[发明专利]一种焚烧飞灰和冶金副产物协同资源化利用的系统和方法

说明书

本发明公开了一种焚烧飞灰和冶金副产物协同资源化利用的系统和方法，涉及环境保护技术领域。该焚烧飞灰和冶金副产物协同资源化利用的系统，包括高炉，所述高炉右侧的底部设置有铁渣沟，所述铁渣沟四面封闭，长度为10‑20m，所述铁渣沟的尾部设置有撇渣器，所述撇渣器用于将铁渣分离为呈熔融流动态的铁水和渣水。该焚烧飞灰和冶金副产物协同资源化利用的系统和方法，依托冶金现有工艺设备，把飞灰融熔处置与炼铁熔渣相结合，实现两种产物的协同处置，可降低飞灰单独熔融处置需要能源的90％，同时飞灰直接投入到1400℃‑1500℃的熔融态铁渣中，没有缓慢的加温过程，避免了加温阶段中飞灰重金属的挥发溢出。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体为一种焚烧飞灰和冶金副产物协同资源化利用的系统和方法。

背景技术

随着城市化的推进，我国产生越来越多的城市生活垃圾。城市生活垃圾目前主要处理方式是焚烧。焚烧产生的飞灰中因含有的重金属、二噁英对环境造成危害而难以处置。2021年垃圾焚烧飞灰产生量约1000万吨。飞灰的处置技术主要是固化。固化填埋占用有限的土地资源。水泥固化由于飞灰中含有较高的Cl、Na等，对固化结构强度和重金属固化效果产生不利影响。高温熔融玻璃化处理可以彻底消除二噁英、保证固化重金属的长期稳定性，目前国际上公认的最安全的处理方法。但该方法熔融加热过程能源消耗高，同时存在熔融升温过程重金属挥发影响固化效果的问题。

2021年全国生产生铁8.69亿吨，矿渣产量按照生铁产量的35％计算，产生矿渣量3.04亿吨。飞灰产生量约占矿渣量的3.3％。矿渣中玻璃体含量超过98％、氧化钙含量约38％。研究表明玻璃体对重金属固化效果很好、CaO对重金属也有固化作用。因此，利用炼铁副产物高炉粒化矿渣固化飞灰具有自身属性禀赋。

本发明提供一种方法，利用冶金炼铁已有工艺设备和产生的副产物高炉矿渣及冶炼后的物理热能，对飞灰快速高温熔融和急冷，实现飞灰重金属玻璃化固定和二噁英彻底销毁，解决现有飞灰熔融处置加热过程中能耗高、重金属挥发影响固化效果的问题。

申请号201611226330.8的专利《飞灰的熔融方法以及用于熔融的飞灰组合物》发明了一种在飞灰中加入添加剂，将加入添加剂的飞灰通过进料装置送入飞灰等离子熔融处理装置中进行熔融处理。实现对飞灰的减量化、无害化、资源化处置。

申请号202010056958.8的专利《一种分段运行的飞灰熔融处理装置及飞灰熔融处理方法》发明了一种分段运行的飞灰熔融处理装置及飞灰熔融处理方法。该方法将启动阶段和运行阶段分离设置，在启动阶段利用旋风启动炉燃烧放热预热飞灰熔融炉，在运行阶段利用飞灰熔融炉进行飞灰熔融处理，解决飞灰熔融处理成本高的问题，飞灰熔融炉底部设置熔融池，实现对飞灰的彻底熔融，解决二次重金属污染的问题。

申请号202210143655.9的专利《一种资源化利用城市垃圾焚烧飞灰的方法》发明了一种以城市垃圾焚烧飞灰为主要原料，添加赤泥、偏高岭土、粉煤灰等材料，经850℃～1000℃煅烧制成固废基胶凝材料增效剂，实现资源化利用城市垃圾焚烧飞灰的方法。

经检索，检出8篇相关专利文件。通过查新情况分析，垃圾焚烧飞灰熔融处置能耗高、熔融加温阶段易造成重金属挥发。申请号202010056958.8的专利《一种分段运行的飞灰熔融处理装置及飞灰熔融处理方法》，提出先对焚烧飞灰预热再进行高温熔融，以节省处理成本。该方法只是降低小部分能耗，还是需要大量热能对飞灰进行熔融、同时飞灰熔融升温过程造成重金属挥发溢出，影响处理效果。申请号202210143655.9的专利《一种资源化利用城市垃圾焚烧飞灰的方法》发明了以垃圾焚烧飞灰为主要原料，使用赤泥、偏高岭土、粉煤灰等固废进行煅烧对飞灰进行利用。该方法能够达到资源化利用的目的，但煅烧过程仍然能源消耗高，同时飞灰熔融升温过程造成重金属挥发溢出，影响处理效果。

发明内容

(一)解决的技术问题