垃圾焚烧飞灰水洗装置及垃圾焚烧飞灰的水洗方法与流程

1.本发明属于固体废物污染控制技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰水洗装置及垃圾焚烧飞灰的水洗方法。


背景技术：

2.垃圾焚烧飞灰中含有大量可溶性盐，含盐量在35％-45％，而可溶性盐中氯含量可达18％-25％。飞灰中含有钙、硅、铝、活性炭以及铅、锌、铜等物质，具有强碱性、有害物质多、成分复杂等特点。飞灰实现资源化需要解决三个难题，一是二噁英类物质去除、二是重金属类物质去除、三是氯含量低于1％。水洗方法可以有效降低飞灰中氯含量的有效。目前水洗采用三级逆流水洗结合离心方式，离心使用卧式螺旋离心机。卧式螺旋离心机是利用离心沉降原理进行固液分离，没有滤网滤布，与带式过滤机、板框压滤机相比，不容易堵塞，可以实现连续运行，分离效率高，自动化程度高，操作环境好。在使用卧式螺旋离心机进行飞灰水洗的过程中存在如下问题：
⑴
分离出的灰泥含水率高；
⑵
分离出的盐水中悬浮物浓度高；
⑶
分离能耗大；
⑷
设备造价高，设备投资大。为了降低分离后盐水的悬浮物浓度，采用多级离心的方式会导致运行成本增加，也增加了设备投入数量，增加水洗工序设备设置的复杂性，因此需要更好的解决方法。
3.cn201520645649.9公开了一种垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐系统,它的目的是提供一种实现了飞灰的无害化和资源化处理，焚烧飞灰能满足水泥生产所用原料标准的垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐系统。该技术方案:垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐方法，包括：a、水洗：垃圾焚烧飞灰从飞灰仓储吹入螺旋输送机a，经螺旋输送机a进入搅拌罐a，加入定量水，且飞灰和水的重量比为1：3，飞灰250kg，水750kg，搅拌过程中加入质量为飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟，搅拌充分后得到泥浆；b、脱水：泥浆经过缓存罐a输送到卧式离心机a进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和含水及二噁英的飞灰，含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐b；c、二次水洗：含水及二噁英的飞灰经螺旋输送机b输送入搅拌罐b，且以初始飞灰和水的重量比为1：3加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到二次泥浆；d、二次脱水：二次泥浆经过缓存罐b输送到卧式离心机b进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和二次含水及二噁英的飞灰，二次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，二次含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐c；e、二次含水及二噁英的飞灰输送至搅拌罐c，且以初始飞灰和水的重量比为1：2加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到三次泥浆；f、三次泥浆进入卧式离心机c进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和三次含水及二噁英的飞灰，三次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1％的飞灰进入水泥窑在1400℃以上焚烧后飞灰变成水泥原料，二噁英在800℃以上裂解，减少了99％以上的二噁英产生。卧式离心机a的进料口连接着泥浆泵b的出料口；卧式离心机a的出渣口连接着螺旋输送机b，卧
式离心机a的出液口通过出液管道连接着混凝沉淀池；螺旋输送机b设有两个出料口。第二级水洗脱盐装置包括搅拌罐b，每个螺旋输送机b的出料口连接着一个搅拌罐b，每个搅拌罐b内的浆液经泥浆泵c送入缓存罐b，缓存罐b内的浆料经泥浆泵d送入卧式离心机b进行脱水；卧式离心机b的出渣口连接着螺旋输送机c，卧式离心机b的出液口通过出液管道连接着混凝沉淀池；螺旋输送机c设有两个出料口。第三级水洗脱盐装置包括搅拌罐c，每个螺旋输送机c的出料口连接着一个搅拌罐c，每个搅拌罐c内的浆液经泥浆泵e送入缓存罐c，缓存罐c内的浆料经泥浆泵f送入卧式离心机c进行脱水，卧式离心机c的进料口连接着泥浆泵f的出料口；卧式离心机c的出渣口连接着水泥窑。其不足之处是:卧式离心机在第一级水洗后离心时泥水分离效果不好，由于飞灰还有15％-20％左右直径低于20微米的细小颗粒，当卧式离心机设置在较高转速时，飞灰中细小颗粒容易粘附在大颗粒飞灰上，造成离心口堵塞。当离心机设置在较低转速时，细小颗粒随飞灰水洗后盐水排出，造成盐水悬浮物浓度高。飞灰与水的比例为1:3，飞灰水洗分离出的盐水浓度低，耗水量大，后续蒸发分盐成本高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术缺陷，提供一种飞灰经过四级水洗能够更有效的去除其中的可溶性盐，降低水洗灰中可溶性氯含量，提高飞灰脱盐效果，从而满足飞灰处理产物污染控制要求，避免飞灰处理产物二次污染风险的垃圾焚烧飞灰的水洗方法。本发明的另一目的是提供一种降低水洗能耗，解决现有水洗方法存在能耗大的问题的垃圾焚烧飞灰的水洗方法。本发明的再一目的是提供一种采用四级水洗，比常规三级逆流水洗增加飞灰水洗次数，飞灰中可溶性盐含量更低，相应可溶性氯含量更低；飞灰水洗中第一级和第二级离心采用叠螺式污泥脱水机，相比卧式螺旋离心机能耗显著降低的垃圾焚烧飞灰水洗装置。
5.本发明的第一技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰水洗装置，其特殊之处在于，所述垃圾焚烧飞灰水洗装置包括级联机构和离心机构；所述级联机构由搅拌桶、搅拌桶经管路连接的污泥泵、污泥泵经管路连接的离心机、离心机经管路接入的储水桶、储水桶的出水管连接的污水泵组成；所述离心机构由螺旋离心机、接续所述级联机构储水桶污水泵的进水管路、螺旋离心机的出水管路所连接的储水桶、储水桶的出水管路连接的污水泵组成。
6.作为优选：所述垃圾焚烧飞灰水洗装置由多级排列在前的级联机构、交错排列在后的离心机构组成；前一级级联机构中的污水泵通过进水管连接离心机构的螺旋离心机，螺旋离心机的出水管接入下一级级联机构的搅拌桶，所述离心机构的螺旋离心机离心后的灰泥进入第二级搅拌槽；最后一级级联机构的搅拌桶得到处理后的冷凝水和新鲜水，离心机输出暂存的净灰。
7.作为优选：所述垃圾焚烧飞灰水洗装置由多级级联机构组成；后一级污水泵排出的污水返回到前一级的搅拌桶中；最后一级级联机构的搅拌桶得到处理后的冷凝水和新鲜水，离心机输出暂存的净灰。
8.本发明的第二技术解决方案是根据垃圾焚烧飞灰水洗装置的垃圾焚烧飞灰的水洗方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
9.⑴
定量飞灰与第二级离心后的出水，在第一级级联机构的水洗桶内混合设定时间后，由第一泥浆泵输送至第一级离心机；
10.⑵
第一级离心机离心后的飞灰与第三级级联机构离心后的出水以及第一级级联机构的离心出水，经再次离心后的飞灰在第二级级联机构的水洗桶内混合至设定时间后，由第二泥浆泵输送至第二级级联机构的离心机；
11.⑶
第二级级联机构的离心机离心后的飞灰与第四级级联机构离心后出水在第三级级联机构的水洗桶内混合至设定时间后，由第三泥浆泵输送至第三级级联机构的离心机；
12.⑷
第三级级联机构的离心机离心后飞灰与自来水和第一级级联机构离心出水，经蒸发后的冷凝水在第四级级联机构的水洗桶内混合至设定时间后，由第四级泥浆泵输送至第四级级联机构的离心机；
13.⑸
第一级级联机构离心机的出水经所述离心机构的卧式螺旋离心机离心后，飞灰由第一级泥浆泵输送至第二级级联机构的水洗桶。
14.本发明的第三技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰四级水洗方法，其特殊之处在于，包括垃圾焚烧飞灰水洗装置，由顺序经管路连接的第一级搅拌桶、第一级泥浆泵、第一级叠螺式污泥脱水机、第一级储水桶、第一级污水泵、第二级搅拌桶、第二级叠螺式污泥脱水机、第二泥浆泵、第二级储水桶、第二级污水泵、第三级搅拌桶、第三级泥浆泵、第三级卧式螺旋离心机、第三级储水桶、第三级污水泵、第四级搅拌桶、第四级泥浆泵、第四级卧式螺旋离心机、第四级储水桶、第四级污水泵、第五级卧式螺旋离心机和第五级储水桶；水洗方法具体包括以下步骤：
15.第一级水洗：定量飞灰与第二级离心后出水在第一级搅拌桶内混合到设定时间后，由第一泥浆泵输送至第一级离心机；
16.第二级水洗：第一级离心机离心后的飞灰与第三级离心后出水以及第一级离心出水经再次离心后的飞灰，在第二级搅拌桶内混合到设定时间后，由第二级泥浆泵输送至第二级离心机；
17.第三级水洗：第二级离心机离心后的飞灰，与第四级离心后出水在第三级搅拌桶内混合到设定时间后，由第三泥浆泵输送至第三级离心机；
18.第四级水洗：第三级离心机离心后飞灰与自来水和第一级离心出水经蒸发后的冷凝水，在第四级搅拌桶内混合到设定时间后，由第四泥浆泵输送至第四级离心机；
19.第一级离心出水通过第一级污水泵输送至第五级卧式螺旋离心机离心，离心出水进入蒸发工序，离心后固相落入第二级搅拌桶内。
20.本发明的第四技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰第一级水洗方法，其特殊之处在于，包括垃圾焚烧飞灰水洗装置，所述装置的第一级水洗搅拌桶分为等体积大小的两个格间，设有两台搅拌机，两格间独立分隔，其中的第一格间作为混合，另一格间作为出料，两格间互为备用；第一级水洗方法具体包括以下步骤：
21.⑴
将第二级储水桶飞灰洗水10m3全部泵入第一级水洗搅拌桶中的一个格间，加入设定数量的飞灰，边加飞灰边搅拌，搅拌速度为500rpm；
22.⑵
飞灰投加完毕后搅拌30分钟；搅拌达到30分钟后灰浆泵入叠螺式污泥脱水机离心；
23.⑶
当第二级储水桶飞灰洗水达到10m3时，将其泵入第一级水洗搅拌桶另一格间，加入设定量的飞灰，以实现飞灰连续水洗。
24.本发明的第五技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰第二级水洗方法，其特殊之处在于，包括第二级水洗搅拌桶分设的两个格间；第二级水洗方法具体包括以下步骤：
25.⑴
第二级水洗，将第三级储水桶飞灰洗水10m3全部泵入第二级水洗搅拌桶的一个格间；
26.⑵
加入第一级离心机脱出的水洗灰和浓盐水离心后的灰渣，边投料边搅拌，搅拌速度为500rpm；
27.⑶
投料完成后搅拌30分钟，搅拌30分钟后灰浆离心脱水；
28.第二级水洗投料不需要计量水洗灰和灰渣重量，投料时间由离心机出料速度决定。
29.本发明的第六技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰第四级水洗方法，其特殊之处在于，包括第四级水洗搅拌桶分设的两个格间；第四级水洗方法具体包括以下步骤：
30.⑴
将盐水蒸发后形成的冷凝水投入到第四级水洗搅拌桶的一个格间；
31.⑵
当冷凝水不足10m3时，补充自来水或厂内含盐量降低的中水至10m3；
32.⑶
加入第三级离心机脱出的水洗灰，边投料边搅拌，搅拌速度为500rpm；
33.⑷
投料完成后搅拌30分钟，搅拌30分钟后灰浆离心脱水；
34.第二级水洗投料不需要计量水洗灰和灰渣重量，投料时间由离心机出料速度决定；第四级离心后水洗灰含氯量在0.2％以下，含水率在38％～42％。
35.本发明的第七技术解决方案是所述垃圾焚烧飞灰的水洗方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
36.⑴
对于含盐率在35％～45％范围内的飞灰，四级水洗中每一级飞灰与水洗用水质量比均为1:2；
37.⑵
每一级水洗后的飞灰都通过离心机离心，离心后飞灰含水率均控制在38％～42％；
38.⑶
第二级离心后出水作为第一级水洗用水，要求含盐率在5％～8％范围内；
39.⑷
第三级离心后出水作为第二级水洗用水，要求含盐率在2％～5％范围内；
40.⑸
第四级离心后出水作为第三级水洗用水，要求含盐率在2％以下；
41.⑹
自来水和第一级离心出水经蒸发得到的冷凝水作为第四级水洗用水；
42.⑺
每级水洗时间为30～60min；
43.⑻
第一级离心后出水采用卧式螺旋离心机离心，离心后出水悬浮物浓度低于100mg/l。
44.作为优选：第一级和第二级离心机采用叠螺式污泥脱水机；第三级和第四级离心机采用卧式螺旋离心机。
45.与现有技术相比，本发明的有益效果:
46.⑴
经水洗后的飞灰可溶性氯含量显著降低，稳定满足飞灰处理产物污染控制要求。根据逆流恒量洗涤规律，随着洗涤次数增加，被洗物料中所含的溶质浓度就越低，洗涤效率就越高，本发明通过四级水洗，比常规三级逆流水洗增加飞灰水洗次数，飞灰中可溶性盐含量更低，相应可溶性氯含量更低；
47.⑵
飞灰水洗用水量少。水洗的灰水比为1:2，每吨飞灰水洗需要补充新鲜水的为0.5吨，而目前常见水洗的灰水比为1:3，新鲜水用量在1吨以上。
48.⑶
飞灰水洗后可溶性盐含量高。飞灰水洗后可溶性盐含量可达到20％以上，而目前常见的水洗工艺只有10％-15％。
49.⑷
飞灰水洗能耗低。飞灰水洗中第一级和第二级离心采用叠螺式污泥脱水机，与卧式螺旋离心机相比，能耗低；
50.⑸
设备投入少，投资成本低。四级水洗工艺涉及的主要动设备包括两台叠螺式污泥脱水机、三台卧式螺旋离心机、八台搅拌机、四台泥浆泵、四台污水泵。其中耗能最大的就是卧式螺旋离心机。某地三级逆流飞灰水洗使用六台卧式螺旋离心机。具有同样处理规模的卧式螺旋离心机其价格是叠螺式污泥脱水机的3-4倍。本工艺至少节省1/3设备投入；
51.⑹
后续蒸发能耗低。飞灰水洗得到的水洗水含盐量较高，有20％以上，比其他水洗工艺高5％-10％，节省蒸发能耗至少在30％。
附图说明
52.图1是本发明垃圾焚烧飞灰水洗工艺流程示意图。
具体实施方式
53.本发明下面将结合实施例作进一步详述：
54.实施例1：垃圾焚烧飞灰水洗装置及飞灰四级水洗
55.请参阅图1所示，本发明的飞灰水洗工艺流程，包括搅拌桶10、叠螺式污泥脱水机11、储水桶12、泥浆泵13、污水泵15、搅拌桶20、叠螺式污泥脱水机21、储水桶22、泥浆泵23、污水泵25、搅拌桶30、卧式螺旋离心机31、储水桶32、泥浆泵33、污水泵35、搅拌桶40、卧式螺旋离心机41、储水桶42、泥浆泵43、污水泵55、卧式螺旋离心机51、储水桶52。
56.第一级水洗：定量飞灰与第二级离心后出水在第一级搅拌桶10内混合设定时间后由泥浆泵13输送至第一级离心机11；
57.第二级水洗：第一级离心机11离心后飞灰与第三级离心后出水以及第一级离心出水经再次离心后的飞灰在第二级搅拌桶20内混合设定时间后由泥浆泵23输送至第二级离心机21；
58.第三级水洗：第二级离心机21离心后飞灰与第四级离心后出水在第三级搅拌桶30内混合设定时间后由泥浆泵33输送至第三级离心机31；
59.第四级水洗：第三级离心机33离心后飞灰与自来水和第一级离心出水经蒸发后的冷凝水在第四级搅拌桶40内混合设定时间后由泥浆泵43输送至第四级离心机41；
60.第一级离心出水通过污水泵15输送至卧式螺旋离心机51离心，离心出水进入蒸发工序，离心后固相落入第二级搅拌桶20内。
61.实施例2：飞灰第一级水洗方法
62.第一级水洗搅拌桶分为2格，等体积大小，有2台搅拌机，2格独立分隔，1格作为混合，另1格作为出料，2格互为备用。首先将第二级储水桶飞灰洗水10m3全部泵入第一级水洗搅拌桶1格，加入5吨飞灰，边加飞灰边搅拌，搅拌速度为500rpm。飞灰投加完毕后搅拌30分钟。搅拌达到30分钟后灰浆可以泵入叠螺式污泥脱水机离心。当第二级储水桶飞灰洗水达到10m3时，将其泵入第一级水洗搅拌桶另外1格，加入5吨飞灰，投加方式、搅拌速度、搅拌时间同上。这样可以实现飞灰连续水洗。
63.实施例3：飞灰第二级水洗方法
64.第二级水洗搅拌桶分为2格，形式与第一级水洗相同。第二级水洗首先需要将第三级储水桶飞灰洗水10m3全部泵入第二级水洗搅拌桶1格，加入第一级离心机脱出的水洗灰和浓盐水离心后的灰渣，边投料边搅拌，搅拌速度为500rpm。投料完成后搅拌30分钟。搅拌30分钟后灰浆可以离心脱水。第二级水洗投料不需要计量水洗灰和灰渣重量，投料时间由离心机出料速度决定。
65.实施例4：飞灰第四级水洗方法
66.第四级水洗搅拌桶分为2格，形式与第一级水洗相同。第四级水洗首先需要将盐水蒸发后形成的冷凝水投入到第四级水洗搅拌桶1格，当冷凝水不足10m3时，补充自来水或厂内含盐量降低的中水至10m3。加入第三级离心机脱出的水洗灰，边投料边搅拌，搅拌速度为500rpm。投料完成后搅拌30分钟。搅拌30分钟后灰浆可以离心脱水。第二级水洗投料不需要计量水洗灰和灰渣重量，投料时间由离心机出料速度决定。第四级离心后水洗灰含氯量在0.2％以下，含水率在38％～42％。
67.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。