一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统及方法与流程

本发明涉及飞灰处理，具体涉及一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统及方法。

背景技术：

1、焚烧法处理生活垃圾所产生的飞灰，约占焚烧总量的3％～5％，其中富集了高浓度的重金属及二噁英等有毒有害物质。《国家危险废物名录》中明确规定了生活垃圾焚烧飞灰为危险废物，若对二噁英等有毒有害污染物处置不合理，将严重破坏生态环境，危害人类生命安全。

2、飞灰中二噁英若水热反应进行降解需要在高温高压下进行，目前对于水热降解系统的研究主要集中在间歇式的小型水热反应釜，不能实现连续性操作，处理量受限，不利于二噁英水热降解的大规模推广应用。而且间歇式操作加热效率低，热能利用效率不高，由此造成的高能耗和高运行成本严重阻碍二噁英水热降解技术的进一步发展，亟需开发一种连续高效的二噁英水热降解无害化处置解决方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，设有配浆装置将飞灰、水和碱性物质配制成飞灰浆料，再配合水热反应装置使飞灰浆料在水热条件下降解，反应后飞灰浆液由出料装置控压排出，经冷却后收集用于后续资源化利用；本发明的目的之二在于提供一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，实现飞灰二噁英的连续水热降解，显著提高二噁英降解效率，有助于飞灰中重金属的固化，避免间歇操作对飞灰处置产能和二噁英降解效率的限制。

2、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

3、一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，包括配浆装置、进料装置、水热反应装置、供热装置、出料装置和浆液冷却装置；混料装置用于将飞灰和水配制成飞灰浆料；混料装置与进料装置连接，进料装置与水热反应装置连接；供热装置与水热反应装置连接，供热装置用于为水热反应装置提供热源，水热反应装置用于降解飞灰中的二噁英及固化重金属；水热反应装置与出料装置连接，出料装置用于排出水热反应后的飞灰浆液；出料装置与浆液冷却装置连接。其中，飞灰包括生活垃圾焚烧飞灰和危废焚烧飞灰。

4、进一步，所述进料装置为进料泵；进料泵为蠕动泵、渣浆泵、柱塞泵、螺杆泵和注射泵中的一种或两级以上串联泵。进料泵的出口压力应大于水热反应装置内的压力。

5、进一步，所述供热装置包括间接加热结构的管式反应器和/或釜式反应器。供热装置通过间接加热的方式为水热反应装置提供热量，其供热形式包括但不限于蒸汽、热空气、热烟气、电加热和导热油加热。

6、进一步，所述出料装置为挤压式出料装置；挤压式出料装置为弹簧式泄压阀、杠杆式泄压阀和压力调节阀中的一种或两种以上组合阀。

7、进一步，所述浆液冷却装置内设有间接冷却介质，间接冷却介质为水、空气和原始飞灰浆料中的一种或两种以上组合物。

8、进一步，所述连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统还包括资源化利用装置，资源化利用装置与浆液冷却装置连接；资源化利用装置包括水洗装置、蒸发结晶装置、水泥生产装置和砖陶装置中的一种或两种以上的组合装置。

9、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

10、一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，基于上述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，包括以下步骤：

11、飞灰进入混料装置，加入水配制成飞灰浆料；飞灰浆料通过进料装置送入水热反应装置内，供热装置为水热反应装置供热，经过水热反应使飞灰浆料内的二噁英进行降解；水热反应后的飞灰浆料通过出料装置送入浆液冷却装置，冷却后，进行下一步的资源化利用处理。

12、进一步，所述水与飞灰的质量比为(2～10)：1，优选为3：1；所述飞灰浆料中还包括碱性物质和/或氧化剂中的一种或两种以上组合物；碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上组合物，所述碱性物质的添加量为0～5mol/l；氧化剂包括双氧水和铁离子溶液，双氧水的添加量为0～2mol/l，铁离子溶液中铁离子的添加量为0～50mmol/l。

13、进一步，水热反应的温度为100～250℃，飞灰浆料在水热反应装置内的停留时间为0.5～24h；出料装置的泄压压力与水热反应装置的相同，其泄压压力为0.1～4mpa；经过冷却后的飞灰浆料的温度为20～80℃。

14、进一步，所述资源化利用处理包括飞灰水洗、蒸发结晶提盐、作为水泥生产原料和作为砖陶原料中的一种或两种以上处理。

15、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

16、(1)本发明的系统包括配浆装置、进料装置、水热反应装置、供热装置、出料装置和浆液冷却装置，采用连续式二噁英水热降解操作，飞灰处置产能显著提高，从根本上解决间歇式操作高能耗、高运行成本的缺点和限制。具体地，采用配浆装置将飞灰和水制成飞灰浆液，飞灰浆料在水热反应装置发生水热反应，在水热条件下，处于亚临界或临界状态下的溶剂具有极强的氧化性，能与二噁英等有机物快速融合，在高温高压下大大提高二噁英在水中的溶解度，提高反应活性，从而有效促进二噁英的分解，具有快速和环保等显著优点。经水热处理后的飞灰不仅二噁英浓度显著降低，而且飞灰中的重金属以具有稳定结构的盐类存在，降低了重金属的浸出毒性，有助于飞灰中重金属的固化。

17、(2)飞灰浆液还可包括碱性物质和/或氧化剂，碱性物质的添加能加速二噁英中碳氯键的断裂，显著提高二噁英水热降解的反应效率。氧化剂为铁离子溶液和双氧水，双氧水在催化剂作用下能产生具有强氧化性的羟基自由基，能够迅速氧化飞灰中的二噁英。铁离子作为水热反应的催化剂，促进双氧水产生羟基自由基。

18、(2)本发明的系统中的进料装置和出料装置均是以泵控制，能精准控制水热反应装置内的反应压力，通过供热装置能实时控制水热反应温度，系统稳定可控，操作性强。

19、(3)本发明的系统和工艺能连续式水热降解，从而实现二噁英的高效降解和无害化处置，有助于减少设备投资，降低运行成本。

技术特征：

1.一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，包括配浆装置、进料装置、水热反应装置、供热装置、出料装置和浆液冷却装置；混料装置用于将飞灰和水配制成飞灰浆料；混料装置与进料装置连接，进料装置与水热反应装置连接；供热装置与水热反应装置连接，供热装置用于为水热反应装置提供热源，水热反应装置用于降解飞灰中的二噁英及固化重金属；水热反应装置与出料装置连接，出料装置用于排出水热反应后的飞灰浆液；出料装置与浆液冷却装置连接。

2.如权利要求1所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，所述进料装置为进料泵；进料泵为蠕动泵、渣浆泵、柱塞泵、螺杆泵和注射泵中的一种或两级以上串联泵。

3.如权利要求1所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，所述供热装置包括间接加热结构的管式反应器和/或釜式反应器；所述供热装置的供热形式包括蒸汽、热空气、热烟气、电加热和导热油加热中的一种或两种以上。

4.如权利要求1所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，所述出料装置为挤压式出料装置；挤压式出料装置为弹簧式泄压阀、杠杆式泄压阀和压力调节阀中的一种或两种以上组合阀。

5.如权利要求1所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，所述浆液冷却装置内设有间接冷却介质，间接冷却介质为水、空气和原始飞灰浆料中的一种或两种以上组合物。

6.如权利要求1所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，其特征在于，所述连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统还包括资源化利用装置，资源化利用装置与浆液冷却装置连接；资源化利用装置包括水洗装置、蒸发结晶装置、水泥生产装置和砖陶装置中的一种或两种以上的组合装置。

7.一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，其特征在于，基于权利要求1～6任一项所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，其特征在于，所述水与所述飞灰的质量比为(2～10)：1；所述飞灰浆料中还包括碱性物质和/或氧化剂中的一种或两种以上组合物；碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上组合物，所述碱性物质的添加量为0～5mol/l；氧化剂包括双氧水和铁离子溶液，双氧水的添加量为0～2mol/l，铁离子溶液中铁离子的添加量为0～50mmol/l。

9.如权利要求7所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，其特征在于，水热反应的温度为100～250℃，飞灰浆料在水热反应装置内的停留时间为0.5～24h；出料装置的泄压压力与水热反应装置的相同，其泄压压力为0.1～4mpa；经过冷却后的飞灰浆料的温度为20～80℃。

10.如权利要求7所述的连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化方法，其特征在于，所述资源化利用处理包括飞灰水洗、蒸发结晶提盐、作为水泥生产原料和作为砖陶原料中的一种或两种以上处理。

技术总结
本发明公开了一种连续式飞灰二噁英水热降解和重金属固化系统及方法，该系统包括配浆装置、进料装置、水热反应装置、供热装置、出料装置和浆液冷却装置，采用连续式二噁英水热降解操作，飞灰处置产能显著提高，从根本上解决间歇式操作高能耗、高运行成本的缺点和限制。具体地，采用配浆装置将飞灰、水和碱性物质制成飞灰浆液，飞灰浆料在水热反应装置发生水热反应，在水热条件下，能有效促进二噁英的分解，具有快速和环保等显著优点。经水热处理后的飞灰不仅二噁英浓度显著降低，而且飞灰中的重金属以具有稳定结构的盐类存在，降低了重金属的浸出毒性，有助于飞灰中重金属的固化。

技术研发人员：蔡珠华,雷俊禧,雷鸣,陈宗达
受保护的技术使用者：广州维港环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15