一种垃圾焚烧飞灰二噁英处理装置及方法与流程

本技术涉及二噁英处理，尤其是一种垃圾焚烧飞灰二噁英处理装置及方法。

背景技术：

1、飞灰是生活垃圾在焚烧过程中，烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。一般垃圾焚烧过程中飞灰产量占垃圾焚烧量的3%~5%。

2、垃圾焚烧后产生的飞灰中含有较高浓度的重金属离子（如pb、cr、cd、ni、hg、cu和zn）和一些有毒有机化合物（如二噁英），这些有机毒物和重金属的浸出是城市生活垃圾焚烧飞灰处理和回收的主要问题，城市生活垃圾焚烧飞灰也因其浸出毒性被列入《国家危险废物名录》。

3、其中二噁英是多氯代二苯并-对-二噁英pcdds)和多氯代二苯并呋喃(pcdfs)的总称，具有致癌、致畸和致突变的效应(三致效应)，已被列入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物(pops)的黑名单中。

4、目前垃圾焚烧飞灰的处理方式主要有以下几种：飞灰水泥固化-危废填埋场填埋处置、飞灰螯合稳定化-生活垃圾填埋场填埋处置、飞灰资源化利用处置。

5、（1）飞灰水泥固化-危废填埋场填埋处置

6、该处理方式是将飞灰与水泥等固化剂混合后形成固化物，从而减少重金属的溶出。在初期，由于水泥固化法的工艺简单、技术成本低，该方法得到广泛应用。然而，飞灰经水泥固化处理后增容较大，增大了填埋场库容压力，同时存在重金属在固化后容易再次浸出等问题。目前该方法较少单独使用。

7、（2）飞灰螯合稳定化-生活垃圾填埋场填埋处置

8、该处理方式是将飞灰螯合剂与飞灰混合后，形成低溶解性、低迁移性、低毒性的高分子络合物从而实现重金属稳定化。飞灰螯合剂处理速度快、适用范围广、与飞灰混合后形成的固化物稳定，可以在实现飞灰无害化处理的同时，达到飞灰增容较少，从而提高危险废物处理处置的效率和经济性。

9、但是对飞灰进行无害化处理需要选择合适的飞灰螯合剂配方，并在处理过程中合理地调整飞灰处理现场的运行参数，包括药剂投放比例、飞灰螯合时长、工艺水添加量等，同时还涉及对现场螯合设备及系统的维护和改造升级、飞灰螯合物的管理、转运和填埋等工作，各个环节有不同专业领域的技术要求，业务链条的延长就意味着飞灰无害化处理的供应商需具备较高的专业性，因此该行业具备一定的技术壁垒。

10、（3）飞灰资源化利用处置

11、飞灰资源化利用的处置方式在对飞灰进行无害化处理的同时，生成物可以资源化回收利用，无须填埋，不占用珍贵的土地资源，是未来发展的重要方向。

12、飞灰资源化利用的工艺路线为水泥窑协同处置：使用飞灰作为水泥的生产原料，利用水泥生产过程的高温环境，将二噁英等有机污染物彻底分解，并且窑内的碱性环境可有效避免酸性物质和重金属挥发。

13、但是飞灰中有大量的cl，给水泥生产带来严重的危害，这也成为飞灰在水泥工业中资源化利用的主要限制因素。主要体现在在水泥窑中飞灰的cl会加剧水泥窑设备内部结构的腐蚀，严重时会造成水泥窑无法正常运行，而且cl还会导致重金属的大量挥发，引起水泥熟料中重金属固化率明显下降，加重了除尘系统的工作负荷，产生了二次污染问题；另外，高含量氯还限制了水泥产品的使用范围，引起混凝土中钢筋的锈蚀。

14、其他飞灰资源化的处置路径，如高温熔融、高温烧结处理需要高温环境，能源及设备成本较高，有些处理工艺较为复杂或受限于区域条件，国内外行业专家仍在积极研究改进或探索具有适用性和经济性的飞灰资源化利用的处置路径。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服现有技术垃圾焚烧飞灰二噁英处理中飞灰水泥固化-危废填埋场填埋处置所存在的填埋场库容压力大、飞灰螯合稳定化-生活垃圾填埋场填埋处置所存在的业务链条长以及飞灰资源化利用处置所存在的易产生二次污染问题，提供一种垃圾焚烧飞灰二噁英处理装置及方法。

2、第一方面，提供了一种垃圾焚烧飞灰二噁英处理装置，包括：筒体，所述筒体上端预留有进灰口和排放口，所述筒体下端预留有具有阀门的出灰口以及用于连接臭氧源的进风口，其中，所述臭氧源送入筒体中臭氧风的温度为20℃-30℃；搅拌装置，所述搅拌装置包括电机，所述电机固定于筒体的顶部且电机的转轴连接有搅拌轴，所述搅拌轴外壁固定有叶片组件，其中，所述电机的转轴沿第一方向转动时叶片组件将筒体内的飞灰向上输送，所述电机的转轴沿第二方向转动时叶片组件将筒体内的飞灰向下输送；加热装置，所述加热装置用于为筒体的底部区域、中部区域和顶部区域进行分区加热以保持筒体内各区域温度均在100℃-130℃范围内，所述筒体的底部区域、中部区域和顶部区域均设置有温度传感器；plc控制器，所述电机、加热装置和温度传感器均与plc控制器电性连接。

3、在一些可能的实现方式中，还包括用于检测筒体内灰量的限位件，所述限位件与plc控制器电性连接，其中，利用限位件能够检测筒体内的剩余灰量，在加灰和排灰时便于精准的控制筒体内的灰量。

4、在一些可能的实现方式中，所述叶片组件包括连接杆、第一搅拌叶和第二搅拌叶，其中，所述第一搅拌叶均通过连接杆固定于搅拌轴的中部和上部，所述第一搅拌叶倾斜设置，所述第二搅拌叶固定于搅拌轴的下部，其中，利用第二搅拌叶能够对筒体底部的飞灰进行搅拌并向上传送，倾斜设置的第一搅拌叶能够起到带动飞灰翻转的目的。

5、在一些可能的实现方式中，所述电机的转轴、搅拌轴和连接杆内部均预留有相互连通的风道，所述搅拌轴和连接杆均开设有与风道连通的出风口，且所述出风口均设置有防尘部件，所述电机的转轴上端用于连接臭气源，使得臭氧能够从分布在筒体内的出风口排入筒体内，使得筒体内的臭氧更加均匀，从而使得筒体内各区域的飞灰同时进行高效的氧化处理，能够大幅度提高处理效率，其次，防尘部件能够防止飞灰从出风口进入风道而造成堵塞。

6、在一些可能的实现方式中，所述第一搅拌叶的最大扫描直径为筒体内径的2/5-4/5，所述第二搅拌叶的外侧紧贴筒体内壁且与筒体内壁预留有缝隙，对于叶片最大扫描直径，若取值过大，则筒体与第一搅拌叶的间隙容易发生卡球现象；若取值过小，则会造成大片研磨空区，所以第一搅拌叶的最大扫描直径为筒体内径的2/5-4/5。

7、在一些可能的实现方式中，所述臭氧源送入筒体中臭氧的温度为25℃。

8、在一些可能的实现方式中，所述筒体呈中空的筒状结构，筒体内壁设置有若干缩节，且所述缩节位于相邻水平高度的搅拌组件之间的区域，在搅拌组件之间设有缩节，引导气流与飞灰往中心运动，并减少颗粒对筒体的筒壁的磨损，提高筒体的使用寿命。

9、在一些可能的实现方式中，所述阀门为第一电动插板阀，且所述第一电动插板阀与plc控制器电性连接，通过plc控制器能够控制第一电动插板阀的开关。

10、在一些可能的实现方式中，所述进灰口安装有第二电动插板阀，所述排放口的输出端连接有布袋除尘器，进灰口的第二电动插板阀也与plc控制器电性连接，通过plc控制器能够控制进灰口的导通与闭合，利用除尘器能够对排出的气体进行过滤，以滤除气体中的灰尘等颗粒物，从而防止排出气体对环境造成颗粒物污染。

11、第二方面，提供了一种垃圾焚烧飞灰二噁英处理方法，包括第一方面中所述的垃圾焚烧飞灰二噁英处理装置，所述方法包括：

12、加灰：打开进灰口的第二电动插板阀将飞灰送入筒体内；

13、当限位件检测到筒体内的灰量达到预设满额阈值后，关闭进灰口的第二电动插板阀停止加灰；

14、启动电机使得电机的转轴沿第一方向转动对筒体内的飞灰进行搅拌，并启动臭氧源向筒体内鼓入臭氧风并开始计时；

15、通过温度传感器实时检测筒体内底部区域、中部区域和顶部区域的温度，若温度传感器检测到的温度低于100℃，则开启相应区域的加热装置进行加热，直至相应区域的温度达到130℃停止加热；

16、若所述计时达到反应时长阈值，则停止计时，停止臭氧源的工作以停止向筒体内鼓入臭氧，打开出灰口的第二电动插板阀，并控制电机的转轴沿第二方向转动以将处理后的飞灰从出灰口排出；

17、当限位件检测到筒体内的灰量缩减至预设满额阈值的三分之二后，则闭合出灰口的第二电动插板阀，并执行加灰。

18、本技术具有如下有益效果：垃圾焚烧产生的飞灰通过垃圾焚烧烟气处理系统的布袋除尘器收集，由管道输送到筒体中，飞灰从筒体上方进入，一次性加到设备的额定容量，臭氧风从筒体底端进入筒体，热飞灰和冷臭氧风在密闭的环境中，不断进行混合，发生氧化反应，从而达到去除二噁英的目的，该处理装置结构简单、没有填埋场库容压且业务链条非常短，且冷的臭氧直接与热的二噁英不仅能够直接反应，将二噁英分解成多种中间产物，这些中间产物能够进一步与臭氧反应，而且臭氧在高温下分解产生氧化性更强的自由基，这些自由基能够与二噁英发生加成反应，使得二噁英去除效果大幅度提升。