垃圾焚烧飞灰的固化处理方法以及处理系统与流程

本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰的固化处理方法以及处理系统。

背景技术：

垃圾焚烧可实现生活垃圾的减量化、无害化和能源化利用，是一种重要的垃圾处理方法。而如何安全有效地处置垃圾焚烧飞灰是急需解决的环境和社会问题。

垃圾焚烧飞灰是一种公认的危险废物，是生活垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。由于垃圾组分复杂，垃圾中所含的重金属、有机毒物等污染物在焚烧过程中会发生迁移和转化，使垃圾焚烧飞灰中富集较高浓度的重金属、难降解有毒物质。垃圾焚烧飞灰的产生量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关，一般占垃圾焚烧量的3～5％。

国家明文规定必须对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。目前，我国经济发达地区垃圾焚烧飞灰主要通过简易处理后运往安全填埋场填埋，不仅大量占用了安全填埋场的库容，且成本高，一般为2000～3000元/吨。在一些经济欠发达、没有条件建设安全填埋场的地区，一般采用堆存或简单水泥固化后运往垃圾填埋场填埋的方式。垃圾焚烧飞灰如果处理不当，在自然环境下污染物可能逐渐渗滤出来，重新进入环境，污染地下水源、危害人类，造成二次污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰的固化处理方法，旨在用于解决现有的垃圾焚烧飞灰处理成本较高，且容易造成二次污染的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰的固化处理方法，包括以下步骤：

将冶金炉排出的高温熔渣导入渣沟，且高温熔渣沿所述渣沟流动；

高温熔渣沿所述渣沟流动过程中，向高温熔渣表面均匀铺洒垃圾焚烧飞灰，垃圾焚烧飞灰被高温加热为熔融飞灰且飞灰中的有机物被分解；

熔融飞灰随高温熔渣流动，依附在高温熔渣表面或部分混入高温熔渣内，流至所述渣沟末端后被冲渣粒化形成渣水混合物，且形成高温蒸汽，高温蒸汽与渣水混合物均进入冷凝塔内继续冷却；

所述冷凝塔内的渣水混合物通过过滤或者沉淀以获取渣颗粒，且将获取的渣颗粒进行资源化利用。

进一步地，铺洒的垃圾焚烧飞灰量根据垃圾焚烧飞灰的熔融特性、高温熔渣的温度、所述渣沟内的高温熔渣流量及环境温度确定，确保高温熔渣的温度能够使均匀铺洒的垃圾焚烧飞灰充分熔融。

进一步地，垃圾焚烧飞灰通过压缩气流输送至所述渣沟上方的给灰器，然后通过所述给灰器将垃圾焚烧飞灰铺洒于高温熔渣表面。

进一步地，在所述渣沟对应所述给灰器至末端的区间进行加盖处理，以达到保温与消除扬尘的目的。

本发明实施例还提供一种垃圾焚烧飞灰的固化处理系统，包括可与冶金炉的排渣口连接的渣沟，还包括用于向所述渣沟内的高温熔渣表面铺洒垃圾焚烧飞灰的给灰器以及设置于所述渣沟末端的冷凝塔，所述冷凝塔的底部设置有冲渣水槽，所述冲渣水槽的其中一端靠近所述渣沟的末端且设置有冲渣粒化装置，所述冲渣水槽的流路对接所述渣沟的流路。

进一步地，还包括与所述给灰器连通的飞灰喷吹罐，且于所述给灰器与所述飞灰喷吹罐的流路上设置有流量调节阀。

进一步地，还包括集气罩，所述集气罩与所述冷凝塔连通，且所述渣沟靠近末端的至少部分结构位于所述集气罩内。

进一步地，还包括罩盖所述渣沟上方的盖板，所述盖板沿所述给灰器至所述渣沟的末端延伸。

进一步地，所述冲渣水槽另一端延伸至转鼓过滤器或者沉淀池。

进一步地，所述渣沟的末端位于所述冲渣水槽的上方。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，利用冶金炉中排出的高温熔渣，将垃圾焚烧飞灰加热为熔融飞灰，一方面可以使得垃圾焚烧飞灰中的二噁英等有毒有机化合物质分解，另一方面还可以将飞灰熔融，通过这种方式垃圾焚烧飞灰与高温熔渣无需进行搅拌混合，其可以直接铺洒于高温熔渣表面，比较方便，而且在导出渣沟之后，对熔融飞灰与高温熔渣一起进行冲渣粒化，以形成渣水混合物，通过冷凝塔进一步降温后渣水混合物可通过过滤或者沉淀的方式获取渣颗粒，而这些渣颗粒则可以进行资源化利用，比如可以用于水泥原料。对此，通过上述方式，既可以分解垃圾焚烧飞灰内含有的有毒有机化合物，将有害成分稀释、固化，还可以进行资源化利用，避免出现二次污染，节能高效，处理成本非常低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的垃圾焚烧飞灰的固化处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰的固化处理方法，主要利用冶金炉内排出的高温熔渣，具体包括以下步骤：

将冶金炉内排出的高温熔渣导入渣沟1内，由于高温熔渣为熔融状态，其可以沿渣沟1流动，而在渣沟1的末端进行渣处理；

在高温熔渣沿渣沟1流动的过程中，将收集的垃圾焚烧飞灰均匀铺洒于高温熔渣表面，控制垃圾焚烧飞灰的量及高温熔渣表面的温降，使垃圾焚烧飞灰在高温熔渣表面可以完全熔融，而且不影响渣沟1内表层高温熔渣的流动，熔融飞灰在随熔渣流动的过程中，依附在高温熔渣表层或部分混入高温熔渣内，成为一个流动的整体，且由于高温作用垃圾焚烧飞灰内含有的有机物受热分解，具体是二噁英等有毒有机化合物质分解，从而可以大大降低熔融飞灰中的有毒物质；

熔融飞灰随高温熔渣流动至渣沟1末端后被冲渣粒化形成渣水混合物，具体是熔融飞灰与高温熔渣排出渣沟1后，通过用水冲渣的方式使得熔融飞灰与高温熔渣被快速粒化与水淬，进而形成粒化渣玻璃体，熔融飞灰中剩余的有害成分被稀释与固化在该粒化的渣玻璃体中，当然在冲渣粒化的过程中产生的大量高温蒸汽可被导入冷凝塔2内快速冷凝，且将形成的渣水混合物也导入冷凝塔2内继续冷却；

将冷凝塔2内的渣水混合物导出，且通过过滤或者沉淀的方式获取其内的渣颗粒，即上述的渣玻璃体，进而可以将获取的渣颗粒进行资源化利用。

在本发明中，垃圾焚烧飞灰的主要成分与冶金炉内排出的高温熔渣的主要成分比较相近，以炼铁高炉为例，高炉渣的成分主要成分为cao、sio2、al2o3、mgo，其中sio2含量为28～39％，而垃圾焚烧飞灰的主要成分cao，sio2，al2o3和cl元素占总质量的90％左右，由此垃圾焚烧飞灰混合高炉渣后不会影响高炉渣的用途，另外通常高炉出渣温度为1400℃～1500℃，即在渣沟1内流动的高温熔渣温度可以达到1400℃～1500℃，利用这种高温，垃圾焚烧飞灰会快速转化为熔融飞灰，且其内含有的有毒有机物被快速分解，而在分解后垃圾焚烧飞灰会减容减重，一般可减重2/3左右；另外，熔融后重金属被包封固化在sio2硅氧四面体组成的网状构造中，浸出率低，由此当后续进行冲渣粒化时，重金属均被固化在渣颗粒内。由于灰的导热性差，在本实施例中，将垃圾焚烧飞灰采用铺洒的方式置于高温熔渣表面，当然垃圾焚烧飞灰铺洒于高温熔渣表面均匀且厚度不会过大，具体可以采用给灰器3将其平铺于高温熔渣表面，通过这种方式一方面成本非常简单，另一方面可避免大量的垃圾焚烧飞灰混入高温熔渣内形成灰团，导致灰团中心不能充分熔化，只利用传统渣沟1，无需刻意控制渣沟1中高温熔渣的流速，垃圾焚烧飞灰即可快速被加热为熔融飞灰。

优化上述实施例，铺洒的垃圾焚烧飞灰量根据垃圾焚烧飞灰的熔融特性、高温熔渣的温度、渣沟1内的高温熔渣流量，环境温度等有关，建议通过试验确定，确保高温熔渣的温度能够使铺洒的垃圾焚烧飞灰充分熔融。具体地，垃圾焚烧飞灰的熔点反相关垃圾焚烧飞灰量，熔点越高则量应越小；而高温熔渣的温度则正相关影响垃圾焚烧飞灰量，其温度越高，则垃圾焚烧飞灰量越大；另外垃圾焚烧飞灰量与环境温度之间也有一定关系，夏天的垃圾焚烧飞灰量可大于冬天的垃圾焚烧飞灰量；至于渣沟1内的高温熔渣流量，其对应的是垃圾焚烧飞灰与高温熔渣之间的比例，可以采用质量比，一般来说控制在5％以内以保证垃圾焚烧飞灰能够充分熔融。比如以上述高炉的出渣流量来定，当出渣流量为30～50kg/s，以1％的比例将飞灰以0.3～0.5kg/s铺洒在渣沟1内，熔融飞灰与高温熔渣混合进行粒化、冲渣，完成有害成分的固化，渣粒作为水泥原料，一天可以处理飞灰～16t。切忌采用不控制流量的方式将垃圾焚烧飞灰堆在高温熔渣表面，在本实施例中，主要是采用压缩气流将垃圾焚烧飞灰鼓吹至给灰器3，而压缩气流可以为压缩空气或者压缩氮气，通过这种方式一方面可以控制垃圾焚烧飞灰的流量，一方面可以使得给灰器3处铺洒比较均匀。

进一步地，在渣沟1对应给灰器3至末端的区间进行加盖处理，以达到保温与消除扬尘的目的。在本实施例中，在传统的渣沟1上方进行加盖处理，以使渣沟1上方具有相对密封的空间，对此在给灰器3铺洒垃圾焚烧飞灰的过程中产生的扬尘，不会逸散至周围环境中，当然还可以采用管道引流，导出其内分解产生的气体，同时可以起到保温的作用，降低热量的散失，提高垃圾焚烧飞灰的融化效率。

本发明实施例还提供一种垃圾焚烧飞灰的固化处理系统，对应上述的固化处理方法，包括渣沟1，该渣沟1可与冶金炉的排渣口连接，即冶金炉排出的高温熔渣直接排放至渣沟1内，固化处理系统还包括给灰器3以及冷凝塔2，其中给灰器3可用于向渣沟1内的高温熔渣表面铺洒垃圾焚烧飞灰，其位于渣沟1正上方，而冷凝塔2则是设置于渣沟1的末端，且在冷凝塔2的底部设置有冲渣水槽4，冲渣水槽4的其中一端靠近渣沟1的末端，且在该端设置有冲渣粒化装置5，冲渣粒化装置5位于渣沟1末端与冷凝塔2之间，冲渣粒化装置5一般采用冲渣粒化头，冲渣水槽4的流路对接渣沟1的流路，且两个流路之间为冲渣粒化装置5，由此表明，熔融飞灰与高温熔渣导出渣沟1后先通过冲渣粒化装置5，再由冲渣粒化装置5进入冲渣水槽4。本实施例中，固化处理系统主要利用高温熔渣固化处理垃圾焚烧飞灰，垃圾焚烧飞灰铺洒在高温熔渣表面被快速融化为熔融飞灰，熔融飞灰与高温熔渣混合，且在排出渣沟1后被冲渣粒化装置5粒化为渣颗粒，进而形成渣水混合物沿冲渣水槽4进入冷凝塔2内进一步冷却。在上述过程中利用传统的渣处理工艺以达到固化处理垃圾焚烧飞灰的目的，不但处理效率高，而且节能减排，避免出现处理过程中产生二次污染。冲渣水槽4的另一端延伸至转鼓过滤器或者沉淀池，即冲渣水槽4贯穿冷凝塔2，渣水混合物通过冲渣水槽4导至转鼓过滤器或者沉淀池，进而可通过过滤或者沉淀的方式获取渣水混合物中的渣颗粒，获取的渣颗粒则可以资源化利用。

优选地，固化处理系统还包括与给灰器3连通的飞灰喷吹罐6，且在给灰器3与飞灰喷吹罐6之间的流路上设置有流量调节阀7。本实施例中，飞灰喷吹罐6结合压缩气流将垃圾焚烧飞灰鼓吹至给灰器3，再由给灰器3平铺至高温熔渣表面，且可以通过流量调节阀7调节给灰器3处的出灰流量，通过这种控制可有效保证垃圾焚烧飞灰能够充分熔融。

进一步地，在上述实施例基础上还增设有集气罩8，该集气罩8与冷凝塔2连通，且渣沟1靠近末端的至少部分结构位于该集气罩8内。本实施例中，渣沟1的部分结构以及冲渣粒化装置5均罩盖于集气罩8内，其主要目的是用于收集冲渣粒化装置5在冲渣粒华熔融飞灰与高温熔渣过程中产生的大量蒸汽，进而将产生的大量蒸汽导入冷凝塔2内快速冷凝。一般来说，在渣沟1上方还罩盖有盖板9，该盖板9沿给灰器3延伸至渣沟1的末端，其的作用则主要是保温与消除扬程的作用。在上述集气罩8罩盖渣沟1时，盖板9具有部分结构位于集气罩8内，具体是盖板9与渣沟1之间围合的空间与集气罩8的内部空间连通，对此，渣沟1中分解产生的气体以及给灰器3排出的气流也可以进入集气罩8内，再由冷凝塔排出，可以避免盖板9与渣沟1之间的气压过大。当然针对这种结构形式，冷凝塔2还应该有净化气体的效果，或者假设采用压缩氮气时，则还应该需要对氮气进行回收循环利用。

在优选方案中，渣沟1的末端位于冲渣水槽4的上方，即渣沟1与冲渣水槽4不在同一平面，且冲渣粒化装置5也位于渣沟1的下方，由此熔融飞灰与高温熔渣由渣沟1的末端掉落至冲渣粒化装置5处。通过这种方式，一方面可以避免冲渣粒华时对渣沟1内的高温熔渣的流动产生影响，另一方面还可以在掉落过程中提高高温熔渣与熔融飞灰之间的混合程度，进一步保证垃圾焚烧飞灰的充分熔融。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。