焚烧飞灰摩擦电选处理设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种焚烧飞灰摩擦电选处理设备及方法，通过流化床焚烧炉、半干法吸收塔、活性炭喷射器、布袋除尘器等设备对生活垃圾进行焚烧处理及烟气净化，通过振动摩擦器、滚筒电选机对焚烧飞灰进行摩擦电选分离，电选分离后得到精灰和尾灰两种产物，尾灰再进行电渗析处理，移除并回收重金属，电渗析后残灰直接送入填埋场填埋处置，精灰产物作为助燃物送入焚烧炉助燃，在将活性炭燃料化利用的同时分解二恶英，本设备可快速简单、节能高效、环境友好地实现飞灰无害化处理及高附加值利用，同时降低焚烧厂运行成本。

Equipment and method of triboelectric separation for incineration fly ash

【技术实现步骤摘要】
焚烧飞灰摩擦电选处理设备及方法
专利技术属垃圾焚烧飞灰处理
，具体涉及焚烧飞灰摩擦电选处理设备及方法。
技术介绍
焚烧法处理生活垃圾因其处理时间短、占地面积小同时具备减容化、无害化和热量可回收等优点，已经成为了我国生活垃圾处理的主流方式。国内生活垃圾焚烧电厂2018年底约有400座，垃圾焚烧总量超38万吨/天。垃圾焚烧产生的二噁英大部分(70％～90％)被转移到焚烧飞灰中，焚烧飞灰因富集剧毒二噁英和毒性重金属已被我国列入《国家危险废物名录》。按垃圾焚烧量3％～5％的飞灰产生量计算，全国每天将产生约1.6万吨飞灰，这些飞灰成为城市环境安全的巨大隐患。为严控焚烧过程中毒害物的排放，2014年我国将垃圾焚烧烟气中二噁英排放标准从1.0ngI-TEQ/m3提高到0.1ngI-TEQ/m3，为达到烟气排放标准，焚烧厂需在烟道中喷入大量活性炭来吸附烟气中的二噁英，活性炭喷射量为150～200mg/Nm3烟气，吸附二噁英的活性炭大多被转移到布袋飞灰中，故飞灰含有相当量的碳组分(活性炭和未然碳)。此外，从焚烧炉带出的少量未燃残碳也进入布袋飞灰中，以上两方面导致焚烧飞灰中碳组分(活性炭和未燃残碳)含量较高，是二噁英等有机污染物的富集源。飞灰中Cd、Zn、Pb等重金属的形态以可交换态(F1)和碳酸盐(F2)态为主，可移动性较强。目前国内垃圾焚烧飞灰主要是水泥固化处理后送生活垃圾填埋场填埋处置，该方法是以固化重金属为目标，无法消除二噁英的潜在危险，且因高碳组分导致水泥消耗量大，故亟需针对高碳特性开发适宜的处理方法。由于焚烧飞灰中的碳组分主要以单体颗粒形式存在，这使得飞灰中的高碳成分可以使用物理分离法被去除。可行的物理分离方法包括以浮选为代表的湿法和以电选为代表的干法。前者基于飞灰中碳元与灰元的表面特性(润湿性)之差异，即碳元较灰元具有更好的疏水性，在油类捕收剂的作用下很容易粘附于浮选机中的气泡并随之上浮。专利201410034832.5和201510705257.1公开了医疗垃圾焚烧飞灰脱碳浮选联合硫化沉淀或离子浮选回收重金属的处理方法，解决了飞灰脱碳和重金属回收问题。另外，飞灰直接返回焚烧炉再燃已证实是一种高温分解二噁英的方法，二噁英分解率可达99％以上。浮选方法的除碳效果较好，但浮选是一个湿法过程，浮选后富碳精灰在送入焚烧炉助燃前，需要进行昂贵的脱水、干燥步骤，其投资、运行成本都非常高，一定程度限制了浮选技术的推广应用。在焚烧飞灰中，碳组分相对于非导体无机质导电性能良好，这种电性差异给焚烧飞灰的电选提供了前提条件。可通过摩擦荷电增强碳组分和无机质电学性质上的差异，然后在静电场内实现飞灰中碳组分和二噁英的同时分离。与浮选法相比，电选方法干法操作、工艺简单、不需要庞大的废水处理及产品脱水系统，摩擦电选技术作为干法分选，不仅省去了高额的脱水、及产品干燥系统的费用，还有效避免了分选过程中所造成的环境污染和水资源浪费。电渗析是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分溶液中迁移到另一部分溶液的物理化学过程。电渗析装置基于离子膜在直流电场的作用下，对溶液中电解质的阴阳离子具有选择透过性，即阳离子可以透过阳膜、阴离子可以透过阴膜的原理制成的，阴阳离子分别通过阴阳离子交换膜发生定向移动，进入阴阳离子的浓缩室。电渗析技术已经广泛应用于废水的处理以及污染土壤中重金属的移除。专利201310681066.7公开了一种电渗析法移除垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，考虑到的二噁英疏水特性，在电渗析过程中几乎不溶解，且飞灰中活性炭对二噁英有较强的吸附特性，电渗析后会浓集在残灰中，电渗析处理后残灰中的二噁英含量将超过原灰，剩余残灰依然无法直接进入填埋场填埋。可见，电渗析比较适宜于处理移除二噁英后的飞灰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，为消除垃圾焚烧飞灰中的二噁英危害，解决高含量活性炭对飞灰后续处理的影响，提供一种焚烧飞灰摩擦电选处理设备及方法，其能够通过摩擦使飞灰中碳组分携带电荷，然后通过电选，干法将飞灰中碳组分及二噁英同步地分离，得到精灰和尾灰两种产物，精灰送入焚烧再燃解决二噁英分解和燃料再利用问题，尾灰采用电渗析法回收重金属移除，同时脱氯，在安全有效地实现飞灰无害化处理的同时进行高附加值利用。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种焚烧飞灰摩擦电选处理设备，其特征在于：包括流化床焚烧炉、半干法吸收塔、活性炭喷射器、布袋除尘器、振动摩擦器、滚筒电选机，流化床焚烧炉出气口与半干法吸收塔进口连接，半干法吸收塔出口通过活性炭喷射器与布袋除尘器的进气口连接，布袋除尘器的出气口经过引风机与烟囱连接，布袋除尘器底端的出料口与振动摩擦器出料口于鼓筒电选机进料口连接，鼓筒电选机的富碳精灰出料口连接焚烧炉的垃圾进料口。所述焚烧飞灰摩擦电选处理设备的运行方法如下：生活垃圾首先进入流化床炉焚烧，焚烧后的底灰从炉排炉底部的排料口排出，焚烧产生的烟气经过半干法吸收塔脱酸，活性炭喷射器喷射活性炭粉以吸附烟气中的二噁英，吸附二噁英的活性炭粉与飞灰混杂在一起，进入布袋除尘器成为布袋飞灰，穿过布袋除尘器的烟气经引风机从烟囱排出；所述布袋除尘器收集的焚烧飞灰送入混合器，在混合器内与改性剂与调整剂充分混合，送入振动摩擦器，摩擦荷电后的荷电飞灰进入鼓筒电选机进行电选分离，分离后得到富碳精灰、中间产品和尾灰，中间产品送回电选机进行再次电选，最终得到富碳精灰和尾灰产物；富集精灰直接送入焚烧炉作为助燃物进行燃料利用，在将活性炭燃料化利用的同时分解二噁英；尾灰产物再与助剂、水配制成灰浆在电渗析槽内进行电渗析处理，处理后得到重金属浓缩液、残灰和废液等3种产物，重金属浓缩液可通过湿法冶金回收Pb、Zn等重金属，残灰直接送入垃圾填埋场填埋处理，废液直接送污水系统处理后安全排放。在上述技术方案中，所述的改性剂为煤油、柴油、乙酸及乙醇等中的一种，添加质量为5～15g/kg飞灰。上述技术方案中，所述的调整剂为Tween80、SDS等表面活性剂和正己烷、丙酮、甲苯等药剂中的一种或几种复配，添加质量为5～20g/kg飞灰。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术首先在飞灰中加入改性剂增强飞灰中碳组分与无机质的荷电差异，同时加入调整剂促进飞灰摩擦荷电过程中二噁英吸附于碳组分。该方法将焚烧飞灰通过摩擦荷电使得其中的无机质与活性炭带上相反电荷，再在高压静电场中实现了碳组分和二噁英的同步分离，电选分离得到精灰和尾灰两种产物，其中，精灰产物是干的且碳组分含量是原飞灰的4倍左右，热值超过3000千卡，可作为助燃物直接与垃圾原料混合送入焚烧炉再燃，实现二噁英高温分解和碳组分燃料化利用，有效降低焚烧厂燃煤添加量；尾灰产物再经电渗析处理，剩余的残灰中氯盐和重金属含量都非常低，且体积大幅度减小，可直接送入生活垃圾填埋场填埋实现其最终安全处置，重金属浓缩液可作为冶炼厂原料回收Pb、Zn等重金属，剩余废水可处理后排放。该方法可在焚烧炉的布袋除尘器底部进行在线电选分离，减少飞灰中的二噁英毒性和填埋处置量、极大解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焚烧飞灰摩擦电选处理设备，其特征在于：包括流化床焚烧炉、半干法吸收塔、活性炭喷射器、布袋除尘器、振动摩擦器、滚筒电选机，其中：/n流化床焚烧炉出气口与半干法吸收塔进口连接，半干法吸收塔出口通过活性炭喷射器与布袋除尘器的进气口连接，布袋除尘器的出气口经过引风机与烟囱连接，布袋除尘器底端的出料口通过混合器与振动摩擦器进口连接，振动摩擦器出料口与鼓筒电选机进料口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种焚烧飞灰摩擦电选处理设备，其特征在于：包括流化床焚烧炉、半干法吸收塔、活性炭喷射器、布袋除尘器、振动摩擦器、滚筒电选机，其中：
流化床焚烧炉出气口与半干法吸收塔进口连接，半干法吸收塔出口通过活性炭喷射器与布袋除尘器的进气口连接，布袋除尘器的出气口经过引风机与烟囱连接，布袋除尘器底端的出料口通过混合器与振动摩擦器进口连接，振动摩擦器出料口与鼓筒电选机进料口连接。


2.根据权利要求1所述焚烧飞灰摩擦电选处理设备的运行方法，其特征如下：
生活垃圾首先进入流化床炉焚烧，焚烧后的底灰从炉排炉底部的排料口排出，焚烧产生的烟气经过半干法吸收塔脱酸，活性炭喷射器喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉桥，魏国侠，曾桐童，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12