一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置及方法与流程

1.本发明属于城市固体废物焚烧飞灰处理领域，更具体地，涉及一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置及方法。


背景技术：

2.飞灰被列为危废废物，近年来飞灰产量随生活垃圾焚烧规模迅猛增长。在生活垃圾炉内焚烧过程，颗粒物中粒径较小的部分(＜200μm)被夹带进入烟道气中，或在焚烧后区域沉降，或被烟气净化系统捕集。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(gb 18485-2014)第3.6条关于飞灰的定义，飞灰是指烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，需要严控的飞灰主要是限定在产率较高且重金属毒性较强的烟气净化系统捕集物，而现有报道的飞灰采集装置应用场景均是烟道气中飞灰采集，如cn114486399a 《一种垃圾焚烧飞灰自动采样装置、方法及检测方法》和cn114441244a 《一种垃圾焚烧飞灰取样方法、系统、存储介质及智能终端》，且由于缺少适宜的烟尘分离收集措施难以捕集细颗粒物，无论是飞灰的粒径分布特征还是飞灰中所含重金属污染物特性，所采集的飞灰样品与最终通过布袋、脱酸塔、静电除尘等烟气净化设施捕集下来的飞灰有较大差异，并不能等同于gb 18485-2014定义的飞灰。
3.目前，绝大部分的飞灰在生活垃圾焚烧厂内稳定化处理后送填埋处置以防止重金属污染，作为飞灰处理质量的守门员，飞灰厂内处理如果无法实现稳定达标，后续飞灰填埋处置的生态环境风险也将不断加剧。提高飞灰采样频次并快速获取重金属检测数据，是优化后续飞灰稳定化处理螯合剂用料、反应时间的重要基础，但是，当前不仅没有适用于gb 18485-2014 所定义飞灰的采集装置，也缺少可同步实现飞灰在线采集和重金属快速检测的装置和方法，生活垃圾焚烧厂只能采用低频次的人工采样(1次/天) 和实验室送检(2-3天出结果)这种费时费力的操作方式，难以及时掌握飞灰重金属数据变化，导致飞灰重金属检测数据的反馈和应用严重滞后。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置及方法，该装置直接布设在飞灰输送系统，将采样和检测结合为一体，通过刮板3和集灰器皿2相互配合，使得采集后的飞灰被刮板3刮平进行自动整形，整形后飞灰可直接进行重金属快速检测，能够实现飞灰采集和快速检测同步进行，由此填补飞灰输送系统在线采样的空白，并解决现有自动采样装置难以实现飞灰采集和重金属检测同步一体化的技术问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其设置于飞灰斗提机出口至飞灰储罐进口间的飞灰输送管道外侧，其包括采样室和检测分析室，两室由可旋转的第一挡板4分隔开来；
6.所述采样室设有集灰器皿2、刮板3，其中刮板3的底面与集灰器皿2 的顶部齐平；
7.所述检测分析室设有树脂光学薄片5、重金属快速检测仪6，其中树脂光学薄片5设置于重金属快速检测仪6的检测端，检测端设有镜面吹扫自动开关，用于开启或关闭镜面吹扫自动功能。
8.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述刮板3平行设置于集灰器皿2顶部，刮板3与集灰器皿2相向运动刮平飞灰样品，使集灰器皿2中飞灰样品表面平整。
9.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述刮板3垂直设置于集灰器皿2顶部，保持刮板3不动，在集灰器皿2输送至检测分析室过程中刮板3刮平飞灰样品，使集灰器皿2中飞灰样品表面平整。
10.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述集灰器皿2内设有重量传感器。
11.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述集灰器皿2内还设有振动器，用于在收集飞灰样品过程中振动整平飞灰。
12.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述采样室，还设有第二挡板1，所述第二挡板1与刮板3垂直，用于开启或关闭采样室；所述重金属快速检测仪6外侧设有显示控制界面7，所述显示控制界面7设有数控分析系统。
13.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其所述一体化装置，在采样室或检测分析室的侧边设有第一管道8，用于连接空气压缩机；所述采样室和/或检测分析室，底部设有检修口。
14.优选地，所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，其第一管道8设置在采样室一侧时，检测分析室一侧还设有第二管道9和第三挡板10，所述第二管道9同第一管道8形成飞灰回流通路，所述第三挡板10，设置在第二管道9和原飞灰输送管道连接处，用于开启或关闭飞灰回流通路。
15.按照本发明的另一方面，还提供了一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的方法，其采用如本发明所述的飞灰自动采样与重金属快速检测一体化的装置采集检测，包括以下步骤：
16.集灰器皿2按照预设重量采集飞灰样品；
17.采集的飞灰样品经刮板3刮平、整形后，使飞灰样品表面平整；
18.刮平、整形后的飞灰样品输送至重金属快速检测仪6的检测端，进行重金属快速检测。
19.优选地，所述飞灰自动采样与重金属快速检测一体化的方法，其所述刮板3刮平，保持刮板3不动，输送飞灰样品时被刮板3刮平或者刮板3 与集灰器皿2在同一水平线上相向运动，使飞灰样品被刮板3刮平。
20.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置布设在飞灰输送系统适宜位置，直接采集《生活垃圾焚烧污染控制标准》(gb 18485-2014)所定义的飞灰，并将飞灰在线采样和重金属快速检测结合为一体，在输送飞灰样品至检测室时，通过刮板3和集灰器皿2的相互运动和配合，如刮板3 不动，集灰器皿向检测室运动或者刮板3与集灰器皿相向运动，将采集后的飞灰刮平、整形，整形后飞灰可直接进行重金属快速检测，进而实现飞灰输送系统飞灰采样与快速
检测同步的目的。采用该装置一次采样检测耗时15分钟，相比实验室检测重金属2-3天出结果，极大缩短检测周期。
附图说明
21.图1是实施例1中飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置；
22.图1中1-第二挡板，2-集灰器皿，3-刮板，4-第一挡板，5-树脂光学薄片，6-快速检测仪，7-显示控制界面，8-第一管道；
23.图2是实施例2中飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置；
24.图2中1-第二挡板，2-集灰器皿，3-刮板，4-第一挡板，5-树脂光学薄片，6-快速检测仪，7-显示控制界面，8-第一管道，9-第二管道，10-第三挡板；
25.图3是实施例1中的装置在垃圾焚烧飞灰输送系统中的应用示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.现有报道的飞灰采集装置，通常是采集烟道气中的飞灰，缺少适宜的烟尘分离收集措施，难以捕集细颗粒物，所采集的飞灰样品其实与最终通过布袋、脱酸塔、静电除尘器等烟气净化设施捕集下来的飞灰存在较大差异，所获取的数据缺乏代表性，不适合指导后续飞灰稳定化处理工艺改进，而且采集的飞灰样品需送往实验室进行检测，通常需2～3天才能获取检测结果，采样和检测分开进行，难以及时掌握飞灰重金属数据的变化，影响后续飞灰螯合稳定化效果，增加终端填埋处置的生态环境风险。
28.目前，固体样品重金属快速检测以便携式装置为主，例如应用于土壤重金属污染(特性与飞灰类似)快速筛查的便携式x射线荧光光谱分析仪 (xrf)，但是便携式装置无法直接应用于飞灰输送系统飞灰在线检测场景，存在样品采集与回流、待测样品平整贴面、镜面洁净保持、数据分析传输等问题。
29.本发明提供了一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，该装置设置于飞灰输送系统，即飞灰斗提机出口至飞灰储罐进口间的飞灰输送管道外侧，其包括采样室和检测分析室，其中采样室包括集灰器皿2、刮板3，检测分析室包括树脂光学薄片5、重金属快速检测仪6，采样室与检测分析室通过旋转的第一挡板4分隔开来；
30.所述刮板3的底面与集灰器皿2的顶部齐平，集灰器皿2收集完飞灰样品后与刮板3相互配合，刮平飞灰表面，完成飞灰样品的整形，便于采集的飞灰样品能够直接快速检测，且可确保检测结果的一致性和稳定性；
31.在一些实施例中，所述刮板3平行设置于集灰器皿2顶部，如图1所示，在集灰器皿2收集完飞灰样品收回采样室时，同步将刮板3推至飞灰输送管道内，两者相向运动，使飞灰刮平同时去除多余飞灰样品；
32.在一些实施例中，所述刮板3垂直设置于集灰器皿2顶部，如图2所示，集灰器皿2收集完飞灰样品后，使刮板3保持不动，集灰器皿2在运输至检测分析室的过程中经刮板3将飞
灰刮平，完成飞灰样品的整形；
33.采用重金属快速检测仪检测飞灰样品时，其精确度相对化学检测要低，容易受样品重量的大小或其内部空隙的影响，为保证检测结果的稳定性，对样品进行称重、整形处理是必不可少，利于确保检测结果的一致性；
34.所述集灰器皿2内设有重量传感器，按照预设重量收集飞灰样品，其与传送装置连接，可上下翻转，用于收集飞灰样品及将检测完重金属后的飞灰样品倒入检测分析室，便于清理回收飞灰；
35.优选所述集灰器皿2还设有振动器，使其在收集飞灰样品过程中振动利于整平飞灰以及保证飞灰样品的均匀性，确保重金属检测前飞灰样品表面平整，便于直接检测；
36.所述第一挡板4，设有电动开关，控制其上下旋转，优选金属挡板；
37.所述树脂光学薄片5，具有高透光性，设置于重金属快速检测仪6的检测端，检测端设有镜面吹扫自动开关，用于开启或关闭镜面吹扫自动功能；通过调整树脂光学薄片5的高度，使其与飞灰样品表面紧贴开始检测，树脂光学薄片5与飞灰紧贴，可进一步压紧压平飞灰，减少误差，利于确保快速检测结果的一致性，每次飞灰样品检测完重金属、回流后，检测端自动开启镜面吹扫以确保镜面的洁净度符合检测精度要求。
38.所述采样室，还包括第二挡板1，所述第二挡板1与刮板3垂直，用于开启或关闭采样室，例如可通过电动链条驱动来控制采样室的开启关闭，优选金属挡板；
39.优选所述采样室，底部设有检修口，用于检查飞灰是否异常堵塞装置；
40.所述检测分析室，还包括显示控制界面7和第一管道8；所述显示控制界面7内设数控分析系统，其与重金属快速检测仪6连接，用于控制采集飞灰样品的重量、传动部件pid操作，并具备数据存储分析功能。内置数控分析系统可耦合分析飞灰重金属含量在线快速检测和实验室浸出毒性检测结果，构建重金属含量和浸出毒性相关性回归方程，分析预测飞灰样品浸出毒性波动范围，并可通过wifi或蓝牙将相关数据上传至后续飞灰螯合操作系统，可及时为调整螯合剂的添加量和工艺参数提供数据支撑；
41.所述第一管道8，设置于所述采样检测一体化装置的侧面，用于连接空气压缩机将检测后的飞灰输送至原飞灰输送管道；
42.在一些实施例中，第一管道8设置于检测分析室一侧，如图1所示；
43.在一些实施例中，第一管道8设置于采样室一侧，同时检测分析室一侧还设有第二管道9和第三挡板10，如图2所示；
44.所述第二管道9一端与检测分析室侧面连接，同第一管道8形成飞灰回流通路，另一端与原飞灰输送管道连接；所述第三挡板10，设置在第二管道9和原飞灰输送管道连接处，优选金属挡板，通过开启或关闭第三挡板10控制飞灰回流通路的开关，如开启空气压缩机和第三挡板10，即可开通飞灰回流通路使得检测分析室内的飞灰随气流输送至原飞灰输送管道；
45.优选所述检测分析室，底部设有检修口，用于检查飞灰是否异常堵塞装置。
46.另外，本发明还提供了一种飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的方法，采用本发明所述的飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置采集检测，具体的包括以下步骤：
47.集灰器皿按照预设重量采集飞灰样品；
48.采集的飞灰样品经刮板刮平、整形后，使飞灰样品表面平整；
49.刮平、整形后的飞灰样品输送至重金属快速检测仪的检测端，直接进行重金属快速检测。
50.所述刮板刮平，保持刮板不动，集灰器皿输送飞灰样品时被刮板刮平或者刮板与集灰器皿在同一水平线上相向运动，使飞灰样品被刮板刮平，完成飞灰样品的整形；
51.所述重金属快速检测，采用重金属快速检测仪进行检测。
52.以下为实施例：
53.目前，从静电除尘、脱酸塔、布袋等烟气净化设施捕集下来的飞灰均汇集至1个飞灰储罐，主要采用机械输送(刮板机或螺旋机，详见图3)和气力输送两种输送方式，因此，本发明针对这两种应用场景给出实例。
54.实施例1飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置
55.应用于采用机械输送方式的飞灰输送系统时，即将飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置固定设置在飞灰斗提机出口至飞灰储罐进口的竖向输送管道上，利用飞灰自重力作用收集飞灰进行检测，所述采样检测一体化装置及其与飞灰输送管道的安装如图1所示，
56.所述采样检测一体化装置，设有第一挡板4将其分为采样室和检测分析室，所述第一挡板4为金属挡板，设有电动开关，控制其上下旋转；
57.所述采样室，包括刮板3、集灰器皿2和第二挡板1，采样室底部设有检修口；所述刮板3为塑料刮板，平行设置于集灰器皿2的顶部，并与集灰器皿2的顶部齐平；所述集灰器皿2内设电子称重传感器，所述第二挡板1为金属挡板，采用电动链条驱动；
58.所述检测分析室，包括树脂光学薄片5和重金属快速检测仪6，并在检测分析室外侧设有第一管道8，所述第一管道8，用于与空气压缩机连接输送飞灰样品至原飞灰输送管道；所述树脂光学薄片5设置在重金属快速检测仪6的检测端，通过调整树脂光学薄片5的高度，使其紧贴飞灰开始检测；所述重金属快速检测仪6，内设有x射线发射器、x射线检测、电信号放大器和电信号处理器，外侧设有显示控制界面7，所述显示控制界面7 内设数控分析系统。
59.实施例2飞灰自动采样和重金属快速检测
60.采用实施例1的飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置进行采样和检测，具体采样和检测操作如下：
61.(1)飞灰采集和整形：通过显示控制界面7设置采集飞灰样品的重量为5kg，开始采样时，如图1所示，沿虚线方向通过电动链条驱动第二挡板 1，开启采样室；通过电动链条将集灰器皿2推入飞灰输送管道内，当显示控制界面7显示为5kg时，将集灰器皿2收回采样室，驱动第二挡板1关闭采样室，停止飞灰采集，在收回集灰器皿2时，同步将塑料刮板3推向飞灰输送管道内，两者相向运动，刮板3将高于集灰器皿2顶部的飞灰刮平，并除去多余的飞灰，当集灰器皿2收回至采样室后，完成飞灰的采集和整形；
62.(2)飞灰重金属快速检测：完成飞灰样品采集和整形后，开启电动开关，解锁第一挡板4(上部顺时针旋转90
°
)，将集灰器皿2输送至检测分析室，第一挡板4回位(上部逆时针旋转90
°
)，调整树脂光学薄片5 的高度，使其紧贴飞灰表面，开启重金属快速检测仪，通过显示控制界面7 设置重金属检测参数，开始检测，并通过显示控制界面7显示检测结果，并
通过分析系统获得重金属浸出毒性波动值，将重金属含量检测值和浸出毒性分析结果传输至后续飞灰螯合操作系统；
63.(3)飞灰清理回收：检测完成后，翻转集灰器皿2将飞灰倒入检测分析室，重新开启采样室，并启动空气压缩机，将检测分析室和采样室内的飞灰输送至原飞灰输送管道，管道飞灰回流清扫完成后开启分析室检测端树脂光学薄片5镜面吹扫，完成树脂光学薄片5镜面吹扫完成后关闭第二挡板1，将集灰器皿2推回至采样室，重新锁定第一挡板4(吹扫过程下部逆时针旋转90
°
)，即完成一次采样、检测和回收飞灰。
64.采用本发明提供的采样检测一体化装置进行采样和检测，其一个检测周期耗时约15分钟，且可根据后续飞灰螯合工段数据需求采取等时间间隔或连续采样等方式进行采样和检测。
65.实施例3飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置
66.应用于采用气力输送方式的飞灰输送系统时，即将飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置固定在飞灰斗提机出口至飞灰储罐进口的横向输送管道上，由于气力输送系统为正压，可通过挡板拦截收集飞灰，所述装置及其与飞灰输送管道的安装如图2所示。
67.所述飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置，设置第一挡板4 将其分为采样室和检测分析室，所述第一挡板4为塑料挡板，设有电动开关，控制其上下旋转；
68.所述采样室，包括刮板3、集灰器皿2和第二挡板1，并在采样室外侧设有第一管道8，用于与空气压缩机连接；所述刮板3为塑料刮板，垂直设置于集灰器皿2的顶部，并与集灰器皿2的顶部齐平；所述集灰器皿2内设电子称重传感器，所述第二挡板1为金属挡板，采用电动链条驱动；
69.所述检测分析室，包括树脂光学薄片5和重金属快速检测仪6，检测分析室底部设有检修口，并在检测分析室外侧设有第二管道9，所述第二管道 9同第一管道8形成飞灰回收通路，第二管道9与原飞灰输送管道连接，并在两者连接处设有第三挡板10，用于控制飞灰回收通路的开启；所述树脂光学薄片5设置在重金属快速检测仪6的检测端，通过调整树脂光学薄片5 的高度，使其紧贴飞灰开始检测；所述重金属快速检测仪6，内设有x射线发射器、x射线检测、电信号放大器和电信号处理器，外侧设有显示控制界面7，所述显示控制界面7内设数控分析系统。
70.实施例4飞灰自动采集和快速检测
71.采用实施例3的飞灰输送系统飞灰采样与快速检测同步的装置进行采样和检测，具体采样和检测操作如下：
72.(1)飞灰采集和整形：通过显示控制界面7设置采集飞灰样品的重量为5kg，开始采样时，如图2所示，沿虚线方向开启第二挡板1，将刮板3 推入飞灰输送管道内，飞灰被拦截因重力作用而掉落至采样室内的集灰器皿2，当显示控制界面7显示为5kg时，将刮板3收回采样室，关闭第二挡板1，停止飞灰采集，旋转采样室与检测分析室之间的第一挡板4，将集灰器皿2输送至检测分析室，在输送过程中，刮板3将飞灰刮平，进行整形；
73.(2)飞灰重金属快速检测：将集灰器皿2输送至检测分析室后，调整树脂光学薄片5的高度，使其紧贴飞灰表面，开启重金属快速检测仪，通过显示控制界面7设置重金属检测参数，开始检测，并通过显示控制界面7 显示检测结果，并将检测结果传输至后续飞灰螯合操作系统；
74.(3)飞灰清理回收：检测完成后，翻转集灰器皿2将飞灰倒入检测分析室，开启第三挡板10，并启动空气压缩机，将检测分析室和采样室内的飞灰输送至原飞灰输送管道，完成清扫后关闭第三挡板10，将集灰器皿2 推回至采样室，即完成一次采样、检测和回收飞灰。
75.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。