CN102173611A

CN102173611A - 一种焚烧飞灰预处理工艺及装置

Info

Publication number: CN102173611A
Application number: CN2011100442427A
Authority: CN
Inventors: 郑慧
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhoushan Nahai Solid Waste Central Disposal Co ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: CN102173611B

Abstract

本发明具体涉及一种对用作水泥原料的焚烧飞灰进行预处理的工艺及装置，在两套水洗搅拌釜内分别将飞灰和清洗水按照重量比1：3～10的比例混合、水洗除氯后出料，利用重力自上而下交替将泥水混合物连续输送至同一真空过滤脱水装置进行脱水处理，脱水后飞灰滤饼含水率为25%-30%，氯离子含量为0.1%-0.6%，并实施进一步室内风干，风干后飞灰滤饼的含水率2%-15%；真空过滤脱水装置的洗滤布出水及部分脱滤出水收集后用于循环水洗飞灰，其余脱虑废水按污水进行处置。采用本发明所述的工艺能有效地降低焚烧飞灰中所含有的氯离子含量，使焚烧飞灰能符合水泥生产所用原料标准，同时该工艺简单、合理、能耗低、效率高。

Description

一种焚烧飞灰预处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及生活垃圾通过焚烧设备排出的焚烧飞灰的处理工艺及装置技术领域，具体涉及一种将焚烧飞灰用作水泥原料而进行预处理的工艺及装置。

背景技术

随着国家城市化进程不断加快，城市生活垃圾产生量越来越大，目前城市生活垃圾主要处理方式有填埋、堆肥和焚烧三种，其中垃圾焚烧作为一种高效的垃圾无害化处理方式已经成为城市生活垃圾的主要处理方式。但随着固体废物焚烧处理的迅猛发展，焚烧产生的飞灰越来越多，目前大多数焚烧单位都是自行处置产生的焚烧飞灰，局面十分混乱，有极大的环境风险和安全隐患，飞灰的处理问题已成为制约垃圾焚烧处理发展的瓶颈。

现有焚烧飞灰无害化和安全化处理方法主要有固化稳定法、湿式化学法和高温处理法三大类。固化稳定化主要包括水泥固化、螯合剂稳定化、压缩固化等类型；湿式化学法主要包括甲酸萃取法和碳酸化法两种；高温处理法主要包括烧结固化和熔融玻璃化两种。固化稳定法和湿式化学法处理后的飞灰最终需要进入垃圾填埋场进行填埋，其中含有的重金属有再溶出的可能，产生的渗滤液废水需要再处理；用高温处理法处理后的飞灰最终进入建材中，生产过程中产生的废气含有大量的二噁英，增加了废气治理的成本。

焚烧飞灰的化学特性与水泥原料中的硅质和钙质相似，可以替代部分水泥原料，利用水泥窑协同处置飞灰，可以使飞灰中的二噁英在水泥回转窑的高温条件下得到彻底的分解，协同处置后的产物为水泥。焚烧飞灰在水泥窑中得到资源化利用，同时避免了废气和废渣的产生，减少了废物处理的成本，有效的避免了二次污染。

利用水泥窑协同处置焚烧飞灰不仅解决了飞灰难处理的问题，同时还节约了土地资源和水泥生产的原料，实现飞灰的资源化和无害化处置，但由于焚烧飞灰中氯离子的含量比较高，直接掺烧进行协同处理会使水泥质量下降，因而需要对飞灰进行预处理，使其符合水泥生产的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种能简单、有效地对将用作水泥生产原料的焚烧飞灰进行预处理的工艺及装置技术方案，降低焚烧飞灰中含有的氯离子含量，以克服现有技术中存在的问题。

一种焚烧飞灰预处理工艺,其特征在于：

a）两套水洗搅拌釜内分别将飞灰和清洗水按照重量比1：3～10的比例混合、充分搅拌以对飞灰进行水洗除氯，然后出料，按设定程序，当其中一套水洗搅拌釜开始出料时另一套开始进料，出料时间设置成与完成进料、水洗除氯两过程的时间相同, 依次循环，两套水洗搅拌釜交替完成进料、水洗除氯、出料过程；

b)所述的两套水洗搅拌釜交替出料后分别依靠重力将泥水混合物自上而下连续输送至同一真空过滤脱水装置进行脱水处理，脱水后得到飞灰滤饼，所得飞灰滤饼的含水率重量百分比为25%-30%，氯离子含量的重量百分比为0.1%-0.6%；

c) 所述的真空过滤脱水装置的洗滤布出水及部分脱滤出水收集后用于循环水洗飞灰，其余脱虑废水按污水进行处置；

d)所述的两套水洗搅拌釜的飞灰和清洗水分别采用定量供料方式。

所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于所述两套水洗搅拌釜的进料、水洗除氯、出料的交替运行程序为: 每一水洗搅拌釜每间隔15min按设定的量开始进飞灰和水，进料时间持续5min、再搅拌水洗除氯5min、出料10min，当其中一套开始出料时另一套开始进料，第一套出料10min后启动进料，另一套水同时已完成进料5min、搅拌水洗5min可开始出料，依次循环，两套水洗搅拌釜交替运行进料、水洗除氯、出料程序。

所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于所述飞灰和清洗水的定量供料方式包括两种：一是通过控制单位流量和传输时间实现定量供料；二是通过控制传输总量实现定量供料；其中飞灰的定量供料方式优选方案为在水洗搅拌釜与飞灰储存容器之间设置调速螺旋绞刀秤，控制该调速螺旋绞刀秤按照设定的输送量和时间进行传输，或者监控其累计传输量来实现定量供料。

所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于通过真空过滤脱水装置脱水处理得到的飞灰滤饼进一步进行室内风干处理，风干处理的环境温度为15-35℃、环境湿度为20%-80%，风干时间为24h-72h，风干后飞灰滤饼的含水率2%-15%，优选为5%-10%。

一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于包括两套并列设置的水洗搅拌釜，每一水洗搅拌釜的飞灰进料口分别通过调速螺旋绞刀秤与飞灰储罐密闭传输连接，每一水洗搅拌釜出口分别设置卸料阀，每一卸料阀的出口分别与设置在水洗搅拌釜下方的真空过滤脱水机进料口管路传输连接，真空过滤脱水机的洗滤布出水端与中间水罐管路连接，脱滤出水端通过设置三通阀分别与中间水罐、污水储罐管路连接，中间水罐与两套水洗搅拌釜的进水端分别管路连接。

所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述真空过滤脱水机的飞灰滤饼出口端连接设置皮带机用于机械传送飞灰滤饼。

所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述真空过滤脱水机的洗滤布出水端通过洗滤布废水收集装置与中间水罐管路连接，洗滤布废水收集装置与中间水罐的连接管路上配合设置第一水泵、第一止回阀及第一带流量计闸阀；脱滤出水端设置脱虑废水收集装置，脱虑废水收集装置与三通阀之间的连接管路上配合设置第二水泵、第二止回阀，三通阀与污水储罐的连接管路上配合设置第二带流量计闸阀；中间水罐的清水添加连接管路上配合设置电磁阀，与两套水洗搅拌釜的进水端的每一连接管路上分别设置水泵、止回阀、带流量计闸阀。

所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的水洗搅拌釜的搅拌杆上间隔设置三副或三副以上搅拌桨, 水洗搅拌釜的内壁上对称设置一组或两组挡块。

所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的中间水罐上配合设置液位计，底部放水口配合设置闸阀。

所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的污水储罐下部出水口配合设置污水闸阀。

将用作水泥生产原料的焚烧飞灰按上述的工艺进行预处理，能有效地降低焚烧飞灰中所含有的氯离子含量，使焚烧飞灰能符合水泥生产所用原料标准，确保水泥质量，实现焚烧飞灰的彻底无害化处理，节约了土地资源和水泥生产原料；同时该工艺简单、合理、能耗低、效率高，其进料、水洗、脱水程序可实现自动化控制和连续生产运转，可大幅提高生产效率，实施一次水洗和清洗水充分循环使用方案，在保证水洗除氯的效果下提高水资源的利用率，有效降低预处理生产成本。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构示意图；

图2为本发明所述装置中进料、水洗除氯、脱水过程相关结构的侧视示意图；

图中：1－飞灰储罐、2－调速螺旋绞刀秤、3－水洗搅拌釜、3a－搅拌杆、3b－搅拌桨、3c－挡块、4－卸料阀、5－真空过滤脱水机、6－飞灰滤饼、7－皮带机、8－脱虑废水收集装置、9－洗滤布废水收集装置、10－第一止回阀、11－第一水泵、12－第一带流量计闸阀、13－中间水罐、14－液位计、15－闸阀、16－水泵、17－止回阀、18－污水储罐、19－污水闸阀、20－第二带流量计闸阀、21－带流量计闸阀、22－第二止回阀、23－第二水泵、24－电磁阀、25－三通阀。

具体实施方式

现结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式：

一种焚烧飞灰预处理工艺，包括有以下过程：

b)所述的两套水洗搅拌釜交替出后分别依靠重力将泥水混合物自上而下连续输送至同一真空过滤脱水装置进行脱水处理，脱水后得到飞灰滤饼，所得飞灰滤饼的含水率重量百分比为25%-30%，氯离子含量的重量百分比为0.1%-0.6%；

c)通过真空过滤脱水装置脱水处理得到的飞灰滤饼进一步进行室内风干处理，风干处理的环境温度为15-35℃、环境湿度为20%-80%，风干时间为24h-72h，风干后飞灰滤饼的含水率2%-15%，优选为5%-10%。

d)所述的真空过滤脱水装置的洗滤布出水及部分脱滤出水收集后用于循环水洗飞灰，其余脱虑废水按污水进行处置；

e)所述的两套水洗搅拌釜的飞灰和清洗水分别采用定量供料方式，所采用的定量供料方式可包括以下两种：一是通过控制单位流量和传输时间实现定量供料；二是通过控制传输总量实现定量供料；其中飞灰的定量供料方式优选方案为在水洗搅拌釜与飞灰储存容器之间设置调速螺旋绞刀秤，控制该调速螺旋绞刀秤按照设定的输送量和时间进行传输，或者监控其累计传输量来实现定量供料。

上述各过程中，进料、水洗、出料、过滤脱水以及洗滤布出水与脱滤出水的收集处置均通过程序自动控制，两套交替运行进料、水洗除氯、出料，真空过滤脱水装置连续从水洗搅拌釜进料进行脱水处理，提高生产效率；如每一水洗搅拌釜每间隔15min按设定的量开始进飞灰和水，进料时间持续5min、再搅拌水洗5min、出料10min，当其中一套开始出料时另一套开始进料，第一套出料10min后启动进料，另一套水同时已完成进料5min、搅拌水洗5min可开始出料，依次循环，两套水洗搅拌釜交替运行进料、水洗除氯、出料程序。

以下进一步以某城市生活垃圾焚烧厂取回的焚烧飞灰为例说明本工艺，为便于陈述，将两套飞灰储罐、调速螺旋绞刀秤、水洗搅拌釜均分别用1#、2#作为区别代号来说明：

飞灰来源：某城市生活垃圾焚烧厂循环流化床焚烧飞灰，Cl^-含量的为2.34 wt%，SiO₂、CaO、Fe₂O_3、Al₂O₃含量的分别为41.35wt%、18.75wt%、5.01wt%、12.7wt%。

某焚烧飞灰预处理工艺实施例1：

根据水洗搅拌釜一次水洗所需的飞灰量，设定调速螺旋绞刀秤输送量，通过单位进料量和时间来控制总量或者是监控累计输送量控制总量，一次输送所需的时间控制在5分钟之内；贮存于1#飞灰储罐中的飞灰，由1#调速螺旋绞刀秤按照设定的输送量输送至水洗搅拌釜，进料时间持续5分钟，在水洗搅拌釜中飞灰和水按照重量比1:3的比例进行混合，混合后的混合液在1#水洗搅拌釜中充分搅拌，5分钟后开始出料，经过10分钟，1#水洗搅拌釜中的水洗飞灰全部转移至真空过滤脱水装置，经真空过滤脱水装置过滤脱水之后的飞灰滤饼含水率重量比约为25%-30%，氯离子含量在0.5%-0.6%左右；部分过滤水和全部洗滤布水部分收集于中间储罐再次用于水洗飞灰，部分过滤水用污水储罐收集后集中运往污水处理厂委托处理；2#飞灰储罐、2#调速螺旋绞刀秤、2#水洗搅拌釜飞灰输送、水洗、出料流程与前述的1#飞灰储罐、1#调速螺旋绞刀秤、1#水洗搅拌釜流程一致，只是两套装置交替进行，通过控制器控制，在1#水洗搅拌釜开始出料时，2#水洗搅拌釜开始进料；过滤脱水之后的飞灰滤饼进一步进行室内风干处理以降低水分，风干处理的环境温度为30-35℃、环境湿度为50%-55%，风干时间为24h，风干后飞灰滤饼的含水率为2%-5%；预处理后的飞灰滤饼可满足水泥窑对入窑物质的水分、氯离子含量的要求，即可直接输送作为水泥原料，按水泥原料重量比的2%-7%添加经预处理的飞灰所制得的水泥符合国家标准的要求。

某焚烧飞灰预处理工艺实施例2：

1#、2#两套水洗搅拌釜分别按照实施例1中所述的过程实施进料、水洗、出料，但飞灰和水均按照重量比1:10的比例进行混合，经真空过滤脱水装置过滤脱水之后的飞灰滤饼含水率重量比约为25%-30%，氯离子含量0.1%-0.2%；室内风干处理采用的环境温度为20-25℃、湿度为55%-60%，风干时间为48h，风干后飞灰滤饼的含水率为6%-10%；预处理后的飞灰滤饼可满足水泥窑对入窑物质的水分、氯离子含量的要求，即可直接输送作为水泥原料，按水泥原料重量比的2%-7%添加经预处理的飞灰所制得的水泥符合国家标准的要求。

某焚烧飞灰预处理工艺实施例3：

1#、2#两套水洗搅拌釜分别按照实施例1中所述的过程实施进料、水洗、出料，但飞灰和水均按照重量比1:6的比例进行混合，经真空过滤脱水装置过滤脱水之后的飞灰滤饼含水率重量比约为25%-30%，氯离子含量0.3%-0.4%；室内风干处理采用的环境温度为15-20℃、湿度为60%-65%，风干时间为72h，风干后飞灰滤饼的含水率为8%-12%，预处理后的飞灰滤饼可满足水泥窑对入窑物质的水分、氯离子含量的要求，即可直接输送作为水泥原料，按水泥原料重量比的2%-7%添加经预处理的飞灰所制得的水泥符合国家标准的要求。

一种焚烧飞灰预处理装置，如图1、图2所示，包括两套并列设置的水洗搅拌釜3，其搅拌杆3a上分别间隔设置三副或三副以上搅拌桨3b,内壁上分别对称设置一组或两组挡块3c，图中所示为三副搅拌桨3b、一组挡块3c，可实现充分搅拌增强水洗效果。每一水洗搅拌釜3的飞灰进料口分别通过调速螺旋绞刀秤2与飞灰储罐1密闭传输连接，调速螺旋绞刀秤2是一种微机控制计量设备，由封闭螺旋输送筒及螺旋计量结构、重量传感器配合构成，可以对其单位输送量、传输速度、传输时间实现定量传输的控制；也可以通过传感器输出信号监控输送总量，当输送总量达到设定值时就停止调速螺旋绞刀秤2进料以实现定量传输；如采用杭州华能输送设备制造有限公司的SES-2系列，通过与控制器连接，可以实现从飞灰储罐向水洗搅拌釜按设定的传输量定时传送。每一水洗搅拌釜3出口分别设置与控制器控制连接的卸料阀4，可设定出料流量和控制其按设定间隔定时开、关；每一卸料阀4的出口分别与设置在水洗搅拌釜3下方的真空过滤脱水机5进料口管路传输连接，以实现两套水洗搅拌釜交替为同一真空过滤脱水机5供料，以满足真空过滤脱水机5连续运行的需要，提高生产效率；同时在本发明中，利用水洗搅拌釜3出料口与真空过滤脱水机5进料口之间合理的高度差，使水洗搅拌釜3中的泥水混合物依靠重力自上而下连续输送至真空过滤脱水机5，替代传统的采用泵输送泥水混合物的常规手段，直接避免了泵磨损所需要的生产停工以及设备维护。真空过滤脱水机5的飞灰滤饼出口端连接设置皮带机7用于机械传送飞灰滤饼6至室内风干场所以进一步降低滤饼的含水率，使其满足水泥窑对于入窑物质的水分要求，确保水泥质量。真空过滤脱水机5的脱滤废水按照一定的比例一部分进入中间水罐13后与清水混合循环用于水洗飞灰，另一部分直接作为污水处理；真空过滤脱水机5运行一段时间需要用清水冲洗以保证滤布的清洁和可通透性，洗滤布之后的废水全部进入中间水罐13与清水混合后循环用于水洗飞灰，以提高水资源的利用率，在真空过滤脱水机5的洗滤布出水端通过洗滤布废水收集装置9与中间水罐13管路连接，洗滤布废水收集装置9与中间水罐13的连接管路上配合设置第一水泵11、第一止回阀10及第一带流量计闸阀12；脱滤出水端设置脱虑废水收集装置8，脱虑废水收集装置8通过三通阀25分别与中间水罐13、污水储罐18管路连接，脱虑废水收集装置8与三通阀25之间的连接管路上配合设置第二水泵23、第二止回阀22，三通阀25与污水储罐18的连接管路上配合设置第二带流量计闸阀20；中间水罐13的清水添加连接管路上配合设置电磁阀24，与两套水洗搅拌釜3的进水端的每一连接管路上分别设置水泵16、止回阀17、带流量计闸阀21。所述的中间水罐13上配合设置液位计14、底部放水口配合设置闸阀15用以配合控制中间水罐13内的水位，所述的污水储罐18下部出水口配合设置污水闸阀19用以控制罐内废水的排放。所述的各水泵与相应止回阀以及带流量计闸阀、上下液位计、电池阀分别与控制器控制连接，按设定的要求向中间水罐13输送清水、脱滤出水、洗滤布出水，控制中间水罐13的最高与最低液位，并定时定量从中间水罐13向两套水洗搅拌釜输送清洗水；将多余的脱滤出水收集在污水储罐18暂存，待一定量后集中运送污水处理厂或采用其它方式进行处置，合格排放；本发明的将真空过滤脱水机5的压滤废水部分循环回用，洗滤布废水全部回用，在保证水洗飞灰效果的同时，可降低工艺耗水量，降低污水处理费用。

采用本发明所述的工艺及相应的装置对将用作水泥原料的焚烧飞灰进行预处理，每小时可处理焚烧飞灰约3吨，单位处理成本大约在800元/吨以下；其中一次取样飞灰经过飞灰预处理系统水洗之后，氯离子含量得到极大程度的下降，结果表1所示：

表1：焚烧飞灰水洗前后氯离子及主要成分含量对照表：

Figure 2011100442427100002DEST_PATH_IMAGE002A

焚烧飞灰按本发明所述工艺及装置预处理之后以水泥原料3%的重量比掺入水泥窑，对所制得水泥孰料进行分析，具体数据如表2，可以看出，水泥熟料的各项指标波动很小，各项指标在合理范围之内。

表2：水泥熟料分析对照表

飞灰添加比例	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Σ	KH	N	P	FCaO	KH^-
													0%	0.69	22.18	5.01	3.46	65.90	1.21	98.83	0.909	2.62	1.45	0.83	0.895
3%	0.63	22.60	4.91	3.41	65.42	1.12	98.49	0.887	2.69	1.44	1.05	0.870

Claims

1.一种焚烧飞灰预处理工艺,其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于所述两套水洗搅拌釜的进料、水洗除氯、出料的交替运行程序为: 每一水洗搅拌釜每间隔15min按设定的量开始进飞灰和水，进料时间持续5min、再搅拌水洗除氯5min、出料10min，当其中一套开始出料时另一套开始进料，第一套出料10min后启动进料，另一套水洗搅拌釜同时已完成进料5min、搅拌水洗除氯5min可开始出料，依次循环，两套水洗搅拌釜交替运行进料、水洗除氯、出料程序。

3.如权利要求1所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于所述飞灰和清洗水的定量供料方式包括两种：一是通过控制单位流量和传输时间实现定量供料；二是通过控制传输总量实现定量供料；其中飞灰的定量供料方式优选方案为在水洗搅拌釜与飞灰储存容器之间设置调速螺旋绞刀秤，控制该调速螺旋绞刀秤按照设定的输送量和时间进行传输，或者监控其累计传输量来实现定量供料。

4.如权利要求1所述的一种焚烧飞灰预处理工艺，其特征在于通过真空过滤脱水装置脱水处理得到的飞灰滤饼进一步进行室内风干处理，风干处理的环境温度为15-35℃、环境湿度为20%-80%，风干时间为24h-72h，风干后飞灰滤饼的含水率2%-15%，优选为5%-10%。

5.一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于包括两套并列设置的水洗搅拌釜（3），每一水洗搅拌釜（3）的飞灰进料口分别通过调速螺旋绞刀秤（2）与飞灰储罐（1）密闭传输连接，每一水洗搅拌釜（3）出口分别设置卸料阀（4），每一卸料阀（4）的出口分别与设置在水洗搅拌釜（3）下方的真空过滤脱水机（5）进料口管路传输连接，真空过滤脱水机（5）的洗滤布出水端与中间水罐（13）管路连接，脱滤出水端通过设置三通阀（25）分别与中间水罐（13）、污水储罐（18）管路连接，中间水罐（13）与两套水洗搅拌釜（3）的进水端分别管路连接。

6.如权利要求5所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述真空过滤脱水机（5）的飞灰滤饼出口端连接设置皮带机（7）用于机械传送飞灰滤饼（6）。

7.如权利要求5所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述真空过滤脱水机（5）的洗滤布出水端通过洗滤布废水收集装置（9）与中间水罐（13）管路连接，洗滤布废水收集装置（9）与中间水罐（13）的连接管路上配合设置第一水泵（11）、第一止回阀（10）及第一带流量计闸阀（12）；脱滤出水端设置脱虑废水收集装置（8），脱虑废水收集装置（8）与三通阀（25）之间的连接管路上配合设置第二水泵（23）、第二止回阀（22），三通阀（25）与污水储罐（18）的连接管路上配合设置第二带流量计闸阀（20）；中间水罐（13）的清水添加连接管路上配合设置电磁阀（24），与两套水洗搅拌釜（3）的进水端的每一连接管路上分别设置水泵（16）、止回阀（17）、带流量计闸阀（21）。

8.如权利要求5所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的水洗搅拌釜（3）的搅拌杆（3a）上间隔设置三副或三副以上搅拌桨（3b）, 水洗搅拌釜（3）的内壁上对称设置一组或两组挡块（3c）。

9.如权利要求5所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的中间水罐（13）上配合设置液位计（14），底部放水口配合设置闸阀（15）。

10.如权利要求5所述的一种焚烧飞灰预处理装置，其特征在于所述的污水储罐（18）下部出水口配合设置污水闸阀（19）。