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CN113020201B - 一种焚烧飞灰资源化处理装置 - Google Patents

一种焚烧飞灰资源化处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焚烧飞灰资源化处理装置，涉及焚烧飞灰处理领域，其技术方案要点是包括飞灰储存装置、利用酸性物质去除飞灰中污染物的淋洗装置、对淋洗结束的飞灰进行干燥的脱水处理装置和将飞灰资源化处理的分阶段熔融装置；所述脱水处理装置包括设置于底部推动飞灰流动的传送装置，传送装置上侧设有将飞灰与水脱离的凹型处理槽，凹型处理槽内设有阻碍飞灰流失的生物膜；所述分阶段熔融装置包括流通飞灰的螺旋管和设于螺旋管外侧对飞灰进行加热的加热管，所述加热管的外侧设有对飞灰进行分段递进式加热的第一加热装置和第二加热装置；技术效果是保留焚烧飞灰自身结构特点进行特性资源化处理。

Description

一种焚烧飞灰资源化处理装置
技术领域
本发明涉及焚烧飞灰处理领域，特别涉及一种焚烧飞灰资源化处理装置。
背景技术
飞灰是指染料燃烧过程中排出的微小灰粒，其粒径一般在1-100μm之间。飞灰的主要来源是生活垃圾焚烧和燃煤飞灰，焚烧飞灰是在垃圾焚烧的过程中产生的二次污染物，其产量约为垃圾焚烧量的0.5%-3%。生活垃圾焚烧所得的焚烧飞灰中同时富集了多种重金属，多种重金属的进出水平达到危险废物的鉴别标准，可对环境造成严重毒害作用，因此，焚烧飞灰在安全填埋前必须进行无害化处置。同时，焚烧飞灰中含有CaO、SiO2和Fe2O3等组分，与水泥生产的原料相似，因此常常用作替代生产水泥的原料或者利用飞灰制备混凝土及骨料。
对于焚烧飞灰的资源化利用是目前对焚烧飞灰处理的大趋势，但是目前对飞灰的利用都仅仅是依据焚烧飞灰的通用组分特点进行利用，而忽略了焚烧飞灰本身具有的含水率低、形状不规则、粒径不均、孔隙率高及比表面积大的特点，对焚烧飞灰资源化利用的并不彻底，容易造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种焚烧飞灰资源化处理装置，其具有保留焚烧飞灰自身结构特点进行特性资源化处理的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种焚烧飞灰资源化处理装置，外接飞灰储存装置，焚烧飞灰资源化处理装置包括利用酸性物质去除飞灰中污染物的淋洗装置、对淋洗结束的飞灰进行干燥的脱水处理装置和将飞灰资源化处理的分阶段熔融装置；所述脱水处理装置包括设置于底部推动飞灰流动的传送装置，传送装置上侧设有将飞灰与水脱离的凹型处理槽，凹型处理槽内设有阻碍飞灰流失的生物膜；
所述分阶段熔融装置包括流通飞灰的螺旋管和设于螺旋管外侧对飞灰进行加热的加热管；
焚烧飞灰资源化处理装置还包括位于脱水处理装置和分阶段熔融装置之间对飞灰进行预处理的反应装置，反应装置设于螺旋管的首端位置处，且另一端连接设有双向出口；
所述分阶段熔融装置包括还包括位于加热管的外侧对飞灰进行分段递进式加热的第一加热装置和第二加热装置；所述加热管的一端设有粘结剂添加装置。
通过采用上述技术方案，对焚烧飞灰首先通过水对飞灰进行淋洗，是利用了不同物质在水溶剂重的溶解度不用进行飞灰的分离，通去掉融水层的方法去除飞灰中的有害物质，当飞灰经过淋洗后进入脱水处理装置时，飞灰在重力作用下进行一次脱水和二次脱水；脱水后添加相应的试剂然后通过循环的分段递进式加热，对飞灰进行两种不同的资源化处理方式，且利用两种方式之间的温度差异进行相互之间的传热，在保留飞灰自身结构特点的情况下实现资源化。
进一步设置：所述双向出口分为循环出口和排放出口，所述循环出口连通所述加热管，所述排放出口连通外界的储存箱；所述加热管分为高温端口和低温端口，所述加热管的低温端口设有粘结剂添加装置；所述高温端口设有与外界连通的排放通道，排放通道连接成膜装置。
通过采用上述技术方案，双向出口一端连接外界可以收集废水，另一端将先加热的飞灰重新循环进入加热管中作为热源对其他的飞灰进行加热处理，实现了热量的相互转化和循环。
进一步设置：所述粘接剂添加装置内放置有聚乙二醇粘接剂。
通过采用上述技术方案，聚乙二醇粘接剂能够加强飞灰分子之间的交联性能，增加其的可塑性能，为后续作为其他原料创造条件。
进一步设置：所述脱水装置内的所述凹型处理槽分为内反应腔和外蓄水腔；所述内反应腔与所述外蓄水腔的连接面为凹型隔板，所述凹型隔板的表面附着所述生物膜，所述凹型隔板的底端固定所述传送装置。
通过采用上述技术方案，当飞灰经过淋洗后进入脱水处理装置时，飞灰首先经过凹型处理槽，飞灰在重力作用下向下汇集，汇集的同时对斜面产生一定的压力，由于生物膜的孔径小于飞灰的粒径，所以只有水和可溶性氯化物、重金属等微观粒子的污染物可以通过生物膜进入外蓄水腔，完成一次脱水；其后的飞灰会自然向外侧渗透，同样在生物膜的作用下完成二次脱水。完成脱水的飞灰在传送装置的作用下进入反应装置。
进一步设置：所述反应装置包括反应箱、造孔剂添加箱和搅拌装置；所述搅拌装置悬空固定在所述试剂通道的下端，所述试剂通道的上端固定在所述反应箱的顶部，且所述试剂通道穿过所述反应箱连通所述造孔剂添加箱；所述搅拌装置包括中心球和搅拌叶片。
通过采用上述技术方案，经过脱水处理的飞灰与造孔剂均匀混合，实现资源化的预处理，然后进入到分阶段熔融装置。
进一步设置：所述生物膜的孔径小于1μm。
通过采用上述技术方案，孔径小于1μm是根据飞灰直径大于1μm的特点设置的具有筛选作用的膜，能够避免飞灰流过生物膜造成飞灰的流失。
进一步设置：所述淋洗装置包括淋洗室、设于淋洗室内部上方淋洗喷头、推动淋洗喷头旋转的转动组件和提供水源的水箱；所述淋洗室通过顶部的固定通道分别连通所述水箱和所述转动组件，所述固定通道与所述水箱的连接部分设有试剂腔；所述试剂腔包括储存试剂的储存腔、连接储存腔两端的注射管和推动件；所述注射管连通所述固定通道；所述淋洗装置的底端设有倾斜底板，倾斜底板的一端连接设有排放口，排放口连通所述脱水处理装置。
通过采用上述技术方案，喷头转动对飞灰进行淋洗，淋洗的同时能够将飞灰进行一定的固化，便于后续集中处理，利用水对飞灰进行淋洗，是利用了不同物质在水溶剂重的溶解度不用进行飞灰的分离，通去掉融水层的方法去除飞灰中的有害物质，例如可以去除飞灰中的可溶性氯化物，降低重金属含量。
进一步设置：所述试剂腔内存放试剂为盐酸或硝酸等无机酸。
通过采用上述技术方案，添加适量的盐酸或硝酸可以加强有害物质的去除效果。
进一步设置：所述排放口与所述脱水处理装置之间设有伸缩挡板。
通过采用上述技术方案，伸缩挡板能够在淋洗的时候避免飞灰流通到脱水处理装置中从而导致淋洗效果不理想。
进一步设置：所述飞灰储存装置内设有连通所述淋洗装置的出料管道。
通过采用上述技术方案，出料管道能够源源不断的将焚烧产生的飞灰输送到装置中进行后续的处理。
综上所述，本发明具有以下有益效果：对焚烧飞灰首先通过水对飞灰进行淋洗，是利用了不同物质在水溶剂重的溶解度不用进行飞灰的分离，通去掉融水层的方法去除飞灰中的有害物质，当飞灰经过淋洗后进入脱水处理装置时，飞灰在重力作用下进行一次脱水和二次脱水；脱水后添加相应的试剂然后通过循环的分段递进式加热，对飞灰进行两种不同的资源化处理方式，且利用两种方式之间的温度差异进行相互之间的传热，在保留飞灰自身结构特点的情况下实现资源化。
附图说明
图1是焚烧飞灰资源化处理装置的整体结构示意图；
图2是焚烧飞灰资源化处理装置的淋洗装置结构示意图；
图3是焚烧飞灰资源化处理装置的脱水处理装置结构示意图；
图4是焚烧飞灰资源化处理装置的反应装置结构示意图；
图5是焚烧飞灰资源化处理装置的分阶段熔融装置结构示意图；
图中，100、飞灰储存装置；101、出料通道；
200、淋洗装置；201、淋洗室；202、淋洗喷头；203、水箱；204、试剂腔；205、转动组件；206、固定通道；207、推动件；208、储存腔；209、注射管； 210、倾斜底板；211、排放口；212、伸缩挡板；
300、脱水处理装置；301、生物膜（图中未显示）；302、凹型处理槽；303、传送装置；304、内反应腔；305、外蓄水腔；306、凹型隔板；307、上隔板；308、下隔板；
400、反应装置；401、反应箱；402、造孔剂添加箱；403、试剂通道；404、搅拌装置；405、中心球；406、搅拌叶片；
500、分阶段熔融装置；501、螺旋管；502、加热管；503、双向出口；504、循环出口；505、排放出口；506、外界储存箱（图中未显示）；507、第一加热装置；508、第二加热装置；509、高温端口；510、低温端口；511、排放通道；512、粘接剂添加装置；
600、成膜装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：
一种焚烧飞灰资源化处理装置，如图1所示，包括飞灰储存装置100、淋洗装置200、脱水处理装置300、反应装置400、分阶段熔融装置500和成膜装置600。
飞灰储存装置100的出料管道连通淋洗装置200。
如图2所示，淋洗装置200包括淋洗室201、淋洗喷头202、水箱203、试剂腔204和转动组件205；试剂箱的顶部设有固定通道206，固定通道206下端连接转动组件205，另一端穿过淋洗室201连通至水箱203；转动组件205的底部连通淋洗喷头202，转动组件205的内部设有供水流动的空腔，空腔连通淋洗喷头202；固定通道206与水箱203的连接段上外接有试剂腔204，试剂腔204包括推动件207、储存腔208和注射管209，其中推动件207和注射管209分别设置在储存腔208的两端，注射管209灵连通固定通道206；试剂腔204内盛放有一定浓度的硝酸或者盐酸，作为飞灰淋洗的辅助试剂。
利用水对飞灰进行淋洗，是利用了不同物质在水溶剂重的溶解度不用进行飞灰的分离，通去掉融水层的方法去除飞灰中的有害物质，例如可以去除飞灰中的可溶性氯化物，降低重金属含量；添加适量的盐酸或硝酸可以加强有害物质的去除效果。
淋洗装置200的底端设有倾斜底板210，倾斜底板210向一端倾斜，倾斜底板210的最低端设有排放口211，排放口211连通脱水处理装置300；排放口211与脱水处理装置300之间设有伸缩挡板212。
如图3所示，脱水处理装置300包括生物膜301、凹型处理槽302和传送装置303；凹型处理槽302分为内反应腔304和外蓄水腔305，内反应腔304与外蓄水腔305的连接面为凹型隔板306，凹型隔板306分为上隔板307和下隔板308，上隔板307为为由两侧向中间倾斜的斜面，斜面上设有生物膜301，下隔板308的底部设有传送装置303，下隔板308的侧面同样设于生物膜301；生物膜301为孔径小于1μm的反渗透膜。
当飞灰经过淋洗后进入托水处理装置时，飞灰首先经过凹型处理槽302的上隔板307，飞灰在重力作用下向下汇集，汇集的同时对上隔板307的斜面产生一定的压力，由于生物膜301的孔径小于飞灰的粒径，所以只有水和可溶性氯化物、重金属等微观粒子的污染物可以通过生物膜301进入外蓄水腔305，完成一次脱水；进入下隔板308的飞灰会自然向外侧渗透，同样在生物膜301的作用下完成二次脱水。完成脱水的飞灰在传送装置303的作用下进入反应装置400。
如图4所示，反应装置400包括反应箱401、造孔剂添加箱402，试剂通道403和搅拌装置404，搅拌装置404悬空固定在试剂通道403的下端，试剂通道403的上端固定在反应箱401的顶部，且穿过反应箱401的顶部连通反应箱401外界的造孔剂添加箱402；搅拌装置404包括中心球405和搅拌叶片406，搅拌叶片406的一端固定在中心球405上。造孔剂添加箱402内盛放有活性炭或其他挥发性造孔剂；在反应装置400中，经过脱水处理的飞灰与造孔剂均匀混合，然后进入到分阶段熔融装置500。
如图5所示，分阶段熔融装置500包括螺旋管501和加热管502，螺旋管501位于加热管502的内侧，螺旋管501为双向螺旋结构，且螺旋管501的一端连接反应装置400，另一端连接双向出口503；双向出口503分为循环出口504和排放出口505，循环出口504连通加热管502，排放出口505连通外界储存箱506；加热管502上设有第一加热装置507和第二加热装置508，第一加热装置507和第二加热装置508分段环绕在加热管502的外侧；加热管502分为低温端口510和高温端口509，低温端口510为接近反应装置400的一端，由低温端口510和高温端口509一次设置第一加热装置507和第二加热装置508，第一加热装置507的加热温度控制在400℃-500℃，第二加热装置508的加热温度控制在1200℃-1300℃，高温端口509设有与外界连通的排放通道511，排放通道511连接成膜装置600；加热管502的低温端口510处设有粘接剂添加装置512，试剂选择为聚乙二醇粘接剂。
混合后的飞灰混合料进入到分段熔融装置的螺旋管501中，在螺旋管501中循环向前至双向出口503，根据人为选择，可以控制飞灰混合料进入循环出口504或者排放出口505；如果飞灰混合料通过循环出口504进去加热管502，则在低温端与粘接剂混合，然后分别通过第一加热装置507和第二加热装置508进行分段递进式升温加热，加热管502被加热后根据热传导原理，对加热管502内部的螺旋管501进行间接加热。
对飞灰混合料选用分段递进式加热，在保证飞灰混合料中的重金属等污染物能够被二次排出的同时，避免了一次加热熔融破坏飞灰本身的多孔结构，同时添加造孔剂能够在飞灰粒子之间形成较为均匀的孔，使得飞灰在自身含有的不规则微孔的基础上又增加了均匀想通的孔结构，增强了飞灰的保温性能和吸音性能；对飞灰选择分开循环式加热方式，是将飞灰材料做了不同的材质处理，不添加粘接剂的飞灰可以用作制备保温、吸音涂料；而添加了粘接剂的飞灰可塑性更强，可以做为陶瓷制品原料。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种焚烧飞灰资源化处理装置，外接飞灰储存装置(100)，其特征在于：焚烧飞灰资源化处理装置包括利用酸性物质去除飞灰中污染物的淋洗装置(200)、对淋洗结束的飞灰进行干燥的脱水处理装置(300)和将飞灰资源化处理的分阶段熔融装置(500)；所述脱水处理装置(300)包括设置于底部推动飞灰流动的传送装置(303)，传送装置(303)上侧设有将飞灰与水脱离的凹型处理槽(302)，凹型处理槽(302)内设有阻碍飞灰流失的生物膜(301)；
所述分阶段熔融装置(500)包括流通飞灰的螺旋管(501)和设于螺旋管(501)外侧对飞灰进行加热的加热管(502)；
焚烧飞灰资源化处理装置还包括位于脱水处理装置(300)和分阶段熔融装置(500)之间对飞灰进行预处理的反应装置(400)，反应装置(400)设于螺旋管(501)的首端位置处，且另一端连接设有双向出口(503)；
所述反应装置(400)包括反应箱(401)、造孔剂添加箱(402)和搅拌装置(404)；所述搅拌装置(404)悬空固定在试剂通道(403)的下端，所述试剂通道(403)的上端固定在所述反应箱(401)的顶部，且所述试剂通道(403)穿过所述反应箱(401)连通所述造孔剂添加箱(402)；所述搅拌装置(404)包括中心球(405)和搅拌叶片(406) ；
所述分阶段熔融装置(500)包括还包括位于加热管(502)的外侧对飞灰进行分段递进式加热的第一加热装置(507)和第二加热装置(508)；所述加热管(502)的一端设有粘接剂添加装置(512)；
所述双向出口(503)分为循环出口(504)和排放出口(505)，所述循环出口(504)连通所述加热管(502)，所述排放出口(505)连通外界的储存箱；所述加热管(502)分为高温端口(509)和低温端口(510)，所述加热管(502)的低温端口(510)设有粘接剂添加装置；所述高温端口(509)设有与外界连通的排放通道(511)，排放通道(511)连接成膜装置(600)；
所述脱水处理装置(300)内的所述凹型处理槽(302)分为内反应腔(304)和外蓄水腔(305)；所述内反应腔(304)与所述外蓄水腔(305)的连接面为凹型隔板(306)，所述凹型隔板(306)的表面附着所述生物膜(301)，所述凹型隔板(306)的底端固定所述传送装置(303)；所述凹型隔板（306）分为上隔板（307）和下隔板（308），上隔板（307）为由两侧向中间倾斜的斜面，斜面上设有生物膜（301）。
2.根据权利要求1所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述粘接剂添加装置(512)内放置有聚乙二醇粘接剂。
3.根据权利要求1所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述生物膜(301)的孔径小于1μm。
4.根据权利要求1所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述淋洗装置(200)包括淋洗室(201)、设于淋洗室(201)内部上方的淋洗喷头(202)、推动淋洗喷头(202)旋转的转动组件(205)和提供水源的水箱(203)；所述淋洗室(201)通过顶部的固定通道(206)分别连通所述水箱(203)和所述转动组件(205)，所述固定通道(206)与所述水箱(203)的连接部分设有试剂腔(204)；所述试剂腔(204)包括储存试剂的储存腔(208)、连接储存腔两端的注射管(209)和推动件(207)；所述注射管(209)连通所述固定通道(206)；所述淋洗装置(200)的底端设有倾斜底板(210)，倾斜底板(210)的一端连接设有排放口(211)，排放口(211)连通所述脱水处理装置(300)。
5.根据权利要求4所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述试剂腔(204)内存放试剂为盐酸或硝酸。
6.根据权利要求5所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述排放口(211)与所述脱水处理装置(300)之间设有伸缩挡板(212)。
7.根据权利要求1所述的焚烧飞灰资源化处理装置，其特征在于：所述飞灰储存装置(100)内设有连通所述淋洗装置(200)的出料通道(101)。
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