理装置72的入口连接，所述可溶盐回收综合处理装置72的脱盐处理的回用水出口与储水仓73连通，所述储水仓73通过滤液泵74与固化颗粒浸泡池50的进水口连接。

其中，所述固化基材液体物料为重金属螯合剂，所述固化基材粉体物料可以是NaOH、KOH、硅酸钠等碱金属化合物与粉煤灰、硅灰、粘土类矿物质等的两种或者两种以上的混合。

进一步的，所述加热强化带40设有温度调节装置和通风装置。进一步的，温度调节区间为50~150℃，加热固化的时间为2~12h。

进一步的，所述固化颗粒浸泡池50设有水温调节装置。进一步的，其中水温调节装置使得固化颗粒浸泡池50的水温调节区间温度为5~100℃。

其中，固化基材液体物料仓11、固化基材粉体物料仓12、生活垃圾焚烧飞灰料仓13用于分别装载反应所需的固化基材液体物料、固化基材粉体物料、生活垃圾焚烧飞灰，按所需配比通过控制阀添加反应物料，焚烧飞灰和固化基材粉体物料通过物料输送管道81添加至陈化预处理装置20，固化基材液体物料通过喷淋装置21均匀喷洒至飞灰中，混合搅拌装置22搅拌混合，通过皮带输送机82将混合陈化后的飞灰混合料输送至辊压或挤压造粒装置30辊压成型飞灰固化颗粒，然后通过皮带输送机82输送至加热强化带40，在所需温度下加热强化2-12h，增强固化颗粒抗胀裂性能，再输送至固化颗粒浸泡池50浸泡一段时间溶出颗粒中的可溶盐。

在高温热处置过程中，达到浸泡脱盐效果的固化颗粒输送到高温热处置设备61中，高温熔融烧结，除去固化颗粒中含有的二噁英，固化未溶出的重金属和盐类。处置后的物料通过物料回收装置筛分回收，可用于制备性能稳定的陶粒、玻璃体或水泥原料。高温熔融烧结过程中产生的烟气通过烟气输送管道83进入烟气净化装置63净化达到排放要求，经鼓风机64进入排气烟囱65，排放到大气中。

在可溶盐回收过程中，将含有可溶盐的浸泡液通过溶液输送管道84输送至可溶盐回收装置70中的管式膜过滤装置71，除去液体中的颗粒，进入可溶盐回收综合处理装置72中进行分离、提纯可溶盐。该过程产生的回用水存储于储水仓73中，经滤液泵74进一步过滤，添加至上述的固化颗粒浸泡池50，用于浸泡固化颗粒，实现***用水的循环利用。

下面针对具体实施过程的实施例进行举例说明。

实施例1

将生活垃圾焚烧飞灰、固化基材A料（液体物料）和固化基材B料（粉体物料）添加至陈化反应设备，其中，A料经喷淋装置喷淋至飞灰中，三者的重量配比为1∶0.5∶0.25，通过混合搅拌装置混合形成飞灰混合物，皮带输送机输送至辊压或挤压造粒装置，经辊压或挤压造粒形成固化体颗粒，输送至加热强化带在100℃下加热强化3h，输送至固化颗粒浸泡池中，浸泡于25℃水中，水重量为固化体的5倍，浸泡时间为5天，所得到的飞灰固化颗粒中盐含量降至1.5%以下。浸泡液通过可溶盐回收***中的管式膜过滤装置进行过滤，除去液体中的颗粒，进入可溶盐回收综合处理设备中进行分离、提纯，回收的可溶盐满足工业用盐标准。

将浸泡脱盐后的固化颗粒输送至高温热处置***的高温热处置设备中，以10℃/min升温至1200℃高温烧结1h，形成烧结体，经冷却筛分后得到飞灰陶粒。所得陶粒的重金属浸出浓度达到标准要求，各项性能高于标准GB2839-81要求，可作为建筑材料安全使用。

实施例2

将生活垃圾焚烧飞灰、固化基材A料（液体物料）和固化基材B料（粉体物料）添加至陈化反应设备，其中，A料经喷淋装置喷淋至飞灰中，三者的重量配比为1∶0.3∶0.5，通过混合搅拌装置混合形成飞灰混合物，皮带输送机输送至辊压或挤压造粒装置，经辊压或挤压造粒形成固化体颗粒，输送至加热强化带在120℃下加热强化2h，输送至固化颗粒浸泡池中，浸泡于30℃水中，水重量为固化体的6倍，浸泡时间为3天，所得到的飞灰固化颗粒中盐含量降至1.5%以下。浸泡液通过可溶盐回收***中的管式膜过滤装置进行过滤，除去液体中的颗粒，进入可溶盐回收综合处理设备中进行分离、提纯，回收的可溶盐满足工业用盐标准。

将浸泡脱盐后的固化颗粒输送至高温热处置***的高温热处置设备中，以10℃/min升温至1300℃高温烧结3h，经急速水冷形成均质坚硬的玻璃熔渣，相应性能达到国家I类一般工业固废标准，可作为建筑材料安全使用。将上述玻璃熔渣按照微晶化热处理工艺：600℃退火2h，770℃核化2h，940℃晶化6h，制得耐酸碱性能好、满足国家标准的微晶玻璃。

实施例3

将生活垃圾焚烧飞灰、固化基材A料（液体物料）和固化基材B料（粉体物料）添加至陈化反应设备，其中，A料经喷淋装置喷淋至飞灰中，三者的重量配比为1∶0.4∶0.2，通过混合搅拌装置混合形成飞灰混合物，皮带输送机输送至辊压或挤压造粒装置，经辊压或挤压造粒形成固化体颗粒，输送至加热强化带在150℃下加热强化1h，输送至固化颗粒浸泡池中，浸泡于25℃水中，水重量为固化体的6倍，浸泡时间为3天，所得到的飞灰固化颗粒中盐含量降至1.5%以下、氯离子含量降至0.5%以下。浸泡液通过可溶盐回收***中的管式膜过滤装置进行过滤，除去液体中的颗粒，进入可溶盐回收综合处理设备中进行分离、提纯，回收的可溶盐满足工业用盐标准。

将浸泡脱盐后的固化颗粒输送至高温热处置***的高温热处置设备中，以10℃/min升温至1000℃高温烧结4h，形成烧结体，经冷却、破碎粉磨后用于制备水泥熟料。将上述烧结体粉体和天然水泥原料混合配制水泥生料，烧结体粉体的添加量为40%wt，烧结温度为1300℃，所烧制的水泥熟料的28天水化浆体重金属浸出量达到标准要求，水泥熟料的各项性能符合国家标准。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：其包括物料仓、生活垃圾焚烧飞灰的陈化预处理装置、造粒装置、加热强化带、固化颗粒浸泡池、高温热处置装置、可溶盐回收装置，所述物料仓包括固化基材物料仓和生活垃圾焚烧飞灰料仓，所述固化基材物料仓、生活垃圾焚烧飞灰料仓分别与陈化预处理设备连接，所述陈化预处理设备与造粒装置通过输送装置连接，所述造粒装置通过输送装置与加热强化带连接，所述加热强化带通过输送装置与固化颗粒浸泡池连接；

所述固化颗粒浸泡池的固体颗粒出口通过输送机构与高温热处置装置连接，所述固化颗粒浸泡池的液体出口通过管道与可溶盐回收装置连接，所述可溶盐回收装置的液体出口与固化颗粒浸泡池的进水口通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述固化基材物料仓包括固化基材液体物料仓和固化基材粉体物料仓。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述陈化预处理装置包括喷淋装置和混合搅拌装置，所述固化基材液体物料仓的出口与喷淋装置连通，所述混合搅拌装置位于喷淋装置的下方，所述固化基材粉体物料仓、生活垃圾焚烧飞灰料仓的出口分别与混合搅拌装置的入口连接。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述高温热处置装置包括高温热处置设备、物料回收设备、烟气净化装置、鼓风机和排气烟囱，所述高温热处置设备和物料回收设备通过皮带输送机连接，所述高温热处置设备、烟气净化装置、鼓风机和排气烟囱通过烟气输送管道连接。

5.根据权利要求4所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述高温热处置设备包括高温熔融烧结装置和冷却机，所述冷却机与高温熔融烧结装置的出料口连接。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述可溶盐回收装置包括管式膜过滤装置、可溶盐回收综合处理装置，所述固化颗粒浸泡池的液体出口与管式膜过滤装置的入口连接，所述管式膜过滤装置的出口与可溶盐回收综合处理装置的入口连接，所述可溶盐回收综合处理装置的脱盐处理的回用水出口与储水仓连通，所述储水仓与固化颗粒浸泡池的进水口连接。

7.根据权利要求6所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述储水仓通过滤液泵与固化颗粒浸泡池的进水口连接。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述加热强化带设有温度调节装置和通风装置。

9.根据权利要求1~7任意一项所述的生活垃圾焚烧飞灰高温热处置资源化利用***，其特征在于：所述固化颗粒浸泡池设有水温调节装置。

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