本实用新型涉及垃圾焚烧处理领域，具体而言是一种新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统。
背景技术：
垃圾焚烧近年来在我国发展迅猛，目前40％左右的城镇垃圾采用垃圾焚烧的方式进行处理。垃圾焚烧会产生3-5％的飞灰，因含有大量的重金属和二噁英而被列为危险废弃物。飞灰处理的方法有螯合填埋、酸浸提及熔融固化等。目前，螯合填埋为主要的飞灰处理技术，但是该技术对二噁英和盐类物质没有作用，且长期放置在填埋场中重金属稳定性不足。此外，目前日本及欧洲等发达国家采用等离子体飞灰熔融技术处理飞灰，熔融固化技术可生成惰性的玻璃体，但该技术尚存在二次飞灰量大且难处理的问题。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有飞灰处理的螯合填埋法、酸浸提法存在的技术不足。
本实用新型的设计思想是，为解决上述问题，提出了一种新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统；该技术针对上述不足，将列为危废的飞灰熔融转化为无毒无害的玻璃体，将大部分重金属固化在玻璃体中；同时回收资源化利用熔融过程中挥发出的重金属、盐类和酸性物质，从而最大程度的实现飞灰处理的无害化、减量化、资源化。
本实用新型的目的是，提出一种新型飞灰电弧熔融系统，不仅可将大部分重金属固化封存在飞灰熔融形成的玻璃体中，且可回收挥发和夹带出的二次飞灰及其含有的少量重金属、盐类物质和酸性物质，从而将飞灰无害化、减量化和资源化做到极致，是目前最先进、最环保的飞灰处理技术。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，包括飞灰预处理系统、电弧熔融系统和烟气净化系统；
飞灰预处理系统包括飞灰储料仓、添加剂储料仓、混料机和给料机，飞灰储料仓的出口和添加剂储料仓的出口均连接并连通混料机的进口，混料机的出口连通给料机进口；
电弧熔融系统包括飞灰电弧熔融炉，飞灰电弧熔融炉的进口连通给料机出口；在飞灰电弧熔融炉的底部设置用于驱动熔融炉身转动的电机，飞灰电弧熔融炉采用石墨弧并用直流电源供电，阴阳电极均为石墨材质且阴极中心线距炉体中心线100-300mm并通过导电夹头夹持与电源负极相连，阳极位于熔池底部，阳极范围基本覆盖整个炉体底部，并通过导电夹头夹持与电源正极相连；
烟气净化系统包括氧化分离室、急冷成核塔、袋式除尘器、降膜吸收塔、碱洗塔、活性炭吸附器、引风机和烟囱，氧化分离室的进口连通飞灰电弧熔融炉的烟体出口，氧化分离室的烟体出口连通急冷成核塔的气体进口，氧化分离室底部的液体出口排出冷却至沸点以下的碱金属盐类物质；急冷成核塔的烟体出口连通袋式除尘器的气体进口脱除少量细小颗粒物，急冷成核塔的固体出口排出重金属颗粒物质；袋式除尘器的烟体出口连通降膜吸收塔的气体进口，降膜吸收塔的烟体出口连通碱洗塔的气体进口喷淋去除SO2，降膜吸收塔的液体出口回收HC1溶液；碱洗塔的烟体出口连通活性炭吸附器的气体进口吸附其中未完全去除的物质，由活性炭吸附器的出气口排出的气体由引风机抽出经过烟囱直接连通大气。
对本实用新型技术方案的改进，在飞灰储料仓的出口与混料机的进口之间以及在添加剂储料仓的出口与混料机的进口之间均设置螺旋电子秤。
对上述技术方案的进一步改进，在飞灰储料仓的出口处以及在添加剂储料仓的出口处均设置电动旋转阀。电动旋转阀的设置采用变频控制，配合螺旋电子秤控制物料的定量输出。
对本实用新型技术方案的改进，添加剂包括河砂、硼砂、碎玻璃以及经破碎后的灰渣及上述物质的不同配比混合物。
对本实用新型技术方案的改进，在飞灰电弧熔融炉熔融后的溶渣进入冷渣机制成玻璃体排出，少量熔融金属由金属排出口排出并回收。
对本实用新型技术方案的改进，来自飞灰电弧熔融炉的含重金属、盐类物质和酸性气体的烟气进入氧化分离室，氧化分离室中通入富氧将熔融炉排出的含CO、H2等可燃气体的烟气氧化燃烧，并通过调节富氧浓度保持氧化分离室内温度水平在1050-1100℃范围内，实现碱金属盐类与重金属氯化物在该设备分离。
对本实用新型技术方案的改进，来自氧化分离室的烟气进入急冷成核塔，该塔采用间接水冷的形式将烟气温度从1000℃以上迅速降至200℃，在此温度区间重金属氯化物迅速冷却降温并形成纯度较高的重金属颗粒物，并避免二噁英的再次生成。
对本实用新型技术方案的改进，混料机的出口排出的料经过斗式提升机提升到飞灰电弧熔融炉进料仓高度，并经给料机密封输送至飞灰电弧熔融炉的进料仓处。
对本实用新型技术方案的改进，飞灰电弧熔融炉炉身以0.2-1r/min的速度旋转且转速可调。由于阴极偏心设置，炉身旋转过程中可使电弧与飞灰的接触面更广，缓慢的转速也可保证炉身转动过程中电弧保持稳定。
对本实用新型技术方案的改进，飞灰与添加剂按1:0.1-1:0.3的比例配比混合。
本新型双电极电弧熔融方法的主要技术优点概括如下：
1、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，可将列为危险废物的飞灰熔融处理生成可用作建筑材料的玻璃体，并回收重金属物质、盐类物质和盐酸，可将现有技术无法解决的二次飞灰问题回收资源化处理，最大程度的实现垃圾焚烧飞灰的减量化、无害化及资源化。
2、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用石墨电极的电弧熔融技术，热转换效率高于常规的等离子体炬熔融技术，无需工作气体，产生的烟气主要物质为飞灰中的挥发性物质，烟气含量少，所携带走的热量少，热损失低。
3、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用石墨电弧熔融技术，相比等离子体炬熔融而言，炉内气流扰动少，夹带的飞灰颗粒物少，二次飞灰产生量少，减少后期烟气处理成本。
4、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用阴极偏心布置，熔融炉可缓慢旋转的形式，与常规电弧熔融炉相比电弧与飞灰接触的面更广，炉身缓慢旋转可在改善飞灰熔融性的同时保证电弧的稳定性。
5、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用独创的氧化分离技术，利用烟气中碱金属盐类和重金属氯化物沸点差异较大的特点，将盐类和氯化物在高温下分离，从而实现盐类物质的回收利用，同时熔融烟气为氧化分离室提供能量输入，实现了能量的充分利用。
6、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用独创的急冷成核技术，利用水冷间接换热，将烟气温度迅速降低，避免二噁英再生的同时，回收利用高纯度的重金属物质，解决困扰目前等离子体热处理技术难以避免和解决的二次飞灰问题。
7、本实用新型的新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，采用降膜吸收塔吸收HCl并制得盐酸，实现盐酸的回收利用，仅剩部分少量SO2需碱洗脱除，处理成本低，酸性物质回收利用度高。
附图说明
本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。
图1为本实用新型提出的新的资源化回收电弧飞灰熔融系统的工艺路线示意框图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，新型垃圾焚烧飞灰电弧熔融系统，包括飞灰预处理系统、电弧熔融系统和烟气净化系统。
飞灰预处理系统包括飞灰储料仓、添加剂储料仓、电动旋转阀、螺旋电子秤、混料机、斗式提升机和给料机，飞灰储料仓的出口和添加剂储料仓的出口均连接并连通混料机的进口，在飞灰储料仓的出口与混料机的进口之间以及在添加剂储料仓的出口与混料机的进口之间均设置螺旋电子秤。在飞灰储料仓的出口处以及在添加剂储料仓的出口处均设置电动旋转阀。混料机的出口排出的料经过斗式提升机提升到飞灰电弧熔融炉进料仓高度，并经给料机密封输送至飞灰电弧熔融炉的进料仓处。垃圾焚烧电厂布袋除尘器产生的飞灰由厂内刮板机或专门运输车运送至本系统物料储藏区，与河砂、硼砂、碎玻璃以及经破碎后的灰渣等添加剂经螺旋电子秤按1:0.1-1:0.3的比例配比混合。飞飞灰储料仓和添加剂储料仓输出口设置电动旋转阀，采用变频控制，配合螺旋电子秤能够控制物料的定量输出。分别称重的飞灰和添加剂进入混合搅拌机内进行充分混料，不断进行互相搅拌、混合，后进入斗式提升机提升到电弧熔融炉进料仓高度，并经给料机密封输送至进料仓处。
电弧熔融系统所含设备有飞灰电弧熔融炉、水淬装置、电极、升降装置、把持器、电源等。电弧为石墨弧，采用直流电源供电，阴阳电极均为石墨材质，阴极中心线距炉体中心线约100-300mm，通过导电夹头夹持与电源负极相连，阳极位于熔池底部，阳极范围基本覆盖整个炉体底部，并通过导电夹头夹持与电源正极相连。飞灰在1400-1500℃的温度下在熔融炉内对飞灰进行熔融处理，熔融后的熔渣经排渣口排出进入冷渣器，在冷渣器内迅速冷却形成惰性的玻璃体，并将重金属封存固化在玻璃体内，熔融的金属则通过金属排出口排出回收。飞灰熔融炉通过底部电机带动炉身以0.2-1r/min的速度旋转，由于阴极偏心设置，炉身旋转过程中可使电弧与飞灰的接触面更广，缓慢的转速也可保证炉身转动过程中电弧保持稳定。熔融炉排出的含CO、H2等可燃物质的烟气进入氧化分离室。
烟气净化系统包括氧化分离室、急冷成核塔、袋式除尘器、降膜吸收塔、碱洗塔、活性炭吸附器、引风机和烟囱。氧化分离室的进口连通飞灰电弧熔融炉的烟体出口，氧化分离室的烟体出口连通急冷成核塔的气体进口，氧化分离室的液体出口排出碱金属盐类物质；急冷成核塔的烟体出口连通袋式除尘器的气体进口脱除少量细小颗粒物，急冷成核塔的固体出口排出重金属颗粒物质；袋式除尘器的烟体出口连通降膜吸收塔的气体进口，降膜吸收塔的烟体出口连通碱洗塔的气体进口喷淋去除SO2，降膜吸收塔的液体出口回收HC1溶液；碱洗塔的烟体出口连通活性炭吸附器的气体进口吸附其中未完全去除的物质，由活性炭吸附器的出气口排出的气体由引风机抽出经过烟囱直接连通大气。来自熔融炉的含重金属、盐类物质和酸性气体的烟气首先进入氧化分离室，氧化分离室通入浓度为30％-99％的富氧对烟气中存在的少量可燃物质氧化燃烧。由于烟气中可燃物质含量随飞灰成分变化而变化，氧化分离室通入的富氧量随设置在分离室出口的CO浓度分析仪的检测结果进行调节。此外，在满足氧化燃烧耗氧量的前提下调节富氧浓度，保证氧化分离室中的温度保持在1050-1100℃范围内，在此温度区间内碱金属盐类气体由于低于沸点逐渐凝结成液体由炉底排出，重金属氯化物沸点普遍低于900℃，因此在本装置内仍以气态形式存在并随烟气进入下个流程，从而实现碱金属盐类与重金属氯化物的分离。随后烟气进入急冷成核塔，该塔采用间接水冷的形式将烟气温度从1000℃以上迅速降至200℃，在此温度区间重金属氯化物迅速冷却降温并形成纯度较高的重金属颗粒物。由急冷成核塔排出的烟气主要为HCl和SO2等酸性物质和少量残余的重金属物质，经袋式除尘器脱除少量细小颗粒物后，含酸性物质的烟气依次进入降膜吸收塔和碱洗塔，HCl在降膜吸收塔内实现回收，SO2则经碱洗塔由碱液喷淋去除。为保证本系统排烟污染物浓度满足甚至远低于国家排放标准，本系统在酸性气体脱除后设置活性炭吸附装置，将参与的重金属颗粒和有机污染物脱除。经过本烟气净化系统处理的烟气可完全满足生活垃圾和危废焚烧排放标准，后经引风机和烟囱排入大气中。
应当理解，上述实施方式只是用于举例和说明之目的，而非将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型思路还可衍生更多的变形和修改，这些变形和修改均在本实用新型保护范围之内。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。