一种垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用系统及方法

技术领域

本发明属于垃圾焚烧飞灰资源化处理利用技术领域，涉及一种垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用系统及方法。

背景技术

生活垃圾焚烧是国家鼓励并大力倡导的垃圾处置方式，垃圾焚烧后会产生2-3％左右的飞灰。焚烧飞灰中含有二噁英、重金属及可溶性氯盐，为危险废物。

飞灰需要满足要求才可以资源化利用。

目前飞灰处理方式主要为固化螯合后进入生活垃圾填埋场填埋，少量采用水洗+水泥窑协同处置。

现有技术未实现重金属固定，二噁英去除，处理后的飞灰仍然属于危废。现有技术未实现干燥，资源化利用局限性较大。常规水洗技术脱氯效果一般，可溶性氯残留量高，影响飞灰产物作为建材使用。碳酸钠脱钙费用高，采用硫酸钠大大降低脱钙运行成本，二级采用碳酸钠将水洗液中钙含量降至50mg/L内，确保后续分盐系统的稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够更好的处理飞灰的垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用系统及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用系统，包括三级水洗单元、二噁英去除单元和钾盐回收单元，三级水洗单元用于对飞灰水洗得到一级滤液和三级灰渣，二噁英去除单元用于去除灰渣中的二噁英，钾盐回收单元用于回收一级滤液中的钾盐，三级水洗单元的出渣口与二噁英去除单元的进料口连通，三级水洗单元的一级滤液的出液口与钾盐回收单元的进液口连通。

进一步的，三级水洗单元包括制浆罐，制浆罐设置有飞灰进口，制浆罐的出液口与一级水洗罐的进液口连通，一级水洗罐的出液口与一级离心脱水机的进液口连通，一级离心脱水机的出渣口与二级水洗罐的进液口连通，二级水洗罐的出液口与二级离心脱水机的进液口连通，二级离心脱水机的出渣口与三级水洗罐的进液口连通，三级水洗罐的出液口与三级板框脱水机的进液口连通，三级板框脱水机的出渣口与二噁英去除单元的进料口连通。

进一步的，一级水洗罐、二级水洗罐、三级水洗罐分别设置有烟气进口。

进一步的，二级离心脱水机的出液口与制浆罐的进口连通，三级板框脱水机的出液口与二级水洗罐的进液口连通。

进一步的，二噁英去除单元包括破碎机，三级水洗单元的出渣口与破碎机的进料口连通，破碎机的出料口与闪蒸干燥单元的进料口连通，闪蒸干燥单元的出料口与低温还原热脱附单元的进口连通，低温还原热脱附单元设置有出料口。

进一步的，钾盐回收单元包括洗灰水池，三级水洗单元的一级滤液出液口与洗灰水池的进口连通，洗灰水池的出口与一级脱钙脱重金属单元的进液口连通，一级脱钙脱重金属单元的出液口与离心脱水单元的进液口连通，离心脱水单元的出液口与二级脱钙单元的进液口连通，二级脱钙单元还设置有药剂添加口，二级脱钙单元的出液口与超滤膜系统的进液口连通，超滤膜系统的出液口与蒸发结晶单元的进液口连通，蒸发结晶单元设置有出渣口，蒸发结晶单元的出液口与冷却结晶单元的进液口连通，冷却结晶单元设置有出渣口。

进一步的，一级脱钙脱重金属单元设置有烟气进口和药剂添加口。

一种垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用方法，包括以下步骤：

S1：飞灰经过三级水洗得到灰渣，飞灰经过一级水洗和离心脱水得到一级滤液；

S11：飞灰进入到制浆罐内制浆，水灰比为2：1～3:1；

S12：上一步得到的浆液依次进行一级水洗和一级离心脱水得到一洗灰渣和一洗滤液，每级水洗时间约0.3-0.5h，离心脱水灰渣含水率约为35-45％，固体回收率约90～95％；

S13：对一洗灰渣依次进行二级水洗和二级离心脱水得到二级灰渣和二级滤液；

S14：对二洗灰渣依次进行三级水洗和三级板框脱水得到三洗滤液和灰渣，板框脱水灰渣含水率约为25-35％，固体回收率96％以上；

S2：将步骤S14中得到的灰渣进行低温热脱附处理；

S21：将经过三级水洗得到的灰渣进行粉碎，粒径小于3mm；

S22：粉碎后的灰渣进行闪蒸干燥，闪蒸后灰渣含水率降至6％以内；

S23：将上一步得到的灰渣进行低温热脱附处理得到能够直接使用的灰渣，二噁英降至 20ng TEQ/kg以内；

S3：对步骤S12中的一级滤液进行脱钙脱重金属处理；

S31：将一级滤液进行一级脱钙脱重金属；

S32：将上一步得到的液体进行二级脱钙脱重金属；

S33：上一步得到的液体进行超滤膜过滤，过滤后清液SS为0，降低出盐不溶物含量；

S34：将上一步得到的透过液进行蒸发结晶得到氯化钠，氯化钠纯度可达二级标准92％以上；

S35：将上一步的母液进行冷却结晶得到氯化钾，氯化钾纯度可达二级标准88％以上。

进一步的，一级水洗、二级水洗和三级水洗时分别充入含有二氧化碳的烟气，二洗滤液回到制浆罐内，三级滤液回到二级水洗罐内。

进一步的，步骤S2中，低温还原热脱附为惰性气体氛围，温度范围采用350-450℃，停留时间为1-2h。

本发明的有益效果在于：

本发明通过烟气多级水洗实现脱氯和重金属固定，处理后灰渣氯含量低于0.5％，重金属浸出远远低于固化螯合磷剂、硫剂等药剂固定法。

本发明采用闪蒸工艺实现灰渣干燥，方便市场流通、建材资源化利用。

本发明采用低温还原热脱附实现二噁英降解，彻底去除灰渣中污染物，实现资源化利用。

本发明通过烟气的协同处理，降低重金属固定、脱钙、盐酸回调等药剂成本，烟气中污染浓度降低，实现以废治废。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为工艺流程图；

图2为实施例中处理前后灰渣检测数据；

图3为实施例中处理前后烟气检测数据。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

请参阅图1、图2、图3，为一种垃圾焚烧烟气协同处理飞灰资源化利用系统，包括三级水洗单元、二噁英去除单元和钾盐回收单元，飞灰在经过三级水洗单元处理后得到灰渣和水洗液，灰渣进入到二噁英去除单元内处理得到能够资源化利用的灰渣，水洗液进入到钾盐回收单元处理得到高浓度的氯化钠和氯化钾。

三级水洗单元包括制浆罐，制浆罐设置有飞灰进口，飞灰进入到制浆罐内，制浆罐设置有出液口，制浆罐的出液口与一级水洗罐的进液口连通，一级水洗罐设置有烟气进口，一级水洗罐的出液口与一级离心脱水机的进液口连通，一级离心脱水机设置有出液口和出渣口，一级离心脱水机的出渣口与二级水洗罐的进液口连通。一级离心脱水机得到的一洗滤液从出液口进入到钾盐回收单元进行处理。

二级水洗罐设置有烟气进口，二级水洗罐的出液口与二级离心脱水机的进液口连通，二级离心脱水机的出渣口与三级水洗罐的进液口连通，二级离心脱水机的出液口与制浆罐的进口连通。

三级水洗罐设置有烟气进口，三级水洗罐的出液口与三级板框脱水机的进液口连通，三级板框脱水机的出液口与二级水洗罐的进液口连通，三级板框脱水机的出渣口与二噁英去除单元连通，从三级板框脱水机得到的灰渣进入到二噁英去除单元进行处理。三级板框脱水机还设置有冷凝液进口，可以将MVR冷凝液进入到三级板框脱水机内回收利用。

二噁英去除单元包括破碎机，三级板框脱水机的出渣口与破碎机的进料口连通，破碎机的出料口与闪蒸干燥单元的进料口连通，闪蒸干燥单元的出料口与低温还原热脱附单元的进口连通，低温还原热脱附单元设置有出料口，出料口得到灰渣，此灰渣可以直接资源化利用，此灰渣可以作为免烧砖、填料、细集料的原材料。

钾盐回收单元包括洗灰水池，一级离心脱水机的出液口与洗灰水池的进口连通，洗灰水池的出口与一级脱钙脱重金属单元的进液口连通，一级脱钙脱重金属单元的出液口与离心脱水单元的进液口连通。一级脱钙脱重金属单元还设置有烟气进口和药剂添加口，优选的此处添加药剂为硫酸钠。

离心脱水单元的出液口与二级脱钙单元的进液口连通，二级脱钙单元还设置有药剂添加口，优选的此处的添加剂为碳酸钠。二级脱钙单元的出液口与超滤膜系统的进液口连通。

二级脱钙单元和超滤膜系统之间进行PH值回调，超滤膜系统的出液口与蒸发结晶单元的进液口连通，蒸发结晶单元设置有出渣口，出渣口得到高浓度的氯化钠。蒸发结晶单元的出液口与冷却结晶单元的进液口连通，冷却结晶单元设置有出渣口，冷却结晶单元得到高浓度的氯化钾从出渣口排出。蒸发结晶单元选择MVR蒸发或者多效蒸发。

本发明创造的处理方法：

S1：飞灰经过三级水洗得到灰渣，飞灰经过一级水洗和离心脱水得到一级滤液；

S11：飞灰进入到制浆罐内制浆，水灰比为2：1～3:1；

S12：上一步得到的浆液依次进行一级水洗和一级离心脱水得到一洗灰渣和一洗滤液，每级水洗时间约0.3-0.5h，离心脱水灰渣含水率约为35-45％，固体回收率约90～95％；

S13：对一洗灰渣依次进行二级水洗和二级离心脱水得到二级灰渣和二级滤液；

S14：对二洗灰渣依次进行三级水洗和三级板框脱水得到三洗滤液和灰渣，板框脱水灰渣含水率约为25-35％，固体回收率96％以上；

S2：将步骤S14中得到的灰渣进行低温热脱附处理；

S21：将经过三级水洗得到的灰渣进行粉碎，粒径小于3mm；

S22：粉碎后的灰渣进行闪蒸干燥，闪蒸后灰渣含水率降至6％以内；

S23：将上一步得到的灰渣进行低温热脱附处理得到能够直接使用的灰渣，二噁英降至 20ng TEQ/kg以内；

S3：对步骤S12中的一级滤液进行脱钙脱重金处理；

S31：将一级滤液进行一级脱钙脱重金属；

S32：将上一步得到的液体进行二级脱钙脱重金属；

S33：上一步得到的液体进行超滤膜过滤，过滤后清液SS为0，降低出盐不溶物含量；

S34：将上一步得到的透过液进行蒸发结晶得到氯化钠，氯化钠纯度可达二级标准92％以上；

S35：将上一步的母液进行冷却结晶得到氯化钾，氯化钾纯度可达二级标准88％以上。

本发明创造可以实现飞灰处理产物(灰渣、氯化钠、氯化钾)全部资源化利用。

本发明的飞灰中二噁英高达5000ngng TEQ/kg，通过低温还原热脱附可以实现二噁英彻底分解去除，去除率高达99.6％，去除后二噁英低于20ngng TEQ/kg。

本发明的飞灰中氯含量高达20％，通过烟气多级水洗(水灰比为2：1～3:1)去除飞灰中可溶性氯盐，降低可溶性氯含量至1％以下，为飞灰建材化利用提供保障。

本发明的飞灰中重金属如铅浸出浓度高达30mg/L，通过烟气固定，可大大降低重金属浸出浓度，如铅可降低至0.02mg/L以下，为飞灰建材化利用提供保障。

本发明的飞灰处理后氯化钠可满足《工业盐》(GB/T 5462-2015)和《水泥窑协同处置飞灰预处理产品水洗氯化物》(T/CCAS 010-2019)相关要求，主要用于融雪剂、水泥助磨剂、皮革印染等工业领域。

本发明的飞灰处理后氯化钾可满足《工业氯化钾》(HGT2829-2008)和《水泥窑协同处置飞灰预处理产品水洗氯化物》(T/CCAS 010-2019)相关要求，主要用于工业生产原料。

实施例：

飞灰处理量：50kg

各级水洗时间：30min

水灰比：3：1

一洗、二洗、三洗、一级脱钙脱重金属烟气(CO

低温还原热脱附炉停留时间1.5h，温度400℃，氮气氛围99.9％。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。