[发明专利]流化床焚烧炉飞灰处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥及垃圾流化床焚烧炉飞灰的处理装置，属于固废焚烧技术领域。

背景技术

随着经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，我国城市垃圾和污泥的产生量分别以每年8%~10%、甚至是10%以上的速度递增。如何合理、有效地处理城市污泥和垃圾已成为一个亟待解决的环保问题。目前，城市污泥主要采用填埋、堆肥和焚烧三种方式进行处理，而城市垃圾的处理方法则主要有填埋和焚烧两种。其中，焚烧法可使污泥和垃圾减容90%，减量75%，与其它处理方法相比，能更好地达到污泥和垃圾处理的减容化、资源化和无害化的治理目标，因此正逐渐成为城市污泥垃圾处理的主流方法。目前，焚烧污泥和垃圾采用的主要炉型有回转窑焚烧炉、炉排炉、流化床焚烧炉等。由于流化床焚烧炉的焚烧效率高，处理能力大，运行过程中故障较少，且易于实现对有害气体的控制，因而，通常认为流化床焚烧炉比较适合污泥和垃圾的焚烧。然而，其缺点是在运行时会产生约占焚烧总量15%~20%的飞灰。焚烧飞灰是国家标准（GB18485-2001）规定的危险废弃物，其中富含重金属、二噁英、溶解盐等污染物，对生态环境和人体健康具有潜在的危害性。同时，飞灰还会使流化床焚烧炉的尾部受热面发生积灰、磨损和腐蚀，影响焚烧炉的正常运行。因此，如何安全有效地处置焚烧飞灰就成为了急需解决的环境和社会问题。

飞灰中的重金属和二噁英等污染物主要是在焚烧炉的尾部烟道中形成的。当烟气从温度较高的炉膛进入温度较低的尾部烟道（400℃~ 500℃）时, 急剧的冷却使重金属从烟气中冷凝出来，并通过均匀核化作用和异相沉积作用富集在飞灰上。与之类似，二噁英也是在尾部烟道中通过二次合成和气相前驱物低温催化反应沉积到飞灰上的。由此可以推断，温度是决定飞灰上污染物富集浓度大小的关键因素。

目前针对焚烧炉飞灰的处置方法主要分为飞灰减排和飞灰稳定化处理两种技术。

飞灰减排技术主要是在尾部烟道中安装飞灰捕获装置，将飞灰分离下来后，回送至焚烧炉继续燃烧。典型的方法如中国专利“一种飞灰回收装置”（专利号：200910312183.X）提出的飞灰收集装置。该装置通过布置在过滤罐、中和罐和除尘罐底部的收集管收集飞灰，并将其回送至焚烧炉内，从而有效减少飞灰的排放量，同时使飞灰中的可燃物完全燃烧。但是该方法并不适用于流化床焚烧炉，因为回送至流化床内的飞灰会在流化风的作用下重新被吹入烟道，无法达到飞灰减量化的目的。

飞灰稳定化处理技术是通过物理化学手段，使飞灰中的重金属及其他污染组分呈化学惰性或被包覆起来, 以便运输和处置, 以降低飞灰毒性, 减小污染物到生态圈的迁移率，主要包括水泥固化法、熔融固化法和药剂固化法三种。

水泥固化法是指将水泥与飞灰混合，经水合反应后形成稳固的水泥固化体，并将重金属等污染物包裹其中。该方法的主要优点是设备简单、操作方便、成本低廉，但处理后固化体增容比较大，水泥耗费量大，易产生CO₂等二次污染物，固化体强度易受飞灰中氯化物的影响，而且飞灰中的二噁英依然存在，给后续处理带来困难；

熔融固化法是将飞灰在高温（通常1300-1500℃）下熔融，其中的重金属被固定于玻璃体的致密结构中，二噁英等有机污染物裂解为CO、H2等小分子物质，处理后的熔渣可以作为建筑材料使用。该技术具有减容率高、二噁英分解效率高、重金属浸出量低等优点。缺点是耗能高，同时高温会使一些重金属挥发，增加了后续烟气处理的难度和成本，因此只能在经济发达的国家使用；

药剂固化法具体是指利用化学药剂使飞灰中的重金属发生沉淀、螯合和絮凝，从而降低飞灰中重金属浸出毒性和迁移的可能性。这种方法的优点是无害化、增容少、处理成本比高温处理技术低廉。缺点是由于焚烧飞灰组成的多样性，很难找到一种普遍适用的化学稳定剂，而且该方法对二噁英的处理效果有限。

近年来得到快速发展的飞灰处理方法是将上述技术有机结合，使各种技术的缺点得到弥补。例如中国专利“一种资源化利用城市垃圾飞灰的方法”（专利号：200510026152.X），提出了将水泥固化法与高温烧结法结合，达到飞灰资源化利用的目的。但此方法成本较高，制成的水泥熟料的强度可能会受到飞灰中氯化物的影响。迄今为止，未见到既能够减少飞灰排放量，同时又能降低污染物的富集浓度，从而达到飞灰资源化利用的技术的相关报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种减少污泥和垃圾流化床焚烧炉高污染低温飞灰的排放量，降低污染物在高温分离飞灰上的富集浓度，同时有效利用高温分离飞灰热量的流化床焚烧炉飞灰处理装置。