一种基于两次低温热解降解二噁英的装置和方法与流程

本发明属于垃圾焚烧飞灰二噁英处理领域，具体地，涉及一种基于两次低温热解降解二噁英的装置和方法。

背景技术：

1、根据中国统计年鉴，早在2017年我国城市生活垃圾清运量高达21520万吨，相比2016年增长5.69％，生活垃圾无害化处理率达到97.7％，在2011-2017年的5年时间内，垃圾焚烧年处理量从2599万吨/年显著增加到8463万吨/年。垃圾焚烧处置比率还将持续上升，随着在建和拟建规模不断扩大，在解决“垃圾围城”问题的同时，带来的飞灰问题不容忽视。由于飞灰中含有易浸出重金属和痕量持久性有机污染物二噁英，我国将飞灰列入《国家危险废物名录》，属于hw18类危废，如不对其进行有效处理，会对大气造成空气污染，对人类造成不利影响，制约垃圾焚烧发电的发展。

2、飞灰的无害化处置技术可以粗略地分为热处置和非热处置技术，其中，热处置技术主要包括烧结、熔融玻璃化、低温热处置、水热法处置、超临界水氧化；非热处置方法包括水泥固化、药剂稳定化、生物/化学浸提、机械化学法处置。其中，飞灰的热处置技术被认为是降解飞灰中二噁英最好的办法之一。低温热处置是指利用比传统热处置低很多的温度来对飞灰中的二噁英进行降解的飞灰无害化处置技术。在氧化性气氛中，飞灰在600℃的条件下处置2小时可以实现95％以上二噁英的降解；然而，在惰性气氛中，飞灰在300℃的条件下处置2小时就可获得二噁英90％的降解率。

3、为防治环境污染，改善生态环境质量，规范和指导生活垃圾焚烧飞灰的环境管理，国家生态环境部发布《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(hj1134-2020)，针对目前垃圾焚烧飞灰处置方式制定了更为详细的规范与标准。其中，低温热分解、高温烧结和高温熔融等飞灰处理工艺应满足以下要求：应控制飞灰处理产物中二噁英残留的总量应不超过50ng-teq/kg(以飞灰干重计)；重金属浸出浓度不超过gb 8978中规定的最高允许排放浓度值；可溶性氯含量不超过2％，以不超过1％为宜。

4、中国专利申请cn 105126606 a公开了一种低温热解-催化降解处理焚烧飞灰中挥发性有机物的方法，将飞灰输送至低温热解装置在非氧化气氛中100～350℃热解10～60min，产生热解混合物。将混合物输送至催化降解装置，催化剂主要采用含钛、钨或钒，在氧化气氛中100～400℃降解300秒。该方法需要调配非氧化气氛热解及催化氧化分解对飞灰中挥发性有机物的降解作用，操作复杂；催化降解过程中催化剂易中毒且成本较高；该方法处理后的飞灰仍然进行填满处置，不能满足飞灰资源化利用的条件，经济性较差。

技术实现思路

1、为了解决目前飞灰低温热分解技术反应效率低，采用催化剂催化降解尾气污染物的工艺复杂、催化剂易中毒、成本较高的技术问题，本发明采用的技术方案如下：

2、本发明第一方面提供一种垃圾焚烧飞灰中二噁英的低温降解装置，包括：

3、第一加热炉，用于接受飞灰输入，并用于对所述飞灰进行第一热解产生烟气，从而输出第一烟气和飞灰混合物；

4、第二加热炉，与所述第一加热炉连接，用于接收所述第一烟气和飞灰混合物，并用于对所述第一烟气和飞灰混合物进行第二热解，并用于输出第二烟气和飞灰混合物，

5、其中，所述第一热解的温度为200～300℃，所述第二热解的温度为250～400℃，且所述第二热解的温度高于所述第一热解的温度。

6、在本发明的一些实施方案中，所述第一热解的温度为200～250℃，所述第二热解的温度为300～400℃。在本发明的一些优选实施方案中，所述第一热解的温度为250℃，所述第二热解的温度为350℃。

7、在本发明的一些实施方案中，所述第一热解的时间为10-60min，优选地，所述第一热解的时间为30min。

8、在本发明的一些实施方案中，所述第二热解的时间为10-60min，优选地，所述第二热解的时间为30min。

9、在本发明中，在所述第一热解和/或所述第二热解过程中，需要控制氧气体积含量不超过0.5％，防止二噁英在氧气条件下大量生产。为此，在本发明的一些实施方案中，所述第一加热炉还用于接受氮气输入，并用于将氮气与所述第一烟气和飞灰混合物一起输出至所述第二加热炉。进一步地，氮气流速为2～4cm/s，氮气作为载气和热解飞灰产生的烟气由第一加热炉流入第二加热炉，最后排出。

10、在本发明的一些实施方案中，所述第一加热炉和所述第二加热炉均为螺旋加热炉，由此，飞灰在所述第一加热炉和所述第二加热炉中由螺旋杆推进。

11、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括燃烧器，所述燃烧器用于接收可燃烧气体输入并将可燃烧气体燃烧释放的热量供给所述第一加热炉和所述第二加热炉。在本发明的一些优选实施方案中，所述可燃烧气体为天然气。

12、在本发明的一些优选实施方案中，所述第一加热炉和第二加热炉由同一个燃烧器供热，进一步地，所述第一加热炉在所述第二加热炉上方，所述燃烧器在所述第二加热炉下方，由此可保证第一加热炉温度低于第二加热炉温度，并且使得热量充分利用，降低成本。

13、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括飞灰储仓，与所述第一加热炉连接，用于接收飞灰并用于将所述飞灰输出至所述第一加热炉。

14、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括搅拌釜，所述搅拌釜与所述第一加热炉连接，用于将不同二噁英浓度的飞灰混合并输出至所述第一加热炉。在本发明的一些实施方案中，可选择不同浓度的飞灰进行混合，并使得混合后的飞灰二噁英平均毒性当量浓度为400～500ng-teq/kg。通过对不同二噁英浓度的飞灰进行混合，可以保证处理不同二噁英浓度的飞灰的稳定性，降低热解设备的操作难度。

15、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括除尘器，所述除尘器与所述第二加热炉连接，用于接收所述第二烟气和飞灰混合物并收集飞灰颗粒。在本发明的一些实施方案中，所述除尘器还与所述搅拌釜连接，用于将收集到的飞灰颗粒重新输送至所述搅拌釜。优选地，所述除尘器为陶瓷管除尘器。

16、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括冷却器，所述冷却器与除尘器连接，用于接收所述除尘器输出的烟气并进行冷却，冷却后的烟气即尾气可直接排放于大气中，或进行回收进一步进行处理。

17、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括水洗罐，与所述除尘器连接，用于将经所述第一加热炉和所述第二加热炉处理并由所述除尘器收集的飞灰进行水洗。在本发明的一些具体实施方案中，所述水洗中，液固比为5l/kg，搅拌30min；冷却过程产生的水蒸气由水洗罐顶部水冷壁冷却凝结回流。

18、在本发明的一些实施方案中，所述低温降解装置进一步包括固液分离器，与所述水洗罐连接，用于将水洗罐中输出的水洗液进行固液分离，固液分离后得到的水洗废水可以进行蒸发结晶得到氯盐，固液分离后的飞灰泥可以进行免烧砖制作、用作混凝土混合料等，对飞灰进行资源化利用，具有较高的经济性。

19、本发明第二方面提供一种垃圾焚烧飞灰中二噁英的低温降解方法，包括利用本发明第一方面任一所述的低温降解装置对垃圾焚烧飞灰进行低温降解的步骤。

20、本发明第三方面提供另一种垃圾焚烧飞灰中二噁英的低温降解方法，包括以下步骤：

21、s1，将飞灰进行第一热解产生烟气，形成第一烟气和飞灰混合物；

22、s2，将步骤s1得到的所述第一烟气和飞灰混合物进行第二热解，形成第二烟气和飞灰混合物，

23、其中，所述第一热解的温度为200～300℃，所述第二热解的温度为250～350℃，且所述第二热解的温度高于所述第一热解的温度。

24、在本发明的一些实施方案中，所述第一热解的温度为200～250℃，所述第二热解的温度为300～400℃。在本发明的一些优选实施方案中，所述第一热解的温度为250℃，所述第二热解的温度为350℃。

25、在本发明的一些实施方案中，所述第一热解的时间为10-60min，优选地，所述第一热解的时间为30min。

26、在本发明的一些实施方案中，所述第二热解的时间为10-60min，优选地，所述第二热解的时间为30min。

27、在本发明中，在所述第一热解和/或所述第二热解过程中，需要控制氧气体积含量不超过0.5％，防止二噁英在氧气条件下大量生产。为此，在本发明的一些实施方案中，所述第一热解和所述第二热解在氮气氛围中完成。

28、在本发明的一些实施方案中，在步骤s1之前，进一步包括将不同二噁英浓度的飞灰混合的步骤。在本发明的一些实施方案中，可选择不同浓度的飞灰进行混合，并使得混合后的飞灰二噁英平均毒性当量浓度为400～500ng-teq/kg。

29、在本发明的一些实施方案中，所述方法进一步包括：将所述第二烟气和飞灰混合物中的飞灰收集，并重新利用步骤s1进行第一热解。

30、本发明的有益效果

31、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

32、本发明通过两级加热炉降解飞灰中的二噁英，经热解后的飞灰进行水洗，对水洗混合物进行板框压滤或者螺旋离心等方式固液分离，得到的水洗废水可以进行蒸发结晶得到氯盐，水洗后的飞灰泥可溶性氯含量小于1％，可以进行免烧砖制作、用作混凝土混合料等，对飞灰进行资源化利用，具有较高的经济性。

33、本发明的垃圾焚烧飞灰中二噁英的低温降解结构简单，仅包括两级加热炉，且两级加热炉上下结构布置使得热量充分利用，成本低。

34、本发明的垃圾焚烧飞灰中二噁英的低温降解方法，采用两级加热炉，既能保证飞灰固相中二噁英的降解，又能使气相脱附的二噁英及有机污染物气体在第二级螺旋加热炉中充分降解，效率高且操作简单，具有较高的经济性。

35、本发明的垃圾焚烧飞灰中的二噁英的低温降解方法，将高毒性的飞灰和低毒性的飞灰按照一定配比预先混合，极大提高了高毒性飞灰的二噁英的降解效率，提高了热解装置的利用效率。