无害化处理飞灰的方法及装置与流程

本发明涉及飞灰处理技术领域，尤其涉及无害化处理飞灰的方法及装置。

背景技术：

目前，随着政府对固废处理减量化、无害化和资源化的加强管理，固废垃圾处理已经成为城市管理和公共服务的重要组成部分，根据我国国情和技术，焚烧处理成为目前普遍应用的处理方式。焚烧灰渣是焚烧过程中一种必然的副产物，如何处理好灰渣和飞灰，是当前固废垃圾处理的一大问题。

垃圾焚烧产生的飞灰和灰渣包括从焚烧炉的底灰和烟气处理的飞灰两种。主要是不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物，数量一般为焚烧前重量的5％-20％。灰渣特别是飞灰富集了高浓度的具有最强毒性的二噁英有机致癌物和重金属，若未经处理直接排放，将会污染土壤和地下水，对环境造成危害，其中二噁英包括210种化合物，这类物质非常稳定，非常容易在生物体内积累，对人体危害严重。另一方面，灰渣中含有一定数量的铁、铜、锌、铬等重金属物质，有回收利用价值，可作为一种资源开发利用。因此，焚烧灰渣既有它的污染性，又有其资源特性。焚烧灰渣的处理是固废焚烧处理工艺的一个必不可少的组成部分。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，提出无害化无害化处理飞灰的方法及装置，用于解决飞灰污染的问题，并对飞灰资源化利用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

处理飞灰的方法，其包括步骤：

使飞灰经过管道进入储存罐中；

通过第一计量仓对从储存罐中的飞灰进行称重；

往第二计量仓中放置与飞灰进行配比的物料；

通过压缩气体将配料与飞灰输送至等离子炬中，等离子炬具有电弧区域，通过电弧区域熔融部分配料和飞灰，并使得该部分配料和飞灰中的有机组分转化为气体，该部分配料和飞灰中的无机组分形成液态玻璃体；经等离子炬熔融配料和飞灰产生的气体和液态玻璃态排出至等离子炬外并进入反应炉的内腔，另一部分配料和飞灰穿过电弧区域进入反应炉中，并在反应炉的底部形成熔池以实现配料和飞灰的彻底反应进而生成气体和液态玻璃体，反应炉中的液态玻璃体聚集到预设量排到水槽进行集中冷却；而由配料与飞灰转化而成的气体进入急冷塔中冷却。

优选地，在压缩气体将配料与飞灰输送至等离子炬中的过程中，通过气泵输送氮气使配料与飞灰混合进入等离子炬中。

优选地，所述等离子炬具有的电弧区域分隔等离子炬的入口和出口。

优选地，所述电弧区域具有6000度的温度。

优选地，所述等离子炬插设于所述反应炉中。

优选地，在等离子炬排出由配料和飞灰转化的气体到反应炉中时，还往反应炉中注入空气以氧化所述气体。

优选地，由配料与飞灰转化而成的气体进入急冷塔后，通过冷却水冷却所述气体。

一种无害化处理飞灰的装置，其包括：

储存罐；用于囤积飞灰；

第一计量仓；用于对飞灰称重；

第二计量仓；用于对配料称重；

气泵；用于输送氮气、飞灰和配料进入等离子炬并使飞灰、配料均匀混合；

等离子炬；具有电弧区域，所述电弧区域供配料和飞灰穿过，并熔融部分配料和飞灰；

反应炉；用于收集穿过电弧区域的配料和飞灰以及经电弧区域熔融的部分配料和飞灰而形成的气体和液态玻璃体，所述反应炉供空气进入以氧化所述气体；

水槽；与反应炉连通，用于冷却液压玻璃态以形成固体玻璃体；

急冷塔；与反应炉连接，用于冷却反应炉排出的气体。

优选地，所述等离子炬包括第一壳体、第二壳体、阴极、阳极和励磁线圈，所述阴极穿过第一壳体并伸入阳极的空腔中，所述第一壳体和阴极之间具有供冷却水流入的第一空隙，所述阳极处于第二壳体中，且所述阳极与所述第二壳体之间具有供冷却水流入的第二空隙，所述励磁线圈设置于所述第二壳体的外围，所述等离子炬设置有入口和出口，所述阴极与所述阳极产生分隔入口和出口的电弧区域。

优选地，所述反应炉设有炉内腔以及与炉内腔连通的等离子炬入口、烟气口、空气入口、排渣口；等离子炬入口供所述等离子炬插入，所述烟气口用于排出由飞灰和配料转换的气体；所述空气入口伸入空气，所述排渣口用于排出液态玻璃体。

本发明通过等离子炬将飞灰和配料中的有机组分中富含活性粒子发生化学反应降解为小分子气体，飞灰和配料中的无机组分则熔融形成玻璃体，可将有害物质如砷、重金属、放射性物质等固化在不可滤沥的玻璃体中，防止二次污染。本发明能够处理生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾等危险废物的飞灰和灰渣，具有处理效率高、操作方便、不产生二噁英等诸多优点。

附图说明

图1为实施例中处理飞灰的装置的结构示意图。

图2为实施例中等离子炬的结构示意图。

图3为实施例中反应炉的结构示意图。

具体实施方式

针对危废成分复杂、危害严重、产量日益增大的现状，基于废弃物处理“无害化、减量化、资源化”的目标，而利用热等离子体高温、高焓、高能粒子密度大的独特优势，以n2、co2或空气为载气处置危废焚烧后的灰渣。

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

请参照图1-图3，本发明公开了无害化处理飞灰的方法及装置。

无害化处理飞灰的方法，包括步骤：

使飞灰经过管道进入储存罐100中；

通过第一计量仓200对从储存罐100中的飞灰进行称重；

往第二计量仓300中放置与飞灰进行配比的物料；

通过压缩气体400将配料与飞灰输送至等离子炬500中，等离子炬500具有电弧区域10，通过电弧区域10熔融部分配料和飞灰，并使得该部分配料和飞灰中的有机组分转化为气体，该部分配料和飞灰中的无机组分形成液态玻璃体；经等离子炬500熔融配料和飞灰产生的气体和液态玻璃体排出至等离子炬500外并进入反应炉600的内腔，另一部分配料和飞灰穿过电弧区域进入反应炉中，并在反应炉的底部形成熔池以实现配料和飞灰的彻底反应进而生成气体和液态玻璃体，反应炉600中的液态玻璃态聚集到预设量排到水槽700进行集中冷却；而由配料与飞灰转化而成的气体进入急冷塔800中冷却。

飞灰容易飞散，易造成环境污染，本实施例中，通过气力输送将焚烧产生的飞灰输送到储存罐100中，在储存罐100囤积一定量的飞灰，储存罐100排出飞灰，通过第一计量仓200对飞灰进行称重(通过储存罐100囤积飞灰，方便飞灰的称量)。

在对飞灰称好重后，往第二计量仓300中放置与飞灰配比的物料；方便与飞灰形成稳定的玻璃体。

利用气泵400输送高速氮气使得飞灰与配料均匀混合，同时，气泵400将氮气、飞灰和配料输送到等离子炬500中。

等离子炬500可产生温度可达6000度的开尔文的电弧区域10，电弧区域10可熔融配料和飞灰，使得部分配料和飞灰中的有机组分转化为气体，该部分中配料和飞灰中的无机组分转化为玻璃态。

另一部分穿过电弧区域而没被电弧区域熔融的配料和飞灰直接进入反应炉内腔中。

在反应炉600中可彻底熔融配料和飞灰；反应炉600的内腔可供外界的空气输入，外界的空气进入反应炉600后，可氧化由配料和飞灰转化的气体，例如，将c0氧化成co2，实现有害气体到无害气体的转化。

反应炉600通过不同出口590排出气体和液态玻璃体，再分别通过水槽700和急冷塔800冷却液态玻璃体和气体，液态玻璃体在水槽700中冷却后，凝固成固体玻璃体。

所述等离子炬500具有的电弧区域10分隔等离子炬500的入口580和出口590，使得所有进入反应炉600的配料和飞灰都会穿过电弧区域10。

在本实施例中，因电弧区域10分隔等离子炬500的入口580和出口590，因此从入口580进入的配料、飞灰要从电弧区域10经过，才能抵达反应炉600中。

所述等离子炬500插设于所述反应炉600中，所述等离子炬500的出口590与所述反应炉600的内腔连通，从等离子炬500中排出的由飞灰和配料以及转化形成的气体和液态玻璃体直接进入反应炉600的内腔中。

由配料与飞灰转化而成的气体进入急冷塔后，通过喷雾冷却所述气体。

由配料与飞灰转化而成的液态玻璃体进入水槽700后，通过冷却水冷却液态玻璃体，使得液态玻璃体凝固成固体比例体。

实施例2

一种无害化处理飞灰的装置，其包括：

储存罐100；用于存储飞灰，方便飞灰的称量；

第一计量仓200；用于对飞灰称重；

第二计量仓300；用于对配料称重；

气源400；用于输送氮气、飞灰和配料进入等离子炬500并使飞灰、配料均匀混合；

等离子炬500；具有电弧区域10，所述电弧区域供配料和飞灰穿过，并熔融部分配料和飞灰；所述电弧区域10可达到6000度开尔文的高温。

反应炉600；用于形成熔池，使所有的飞灰和配料彻底熔融，所述反应炉600供空气进入以氧化所述气体，具体来说，通过向反应炉600中供应空气，目的是为了氧化有害气体，例如，将co氧化成co2。

水槽700；与反应炉600连通，用于冷却液态玻璃体以生成固体玻璃体；

急冷塔800；与反应炉600连接，用于冷却反应炉600排出的高温气体。

所述等离子炬500包括第一壳体510、第二壳体520、阴极530、阳极540和励磁线圈550，所述阴极530穿过第一壳体510并伸入阳极540的空腔中，所述第一壳体510和阴极530之间具有供冷却水流入的第一空隙560，所述阳极540处于第二壳体520中，且所述阳极540与所述第二壳体520之间具有供冷却水流入的第二空隙570，所述励磁线圈550设置于所述第二壳体520的外围，所述等离子炬500设置有入口580和出口590，所述阴极530与所述阳极540产生分隔入口580和出口590的电弧区域10。

所述反应炉600设有炉内腔以及与炉内腔连通的等离子炬入口610、烟气口620、空气入口580、排渣口640；等离子炬入口610供所述等离子炬500插入，所述烟气口620用于排出由飞灰和配料转换的气体；所述空气入口580伸入空气，所述排渣口640用于排出液态玻璃体。

本发明通过等离子炬500将飞灰和配料中的有机组分中富含活性粒子发生化学反应降解为小分子气体，飞灰和配料中的无机组分则熔融形成玻璃态固体，可将有害物质如砷、重金属、放射性物质等固化在不可滤沥的玻璃态固体中，防止二次污染。本发明能够处理生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾等危险废物的飞灰和灰渣，具有处理效率高、操作方便、不产生二噁英等诸多优点。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。