本发明属于环保和冶金工程技术领域，特别涉及一种生活垃圾飞灰去除重金属的装置及其使用方法。尤其涉及一种生活垃圾焚烧飞灰去除重金属的装置及其使用方法。
背景技术：
采用焚烧方法处理城市生活垃圾成为当今的主流。城市垃圾在其焚烧过程中会产生很多问题，主要包括：易形成烟尘颗粒物、酸性气体、重金属和二恶英等二次污染物，其中重金属的污染尤为值得关注。当垃圾进行焚烧处理时，其所含的重金属则会发生迁移和转化，一般富集于直径小于1mm的飞灰颗粒中，所以垃圾焚烧产物中重金属的污染控制一般是针对飞灰而言。若将焚烧飞灰直接进行填埋或不当处理，在自然环境下由于酸雨等因素的作用，酸性环境下重金属将逐渐渗滤出来，重新进入环境，污染地下水源而危害人类。
目前垃圾焚烧飞灰的稳定化处理方法主要有：低温固化(包括水泥固化、石灰固化、有机聚合物固化等)，高温热处理(包括熔融及烧结)、药剂稳定化处理等。低温固化技术较为成熟，处理费用相对较低，但处理后固化物体积和重量会增加，固化物内的重金属和二恶英有浸出的可能性，按目前国家政策，飞灰进行低温固化处理后由于仍需要进入安全填埋场填埋，因此，对填埋场的防渗处理和运行管理要求较高，并增加了飞灰最终处理费用。化学药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。药剂固化、稳定化的研究很多，但因为填埋场或经处理后飞灰的再利用的环境条件与飞灰固化稳定化的条件相差很大，因此其环境效应还有待于长期的监测数据和研究结果来验证。高温熔融法高温熔融的飞灰固化产物安全，可有效去除二恶英，并可进行资源化利用，但处理能耗高，对处理过程产生的气体需要进行二次处理，导致单纯的飞灰熔融处理运行费用比水泥固化高。
鉴于现有技术不足，本发明创新的提出采用低温烧结法来去除飞灰中的重金属，并依据此方法提出一种去除飞灰中重金属的装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种生活垃圾飞灰去除重金属的装置及其使用方法，解决了废物焚烧飞灰无害化处理处置的问题。
一种生活垃圾飞灰去除重金属的装置，包括飞灰储仓1、造球设备2、斗式提升机3、布料器4、烧结炉5、孰料仓6、燃烧室7、燃油喷枪8、旋转式蓄热换热器9及布袋除尘器10。造球设备2在飞灰储仓1右侧，造球设备2通过斗式提升机3与布料器4相连接，烧结炉5在布料器4下方，孰料仓6上方是烧结炉5，燃烧室7位于烧结炉5右侧，燃油喷枪8从右侧接入燃烧室7中，旋转式蓄热换热器9通过烟气管道与烧结炉5相连接，燃烧室7通过热空气管道与旋转式蓄热换热器9相连接，布袋除尘器10通过烟气管道与旋转式蓄热换热器9连接。
飞灰由造球设备2造球后，通过斗式提升机3进入布料器，飞灰小球由布料器4布置于烧结炉5中，预热后的新空气与轻质柴油在燃烧室7内燃烧，燃烧后产生的高温烟气通入烧结炉5中加热飞灰小球，高温烟气被送到旋转式蓄热换热器9中与新空气完成热交换，处理后的飞灰小球由孰料仓6收集。
一种生活垃圾飞灰去除重金属的装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、造球：将生活垃圾飞灰制粒，垃圾焚烧飞灰被储存在飞灰储仓1中，将生活垃圾飞灰与重量比为1.0％～1.8％粘合剂放入造球设备造球。制成粒径16mm～18mm的生料球。
2、生料球被斗式提升机3提升到布料器4内，由布料器4将生料球送入烧结炉5，烧结炉5内温度为950℃～1100℃，生料球在烧结炉5内加热处理20min～25min，烧结料层厚度为1.2m～1.6m，在此过程中生料球温度不断升高，大部分挥发性金属如Hg、Cd、Pb、Zn等蒸发析出，飞灰中少量残碳也得到充分燃烧。
3、产生的烟气通过旋转式蓄热换热器9预热助燃空气，烧结炉5内高温烟气由顶部的烟气管道进入旋转式蓄热换热器9，旋转式蓄热换热器9纵向平均分隔为八个区域，其中五格走烟气，三格走空气，20～40s自动旋转。旋转式蓄热换热器9有内蓄热体，蓄热体为陶瓷小球。在旋转式蓄热换热器9中烟气在≤0.7秒的时间内从≥800℃冷却到≤200℃，并将大部分的能量储存于蓄热体中。可有效地抑制二恶英在烟气冷却过程的再合成。
4、低温烟气进入布袋除尘器10，98％～99.5％含重金属的灰尘被布袋吸附并排出，重金属灰尘通过固化、稳定化或其它方法处理，处理后的烟气再由引风机送入焚烧炉烟气净化系统处理后排入大气。
5、收集：处理后的生料球变为熟料由孰料仓6收集，以便后续资源化处理利用。
常温空气吸收了蓄热体贮存的高温烟气的热能，升温到≥770℃，实现助燃空气的高温预热以及烟气余热回收，减少燃料消耗。预热空气通过管道经燃烧室7进入烧结炉5。烟气入口设于烧结炉5底部，在此，高温空气和燃油充分混合燃烧加热生料球，系统空燃比取1.05～1.2，多余的高温空气使得飞灰中少量残碳也能充分燃烧。
本发明的优点在于：
1、装置结构简单、实用，易于操作，使废物焚烧飞灰得到无害化处理处置，有效降低垃圾飞灰的处理成本，解决了飞灰重金属问题，完全消除重金属等污染，促进城市垃圾焚烧技术的发展和应用，有效改善社会环境效益。
2、每天24小时能处理生活垃圾飞灰55吨，处理飞灰成本比传统水泥固化+安全填埋技术低800～1000元/吨，采用连续式工作方式，耗能、投入低，产量、收益高，显著提高经济效益。
附图说明
图1为本装置的示意图。其中，飞灰储仓1、造球设备2、斗式提升机3、布料器4、烧结炉5、孰料仓6、燃烧室7、燃油喷枪8、旋转式蓄热换热器9、布袋除尘器10。
具体实施方式
下面仅结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种生活垃圾飞灰去除重金属的装置，包括飞灰储仓1、造球设备2、斗式提升机3、布料器4、烧结炉5、孰料仓6、燃烧室7、燃油喷枪8、旋转式蓄热换热器9及布袋除尘器10。造球设备2在飞灰储仓1右侧，造球设备2通过斗式提升机3与布料器4相连接，烧结炉5在布料器4下方，孰料仓6上方是烧结炉5，燃烧室7位于烧结炉5右侧，燃油喷枪8从右侧接入燃烧室7中，旋转式蓄热换热器9通过烟气管道与烧结炉5相连接，燃烧室7通过热空气管道与旋转式蓄热换热器9相连接，布袋除尘器10通过烟气管道与旋转式蓄热换热器9连接。
1、造球：将生活垃圾飞灰制粒，垃圾焚烧飞灰被储存在飞灰储仓中，将生活垃圾飞灰与重量比为1.8％粘合剂放入造球设备造球。制成粒径16mm的生料球。
2、生料球被斗式提升机3提升到布料器4内，由布料器4将生料球均匀送入烧结炉5，烧结炉5内温度为950℃，生料球在烧结炉5内加热处理20min，烧结料层厚度1.4m，在此过程中生料球温度不断升高，大部分挥发性金属如Hg、Cd、Pb、Zn等蒸发析出，飞灰中少量残碳也得到充分燃烧。
3、产生的烟气通过旋转式蓄热换热器9预热助燃空气，烧结炉5内高温烟气由顶部的烟气管道进入旋转式蓄热换热器9，旋转式蓄热换热器9纵向平均分隔为八个区域，其中五格走烟气，三格走空气，按设定周期20s自动旋转。旋转式蓄热换热器9有内蓄热体，蓄热体为陶瓷小球，其中陶瓷小球数量根据换热量确定。烟气在旋转式蓄热换热器9中从≥800℃骤降到≤200℃，并将大部分的能量储存于蓄热体中。旋转式蓄热换热器9中，烟气可以在≤0.7秒的时间内从≥800℃冷却到≤200℃，可有效地抑制二恶英在烟气冷却过程的再合成。
4、低温烟气进入布袋除尘器10，99％含重金属的灰尘被布袋吸附并排出，处理后的烟气再由引风机送入焚烧炉烟气净化系统进行处理后排入大气常温空气吸收了蓄热体贮存的高温烟气的热能，升温到约≥770℃，实现助燃空气的高温预热以及烟气余热回收，减少燃料消耗。预热空气通过管道经燃烧室7进入烧结炉5。烟气入口设于烧结炉5底部，在此，高温空气和燃油充分混合燃烧加热生料球，系统空燃比取1.1，多余的高温空气使得飞灰中少量残碳也能充分燃烧。
5、收集：处理后的生料球变为熟料由孰料仓6收集，以便后续资源化处理利用。