CN113353956A - 一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统和方法，其中系统主要包括：飞灰洗脱单元、洗脱液净化单元、干燥单元、蒸发制盐单元和入窑煅烧单元，其中，飞灰洗脱单元的洗脱液出口与洗脱液净化单元的入口相连，所述洗脱液净化单元的出口与蒸发制盐单元入口相连，所述飞灰洗脱单元的洗脱灰出口与干燥单元相连，所属干燥单元的出口与入窑煅烧单元相连；本发明采用专有多级逆流漂洗技术脱除飞灰中的氯盐，制成工业盐；洗脱灰经水泥窑煅烧处置，重金属完全固化于熟料晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放；完全实现了飞灰处置的减量化、资源化和无害化。

Description

一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统和方法
技术领域
本发明属于危险废弃物的无害化处置和资源化利用领域，具体涉及一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统和方法。
背景技术
目前，垃圾处理方式主要以填埋和焚烧为主。就垃圾填埋而言不但占用大量的土地资源， 而且垃圾填埋场就像一颗炸弹，随时对土壤和地下水产生污染危害；垃圾焚烧虽然对垃圾实 现了减量化、资源化处理，但是仍产生大量的有毒有害且难处置物质——飞灰。
目前飞灰的处置主要采用水泥固化或药剂稳定化后填埋、高温稳定化处置。就填埋而言，需要占用大量的土地资源，填埋的长效性存在较大风险，容易污染地下水和土壤；随着城市建设用地的日益紧张和生态环境要求的日益提高，多国政府已开始禁止对垃圾焚烧飞灰进行填埋处理。高温稳定化处置包括高温熔融、高温烧结和水泥窑协同处置，高温稳定化处置技术能够在高温下除去飞灰中的重金属、二噁英等有害物质，且熔渣可用作土木、水泥、建筑等材料。因此，高温稳定化处置飞灰成为研究、应用和管理的热点，在美国、德国等发达国家得到广泛应用。
与欧美国家相比，我国垃圾焚烧飞灰中可溶性氯盐含量高，熔融烧结很难控制氯化氢气体逸出造成的二次污染，直喷入水泥窑协同处置仅适用氯离子含量3%以下飞灰，且入窑速度控制不好会造成窑结皮、腐蚀设备和管道，同时旁路放风旁路放出的高含氯料是处置难点。鉴于我国飞灰中可溶性氯盐含量高的特点，在高温稳定化处置之前需要对飞灰进行可溶性氯盐脱除预处理，脱除飞灰中的可溶性氯盐。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统和方法，将飞灰水洗脱盐技术与水泥窑协同处置飞灰技术相耦合，解决了我国垃圾焚烧飞灰中可溶性氯盐含量高，直喷入水泥窑协同处置仅适用氯离子含量3%以下飞灰，且入窑速度控制不好会造成窑结皮、腐蚀设备和管道，同时旁路放风旁路放出的高含氯料是处置难点。
为至少解决上述问题之一，本发明专利采取的技术方案为：
本发明提出的一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统，其特征在于，飞灰洗脱单元的洗脱液出口与洗脱液净化单元的入口相连，所述洗脱液净化单元的出口与蒸发制盐单元入口相连，所述飞灰洗脱单元的洗脱灰出口与干燥单元相连，所属干燥单元的出口与入窑煅烧单元相连。
所述飞灰洗脱单元包括混合器、水洗反应器、洗脱灰/液分离器，所述混合器飞灰进口分别与飞灰计量装置出口、配水计量装置出口相连，所述混合器的出口与所述水洗反应器相连，所述水洗反应器的出口与所述洗脱灰/液分离器进口相连，所述洗脱灰/液分离器的洗脱灰出口与所述干燥单元相连，所述洗脱灰/液分离器的洗脱液出口与所述洗脱液净化单元相连。
所述洗脱液净化单元包括重金属脱除反应器、硬度脱除反应器、浓缩沉淀装置、沉淀物脱除装置、多级过滤装置、Ph调节装置，所述重金属脱除反应器的进口与所述洗脱灰/液分离器的洗脱液出口相连，所述重金属脱除反应器的出口与所述硬度脱除反应器相连、所述硬度脱除反应器的出口与所述沉淀物脱除装置进口相连，所述沉淀物脱除装置的沉淀物出口与所述水洗反应器相连，所述沉淀物脱除装置的洗脱液出口与所述浓缩沉淀装置的进口相连，所述浓缩沉淀装置的底流出口与硬度脱除反应器相连，所述浓缩沉淀装置的溢流出口与多级过滤装置进口相连，所述多级过滤装置的出口与所述Ph调节装置进口相连，所述Ph调节装置出口与所述蒸发供水池进口相连。
所述蒸发制盐单元包括预热换热器、蒸汽压缩机、结晶分离器、稠厚器、搪瓷釜、钾盐离心机、钾母液罐、钾母液换热器、钠母液罐、钠盐离心机、强制循环蒸发器、气液分离器、降膜蒸发器、蒸馏水罐，所述蒸发供水池的出口与所述预热换热器相连，所述预热换热器的出口与所述降膜蒸发器相连，所述降膜蒸发器的出口分别与所述气液分离器、强制循环蒸发器相连，所述气液分离器的出口与所述蒸汽压缩机相连，所述蒸汽压缩机出口分别与所述降膜蒸发器和强制循环蒸发器相连，所述强制循环蒸发器的出口与所述结晶分离器出口相连，所述结晶分离器的出口分别与所述蒸汽压缩机、所述稠厚器相连，所述稠厚器分别与所述钠盐离心机、所述搪瓷釜相连，所述钠盐离心机的出口与所述钠母液罐相连，所述搪瓷釜出口与所述钾盐离心机相连，所述钾盐离心机与所述钾母液罐相连，所述钾盐母液罐与所述钾母液换热器相连，所述强制循换热器分别与所述钠母液罐、所述钾母液换热器。
所述干燥单元包括水洗飞灰输送机、水洗飞灰下料器、水洗飞灰干燥机、干燥飞灰收集器，所述水洗飞灰输送机的出口与所述水洗飞灰下料器的进口相连，所述水洗飞灰下料器的出口与所述水洗飞灰干燥机的进口相连，所述水洗飞灰干燥机的出口所述干燥飞灰收集器进口相连，所述干燥飞灰收集器出口与入窑煅烧单元相连。
所述入窑煅烧单元包括干燥飞灰提升机、入窑飞灰计量装置、水泥窑，所述干燥飞灰提升机的出口与所述入窑飞灰计量装置相连，所述入窑飞灰计量装置的出口与所述水泥窑相连。
由此，根据本发明的实施例的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统通过将水洗脱氯技术与水泥窑高温煅烧技术相耦合，采用专有多级逆流漂洗技术，脱氯效果佳，水耗低，无扬尘。采用碱性洗脱和重金属二次捕集手段，飞灰中重金属和二噁英转移低；采用MVR蒸发脱盐技术，副产盐，冷凝水循环利用，能耗低，无污染；采用水泥窑余热烘干飞灰，降低飞灰对水泥窑的干扰，节能减排；采用水泥窑高温煅烧飞灰，重金属和二噁英处理彻底，安全环保，无后患。该技术通过水洗提取飞灰中的氯盐，制成工业盐；余下部分通过高温处置，重金属完全固化于固体产物晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放。完全实现了垃圾焚烧飞灰处置的减量化、资源化和无害化。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统进一步包括：水泥窑余热利用单元包括篦冷机、蒸汽锅炉，所述篦冷机分别与所述蒸汽锅炉、所述水洗飞灰干燥机相连。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，根据本发明的实施例，该方法是采用上述飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统进行的，根据本发明的具体实施例，该方法包括：
（1）飞灰洗脱：对所述飞灰进行脱盐处理，将所述飞灰与所述工艺水首先配成质量浓度为20%-30%飞灰浆液，将所述飞灰浆液依次送入所述水洗反应器、洗脱灰/洗脱液分离装置进行飞灰水洗脱氯处理，获得洗脱灰和洗脱液；
（2）洗脱液净化：对所述洗脱液进行净化处理，将步骤（1）中的洗脱液首先加入碱性溶液、重金属脱除剂、硬度脱除剂处理，脱除洗脱液中重金属并降低其硬度，然后依次进行砂滤、调整Ph值、精滤处理获得净化洗脱液；
（3）蒸发制盐：对步骤（2）中的净化洗脱液进行多级蒸发制成结晶盐，将所述净化洗脱液依次进行预热处理、降膜蒸发处理、强制循环蒸发处理、降温结晶处理获得钠盐和钾盐；
（4）干燥：对步骤（1）中的洗脱灰进行干燥处理，利用水泥窑的烟气余热对洗脱灰进行干燥处理，获得干燥灰；
（5）入窑煅烧：对步骤（4）中的干燥灰进行煅烧处理，固化重金属、分解二噁英、制成水泥孰料。
由此，根据本发明的实施例的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法通过将水洗脱氯技术与水泥窑高温煅烧技术相耦合，采用专有多级逆流漂洗技术，脱氯效果佳，水耗低，无扬尘。采用碱性洗脱和重金属二次捕集手段，飞灰中重金属和二噁英转移低；采用MVR蒸发脱盐技术，副产盐，冷凝水循环利用，能耗低，无污染；采用水泥窑余热烘干飞灰，降低飞灰对水泥窑的干扰，节能减排；采用水泥窑高温煅烧飞灰，重金属和二噁英处理彻底，安全环保，无后患。该技术通过水洗提取飞灰中的氯盐，制成工业盐；余下部分通过高温处置，重金属完全固化于固体产物晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放。完全实现了垃圾焚烧飞灰处置的减量化、资源化和无害化。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（1）中的所述洗脱灰/洗脱液在分离过程中加入絮凝剂以提高分离效率。由此，有助于得到含水率低于40%的洗脱灰和含固率低于1%的洗脱液。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（1）中的所述飞灰水洗反应、洗脱灰/洗脱液分离的洗脱过程采用多级逆流洗脱，洗脱级数优选2-4级。由此，可以显著提高飞灰中氯离子的脱除率。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（2）中的重金属脱除过程采用多级脱除。由此，可以显著降低洗脱液中重金属的脱除率。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（3）中降膜蒸发、强制循环过程的补充蒸汽引自蒸汽锅炉，预处理的温升为40-90℃，降膜蒸发过程的温度范围为60-110℃，强制循环蒸发过程的温度范围为70-130℃。由此，可以显著降低蒸发过程的能耗。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（3）中预处理、降膜蒸发、强制循环蒸发，母液预热过程的蒸汽来自水泥厂内的余热发电锅炉。由此，可以充分利用水泥窑的余热。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（4）中的干燥热源引自水泥窑篦冷机的余热回收，干燥过程的烟气温度为120-280℃。由此，可以充分利用水泥窑的余热。
在本发明的一些实施例中，所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进一步包括：在步骤（5）中的干燥飞灰通过给料装置给入回转窑的进飞灰口，飞灰煅烧温度在1400℃以上，飞灰在水泥窑的停留时间不低于2分钟。由此，可以充分利用水泥窑的高温将飞灰中的重金属固化于水泥晶格中，二噁英完全分解，彻底处置无后患。
本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1为本发明飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的飞灰洗脱单元和洗脱液净化单元示意图。
图2为本发明飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的蒸发制盐单元示意图。
图3为本发明飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的干燥单元和水泥窑煅烧单元示意图。
图4为本发明飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法流程示意图。
其中：飞灰洗脱单元100、混合器101、水洗反应器102、洗脱灰/液分离器103、洗脱液罐104，洗脱液净化单元200、重金属脱除罐201、硬度脱除反应器202、沉淀物脱除装置203、浓缩沉淀装置204、多级过滤装置205、Ph调节装置206，蒸发制盐单元300、预热换热器301、蒸汽压缩机302、结晶分离器303、稠厚器304、搪瓷釜305、钾盐离心机306、钾母液罐307、钾母液换热器308、钠母液罐309、钠盐离心机310、强制循环蒸发器311、气液分离器312、降膜蒸发器313、蒸馏水罐314，干燥单元400、水洗飞灰输送机401、水洗飞灰下料器402、水洗飞灰干燥机403、烘干飞灰收集器404、烘干飞灰提升机405，入窑煅烧单元500、入窑飞灰计量装置501、水泥窑502、篦冷机503、蒸汽锅炉504。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本发明的实施例，本发明可采用垃圾焚烧飞灰、窑灰或高温处置产生的二次飞灰为原料，进行水洗脱盐和水泥窑协同处置处理。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：飞灰洗脱单元的洗脱液出口与洗脱液净化单元的入口相连，所述洗脱液净化单元的出口与蒸发制盐单元入口相连，所述飞灰洗脱单元的洗脱灰出口与干燥单元相连，所属干燥单元的出口与入窑煅烧单元相连；所述飞灰洗脱单元包括混合器、水洗反应器、洗脱灰/液分离器，所述混合器飞灰进口分别与飞灰计量装置出口、配水计量装置出口相连，所述混合器的出口与所述水洗反应器相连，所述水洗反应器的出口与所述洗脱灰/液分离器进口相连，所述洗脱灰/液分离器的洗脱灰出口与所述干燥单元相连，所述洗脱灰/液分离器洗脱液出口与所述洗脱液净化单元相连；所述洗脱液净化单元包括重金属脱除反应器、硬度脱除反应器、浓缩沉淀装置、沉淀物脱除装置、多级过滤装置、Ph调节装置，所述重金属脱除反应器的进口与所述洗脱灰/液分离器的洗脱液出口相连，所述重金属脱除反应器的出口与所述硬度脱除反应器相连、所述硬度脱除反应器的出口与所述沉淀物脱除装置进口相连，所述沉淀物脱除装置的沉淀物出口与所述水洗反应器相连，所述沉淀物脱除装置的洗脱液出口与所述浓缩沉淀装置的进口相连，所述浓缩沉淀装置的底流出口与硬度脱除反应器相连，所述浓缩沉淀装置的溢流出口与多级过滤装置进口相连，所述多级过滤装置的出口与所述Ph调节装置进口相连，所述Ph调节装置出口与所述蒸发供水池进口相连；所述蒸发制盐单元包括预热换热器、蒸汽压缩机、结晶分离器、稠厚器、搪瓷釜、钾盐离心机、钾母液罐、钾母液换热器、钠母液罐、钠盐离心机、强制循环蒸发器、气液分离器、降膜蒸发器、蒸馏水罐，所述蒸发供水池的出口与所述预热换热器相连，所述预热换热器的出口与所述降膜蒸发器相连，所述降膜蒸发器的出口分别与所述气液分离器、强制循环蒸发器相连，所述气液分离器的出口与所述蒸汽压缩机相连，所述蒸汽压缩机出口分别与所述降膜蒸发器和强制循环蒸发器相连，所述强制循环蒸发器的出口与所述结晶分离器出口相连，所述结晶分离器的出口分别与所述蒸汽压缩机、所述稠厚器相连，所述稠厚器分别与所述钠盐离心机、所述搪瓷釜相连，所述钠盐离心机的出口与所述钠母液罐相连，所述搪瓷釜出口与所述钾盐离心机相连，所述钾盐离心机与所述钾母液罐相连，所述钾盐母液罐与所述钾母液换热器相连，所述强制循换热器分别与所述钠母液罐、所述钾母液换热器；所述干燥单元包括水洗飞灰输送机、水洗飞灰下料器、水洗飞灰干燥机、干燥飞灰收集器，所述水洗飞灰输送机的出口与所述水洗飞灰下料器的进口相连，所述水洗飞灰下料器的出口与所述水洗飞灰干燥机的进口相连，所述水洗飞灰干燥机的出口所述干燥飞灰收集器进口相连，所述干燥飞灰收集器出口与入窑煅烧单元相连。所述入窑煅烧单元包括干燥飞灰提升机、入窑飞灰计量装置、水泥窑，所述干燥飞灰提升机的出口与所述入窑飞灰计量装置相连，所述入窑飞灰计量装置的出口与所述水泥窑相连。发明人发现，通过将水洗脱氯技术与水泥窑高温煅烧技术相耦合，采用专有多级逆流漂洗技术，脱氯效果佳，水耗低，无扬尘。；采用碱性洗脱和重金属二次捕集手段，飞灰中重金属和二噁英转移低；采用MVR蒸发脱盐技术，副产盐，冷凝水循环利用，能耗低，无污染；采用水泥窑余热烘干飞灰，降低飞灰对水泥窑的干扰，节能减排；采用水泥窑高温煅烧飞灰，重金属和二噁英处理彻底，安全环保，无后患。该技术通过水洗提取飞灰中的氯盐，制成工业盐；余下部分通过高温处置，重金属完全固化于固体产物晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放。完全实现了垃圾焚烧飞灰处置的减量化、资源化和无害化。
下面参考图1-3对本发明飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统及逆行详细描述。根据本发明的实施例该系统包括：飞灰洗脱单元100、洗脱液净化单元200、蒸发制盐单元300、干燥单元400和入窑煅烧单元500。
根据本发明的实施例，飞灰洗脱单元100包括混合器101、水洗反应器102、洗脱灰/液分离器103、洗脱液罐104，混合器101飞灰进口分别与飞灰计量装置出口、配水计量装置出口相连，混合器101的出口与水洗反应器102相连，水洗反应器102的出口与洗脱灰/液分离器103进口相连，洗脱灰/液分离器103的洗脱灰出口与干燥单元400相连，洗脱灰/液分离器103洗脱液出口与洗脱液罐104相连。
根据本发明的实施例，可根据原料和水洗飞灰含氯量要求，洗脱过程采用一级至N级水洗，每级水洗过程也不仅限于采用一台洗脱灰/液分离器，可根据原料和水洗飞灰含氯量要求，采用1台至n台分离设备。本发明的另一个优势在于，飞灰洗脱过程采用多级逆流漂洗，显著降低飞灰洗脱过程的水耗。本发明中逆流漂洗的意思是采用一级、二级、……N级时洗脱时，第二级的水洗液作为第一级的水洗飞灰制浆配水，第三级的水洗液作为第二级的水洗飞灰制浆配水，……，第N级的水洗液作为第N-1级的水洗飞灰制浆配水。需要说明的是本领域的技术人员可以根据实际需要对采用的多级漂洗和/或多台分离设备进行选择。
根据本发明的实施例，飞灰洗脱过程采用多级逆流漂洗，大大降低了洗脱过程水耗，脱氯效果达到90%以上，解决飞灰洗脱过程水耗高、水洗飞灰氯离子含量高的问题。发明人发现，飞灰洗脱过程的水洗反应器和洗脱灰/液分离器没有特殊要求，只需满足飞灰洗脱后得到含水率低于40%的水洗飞灰和含固率低于1%的水洗液。根据本发明的实施例，发明人发现，洗脱灰/液分离器目前优选板框压滤机和离心分离机。
根据本发明的实施例，洗脱液净化单元200包括重金属脱除罐201、硬度脱除反应器202、沉淀物脱除装置203、浓缩沉淀装置204、多级过滤装置205、Ph调节装置206，重金属脱除反应器201的进口与洗脱灰/液分离器103的洗脱液出口相连，所述重金属脱除反应器201的出口与所述硬度脱除反应器202相连，硬度脱除反应器202的出口与沉淀物脱除装置203进口相连，沉淀物脱除装置203的沉淀物出口与水洗反应器102相连，沉淀物脱除装置203的洗脱液出口与浓缩沉淀装置204的进口相连，浓缩沉淀装置204的底流出口与硬度脱除反应器202相连，浓缩沉淀装置204的溢流出口与多级过滤装置205进口相连，多级过滤装置205的出口与Ph调节装置206进口相连，Ph调节装置206出口与蒸发供水池进口相连；
根据本发明的实施例，可根据洗脱液的特点和净化后水质的要求，洗脱液重金属的脱除过程采用多级脱除，以利于有效脱除洗脱液中的重金属；洗脱液的过滤过程采用多级过滤，以利于有效脱除洗脱液中的固体悬浮物。根据本发明的实施例，通过采用多级重金属脱除、除硬度和过滤固体悬浮物，使得水洗液经过物理化学净化处理后，脱除水洗液中的悬浮物、钙镁离子、重金属等杂质，以满足蒸发制盐工艺和结晶盐品质的要求。
根据本发明的实施例，蒸发制盐单元300包括预热换热器301、蒸汽压缩机302、结晶分离器303、稠厚器304、搪瓷釜305、钾盐离心机306、钾母液罐307、钾母液换热器308、钠母液罐309、钠盐离心机310、强制循环蒸发器311、气液分离器312、降膜蒸发器313、蒸馏水罐314，蒸发供水池的出口与预热换热器301相连，预热换热器301的出口与降膜蒸发器313相连，降膜蒸发器313的出口分别与气液分离器312、强制循环蒸发器311相连，气液分离器312的出口与蒸汽压缩机302相连，蒸汽压缩机302出口分别与降膜蒸发器312和强制循环蒸发器311相连，强制循环蒸发器311的出口与结晶分离器303出口相连，结晶分离器303的出口分别与蒸汽压缩机302、稠厚器304相连，稠厚器304分别与钠盐离心机310、搪瓷釜305相连，钠盐离心机310的出口与钠母液罐309相连，搪瓷釜305出口与钾盐离心机306相连，钾盐离心机306与钾母液罐307相连，钾盐母液罐307与钾母液换热器308相连，强制循换热器311分别与钠母液罐309、钾母液换热器308相连。
根据本发明的实施例，可根据净化洗脱液的特点和结晶盐品质的要求，设置是否分盐，若不分盐，搪瓷釜305、钾盐离心机306、钾母液罐307、钾母液换热器308和钠母液罐309可以不设置。为了降低能耗，在预热换热过程通常采用蒸发冷凝水换热、不凝汽换热等，充分利用蒸发过程的热能。通过蒸发将水洗液中的可溶性盐和水分离，得到氯化钠和氯化钾总量不低于90%的结晶盐，蒸发冷凝水循环利用。
根据本发明的实施例，干燥单元400包括水洗飞灰输送机401、水洗飞灰下料器402、水洗飞灰干燥机403、烘干飞灰收集器404和烘干飞灰提升机405，水洗飞灰输送机401的出口与水洗飞灰下料器402的进口相连，水洗飞灰下料器402的出口与水洗飞灰干燥机403的进口相连，水洗飞灰干燥机403的出口干燥飞灰收集器404进口相连，干燥飞灰收集器404出口与烘干飞灰提升机405相连。
根据本发明的实施例，飞灰干燥过程对干燥设备、收尘设备没有特别要求，只需达到通过干燥降低水洗飞灰的水分含量，得到氯离子含量低于1%、含水率低于5%的干燥飞灰。发明人发现，为达到环保要求，在干燥过程需要满足干燥热风的入口温度为120-300℃，优选180-280℃，收尘器的清灰方式采用脉冲行喷吹，收尘器满足尘出口浓度不高于10mg/m³。此外发明人还发现，为了避免干燥和输送过程的飞灰堵塞、结块、挂壁需采用混合干燥措施，采用具有打散、混合等功能的飞灰专用输送设备，保障飞灰输送效果，降低设备和管道堵塞。
根据本发明的实施例，入窑煅烧单元500和包括入窑飞灰计量装置501、水泥窑502、篦冷机503、蒸汽锅炉504，入窑飞灰计量装置501与干燥飞灰提升机405的出口相连，入窑飞灰计量装置501的出口与水泥窑502相连，水泥窑502的熟料出口与篦冷机503相连，篦冷机503的烟气出口与蒸汽锅炉504相连。发明人发现，水泥窑对入窑飞灰的水分没有特别要求，若不干燥，采用飞灰喷入窑中也能满足工艺要求，只是飞灰含水高会增加水泥窑的能耗，通过采用飞灰入窑前进行干燥处理，降低水泥窑系统内吨熟料的能耗和碳排放。
水泥窑的高温环境可以将飞灰中的二噁英等有机污染物彻底分解，其具体过程在于水泥窑烧成区的物料锻烧温度和窑内气体的最高温度分别达到1400℃和2000℃，远远高于危险废物焚烧炉要求的1100℃，二噁英可在此阶段被彻底分解，水泥窑中的烟气在200-450℃区域内冷却较快，减少了二噁英与吠喃等物质的再次合成；物料在水泥窑中的停留时间较长，气体在超过1100℃的区域内停留时间长达8s，有害成分焚毁率可达99.99%以上；水泥窑中的碱性气氛有利于酸性气体的吸附，对SO2、HC1、HF有较强的中和作用；水泥窑处置的最终产物为水泥，没有废渣产生，在熟料锻烧过程中，重金属已被固化在熟料中，可以有效阻止飞灰中重金属的溶出，避免了环境的二次污染。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述描述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统进行的。根据本发明的实施例，（1）飞灰洗脱：对所述飞灰进行脱盐处理，将所述飞灰与所述工艺水首先配成质量浓度为20%-30%飞灰浆液，将所述飞灰浆液依次送入所述水洗反应器、洗脱灰/洗脱液分离装置进行飞灰水洗脱氯处理，获得洗脱灰和洗脱液；（2）洗脱液净化：对所述洗脱液进行净化处理，将步骤（1）中的洗脱液首先加入碱性溶液、重金属脱除剂、硬度脱除剂处理，脱除洗脱液中重金属并降低其硬度，然后依次进行砂滤、调整Ph值、精滤处理获得净化洗脱液；（3）蒸发制盐：对步骤（2）中的净化洗脱液进行多级蒸发制成结晶盐，将所述净化洗脱液依次进行预热处理、降膜蒸发处理、强制循环蒸发处理、降温结晶处理获得钠盐和钾盐；（4）干燥：对步骤（1）中的洗脱灰进行干燥处理，利用水泥窑的烟气余热对洗脱灰进行干燥处理，获得干燥灰；（5）入窑煅烧：对步骤（4）中的干燥灰进行煅烧处理，固化重金属、分解二噁英、制成水泥孰料。发明人发现，通过将水洗脱氯技术与水泥窑高温煅烧技术相耦合，采用专有多级逆流漂洗技术，脱氯效果佳，水耗低，无扬尘。；采用碱性洗脱和重金属二次捕集手段，飞灰中重金属和二噁英转移低；采用MVR蒸发脱盐技术，副产盐，冷凝水循环利用，能耗低，无污染；采用水泥窑余热烘干飞灰，降低飞灰对水泥窑的干扰，节能减排；采用水泥窑高温煅烧飞灰，重金属和二噁英处理彻底，安全环保，无后患。该技术通过水洗提取飞灰中的氯盐，制成工业盐；余下部分通过高温处置，重金属完全固化于固体产物晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放。完全实现了垃圾焚烧飞灰处置的减量化、资源化和无害化。需要说明的是，上述针对飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统所描述的特征和优点同样适用于该飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，此处不再赘述。
下面参考图4对本发明实施例的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法进行详细描述，根据本发明的实施例，该方法包括：
飞灰洗脱S100：将飞灰进行水洗，洗脱灰/洗脱液分离处理
根据本发明的实施例，将所述飞灰与所述工艺水首先配成质量浓度为20%-30%飞灰浆液，将所述飞灰浆液依次送入所述水洗反应器、洗脱灰/洗脱液分离装置进行飞灰水洗脱氯处理，获得洗脱灰和洗脱液。由此，可以显著脱除所述飞灰中的可溶性氯盐。
根据本发明的一个实施例，飞灰和工艺水配置成的飞灰浆液的浓度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据需要进行选择。根据本发明的具体实施例，飞灰的漂洗次数也不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际情况确定，根据飞灰中氯离子含量的不同水洗的次数存在差异，飞灰中氯离子含量越高，需要的水洗次数越多。根据本发明的具体实施例，逆流漂洗的特点也不仅仅限制于N级的水洗液作为N-1级的配浆水，可根据实际需要进行选择。根据本发明的具体实施例，各级漂洗中洗脱液的洗脱次数没有特别限制，可根据实际需要在1至n次之间进行选择，不同级的次数也不要求一致。根据本发明的实施例，对飞灰洗脱后洗脱灰和洗脱液的没有严格的限制，为了更好的满足下游单元，本领域技术人员通常要求飞灰通过逆流水洗、分离，脱除飞灰中的可溶性盐，得到含水率低于40%的水洗飞灰和含固率低于1%的水洗液。
洗脱液净化S200：对所述洗脱液进行净化处理
根据本发明的实施例，将所述洗脱液首先加入碱性溶液、重金属脱除剂、硬度脱除剂处理，脱除洗脱液中重金属并降低其硬度，然后依次进行砂滤、调整Ph值、精滤处理获得净化洗脱液。由此，降低洗脱液中的固体悬浮物、重金属离子和钙镁离子的含量，提高洗脱液的净化指标。
根据本发明的一个实施例，发明人发现，在洗脱液中加入的碱性溶液、重金属脱除剂、硬度脱出剂的顺序、种类和用量没有明确的限制，本领域的技术人员可以根据实际情况确定。根据本发明的实施例，沉淀物脱除装置没有具体限制，考虑到技术成熟和使用效果，本领域的技术人员通常选用离心式分离设备或板框式分离设备。根据本发明的实施例，发明人发现，洗脱液的过滤次数没有明显限制，Ph调整剂的添加位置与过滤设备的顺序没有明显限制，但Ph调整剂的添加位置需在沉淀物脱除装置之后。根据本发明的实施例，对洗脱液净化指标没有严格的限制，本领域技术人员通常要求洗脱液经过物理化学净化处理后，以满足蒸发制盐工艺和结晶盐品质的要求
蒸发制盐S300：对所述净化洗脱液进行蒸发脱盐处理
根据本发明的实施例，将净化洗脱液进行多级蒸发制成结晶盐，蒸发冷凝水作为飞回洗脱过程和洗脱液净化过程的工艺用水或冲洗水，将所述净化洗脱液依次进行预热处理、降膜蒸发处理、强制循环蒸发处理、降温结晶处理获得钠盐和钾盐。由此，通过采用蒸汽机械再压缩蒸发工艺，降低蒸发过程的能耗。
根据本发明的一个实施例，发明人发现，可以充分利用蒸发过程产生的冷凝水的显热、不凝汽显热、不凝汽潜热等余热对蒸发原料进行预热处理，还可以利用水泥窑的蒸汽或烟气作为预热处理过程的热源。根据本发明的实施例，蒸发制盐过程是否采取分盐主要受业主的要求而定，对是否分盐不做明确的限制。
干燥S400：对所述洗脱灰进行干燥处理
根据本发明的实施例，将所述洗脱灰进行干燥处理，利用水泥窑的烟气余热对混合灰进行干燥处理，获得干燥灰。由此，显著降低洗脱灰入窑输送过程的挂壁、堵塞、板结问题的同时，降低飞灰在水泥窑煅烧过程的水分蒸发能耗，减少碳排放。
根据本发明的一个实施例，发明人发现，干燥过程的热源介质没有明显要求，可以选用烟气和蒸汽，也可以选用间接干燥方式，热源介质的温度也没有明显限制，为了避免飞灰在干燥过程中产生有毒有害气体，本领域的技术人员一般要求热源温度在300℃以下。
水泥窑煅烧S500：对干燥飞灰/洗脱灰进行煅烧处理
根据本发明的实施例，对干燥灰/洗脱灰进行煅烧处理，水泥窑的高温环境可以将飞灰中的二噁英等有机污染物彻底分解，水泥窑中的烟气在200-450℃区域内冷却较快，减少了二噁英与吠喃等物质的再次合成，飞灰在水泥窑中的停留时间较长，有害成分焚毁率可达99.99%以上。由此，通过水泥窑煅烧可以固化重金属、分解二噁英。
根据本发明的实施例，采用水洗提取飞灰中的氯盐，制成工业盐，水洗飞灰通过高温处置，重金属完全固化于固体产物晶格中，二噁英彻底分解，且不具二次合成条件；高温烟气经多级吸附和收尘后达标准排放；洗脱液经处理后循环利用，零排放。完全实现了飞灰处置的无害化、减量化和资源化。
由上述方案可知，本发明提供的一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统及方法，完全实现了飞灰处置的减量化、资源化和无害化。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统，其特征在于，飞灰洗脱单元的洗脱液出口与洗脱液净化单元的入口相连，所述洗脱液净化单元的出口与蒸发制盐单元入口相连，所述飞灰洗脱单元的洗脱灰出口与干燥单元相连，所述干燥单元的出口与入窑煅烧单元相连；
所述飞灰洗脱单元包括混合器、水洗反应器、洗脱灰/液分离器，所述混合器飞灰进口分别与飞灰计量装置出口、配水计量装置出口相连，所述混合器的出口与所述水洗反应器相连，所述水洗反应器的出口与所述洗脱灰/液分离器进口相连，所述洗脱灰/液分离器的洗脱灰出口与所述干燥单元相连，所述洗脱灰/液分离器洗脱液出口与所述洗脱液净化单元相连；
所述洗脱液净化单元包括重金属脱除反应器、硬度脱除反应器、浓缩沉淀装置、沉淀物脱除装置、多级过滤装置、Ph调节装置，所述重金属脱除反应器的进口与所述洗脱灰/液分离器的洗脱液出口相连，所述重金属脱除反应器的出口与所述硬度脱除反应器相连、所述硬度脱除反应器的出口与所述沉淀物脱除装置进口相连，所述沉淀物脱除装置的沉淀物出口与所述水洗反应器相连，所述沉淀物脱除装置的洗脱液出口与所述浓缩沉淀装置的进口相连，所述浓缩沉淀装置的底流出口与硬度脱除反应器相连，所述浓缩沉淀装置的溢流出口与多级过滤装置进口相连，所述多级过滤装置的出口与所述Ph调节装置进口相连，所述Ph调节装置出口与所述蒸发供水池进口相连；
所述蒸发制盐单元包括预热换热器、蒸汽压缩机、结晶分离器、稠厚器、搪瓷釜、钾盐离心机、钾母液罐、钾母液换热器、钠母液罐、钠盐离心机、强制循环蒸发器、气液分离器、降膜蒸发器、蒸馏水罐，所述蒸发供水池的出口与所述预热换热器相连，所述预热换热器的出口与所述降膜蒸发器相连，所述降膜蒸发器的出口分别与所述气液分离器、强制循环蒸发器相连，所述气液分离器的出口与所述蒸汽压缩机相连，所述蒸汽压缩机出口分别与所述降膜蒸发器和强制循环蒸发器相连，所述强制循环蒸发器的出口与所述结晶分离器出口相连，所述结晶分离器的出口分别与所述蒸汽压缩机、所述稠厚器相连，所述稠厚器分别与所述钠盐离心机、所述搪瓷釜相连，所述钠盐离心机的出口与所述钠母液罐相连，所述搪瓷釜出口与所述钾盐离心机相连，所述钾盐离心机与所述钾母液罐相连，所述钾盐母液罐与所述钾母液换热器相连，所述强制循换热器分别与所述钠母液罐、所述钾母液换热器；
所述干燥单元包括水洗飞灰输送机、水洗飞灰下料器、水洗飞灰干燥机、干燥飞灰收集器，所述水洗飞灰输送机的出口与所述水洗飞灰下料器的进口相连，所述水洗飞灰下料器的出口与所述水洗飞灰干燥机的进口相连，所述水洗飞灰干燥机的出口所述干燥飞灰收集器进口相连，所述干燥飞灰收集器出口与入窑煅烧单元相连；
所述入窑煅烧单元包括干燥飞灰提升机、入窑飞灰计量装置、水泥窑，所述干燥飞灰提升机的出口与所述入窑飞灰计量装置相连，所述入窑飞灰计量装置的出口与所述水泥窑相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
水泥窑余热利用单元包括篦冷机、蒸汽锅炉，所述篦冷机分别与所述蒸汽锅炉、所述水洗飞灰干燥机相连。
3.采用权利要求1-2任一项所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的系统包括飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，包括：
（1）飞灰洗脱：对所述飞灰进行脱盐处理，将所述飞灰与所述工艺水首先配成质量浓度为20%-30%飞灰浆液，将所述飞灰浆液依次送入所述水洗反应器、洗脱灰/洗脱液分离装置进行飞灰水洗脱氯处理，获得洗脱灰和洗脱液；
（2）洗脱液净化：对所述洗脱液进行净化处理，将步骤（1）中的洗脱液首先加入碱性溶液、重金属脱除剂、硬度脱除剂处理，脱除洗脱液中重金属并降低其硬度，然后依次进行砂滤、调整Ph值、精滤处理获得净化洗脱液；
（3）蒸发制盐：对步骤（2）中的净化洗脱液进行多级蒸发制成结晶盐，将所述净化洗脱液依次进行预热处理、降膜蒸发处理、强制循环蒸发处理、降温结晶处理获得钠盐和钾盐；
（4）干燥：对步骤（1）中的洗脱灰进行干燥处理，利用水泥窑的烟气余热对洗脱灰进行干燥处理，获得干燥灰；
（5）入窑煅烧：对步骤（4）中的干燥灰进行煅烧处理，固化重金属、分解二噁英、制成水泥孰料。
4.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（1）中的所述洗脱灰/洗脱液在分离过程中加入絮凝剂以提高分离效率。
5.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（1）中的所述飞灰水洗反应、洗脱灰/洗脱液分离的洗脱过程采用多级逆流洗脱，洗脱级数优选2-4级。
6.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（2）中的重金属脱除过程采用多级脱除。
7.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（3）中降膜蒸发、强制循环过程的补充蒸汽引自蒸汽锅炉，预处理的温升为40-90℃，降膜蒸发过程的温度范围为60-110℃，强制循环蒸发过程的温度范围为70-130℃。
8.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（3）中预处理、降膜蒸发、强制循环蒸发，母液预热过程的蒸汽来自水泥厂内的余热发电锅炉。
9.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（4）中的干燥热源引自水泥窑篦冷机的余热回收，干燥过程的烟气温度为120-280℃。
10.根据权利要求3所述的飞灰水洗脱盐联合水泥窑协同处置的方法，其特征在于，在步骤（5）中的干燥灰通过给料装置给入回转窑尾部的进飞灰口，飞灰煅烧温度在1400℃以上，飞灰在水泥窑的停留时间不低于2分钟。
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