利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法技术

本发明专利技术提供一种利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，通过向飞灰中添加生活垃圾焚烧底渣、碎玻璃、建筑垃圾等其他含硅废弃物及高热值液体危废并成型的方式对原料进行预处理，处理后的原料通过进料单元送入以氧气为工作气体的转移弧等离子体炬熔融炉内，熔融后的飞灰熔体经风冷冷却形成玻璃体，炉内产生的尾气首先经过盐类收集及提纯单元去除氯盐，再进入酸回收单元回收HCl、SO2回收单元回收SO2，使尾气得到无害化处理，处理过程中产生的污泥回炉，废水回用，热量回收，对飞灰中二恶英及固化重金属的无害化减量化处理的同时，无废水废渣排放。

Method for treating waste incinerator fly ash by utilizing plasma torch

The invention provides a processing method of waste incineration fly ash using plasma torch resources, the raw material is pretreated by adding fly ash to MSW incineration slag, broken glass, construction waste and other waste containing silicon and high heat value of liquid hazardous waste and forming method, treatment of raw materials through the feed into the unit using oxygen as gas transfer arc plasma torch melting furnace, fly ash melting after air cooling into vitreous body, tail gas furnace produced in the first after salt collection and purification unit to remove chlorine salt, then enters the acid recovery unit recovery HCl and SO2 recovery unit recovery SO2, the emission of harmless treatment, in the process of producing recycled sludge, wastewater reuse, heat recovery, on the fly ash in the curing of dioxin and heavy metals harmless reduction treatment at the same time, no waste water Waste residue discharge.

【技术实现步骤摘要】
利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法
本专利技术涉及飞灰处理领域，具体涉及一种利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法。
技术介绍
随着我国工业化、信息化和城镇化的深入以及现代化社会的飞速发展，环境污染越来越严重，持续雾霾天气和高PM2.5与民众健康利害攸关，从而加大了民众对空气污染严重性的关注，而PM2.5的主要来源之一就是垃圾等废弃物的焚烧。自1979年以来，我国城市生活垃圾总量每年以约9％的平均速度增长，少数特大城市更是超过了这一速度，历年来，全国无序堆放的废弃物总量多达80亿吨，已严重污染了大气和地下水资源。长期以来，国内外主要采用卫生填埋、生物堆肥和焚烧等方法来处理生活垃圾；但是，这些方法存在诸多弊端，如填埋法占地面积较大，存在二次污染；焚烧法易产生大量二噁英和呋喃，而二噁英是目前世界上最具毒性的有机物之一，生活垃圾焚烧飞灰被《国家危险废物名录(2008)》列为危险废物进行管理，按要求以危险废物处理。目前的处理方式普遍存在处理不彻底、存在二次污染和资源浪费严重等各种问题，这就使得人们不得不寻求更有效的处理方法来妥善处理和有效利用废弃物。目前飞灰处理的主要方法包括固化/稳定化、等离子体熔融、烧结、水泥窑协同处理等。等离子体熔融玻璃化是当前最先进的飞灰处理手段，等离子熔融技术处理飞灰的机理如下：从微观角度来说，由于外加电场作用，介质会放电并产生大量携能电子，分子由于受到携能电子的强烈轰击而发生电离和激发，同时伴随着一系列的物理和化学反应，使复杂有毒有害的大分子废弃物转化为简单无毒害的小分子安全物质，废弃物因此得以降解和无害化去除；从宏观角度来说，电弧放电产生高达7000℃的等离子体，将飞灰加热至很高温度，从而迅速有效地摧毁废弃物。可燃的有机成分充分裂解气化，使转化成可燃性气体如一氧化碳、氢气等，可用于能源回收。不可燃的无机成分经等离子高温处理后变成无害渣体，可用作建筑材料，如玻璃和金属等。但是目前等离子熔融技术处理飞灰存在诸多不足之处，飞灰直接进入处理设备中，在处理炉内的等离子体射流冲击下，将会造成后续尾气中二次飞灰问题；系统中产生的烟气亦不能得到友善处理，原料熔融过程所排放的烟气主要为CO2、SO2、H2O、NaCl、KCl等物质直接排放，造成资源的浪费，易形成二次飞灰。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题，在于现有的处理垃圾焚烧飞灰的方法，不够彻底，易形成二次污染。为解决上述问题，本专利技术提供一种利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，具体包括以下几个步骤：(1)在飞灰或底渣中加入添加剂混合均匀，使Ca和Si的质量比为1﹕1～3.8；(2)将步骤(1)中调配的混合体压缩成片，经破碎、整粒和筛分工艺，得颗粒状物料；(3)将上述颗粒状物料通入等离子体炬熔融炉中，熔融后的飞灰熔体经风冷冷却形成玻璃体；(4)将上述等离子炬熔融炉内原料熔融过程排放的烟气通入氯盐收集单元，此系统包括串联的换热装置一和换热装置二，换热装置一内控制温度900～1000℃，换热装置二内控制温度350～450℃；(5)将步骤(4)中氯盐收集单元中排出的烟气通入HCl收集单元；(6)将步骤(5)中HCl收集单元排出的烟气进入SO2回收单元。向飞灰中加入含Si的添加剂对原料进行预处理，处理后的原料通过进料单元送入等离子体炬熔融炉内，熔融后的飞灰熔体经风冷冷却形成玻璃体，炉内产生的尾气首先经过氯盐收集去除氯盐，此系统内部为换热结构，换热装置一内使烟气降温至900～1000℃，NaCl和KCl被分离出来，再进入串联换热装置二，换热装置二内控制温度350～450℃，FeCl2、ZnCl2等物质被分离出来；再进入酸回收单元回收HCl、SO2回收单元回收SO2，使尾气得到无害化处理，处理过程中产生的污泥回炉，废水回用，热量回收，无害化减量化的同时回收产生的副产品及热量。进一步地，将换热器二中分离得到的物质溶于水后用NaOH调pH值为10-12。FeCl2、ZnCl2等物质被分离出来，再溶于水后调pH值为10-12，利于提纯分离出Fe、Zn等微量重金属，定期回炉，回收利用。上述步骤(1)中的添加剂为含硅的废液、垃圾焚烧底渣、碎玻璃或建筑垃圾。使用含硅的生活垃圾焚烧底渣、碎玻璃、建筑垃圾、高热量有毒废液等替代其他含硅产品，使得废弃物能够合理利用，并能够使飞灰形成玻璃体，固化重金属。进一步地，上述步骤(2)中颗粒状物料的粒径优选为10-40mm。有利于熔融过程中受热均匀，同时减少后续熔融炉或烧结过程中的夹带或烟道二次飞灰现象。上述步骤(3)中以纯氧作为等离子体炬工作气体。利用氧气为工作气体使工艺过程无额外一氧化氮或者二氧化氮产生，利于烟气的后处理，部分飞灰或添加剂中的含有的含氮有机物中产生的一氧化氮或者二氧化氮量极少，最终排出一氧化氮或者二氧化氮气体低于国家排放标准。步骤(3)中等离子体熔融炉内温度为1100-1600℃，有利于玻璃态的形成。进一步地，上述步骤(4)中换热装置一内控制温度优选为1000℃，换热器二内控制温度优选为400℃。进一步地，将换热器二中分离得到的物质溶于水后用NaOH调pH值为10-12。FeCl2、ZnCl2等物质被分离出来，再溶于水后调pH值为10-12，利于提纯分离出来的Fe、Zn等微量重金属，定期回炉，回收利用。进一步地，步骤(5)具体为将步骤(4)中氯盐收集单元中排出的烟气通入水中，得HCl溶液。该操作简单可行，成本低廉。进一步地，步骤(6)中的SO2回收单元，具体为将步骤(5)中HCl回收单元排出的烟气与Ca(OH)2进行反应后，再进入晶须制备单元进行晶须的制备。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)在等离子体熔融前对飞灰或底渣加入添加剂预处理，有利于减少后续熔融炉或烧结过程中的夹带或烟道二次飞灰现象；(2)本专利技术提供的方法通过等离子体熔融技术，得到玻璃态混合体，有利于固化飞灰等污染物中的重金属；(3)对排出的烟气进行处理，可以回收HCl、晶须、NaCl、KCl等，做到减量化、无害化、资源化的目的。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合本实施例对本专利技术进行进一步的阐明。实施例1将飞灰与建筑垃圾均匀混合，通过辊压器压缩成片，再经过破碎、整粒和筛分工艺得到平均粒径为32mm的颗粒状物料，将该颗粒状物料通入等离子体炬熔融炉中，以氧气作为等离子体炬工作载气，熔融炉温度为1500℃，熔融后的飞灰经风冷冷却得到玻璃态物体；熔融炉中的烟气排出，先后通入换热装置一和换热装置二，其中换热装置一将烟气温度降为1000℃，NaCl和KCl被分离出来，换热装置二将烟气温度降为400℃，FeCl2、ZnCl2等物质被分离出来；将从换热装置二出来的烟气通入水中回收HCl，将不溶于水的烟气通入Ca(OH)2中，回收SO2。经上述处理的烟气最后排出，达到排放标准。实施例2将飞灰与碎玻璃均匀混合，通过辊压器压缩成片，再经过破碎、整粒和筛分工艺得到平均粒径为25mm的颗粒状物料，该物料中，Ca与Si的质量比值为4.0，将该颗粒状物料通入等离子体炬熔融炉中，以氧气作为等离子体炬工作载气，熔融炉温度为1300℃，熔融后的飞灰经风冷冷却得到玻璃态物体；熔融炉中的烟气排出，先后通入换热装置一和换热装置二，其中换热装置一将烟气温度降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在飞灰或底渣中加入添加剂混合均匀得混合体，使混合体中Ca和Si的质量比为1﹕1～3.8；(2)将步骤(1)中调配的混合体压缩成片，经破碎、整粒和筛分工艺，得颗粒状物料；(3)将上述颗粒状物料通入等离子体炬熔融炉中，熔融后的飞灰熔体经风冷冷却形成玻璃体；(4)将等离子炬熔融炉内原料熔融过程排放的烟气通入氯盐收集单元，此单元包括串联的换热装置一和换热装置二，换热装置一内控制温度900～1000℃，分离出NaCl和KCl，换热装置二内控制温度350～450℃，分离出FeCl2和ZnCl2；(5)将步骤(4)中氯盐收集单元中排出的烟气通入HCl收集单元；(6)将步骤(5)中HCl收集单元排出的烟气通入SO2回收单元。

【技术特征摘要】
1.一种利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在飞灰或底渣中加入添加剂混合均匀得混合体，使混合体中Ca和Si的质量比为1﹕1～3.8；(2)将步骤(1)中调配的混合体压缩成片，经破碎、整粒和筛分工艺，得颗粒状物料；(3)将上述颗粒状物料通入等离子体炬熔融炉中，熔融后的飞灰熔体经风冷冷却形成玻璃体；(4)将等离子炬熔融炉内原料熔融过程排放的烟气通入氯盐收集单元，此单元包括串联的换热装置一和换热装置二，换热装置一内控制温度900～1000℃，分离出NaCl和KCl，换热装置二内控制温度350～450℃，分离出FeCl2和ZnCl2；(5)将步骤(4)中氯盐收集单元中排出的烟气通入HCl收集单元；(6)将步骤(5)中HCl收集单元排出的烟气通入SO2回收单元。2.如权利要求1所述的利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于将步骤(4)换热器二中分离得到的物质溶于水后，用NaOH调pH值为10-12。3.如权利要求1所述的利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于步骤(1)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，孙钟华，李哲，田君国，李要建，李军，陈竹，严圣军，
申请(专利权)人：江苏天楹环保能源成套设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32