一种垃圾焚烧飞灰的处理系统及方法与流程

1.本发明涉及固体废弃物治理技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰的处理系统及方法。


背景技术：

2.根据《国家危险废物名录2021》规定，生活垃圾焚烧飞灰属于危险废物。我国的能源禀赋具有“富煤少油”的特点，高温熔渣煤气化技术以其有效气产量大，单位处理量大日益受到重视，但我国存在大量的高灰熔点煤，若要气化高灰熔点煤，需要添加大量的石灰石作为助熔剂，调节煤灰熔融性，开采石灰石不仅破坏生态环境，而且提高了煤气生产成本。
3.目前处置垃圾焚烧飞灰的主流技术是固化稳定后填埋，固化稳定化方式有螯合剂稳定固化与水泥固化。现有技术具有以下缺陷：螯合剂本身是带毒性的；固化后的飞灰减容性效果较差；固化飞灰的长期稳定性差，有毒物质再释放的风险高。
4.专利cn101476032a公开了一种城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理的方法，具体为：将垃圾飞灰、粘结剂、稳固剂及含铁制粒物等制成含铁料小球，含铁料小球与铁矿、溶剂及燃料等混合进行烧结成球团炼钢；但飞灰中含有cl、na、k、pb等有害元素，这些元素会在冶炼过程中进入铁水，进而严重影响钢铁的质量。
5.专利cn106734099a公布了一种垃圾焚烧飞灰的处置方法，采用有机粘结剂或石灰浆作为粘结试剂，掺入垃圾焚烧飞灰，在高温下烧制成玻璃体，重金属被固化于飞灰与壳料形成低熔点共熔体中形成玻璃体，但该方法额外加入有机粘结剂，且需要单独的炉子处理，增加了飞灰处置的二次污染与投资。
6.因此，有必要对垃圾焚烧飞灰的处理方法进行深入研究。


技术实现要素：

7.为此，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰的处理系统及方法。
8.第一方面，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰的处理系统，包括：
9.水洗飞灰预处理单元，用于将垃圾焚烧飞灰处理成干化飞灰；
10.飞灰配比系统，根据高灰熔点煤和干化飞灰的元素组成确定所述干化飞灰的用量；
11.水洗飞灰计量投加单元，用于向所述高灰熔点煤中加入干化飞灰；
12.气化熔融单元，用于将飞灰和高灰熔点煤进行气化熔融。
13.作为优选，在上述处理系统中，所述水洗飞灰预处理单元包括顺次连接的料仓、螺旋输送机、烘干机、布袋除尘器和干化飞灰储仓。
14.作为优选，在上述处理系统中，所述水洗飞灰计量投加单元包括顺次连接的飞灰粉磨机、造粒机和计量加料机。
15.作为优选，在上述处理系统中，所述烘干机采用热烟气供热；所述气化熔融单元为煤气化炉。
16.第二方面，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰的处理方法，包括：
17.将垃圾焚烧飞灰进行水洗得到水洗灰飞；
18.将所述水洗灰飞经烘干得到干化飞灰；
19.所述干化飞灰与高灰熔点煤经配料后进行气化熔融。
20.作为优选，在上述处理方法中，所述水洗的方法包括：将垃圾焚烧飞灰按液固比2～5：1与水进行混合，搅拌均匀后，采用卧螺离心机对所得料浆进行提浓，所得滤饼即为水洗灰飞。垃圾焚烧飞灰经水洗后可去除95％的氯离子和70％以上的钾钠离子，所得到的干化飞灰有益成分cao含量超过53％，达到了优质石灰石cao含量＞50％的要求，与此同时，大幅减少氯离子对煤气化炉的腐蚀作用，有效延长其使用寿命。
21.作为优选，在上述处理方法中，所述干化飞灰的含水率低于2％。
22.作为优选，在上述处理方法中，所述干化飞灰的用量为高灰熔点煤质量的3～10％。
23.作为优选，在上述处理方法中，所述方法还包括：将熔融态灰渣进行急冷处理。
24.在一些具体的实施方式中，所述急冷处理包括：将熔融态灰渣经排渣口直接进入40～60℃水中，熔渣从高温熔融态直接急冷成为致密玻璃体。
25.基于上述技术方案，本发明的有益效果如下：
26.1)本发明采用水洗过的飞灰，水洗飞灰可除去大部分的cl、na、k等元素，干燥后无需添加粘结剂，简单成型后与高灰熔点煤掺混投加入气化炉，水洗后飞灰与煤渣形成低温共熔物，保证排渣顺畅，实现水洗飞灰的资源化利用。既解决了高灰熔点煤灰熔融性差，不好用与气化工艺的技术问题，又解决了水洗飞灰资源化合理利用的问题。
27.2)本发明将垃圾焚烧飞灰进行处理后作为煤基气化的助熔剂，利用煤气化炉的热量熔融成玻璃体，无需额外新建处理装置，并且能够降低煤灰熔融点。
28.3)本发明水洗后的飞灰氧化钙含量高达50～60％，是优良的碱性煤灰助熔剂，减少了煤基气化对石灰石的依赖，减少矿山开采，间接保护了环境。
29.4)本发明将干化飞灰与煤基气化熔融所得到的熔渣进行急冷后产出致密玻璃体，飞灰中的其他重金属被固化在致密的玻璃体晶格内，不影响煤气质量，同时玻璃体对飞灰及煤渣有良好的减容效果，实现飞灰中重金属的固化，该玻璃体可作为铺路材料，实现飞灰的资源化利用。
附图说明
30.图1是本发明提供的垃圾焚烧飞灰的处理系统结构示意图；
31.其中，1-料仓，2-螺旋输送机，3-烘干机，4-布袋除尘器，5-干化飞灰储仓，6-飞灰配比系统，7-称重模块。
具体实施方式
32.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
34.实施例1
35.本实施例提供一种垃圾焚烧飞灰的处理系统。参见图1，该处理系统包括：
36.水洗飞灰预处理单元，用于除去垃圾焚烧飞灰中含有的大部分的cl、na、k等元素，得到的干化飞灰中cao含量超过53％，用作高灰熔点煤气化助熔剂。水洗飞灰预处理单元包括顺次连接的料仓1、螺旋输送机2、烘干机3、布袋除尘器4和干化飞灰储仓5。
37.飞灰配比系统6，通过高灰熔点煤和干化飞灰的元素组成确定干化飞灰的用量。
38.水洗飞灰计量投加单元，用于向高灰熔点煤中加入干化飞灰。水洗飞灰计量投加单元包括顺次连接的飞灰粉磨机、造粒机和计量加料机(包括称重模块7)。
39.气化熔融单元，用于将飞灰和高灰熔点煤进行气化熔融。
40.急冷处理单元，用于对所得的熔融态灰渣进行急冷处理，得到致密玻璃体。
41.实施例2
42.本实施例提供一种垃圾焚烧飞灰的处理方法，包括以下步骤：
43.将垃圾焚烧飞灰进行水洗，所得湿料储存在料仓1内，将料仓1内的湿料经过螺旋输送机2缓慢输入烘干机3内，烘干机采用热烟气供热，将飞灰烘干至含水率低于2％，为了防止干燥造成粉尘，在烘干机3后设置布袋除尘器4，除尘器烟气进入后系统处理，捕集下的底灰返回干化飞灰储仓5暂存。根据实验室给出的高灰熔点煤的元素分析数据、干化飞灰的组分参数及气化系统测定的给煤数据，自动计算出最优配灰数量。飞灰配比系统控制干化飞灰储仓5的出料螺旋，向高灰熔点煤中投加一定的干化飞灰。干化飞灰添加量为高灰熔点煤的3～10％。
44.添加干化飞灰后的高灰熔点煤，经输料工段进入煤气化炉进行反应。最终飞灰中的组分与煤渣形成共熔物，达到降低煤灰流动温度的目的。飞灰中所含的重金属也被固化在急冷后的致密玻璃体中。玻璃体可用作建筑材料，实现飞灰的资源化利用。
45.实施例3
46.煤样(高灰熔点煤)1的工业分析与元素分析分别见表1和表2，干化飞灰1的元素分析见表3。通过飞灰配比系统计算出干化飞灰1的用量为煤样1质量的4％。
47.表1
48.煤样水分，mad灰分，aad挥发分，vad14.420.111.78
49.表2
50.煤样sio2al2o3fe2o3caomgotio2so3k2ona2o150.4334.253.054.961.60.780.692.361.3
51.表3
52.干化飞灰sio2al2o3fe2o3caomgok2ona2o19.574.051.4739.212.594.23.41
53.本实施例煤样的灰流动温度为1450℃。当按照上述方式进行气化时，灰流动温度降至1225℃。
54.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。