一种垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统和处置方法与流程

1.本发明属于固体废物处理及处置技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统和处置方法。


背景技术：

2.垃圾焚烧发电因具有减量化明显、占用土地资源少及可实现能源化的优势，逐渐成为我国生活垃圾处置的主流方式。垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)是垃圾焚烧烟气净化系统收集而得到的粉状物质，属于危险废物。飞灰中含有苯并芘、苯并蒽、二恶英等有机污染物和cr、cd、hg、pb、cu、ni等重金属，是高度危险的固体废物。二恶英是具有多种毒性作用的氯化三环芳烃类有机化合物，具有不可逆的致畸、致癌、致突变性；hg及其化合物具有极强的神经毒性，对人体的多个器官会产生严重的损害。飞灰如果处置不当，会对环境造成严重毒害。我国的大中型城市飞灰产生量大、土地资源紧张，以填埋为主的处置方式面临越来越大的压力。等离子体熔融技术是将飞灰或与固体废物等原料的混合物，加入添加剂后，利用等离子炬产生的热源，将飞灰加热至超高温，此时基本粒子的活动能量远大于任何分子间化学键的作用，物质的微观运动以原子热运动为主，原有的物质被打碎为原子物质，以破坏有害成分或使其丧失活力，从而将复杂的物质转化为简单的无害物质。现有技术中多是将等离子熔融炉排出的烟气在高温情况下直接通入二次燃烧室，并与空气或氧气混合燃烧以去除尾气中的co和ch4等有害物质，但是这种方法不利于资源化再利用，且容易产生正压，影响等离子熔融系统的稳定性。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的问题，本发明提供一种能够安全有效处理飞灰并能够合理进行资源化利用的垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统和处置方法，飞灰是指生活垃圾焚烧飞灰、危险废物焚烧、热解等处置过程产生的底渣和飞灰(医疗废物焚烧处置产生的底渣除外)及危险废物等离子体、高温熔融等处置后产生的废玻璃态物质及飞灰。
4.为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统，包括依次密闭连接的飞灰暂存仓、气力输送系统、球团造粒系统、进料系统、缓冲仓、等离子熔融炉、烟气冷却器、引风机及垃圾焚烧炉，引风机的出气口与垃圾焚烧炉的二次风管道密闭连接；还包括助溶剂仓，助溶剂仓与进料系统密闭连接；飞灰暂存仓用于接收垃圾焚烧炉产生的飞灰；
5.所述等离子熔融炉的顶部相互错开的设有等离子炬和第一排烟管，等离子熔融炉还设有玻璃体溢流口和熔融重金属排液口，玻璃体溢流口所在位置高于熔融重金属排液口所在位置，且熔融重金属排液口位于等离子熔融炉的最底部设，玻璃体溢流口处还连接有燃气进气管和第二排烟管，所述燃气进气管位于玻璃体溢流口处的一端用作火焰喷射区；第一排烟管和第二排烟管的出气端与引风机的进气端密闭连接，即第一排烟管和第二排烟管通过引风机与垃圾焚烧炉的二次风管道密闭连接。
6.垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置方法，通过垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统实施，所述处置方法具体包括如下步骤：
7.(1)收集垃圾焚烧炉产生飞灰，通过气力输送系统输送至球团造粒系统进行球团造粒，然后送入进料系统；
8.(2)将助溶剂仓内的助溶剂送入进料系统，并与进料系统内的飞灰球团混合，然后送入缓冲仓；通过添加助溶剂使得混合物中sio2含量＞25％(重量)，cao含量＞45％(重量)，以保证玻璃体稳定运行的同时，降低焚烧残渣的热灼减率；
9.(3)缓冲仓设有用于定量给料的仓下给料机，缓冲仓内的飞灰球团与助溶剂的混合物通过定量给料机定量送入等离子熔融炉，飞灰球团中的有机物气化裂解，形成合成气并经由第一排烟管排出，无机物熔融为玻璃体，经由玻璃体溢流口溢出，玻璃体中的熔融重金属经由熔融重金属排液口排出，火焰喷射区处于燃烧状态，以除去玻璃体溢流口处烟气合成气中的有毒可燃气体并加强玻璃体内未燃物的进一步燃烧，减少二噁英的生成，然后烟气合成气经由第二排烟管排出；
10.(4)在引风机的作用下，第一排烟管和第二排烟管排出的烟气合成气汇合后进入烟气冷却器，烟气经冷却后通过垃圾焚烧炉的二次风管道进入所述垃圾焚烧炉。
11.作为优选，步骤(1)中球团粒度为10-15mm，含水＜30％(重量)，步骤(3)中等离子熔融炉内温度控制在1450-1600℃，一方面保证飞灰球团从进入等离子熔融炉气化裂解至烟气出口时间至少为2s，另一方面可以保证飞灰球团的焚尽烧透。
12.作为优选，步骤(2)中助溶剂为石灰石和石英砂，添加量为使得混合物中sio2含量＞25％(重量)，cao含量＞45％(重量)，以保证玻璃体稳定运行的同时，降低焚烧残渣的热灼减率，并有效降低玻璃体的粘度，改善流动性。
13.与现有技术相比，本技术取得如下有益效果：省去了现有技术二次燃烧室的设置，并将产生的烟气合成气直接极冷，然后二次风管道返回至垃圾焚烧炉，一方面可以借助垃圾焚烧炉除去其中的可燃气体，加强炉内烟气混合和调整炉内温度场。
附图说明
14.图1为本发明实施例中的垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统的示意图。
15.图2为本发明实施例中等离子熔融炉的结构示意图。
16.图中，1.仓下给料机，2.熔融重金属排液口，3.等离子炬，4.第一排烟管，5.第二排烟管，6.助燃风机，7.燃气进气管，8.玻璃体溢流口，9.火焰喷射区。10.飞灰暂存仓，11.球团机，12.造粒仓，13.助溶剂仓，14.进料系统，15.缓冲仓仓下给料机，16.等离子熔融炉，17.烟气冷却器，18.引风机，19.二次风机，20.垃圾焚烧炉，21.生活垃圾上料系统。
具体实施方式
17.本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.本发明下面结合实施例作进一步详述：
19.一种垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统，见图1，包括依次密闭连接的飞灰暂存仓10、气力输送系统、球团造粒系统(具体包括球团机11和用于暂存飞灰球团的造粒仓12)、进料系统14、缓冲仓、等离子熔融炉16、烟气冷却器17、引风机18及垃圾焚烧炉20，引风机18的出气口与垃圾焚烧炉20的二次风管道密闭连接；还包括助溶剂仓13，助溶剂仓13与进料系统14密闭连接；飞灰暂存仓10用于接收垃圾焚烧炉20产生的飞灰。
20.见图2，等离子熔融炉16的顶部相互错开设有等离子炬3和第一排烟管4，等离子熔融炉16还设有玻璃体溢流口8和熔融重金属排液口2，玻璃体溢流口8所在位置高于熔融重金属排液口2所在位置，且熔融重金属排液口2位于等离子熔融炉16的最底部设，玻璃体溢流口8处还连接有燃气进气管7和第二排烟管5，所述燃气进气管7位于玻璃体溢流口8处的一端用作火焰喷射区9；第一排烟管4和第二排烟管5的出气端与引风机18的进气端密闭连接，即第一排烟管4和第二排烟管5通过引风机18与垃圾焚烧炉20的二次风管道密闭连接。
21.见图1，垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置方法，通过垃圾焚烧飞灰等离子体熔融处置系统实施，所述处置方法具体包括如下步骤：
22.(1)收集垃圾焚烧炉20产生飞灰，通过气力输送系统输送至球团造粒系统进行球团造粒，然后送入进料系统14；
23.(2)将助溶剂仓13内的助溶剂送入进料系统14，并与进料系统14内的飞灰球团混合，然后送入缓冲仓；通过添加助溶剂使得混合物中sio2含量＞25％(重量)，cao含量＞45％(重量)，以保证玻璃体稳定运行的同时，降低焚烧残渣的热灼减率；
24.(3)缓冲仓设有用于定量给料的仓下给料机1，缓冲仓内的飞灰球团与助溶剂的混合物通过定量给料机定量送入等离子熔融炉16，飞灰球团中的有机物气化裂解，形成合成气并经由第一排烟管4排出，无机物熔融为玻璃体，经由玻璃体溢流口8溢出，玻璃体中的熔融重金属经由熔融重金属排液口2排出，火焰喷射区9处于燃烧状态，以除去玻璃体溢流口8处烟气合成气中的有毒可燃气体并加强玻璃体内未燃物的进一步燃烧，减少二噁英的生成，然后烟气合成气经由第二排烟管5排出；
25.(4)在引风机18的作用下，第一排烟管4和第二排烟管5排出的烟气合成气汇合后进入烟气冷却器17，烟气经冷却后通过垃圾焚烧炉20的二次风管道进入所述垃圾焚烧炉20。
26.步骤(1)中球团粒度为10-15mm，含水＜30％(重量)，步骤(3)中等离子熔融炉16内温度控制在1450-1600℃，一方面保证飞灰球团从进入等离子熔融炉16气化裂解至烟气出口时间至少为2s，另一方面可以保证飞灰球团的焚尽烧透。
27.步骤(2)中助溶剂为石灰石和石英砂，添加量为使得混合物中sio2含量＞25％(重量)，cao含量＞45％(重量)，以保证玻璃体稳定运行的同时，降低焚烧残渣的热灼减率，并有效降低玻璃体的粘度，改善流动性。
28.本实施例省去了常规技术中二次燃烧室的设置，并将产生的烟气合成气直接极冷，然后二次风管道返回至垃圾焚烧炉20，一方面可以借助垃圾焚烧炉20除去其中的可燃气体，加强炉内烟气混合和调整炉内温度场。
29.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。