专利名称：垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法及其装置。
背景技术：
垃圾焚烧已成为我国垃圾处理的重要方式。尽管垃圾焚烧具有减量化、资源化和彻底消灭病毒微生物等优点，但焚烧过程中也会产生许多痕量和超痕量有机微污染物，如二恶英类(PCDD/Fs)多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)和多氯萘(PCNs)等。这些污染物中PCDD/Fs毒性大、污染严重、具有致癌、致畸、致突变等毒副作用，因而引起了人们广泛的关注。
垃圾焚烧产生的PCDD/Fs只有少部分随烟气排放进入大气，而90-98％的PCDD/Fs吸附在焚烧过程所产生的飞灰上。一个日焚烧垃圾1000吨的发电厂每天可产生飞灰25-30吨。如何无害化处理这些飞灰防止二次污染已成为现代垃圾焚烧技术的重要攻关目标。
煅烧是去除垃圾焚烧飞灰中有机微污染物的最有效方式，但煅烧过程也需要严格的技术控制，否则会使飞灰中大量的PCDD/Fs产生热脱附，并可能发生PCDD/Fs的再合成，如果煅烧过程烟气不经严格处理而直接排放到大气，会产生严重的PCDD/Fs二次污染，从而失去飞灰煅烧无害化处理的意义。
飞灰煅烧处理过程中，在温度超过200℃条件下PCDD/Fs就会大量脱附，并且在200-600℃温度范围内，将会有新的PCDD/Fs生成。生成的机理主要有两种，一种是全合成，即飞灰中不完全燃烧的颗粒状有机碳通过不同催化剂的氧化、氯化等作用而生成PCDD/Fs；另一种途径是经过前躯体化合物而合成出来，即飞灰中的芳香烃化合物经过进一步的氯化、耦合作用而生成PCDD/Fs。
资源化利用是垃圾焚烧飞灰处理的主要方向，包括制水泥、制玻璃和做建筑材料填料。但飞灰属于危险固体废弃物，按规定资源化利用前必须进行无害化处理，以防止装卸、运输、堆放和再利用过程中的二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种能彻底去除垃圾焚烧飞灰中PCDD/Fs等有机微污染物，防止其资源化利用过程中的二次污染，符合环保要求的垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为处理方法首先飞灰在转鼓造粒机中喷水造粒，然后经传送装置进入回转式煅烧炉，经预热区后在高温区内煅烧，彻底分解有机微污染物，所产生的烟气经余热回收系统后进入烟气净化系统处理，净化除尘后的烟气经烟囱排入大气。
其中，飞灰在转鼓造粒机中的转鼓内停留时间为3-5分钟，造粒后含水量为35-50％；燃烧器内喷射一次风和煤粉；煅烧炉内可分为预热区和高温区，预热区温度为200-800℃，高温区温度为800-1400℃，飞灰在高温区停留时间为10-15分钟；空气预热器出口烟温为200-250℃；捕集灰为由省煤器空气预热器灰、中和喷淋塔沉降物、旋风除尘器灰和布袋除尘器灰组成。
所述装置包括转鼓造粒机、传送带、回转式煅烧炉、余热回收系统和烟气净化系统；其中回转式煅烧炉位于转鼓造粒机后，两者之间设有传送带，余热回收系统的一端与回转式煅烧炉相连接，另一端连接烟气净化系统。
所述转鼓造粒机包括进灰斗、转鼓、喷水管，进灰斗和喷水管安置在转鼓前端，在转鼓后端的下方设有传送带。
所述回转式煅烧炉包括进料装置、燃烧器、二次风进口、回转式煅烧窑体、出料口和排烟口，回转式煅烧窑体前端设有进料装置，进料装置上方为传送带，燃烧器和二次风进口位于回转式煅烧窑体前端，出料口与排烟口位于回转式煅烧窑体后端。
所述余热回收系统为倒U型，包括过热器、省煤器和空气预热器，过热器位于U型管的左侧管道内，过热器下方的管道上设有煅烧后飞灰出料口，省煤器位于U型管的右侧管道内，省煤器下方的管道设有空气预热器，过热器和省煤器与汽轮发电机设备相通；空气预热器所产生的预热空气作为回转式煅烧炉一次风和二次风气源。
所述烟气净化系统包括中和喷淋塔、旋风除尘器、布袋除尘器、雾化喷头、泵、石灰浆混合器、引风机和烟囱，中和喷淋塔、旋风除尘器、布袋除尘器依次相连，并在各个装置的下方设有排灰口，中和喷淋塔在塔口处设有雾化喷头，石灰浆混合器中的石灰浆经泵和雾化喷头喷入中和喷淋塔，布袋除尘器与引风机一端相连，引风机的另一端与烟囱相连。
本发明的有益效果在于1.环保。采用本发明可彻底分解飞灰热处理过程中脱附进入烟气的PCDD/Fs等有机微污染物，并可有效防止PCDD/Fs再合成。
2.节约能源。本发明产生的余热可回收利用发电。
3.经济效益好。本发明处理后的飞灰可直接用作水泥熟料。
图1是本发明垃圾焚烧飞灰煅烧处理装置的基本结构配置示意图。
标号1.进灰斗，2.转鼓，3.喷水管，4.传送带，5.进料装置，6.回转式煅烧窑体，7.燃烧器，8.过热器，9.省煤器，10.空气预热器，11.中和喷淋塔，12.雾化喷头，13.石灰浆混合器，14.泵，15.旋风除尘器，16.布袋除尘器，17.引风机，18.烟囱。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例1垃圾焚烧飞灰煅烧处理装置如图1所示，所述装置包括转鼓造粒机、传送带、回转式煅烧炉、余热回收系统和烟气净化系统。其中回转式煅烧炉位于转鼓造粒机后，两者之间设有传送带4，余热回收系统的一端与回转式煅烧炉相连接，另一端连接烟气净化系统。
所述转鼓造粒机包括进灰斗1、转鼓2、喷水管3，进灰斗1和喷水管3安置在转鼓2前端，，在转鼓2后端的下方设有传送带4。
其中在转鼓造粒机中的进料口处设有密封挡板，出料口处设有半封闭挡板，以防止飞灰飘散。
所述回转式煅烧炉包括进料装置5、燃烧器7、二次风进口、回转式煅烧窑体6、出料口和排烟口，回转式煅烧窑体6前端设有进料装置5，进料装置5上方为传送带4，燃烧器7和二次风进口位于回转式煅烧窑体6前端，出料口与排烟口位于回转式煅烧窑体6后端。
所述余热回收系统为倒U型，包括过热器8、省煤器9和空气预热器10，过热器8位于U型管的左侧管道内，过热器8下方的管道上设有煅烧后飞灰出料口，省煤器9位于U型管的右侧管道内，省煤器9下方的管道设有空气预热器10，过热器8和省煤器9与汽轮发电机设备相通；空气预热器10所产生的预热空气作为回转式煅烧炉一次风和二次风气源。
所述烟气净化系统包括中和喷淋塔11、旋风除尘器15、布袋除尘器16、雾化喷头12、泵14、石灰浆混合器13、引风机17和烟囱18，中和喷淋塔11、旋风除尘器15、布袋除尘器16依次相连，并在各个装置的下方设有排灰口，中和喷淋塔11在塔口处设有雾化喷头12，石灰浆混合器13中的石灰浆经泵14和雾化喷头12喷入中和喷淋塔11，布袋除尘器16与引风机17一端相连，引风机17的另一端与烟囱18相连。
采用所述装置具体处理方法如下1.造粒阶段首先飞灰在转鼓造粒机内停留3.5±0.5分钟喷水造粒，造粒后含水量为40±5％，然后经传送带进入回转式煅烧炉。飞灰造粒的目的是防止小颗粒飞灰在回转式煅烧炉被二次风带走，同时可显著减少PCDD/Fs等有机微污染物在飞灰热处理过程中的热脱附。
2.煅烧阶段造粒后飞灰首先进入回转式煅烧窑体预热区温度为200-800℃，预热6±1分钟，然后进入800-1400℃(在1200-1300℃条件下煅烧5分钟，飞灰中的PCDD/Fs等有机微污染物可彻底分解)高温区停留11±1分钟；煅烧后飞灰进入贮料仓，定期排放，烟气由炉尾排烟口进入余热回收系统。此过程可将在预热区脱附的PCDD/Fs等有机微污染物在高温区完全分解，同时飞灰颗粒残留的有机微污染物在高温区内也可完全分解。
3.后续处理阶段将余热回收系统内的空气预热器出口烟温控制在210±10℃，以防止PCDD/Fs继续显著生成。烟气在余热回收系统内由雾化喷头12喷射石灰浆，(石灰的喷射速率为0.9±0.1克/标准立方米烟气)中和烟气中的酸性气体，并吸附烟气中的有机微污染物，然后由旋风除尘器15除去大颗粒灰尘，后再由布袋除尘器16捕集各种残灰，在此99％以上固相颗粒被滤布捕集，所述捕集灰包括省煤器空气预热器灰、中和喷淋塔沉降物、旋风除尘器灰和布袋除尘器灰。尾气经烟囱排入大气。所产生的捕集灰可添入垃圾焚烧飞灰中再煅烧。
实施例2与实施例1不同之处在于1.造粒阶段飞灰在转鼓造粒机内停留4±0.5分钟，造粒后含水量为42+3％。
2.煅烧阶段预热区温度为200-800℃预热7±1分钟，预热后在800-1300℃(在1100-1200℃条件下煅烧6分钟，飞灰中的PCDD/Fs等有机微污染物可彻底分解)高温煅烧区停留12±1分钟。
3.后续处理阶段空气预热器出口烟温控制在225±5℃，石灰的喷射速率为1.0±0.1克/标准立方米。
实施例3与实施例1不同之处在于1.造粒阶段飞灰在转鼓造粒机内停留4.5±0.5分钟，造粒后含水量为45±5％。
2.煅烧阶段预热温度为200-800℃预热8±1分钟，预热后在温度为800-1200℃(在1000-1100℃条件下煅烧8分钟，飞灰中的PCDD/Fs等有机微污染物可彻底分解)的高温区停留13±1分钟。
3.后续处理阶段空气预热器出口烟温控制在235±5℃，石灰的喷射速率为1.1±1克/标准立方米。
实施例4与实施例1不同之处在于1.造粒阶段飞灰在转鼓造粒机内停留4±1分钟，造粒后含水量为40±3％。
2.煅烧阶段预热温度为200-800℃预热下9±1分钟，预热后在温度为800-1100℃(在900-1000℃条件下煅烧12分钟，飞灰中的PCDD/Fs等有机微污染物可彻底分解)的高温区停留14±1分钟。
3.后续处理阶段空气预热器出口烟温控制在245±5℃石灰的喷射速率为1.3±0.2克/标准立方米。
权利要求
1.一种垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法，其特征在于飞灰首先在转鼓造粒机中喷水造粒，然后经传送带进入回转式煅烧炉，经预热区后在高温区下煅烧，分解有机微污染物，所产生的烟气经余热回收系统后进入烟气净化系统处理，净化除尘后的烟气经烟囱排入大气。
2.按权利要求1所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法，其特征在于飞灰在转鼓造粒机中的转鼓内停留时间为3～5分钟，造粒后含水量为35～50％。
3.按权利要求1所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法，其特征在于造粒进入回转式煅烧炉内后由燃烧器喷射一次风和煤粉；煅烧炉内可分为预热区和高温区，预热区温度为200-800℃，高温区温度为800～1400℃，飞灰在高温区停留时间为10～15分钟。
4.按权利要求1所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法，其特征在于空气预热器出口烟温为200～250℃。
5.一种按权利要求1所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的装置，包括转鼓造粒机、传送带、回转式煅烧炉、余热回收系统和烟气净化系统，其特征在于所述回转式煅烧炉位于转鼓造粒机后，两者之间设有传送带(4)，余热回收系统的一端与回转式煅烧炉相连接，另一端连接烟气净化系统。
6.按权利要求5所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的装置，其特征在于所述转鼓造粒机包括进灰斗(1)、转鼓(2)、喷水管(3)，进灰斗(1)和喷水管安置在转鼓(2)前端，在转鼓(2)后端出口的下方设有传送带(4)。
7.按权利要求5所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的装置，其特征在于所述回转式煅烧炉包括进料装置(5)、燃烧器(7)、二次风进口、回转式煅烧窑体(6)、出料口和排烟口，回转式煅烧窑体(6)前端设有进料装置(5)，进料装置(5)上方为传送带(4)，燃烧器(7)和二次风进口位于回转式煅烧窑体(6)前端，出料口与排烟口位于回转式煅烧窑体(6)后端。
8.按权利要求5所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的装置，其特征在于所述余热回收系统为倒U型，包括过热器(8)、省煤器(9)和空气预热器(10)，过热器(8)位于U型管的左侧管道内，过热器(8)下方的管道上设有煅烧后飞灰出料口，省煤器(9)位于U型管的右侧管道内，省煤器(9)下方的管道设有空气预热器(10)，过热器(8)和省煤器(9)与汽轮发电机设备相通；空气预热器(10)所产生的预热空气作为回转式煅烧炉一次风和二次风气源。
9.按权利要求5所述垃圾焚烧飞灰煅烧处理的装置，其特征在于所述烟气净化系统包括中和喷淋塔(11)、旋风除尘器(15)、布袋除尘器(16)、雾化喷头(12)、泵(14)、石灰浆混合器(13)、引风机(17)和烟囱(18)，中和喷淋塔(11)、旋风除尘器(15)、布袋除尘器(16)依次相连，并在各个装置的下方设有排灰口，中和喷淋塔(11)在塔口处设有雾化喷头(12)，石灰浆混合器(13)中的石灰浆经泵(14)和雾化喷头(12)喷入中和喷淋塔(11)，布袋除尘器(16)与引风机(17)一端相连，引风机(17)的另一端与烟囱(18)相连。
全文摘要
本发明属于环境工程技术领域，具体地说是一种垃圾焚烧飞灰煅烧处理的方法及其装置。所述方法飞灰首先在转鼓造粒机中喷水造粒，然后经传送带进入回转式煅烧炉，经预热区后在高温区下煅烧，所产生的烟气经余热回收系统后进入烟气净化系统，净化除尘后的烟气经烟囱排入大气。所述装置包括转鼓造粒机、传送带、回转式煅烧炉、余热回收系统和烟气净化系统。采用本发明可彻底分解飞灰中的PCDD/Fs等有机微污染物，并可有效防止PCDD/Fs再合成，同时余热可回收利用发电，处理后的飞灰可直接用作水泥熟料，具有良好的经济效益。
文档编号F23G5/02GK1987202SQ200510130808
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者张海军, 倪余文, 陈吉平, 项光明, 朱善银, 陈革 申请人:中国科学院大连化学物理研究所, 伟明集团有限公司