一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统及方法
阅读说明：本技术 一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统及方法 (System and method for eluting household garbage incineration fly ash with water ) 是由 雷仲波 王卫民 吴忠勇 谢庚 王山 孙毅晨 陶应翔 于 2021-01-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统,包括有飞灰洗涤系统、过滤系统及洗饼系统。该系统能够达到给飞灰脱盐的目的,减少对烟气处理设备的腐蚀。还提供了一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法,具体为：第一步：飞灰洗涤配浆；第二步：过滤；第三步：一次洗涤；第四步：二次洗涤；第五步：卸料。该方法分别采用一次洗涤水、二次洗涤水和冷凝水对飞灰和滤饼进行洗涤,洗涤水盐分浓度由高质到低,既达到了飞灰脱盐的目的,又最大程度减少了冷凝水的用量,降低了系统高盐水的排放,减轻了后续三效蒸发装置的处理量。(The invention discloses a household garbage incineration fly ash water desalting system which comprises a fly ash washing system, a filtering system and a cake washing system. The system can achieve the aim of desalting fly ash and reduce the corrosion to flue gas treatment equipment. Also provides a washing and desalting method of the household garbage incineration fly ash, which comprises the following steps: the first step is as follows: washing fly ash and preparing slurry; the second step is that: filtering; the third step: washing for the first time; the fourth step: washing for the second time; the fifth step: and (6) discharging. The method adopts the primary washing water, the secondary washing water and the condensed water to wash the fly ash and the filter cake respectively, the salt concentration of the washing water is from high quality to low, the aim of fly ash desalination is achieved, the consumption of the condensed water is reduced to the maximum extent, the discharge of high-salt water of the system is reduced, and the treatment capacity of a follow-up triple-effect evaporation device is reduced.)
技术领域
本发明属于生活垃圾焚烧设备技术领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统，还涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法。
背景技术
等离子体高温熔融处理生活垃圾焚烧飞灰工艺为利用等离子体发生器产生高温气体，在熔融炉内将飞灰与添加一定比例的助融剂混合物熔融，然后熔融物水淬形成玻璃态物质，玻璃体物质满足《固体废物玻璃化处理产物技术要求》、《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(征求意见搞)规范中对玻璃体指标要求和玻璃体资源化利用的标准要求。
等离子体高温熔融处理生活垃圾焚烧飞灰时，高温下氯化钠、氯化钾等氯盐高温下挥发以及与水生成大量氯化氢气体，烟气中氯盐和氯化氢对二燃室出口烟道和烟气处理系统设备、管道等腐蚀严重。为解决烟气对烟道和设备的腐蚀，等离子体高温熔融处理生活垃圾焚烧飞灰工艺中在预处理单元增加水洗飞灰系统，将飞灰中氯化钠、氯化钾等氯盐进行脱除，使水洗后的飞灰中约含30％氯盐降低至1％以下。
目前，利用垃圾焚烧飞灰水洗提盐(FWD)和水泥窑协同处置技术是先对飞灰进行水洗提盐，降低飞灰中的氯含量在1％以下，再利用水泥窑协同处置。水泥窑协同处理飞灰水洗系统主要功能是将飞灰中的钾、钠、硫、氯等离子通过水洗工艺，使其从飞灰中分离出来，以满足飞灰入窑要求。该系统采用逆流漂洗技术，飞灰浆液经过第一级洗脱反应器和洗脱分离器固液分离后，洗脱灰进入下一级的洗脱反应器中进行第二次洗涤，洗脱液进入到水质净化处理系统。洗涤次数和用水量根据飞灰中氯含量的检测结果决定。一般情况下，二次水洗可以有效去除飞灰中的氯离子，为保证飞灰洗脱系统的处理效果，进行第三次洗脱，确保氯离子的有效去除率在95％以上。第三次洗脱分离后的洗脱灰进行贮存，其含氯量控制在1％以内，贮存的洗脱灰送入水泥企业进行湿灰干化处理，进入水泥窑进行高温煅烧生成水泥熟料。
目前，水泥窑协同处理飞灰工艺中飞灰水洗脱盐采用三级逆流漂洗，该水洗脱盐核心设备为卧螺离心机，该工艺需要3台离心机串联运行，设备及附属管道一次投资费高，且运行成本高，操作维护复杂，运维成本高。经查阅卧螺离心机设备参数，最小处理量飞灰为25t/d，适合较大规模的工业化应用场合。另外，卧螺离心机泥饼含水率约50％，含水率较高，增加泥饼后处理烘干工序能源消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统，能够达到给飞灰脱盐的目的，减少对烟气处理设备的腐蚀。
本发明的第二个目的是提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法。
本发明所采用的技术方案是，一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统，包括有飞灰洗涤系统、过滤系统及洗饼系统；
飞灰洗涤系统包括有料浆罐，料浆罐罐顶处安装有料浆搅拌器，料浆罐罐顶上方设置有称重螺旋，称重螺旋的出料口与料浆罐罐顶连通；料浆罐侧壁上设置有料浆出口，料浆出口通过第一管道连接有料浆泵，料浆泵的出料口连接有第二管道；
过滤系统包括有料浆滤液泵，料浆滤液泵的出料口通过第七管道与三效蒸发装置连接，料浆滤液泵的进料口通过第六管道连接有料浆滤液罐，料浆滤液罐灌顶的进料口连接有第五管道；还包括有板框过滤机，板框过滤机的吹干口通过第九管道与压缩空气储罐连接，板框过滤机的高压水口通过第八管道与高压水站连接，板框过滤机的滤液出口通过第十五管道与料浆罐灌顶连通，板框过滤机的进水口连接有第十四管道，第五管道与第十五管道连通；第二管道与第十四管道连通；
洗饼系统包括有一次洗涤罐，一次洗涤罐的灌顶通过第三管道与第十五管道连通，一次洗涤罐的侧壁通过第十管道连接有一次洗涤泵，一次洗涤泵的出料口通过第十一管道与第十四管道连通；还包括有二次洗涤罐，二次洗涤罐的灌顶通过第十六管道与三效蒸发装置连接，二次洗涤罐的侧壁通过第十二管道连接有二次洗涤泵，二次洗涤泵的出料口通过第十三管道与第十四管道连通；
第十一管道上设置有一次洗涤流量计；第十三管道上设置有二次洗涤流量计。
本发明的特征还在于，
第十一管道上设置有第五阀门，第五阀门位于一次洗涤流量计与一次洗涤泵的出料口之间；第十三管道上设置有第六阀门，第六阀门位于二次洗涤流量计与二次洗涤泵的出料口之间。
板框过滤机的排污口通过第四管道与料浆罐的灌顶连通，第四管道上设置有第三阀门。
第九管道上设置有第十二阀门；第八管道上设置有第十一阀门；第十五管道上设置有一次洗涤水排放阀；第五管道上设置有滤液排放阀；第三管道上设置有二次洗涤水排放阀；第六管道上设置有第九阀门；第七管道上设置有第十阀门；第一管道上设置有第一阀门；第二管道上设置有第二阀门；第十六管道上设置有第八阀门；第十管道上设置有第四阀门；第十二管道上设置有第七阀门。
本发明所采用的第二个技术方案是，一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法，采用上述的系统，具体按照以下步骤实施：
第一步：飞灰洗涤配浆
启动料浆搅拌器，根据一次洗涤流量计上一洗涤周期内的计量值，使用称重螺旋将1/3一次洗涤水质量的飞灰输送至料浆罐，与一次洗涤水充分混合均匀，配制成料浆；
第二步：过滤
板框过滤机准备就绪，启动料浆泵，将料浆输送至板框过滤机进行预过滤，同时打开滤液排放阀，预过滤完成后，停止料浆泵；然后启动高压水站，使高压水从高压水口进入板框过滤机对滤饼进行压榨，压寨完成10分钟后停止高压水站；最后使压缩空气从吹干口进入全自动板框过滤机，吹干滤饼；过滤过程中产生的滤液进入料浆滤液罐，使用料浆滤液泵输送至三效蒸发装置；
第三步：一次洗涤
启动一次洗涤泵，使一次洗涤罐中的二次洗涤水进入板框过滤机腔体内的滤饼中，对滤饼进行洗涤；同时关闭滤液排放阀，打开一次洗涤水排放阀，产生的一次洗涤水进入料浆罐，洗涤水用量与一次洗涤流量计上一洗涤周期内的计量值相同；滤饼洗涤完成后，停止一次洗涤泵，然后对滤饼进行压榨和吹干；
第四步：二次洗涤
启动二次洗涤泵，使二次洗涤罐中的冷凝水进入板框过滤机腔体内的滤饼中，对滤饼进行洗涤；同时关闭一次洗涤水排放阀，打开二次洗涤水排放阀，产生的二次洗涤水进入一次洗涤罐，洗涤水用量与一次洗涤流量计上一洗涤周期内的计量值相同；滤饼洗涤完成后，停止二次洗涤泵，然后对滤饼进行压榨和吹干；
第五步：卸料
打开全自动板框过滤机，将滤饼卸下，清洗滤布，完成后板框过滤机准备进入下一个工作循环。
本发明的特征还在于，
第三步及第四步中对滤饼进行压榨和吹干的具体流程为：启动高压水站，使高压水从高压水口进入板框过滤机对滤饼进行压榨，压寨完成10分钟后停止高压水站；最后使压缩空气从吹干口进入全自动板框过滤机，吹干滤饼。
本发明的有益效果是：
(1)本发明系统采用全自动立式板框过滤机进行洗饼，避免了中间卸饼、配浆的操作过程，简化了操作步骤，提高了工作效率。
(2)本发明系统采用称重螺旋和流量计计量，确保每次洗涤水用量是飞灰的3倍质量，洗涤效果有保证，而且洗涤水用量最小。
(3)飞灰经过本系统方法脱盐后，出来的产品是滤饼状，含水率15％左右，后续工序经烘干、添加助融剂、造粒后，然后高温熔融，液态熔融渣水淬成玻璃体，烟气进入烟气处理单元。
(4)本发明方法分别采用一次洗涤水、二次洗涤水和冷凝水对飞灰和滤饼进行洗涤，洗涤水盐分浓度由高质到低，既达到了飞灰脱盐的目的，又最大程度减少了冷凝水的用量，降低了系统高盐水的排放，减轻了后续三效蒸发装置的处理量。
(5)本发明方法可根据实际洗涤效果和情况，增加或减少洗涤装置和次数，只要确保每次洗涤水的含盐浓度比之前洗涤步骤使用的浓度低，即可使飞灰盐分含量逐步降低。
(6)本发明方法解决了飞灰在1400℃～1500℃高温熔融时氯化钠、氯化钾等氯盐挥发，熔融炉出口烟道氯盐冷却凝固附着烟道壁，导致烟道腐蚀问题；还解决了减少氯化钠、氯化钾等氯盐在300℃～900℃高温下与水蒸气反应，产生氯化氢气体，降低烟气中氯化氢浓度，防止氯化氢对烟气处理设备的腐蚀。
(7)等离子体熔融处理飞灰工艺在国内外大多处于中试研发阶段，水洗飞灰量大多在1t/d左右，本发明解决了用于中试研发阶段飞灰水洗脱盐的工艺系统方法。该工艺系统一次投资费用低，设备简单，方便维护，且运行成本低，板框压滤机泥饼含水率15％，比卧螺离心机泥饼含水率降低很多，节约了脱盐后烘干工序能源消耗。
附图说明
图1为本发明设计的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法的工艺流程图。
图中，1.料浆滤液泵，2.料浆滤液罐，3.称重螺旋，4.料浆搅拌器，5.料浆罐，6.料浆泵，7.一次洗涤罐，8.一次洗涤泵，9.一次洗涤流量计，10.二次洗涤泵，11.二次洗涤流量计，12.二次洗涤罐，13.板框过滤机，14.高压水口，15.滤液排放阀，16.一次洗涤水排放阀，17.二次洗涤水排放阀，18.吹干口，19.第一阀门，20.第二阀门，21.第三阀门，22.第四阀门，23.第五阀门，24.第六阀门，25.第七阀门，26.第八阀门，27.第九阀门，28.第十阀门，29.第十一阀门，30.第十二阀门，31.第一管道，32.第二管道，33.第三管道，34.第四管道，35.第五管道，36.第六管道，37.第七管道，38.第八管道，39.第九管道，40.第十管道，41.第十一管道，42.第十二管道，43.第十三管道，44.第十四管道，45.第十五管道，46.第十六管道，47.滤液出口，48.排污口，49.进水口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐系统，如图1所示，包括有飞灰洗涤系统、过滤系统及洗饼系统；
飞灰洗涤系统包括有料浆罐5，料浆罐5罐顶处安装有料浆搅拌器4，料浆罐5罐顶上方设置有称重螺旋3，称重螺旋3的出料口与料浆罐5罐顶连通；料浆罐5侧壁上设置有料浆出口，料浆出口通过第一管道31连接有料浆泵6，料浆泵6的出料口连接有第二管道32；飞灰原料经称重螺旋3，按照质量比1:3(飞灰原料：一次洗涤水)的比例量输送至料浆罐5，与一次洗涤水充分混合，制成料浆，这样飞灰中的盐分溶解在一次洗涤水中，达到了降低了飞灰固体中的盐分含量的目的。过滤系统进料就绪后，在料浆泵6的作用下，将配制好的料浆输送至板框压滤机13中。
过滤系统包括有料浆滤液泵1，料浆滤液泵1的出料口通过第七管道37与三效蒸发装置连接，料浆滤液泵1的进料口通过第六管道36连接有料浆滤液罐2，料浆滤液罐2灌顶的进料口连接有第五管道35；还包括有板框过滤机13，板框过滤机13的吹干口18通过第九管道39与压缩空气储罐连接，板框过滤机13的高压水口14通过第八管道38与高压水站连接，板框过滤机13的滤液出口47通过第十五管道45与料浆罐5灌顶连通，板框过滤机13的进水口49连接有第十四管道44，第五管道35与第十五管道45连通；第二管道32与第十四管道44连通；板框过滤机13为全自动立式板框过滤机，其作用是对料浆进行固液分离。首先在0.6MPa进料压力的作用下，对料浆进行预过滤，固体物料截留在滤布上形成滤饼，然后使用高压水对滤饼进行压榨，进一步除去滤饼中水分，最后使用压缩空气对滤饼进行吹干，将滤饼含湿率降至最低，这样溶解在料浆中的盐分经固液分离操作后分离出来进入滤液。过滤过程中产生的高盐水滤液进入料浆滤液罐，通过料浆滤液泵1输送至外界三效蒸发装置处理。
洗饼系统包括有一次洗涤罐7，一次洗涤罐7的灌顶通过第三管道33与第十五管道45连通，一次洗涤罐7的侧壁通过第十管道40连接有一次洗涤泵8，一次洗涤泵8的出料口通过第十一管道41与第十四管道44连通；还包括有二次洗涤罐12，二次洗涤罐12的灌顶通过第十六管道46与三效蒸发装置连接，二次洗涤罐12的侧壁通过第十二管道42连接有二次洗涤泵10，二次洗涤泵10的出料口通过第十三管道43与第十四管道44连通。第十一管道41上设置有一次洗涤流量计9；第十三管道43上设置有二次洗涤流量计11。先用一次洗涤罐7中的二次洗涤水，在一次洗涤泵8的作用下，以0.7MPa的压力对滤饼进行洗涤，降低滤饼的含盐量，二次洗涤水用量是飞灰的3倍(质量比)，使用一次洗涤流量计计量9。洗涤完成后，对滤饼进行压榨和吹干，产生的一次洗涤水进入料浆罐5。同样再用二次洗涤罐12中的冷凝水，在二次洗涤泵10的作用下，以0.7MPa的压力对滤饼进行洗涤，进一步降低滤饼的含盐量，冷凝水用量是飞灰的3倍(质量比)，使用二次洗涤流量计11计量。洗涤完成后，对滤饼进行压榨和吹干，产生的二次洗涤水进入一次洗涤罐7，其中冷凝水来自三效蒸发装置。
洗饼完成后，打开板框过滤机13，将滤饼卸料，输送至烘干工序，进行后续处理。
第十一管道41上设置有第五阀门23，第五阀门23位于一次洗涤流量计9与一次洗涤泵8的出料口之间；第十三管道43上设置有第六阀门24，第六阀门24位于二次洗涤流量计11与二次洗涤泵10的出料口之间。
板框过滤机13的排污口48通过第四管道34与料浆罐5的灌顶连通，第四管道34上设置有第三阀门21。
第九管道39上设置有第十二阀门30；第八管道38上设置有第十一阀门29；第十五管道45上设置有一次洗涤水排放阀16；第五管道35上设置有滤液排放阀15；第三管道33上设置有二次洗涤水排放阀17；第六管道36上设置有第九阀门27；第七管道37上设置有第十阀门28；第一管道31上设置有第一阀门19；第二管道32上设置有第二阀门20；第十六管道46上设置有第八阀门26；第十管道40上设置有第四阀门22；第十二管道42上设置有第七阀门25。
本发明还提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱盐方法，采用上述系统，具体按照以下步骤实施：
第一步：飞灰洗涤配浆
启动料浆搅拌器4，根据一次洗涤流量计9上一洗涤周期内的计量值，使用称重螺旋3将1/3一次洗涤水质量的飞灰输送至料浆罐5，与一次洗涤水充分混合均匀，配制成料浆；
第二步：过滤
板框过滤机13准备就绪，启动料浆泵6，将料浆输送至板框过滤机13进行预过滤，同时打开滤液排放阀15，预过滤完成后，停止料浆泵6；然后启动高压水站，使高压水从高压水口14进入板框过滤机13对滤饼进行压榨，压寨完成10分钟后停止高压水站；最后使压缩空气从吹干口18进入全自动板框过滤机13，吹干滤饼；过滤过程中产生的滤液进入料浆滤液罐2，使用料浆滤液泵1输送至三效蒸发装置；
第三步：一次洗涤
启动一次洗涤泵8，使一次洗涤罐7中的二次洗涤水进入板框过滤机13腔体内的滤饼中，对滤饼进行洗涤；同时关闭滤液排放阀15，打开一次洗涤水排放阀16，产生的一次洗涤水进入料浆罐5，洗涤水用量与一次洗涤流量计9上一洗涤周期内的计量值相同；滤饼洗涤完成后，停止一次洗涤泵8，然后对滤饼进行压榨和吹干；
第四步：二次洗涤
启动二次洗涤泵10，使二次洗涤罐12中的冷凝水进入板框过滤机13腔体内的滤饼中，对滤饼进行洗涤；同时关闭一次洗涤水排放阀16，打开二次洗涤水排放阀17，产生的二次洗涤水进入一次洗涤罐7，洗涤水用量与一次洗涤流量计9上一洗涤周期内的计量值相同；滤饼洗涤完成后，停止二次洗涤泵10，然后对滤饼进行压榨和吹干；
第五步：卸料
打开全自动板框过滤机13，将滤饼卸下，清洗滤布，完成后板框过滤机(13)准备进入下一个工作循环，即过滤、一次洗涤、二次洗涤。飞灰洗涤配浆可在过滤完成后开始实施。
第三步及第四步中对滤饼进行压榨和吹干的具体流程为：启动高压水站，使高压水从高压水口14进入板框过滤机13对滤饼进行压榨，压寨完成10分钟后停止高压水站；最后使压缩空气从吹干口18进入全自动板框过滤机13，吹干滤饼。
本发明方法解决了飞灰中氯盐对等离子体熔融处理飞灰烟气处理单元脱除氯化氢工艺方法选择，以及熔融炉、烟气处理单元设备管道选材的影响，克服了传统脱盐技术的不足，采用洗涤飞灰原料和洗涤飞灰滤饼相结合的工艺方法，使飞灰中的氯盐溶解在洗涤水中，然后进行固液分离，达到飞灰脱盐的目的。该方法易实现自动化操作，经实践检验，脱盐效率高，可将含盐量30％的飞灰水洗至含盐量1％以下，处理后的飞灰完全满足后续的熔融和烟气处理工艺要求，而且降低了飞灰熔融、烟气处理装置设备管道的选材要求。
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