基于炉拱投料的飞灰返料装置、飞灰循环烧结系统及方法

技术领域

本申请涉及垃圾焚烧技术领域，尤其涉及一种基于炉拱投料的飞灰返料装置、飞灰循环烧结系统及方法。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧发电厂生产过程中的副产物，由于其含有一定浓度的二噁英和重金属，被《国家危险废物名录》列为危险废物。目前生活垃圾焚烧发电厂针对飞灰的处理处置方式主要包括：

1)在厂内经过稳定固化和养护后，满足《生活垃圾填埋污染控制标准》关于生活垃圾焚烧飞灰的入场要求后，在生活垃圾卫生填埋场单独分区填埋；

2)交由有危废处理处置经营许可的危废处理处置单位进行处理处置，包括水泥窑协同处置、安全填埋等。

目前也有一些飞灰处理处置新技术，如异位高温熔融、烧结等，但尚无成熟稳定的工业化应用，技术的可实施性还有待验证。

传统的飞灰处理处置方式存在以下问题：

1)目前我国每年生活垃圾焚烧处理量已超过2亿吨，并逐年增长，随之产生的飞灰量超过600万吨/年，经稳定固化处理的飞灰占用了大量的填埋空间和土地资源，具有极大的长期不可持续性；

2)在当前危废处理单位进行处理处置，成本较高，且涉及危废运输及处理处置各环节，管理要求高。

基于生活垃圾焚烧飞灰处理存在的上述问题，生活垃圾焚烧飞灰就地循环减量技术可以针对生活垃圾机械炉排炉焚烧产生的飞灰，在厂内通过改性调质(改性调制方法可参考现有专利：CN103822211B-垃圾焚烧飞灰的胶凝烧结处理方法及垃圾处理方法)后得到胶凝固结状态的飞灰团，返回机械炉排炉，利用炉排炉高温环境进行烧结处理，大幅减少飞灰产生量，有效降低飞灰处理处置成本。

针对飞灰就地循环减量技术的实现，需合理解决调制飞灰团投料进入焚烧炉的问题，调质飞灰团返回机械炉排炉需满足以下条件：

1)使入炉后的飞灰团与机械炉排炉内焚烧的垃圾充分混合，均匀的温度场有利于飞灰团烧结的进行；

2)飞灰团入炉的方式，应不影响生活垃圾焚烧主体设施的稳定运行；

目前市面上缺少能满足上述飞灰团投料条件的循环烧结方案。

发明内容

本申请提供一种基于炉拱投料的飞灰返料装置、飞灰循环烧结系统及方法，解决了现有技术中调制飞灰团投料方案无法满足使入炉后的飞灰团与机械炉排炉内焚烧的垃圾充分混合以及不影响生活垃圾焚烧主体设施的稳定运行等问题。

本申请第一方面提供了一种基于炉拱投料的飞灰返料装置，包括设置在炉排炉本体炉拱处的布料装置，所述布料装置用于将飞灰团均匀布置在炉排炉本体内。

本申请提供的技术方案中，通过设在炉拱的布料装置将胶凝固结状态的飞灰团均匀布置在炉排炉本体内，这种飞灰团投料方式不会影响生活垃圾焚烧主体设施的稳定运行，且可以实现飞灰团的连续投料，易于控制飞灰团投料的均匀性，可以保证飞灰团与垃圾的充分混合，均匀的温度场有利于飞灰团烧结的进行。

在某些实施方式中，所述布料装置包括沿前拱和/或后拱宽度方向均匀布置的若干布料管；通过沿炉排炉本体的前拱和/或后拱均匀布置若干布料管，可以使得飞灰团沿炉排炉本体的宽度方向均匀布料，使飞灰团与炉排炉本体内的垃圾充分混合。

在某些实施方式中，若干所述布料管的出口位于炉排炉本体内干燥段或着火段上方，使得布料管内的飞灰团可以落到炉排炉内干燥段或着火段的垃圾上，使飞灰团烧结更加充分。

本申请第二方面提供了一种飞灰循环烧结系统，包括上述基于炉拱投料的飞灰返料装置，所述炉排炉本体的烟气出口连接有烟气后处理装置，所述烟气后处理装置的排灰口连接有调质成型装置，所述调质成型装置的出料口与布料装置连接；所述烟气后处理装置用于对烟气进行后处理，得到粉尘状的飞灰；所述调质成型装置用于对粉尘状的飞灰进行调质、成型，得到胶凝固结状态的飞灰团。

在某些实施方式中，所述调质成型装置的出料口与布料装置通过螺旋输送装置连接，螺旋输送装置可以连续均匀地将飞灰团输送至布料装置。

在某些实施方式中，所述螺旋输送装置的入口连接有热风管，通过向螺旋输送装置内通入热风，可以对输送中的飞灰团进行充分预热，有效促进飞灰团中胶凝固结过程的进行，从而减少飞灰团入炉前的养护时间。

在某些实施方式中，所述热风管的热风源取自经炉排炉本体的一次热风，充分利用炉排炉本体自身的能源，减少了能源消耗。

在某些实施方式中，所述烟气后处理装置包括依次连接的余热锅炉、半干塔和布袋除尘器，所述余热锅炉用于对炉排炉本体焚烧垃圾产生的烟气进行降温，所述半干塔用于对烟气进行净化处理，布袋除尘器用于收集烟气中的飞灰，所述半干塔和布袋除尘器的排灰口与调质成型装置的飞灰入口连接。

在某些实施方式中，所述调质成型装置包括灰罐、调质剂罐、搅拌装置和成型装置，所述灰罐用于存储飞灰以及定量输出飞灰，所述调质剂罐用于存储调质剂以及定量输出调质剂，所述搅拌装置用于将调质剂与粉尘状飞灰搅拌混合均匀，将粉尘状飞灰制成胶凝固结状态的飞灰，所述成型装置用于将胶凝固结状态的飞灰制成球团状或块状的飞灰团。

与上述飞灰循环烧结系统对应的，本申请第三方面提供了一种飞灰循环烧结方法，包括以下步骤：

S1，炉排炉本体内垃圾焚烧产生的烟气经后处理工序后得到粉尘状的飞灰；

S2，粉尘状的飞灰经调质成型后得到胶凝固结状态的飞灰团；

S3，通过进料斗向炉排炉本体内投入垃圾，同时通过炉排炉本体前拱和/或后拱处的布料装置将胶凝固结状态的飞灰团均匀布置在炉排炉本体内，使胶凝固结状态的飞灰团与炉排炉本体内的垃圾充分混合；

S4，重复执行步骤S1至S3。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

本申请中附图是用于示出优选实施方式，便于本领域普通技术人员对各种其他的优点和益处清楚明了的认识，并不能认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同或同类型的部件。

图1为本申请一实施例中布料管在炉排炉本体前拱的布置结构示意图；

图2为本申请一实施例中飞灰循环烧结系统的结构示意图；

图标：

100、炉排炉本体；

110、烟气出口；120、前拱；130、后拱；140、进料斗；

200、后处理装置；

210、余热锅炉；220、半干塔；230、布袋除尘器；

300、调质成型装置；

310、灰罐；320、调质剂罐；330、搅拌装置；340、成型装置；

400、飞灰团；

500、布料管；

600、螺旋输送装置。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上(包括两个)，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1，本申请第一方面实施例提供了一种基于炉拱投料的飞灰返料装置，包括设置在炉排炉本体100炉拱处的布料装置，布料装置用于将飞灰团400均匀布置在炉排炉本体100内。本申请提供的技术方案中，通过设在炉拱的布料装置将胶凝固结状态的飞灰团400均匀布置在炉排炉本体100内，这种飞灰团投料方式不会影响生活垃圾焚烧主体设施的稳定运行，且可以保证飞灰团400与垃圾的充分混合，均匀的温度场有利于飞灰团400烧结的进行。

请继续参阅图1，在一些实施例中，布料装置包括沿前拱120宽度方向均匀布置的若干布料管500，通过沿炉排炉本体100的前拱120均匀布置若干布料管500，可以使得飞灰团400沿炉排炉本体100的宽度方向均匀布料，使飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合。

在一些实施例中，若干布料管500还可以沿后拱130的宽度方向均匀布置，通过沿炉排炉本体100的后拱130均匀布置若干布料管500，可以使得飞灰团400沿炉排炉本体100的宽度方向均匀布料，使飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合。

在一些实施例中，若干布料管500还可以同时沿前拱120和后拱130的宽度方向均匀布置，通过沿炉排炉本体100的前拱120和后拱130均匀布置若干布料管500，可以使得飞灰团400沿炉排炉本体100的宽度方向均匀布料，使飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合。

在一具体实施方式中，若干布料管500的出口位于炉排炉本体100内干燥段或着火段上方，使得布料管500内的飞灰团400可以落到炉排炉本体100内干燥段或着火段的垃圾上，使飞灰团400烧结更加充分。

请参阅图2，本申请第二方面实施例提供了一种飞灰循环烧结系统，包括上述基于炉拱投料的飞灰返料装置，炉排炉本体100的烟气出口110连接有烟气后处理装置200，烟气后处理装置200的排灰口连接有调质成型装置300，调质成型装置300的出料口与布料装置连接；烟气后处理装置200用于对烟气进行后处理，得到粉尘状的飞灰；调质成型装置300用于对粉尘状的飞灰进行调质、成型，得到胶凝固结状态的飞灰团400。

请继续参阅图2，在一些实施例中，调质成型装置300的出料口与布料装置通过螺旋输送装置600连接，螺旋输送装置600可以连续均匀地将飞灰团400输送至布料装置，螺旋输送装置600可以直接选用现有技术中的有轴螺旋输送机或无轴螺旋输送机。

在一些实施例中，螺旋输送装置600的入口连接有热风管，通过向螺旋输送装置600内通入热风，可以对输送中的飞灰团400进行充分预热，有效促进飞灰团400中胶凝固结过程的进行，提升飞灰团400的胶凝固结效果，从而减少飞灰团400入炉前的养护时间。

在一些实施例中，热风管的热风源取自经炉排炉本体100的一次热风，充分利用炉排炉本体100自身的能源，减少了能源消耗。

请继续参阅图2，在一些实施例中，烟气后处理装置200包括依次连接的余热锅炉210、半干塔220和布袋除尘器230，余热锅炉210用于对炉排炉本体100焚烧垃圾产生的烟气进行降温，半干塔220用于对烟气进行净化处理，布袋除尘器230用于收集烟气中的飞灰，半干塔220和布袋除尘器230的排灰口与调质成型装置300的飞灰入口连接。

请继续参阅图2，在一些实施例中，调质成型装置300包括灰罐310、调质剂罐320、搅拌装置330和成型装置340，灰罐310的人口与半干塔220和布袋除尘器230的排灰口连接，灰罐310的出口与搅拌装置330的入口连接，调质剂罐320的出口与搅拌装置330的入口连接；灰罐310用于存储飞灰以及定量输出飞灰，所述调质剂罐320用于存储调质剂以及定量输出调质剂，灰罐310和调质剂罐320的出口均设有螺旋计量组件，用于定量输出物料，保证飞灰与调质剂的配比符合要求；搅拌装置330用于将调质剂与粉尘状飞灰搅拌混合均匀，将粉尘状飞灰制成胶凝固结状态的飞灰，成型装置340用于将胶凝固结状态的飞灰制成球团状或块状的飞灰团400。本实施例中的搅拌装置330可以选用现有技术中的搅拌机，本实施例中的成型装置340可以选用现有技术中的全自动成型机，如型号为KC360的压球成型机。

本申请第三方面实施例提供了一种飞灰循环烧结方法，包括以下步骤：

S1，炉排炉本体100内垃圾焚烧产生的烟气经后处理工序后得到粉尘状的飞灰；

S2，粉尘状的飞灰经调质成型后得到胶凝固结状态的飞灰团400；

S3，通过进料斗140向炉排炉本体100内投入垃圾，同时通过炉排炉本体100前拱120处的布料装置将胶凝固结状态的飞灰团400均匀布置在炉排炉本体100内，使胶凝固结状态的飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合；

S4，重复执行步骤S1至S3。

在一具体实施方式中，在步骤S3中，也可以通过炉排炉本体100后拱130处的布料装置将胶凝固结状态的飞灰团400均匀布置在炉排炉本体100内，使胶凝固结状态的飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合。

在一具体实施方式中，在步骤S3中，还可以通过炉排炉本体100的前拱120和后拱130处的布料装置同时将胶凝固结状态的飞灰团400均匀布置在炉排炉本体100内，使胶凝固结状态的飞灰团400与炉排炉本体100内的垃圾充分混合。

在一具体实施方式中，在执行步骤S1至S3的过程中，会定时监测炉排炉本体100产生炉渣的重金属浸出浓度，当炉渣的任一重金属的浸出浓度大于危险废物浸出毒性鉴别标准值时，需要将焚烧炉产生的炉渣通过稳定化预处理后进行填埋处理。

综上，通过上述飞灰循环烧结方法，飞灰团400首先在输送过程中被热风加热，有效促进飞灰团400中胶凝固结过程的进行，从而减少飞灰团400入炉前的养护时间；飞灰团400在热风预处理的同时输送至炉排炉本体100前拱120上方，通过布料管500均匀落入炉排上方的燃料床层(即垃圾层)的干燥段或着火段上方，在炉排炉本体100的运动下，与垃圾充分翻搅混合，并与燃烧的垃圾同步向前，经过燃烧段和燃烬段，在运动向前的过程中，通过垃圾燃烧产生的热量所维持的高温环境，使飞灰团400充分烧结。飞灰团400与垃圾一起在炉排上停留1～2h，在此过程中，飞灰团400中的二噁英等有害有机污染物充分分解，重金属物质在烧结过程中形成稳定的残渣态。除少量破碎产生的细颗粒进入烟气外，大量飞灰团400物质烧结后随炉渣一起从排渣口排出。通过上述实施方案，大量飞灰经调质后返回炉排炉本体100烧结处理后转化为残渣态的炉渣，炉渣可作为一般固体废物进行综合利用，从而大幅减少了飞灰的最终产生量。

本实施例的飞灰循环烧结系统适用于胶凝固结状态较好的飞灰团400，且炉排炉本体100的炉拱有充分空间用于布置布料管500的应用场景；胶凝固结状态较好指的是飞灰与调质剂反应较充分，需要养护的时间较短。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在矛盾冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。