[发明专利]一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法

说明书

本发明公开了一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法。该系统包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元。所述的CO₂捕集装置包括吸附炉和高温焙烧炉。多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜、飞灰储罐、三通管道和水洗反应罐。碳酸化反应釜包括釜体、风车状单向管道、竖笛状管道和环绕式微孔管道。本发明将CO₂气体充入水体中形成碳酸溶液，利用碳酸和氢氧化钙反应形成碳酸钙沉淀，相比于现有技术中直接充入CO₂气体，本发明先在低温加压环境中制备碳酸溶液的方案，能够快速产生大量的碳酸根离子用于反应，能够显著提高飞灰水洗的效率和CO₂的利用率。

技术领域

本发明属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法。

背景技术

随着我国生活垃圾焚烧发电技术的发展，城市生活垃圾无害化处理率达到了99.2％，但随之而来的是逐年递增的垃圾焚烧飞灰的排放量。飞灰主要成分为CaO，SiO₂，Al₂O₃，Na₂O， K₂O等氧化物，同时含有Pb、Cd、Zn、Cu、Cr等重金属及二噁英，属于危险废物。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)中规定应控制飞灰处理产物中的可溶性氯含量，可采用高温工艺、水洗工艺等脱除可溶性氯，处理产物(高温处理产物、水洗后飞灰等) 中可溶性氯含量应不超过2％，以不高于1％为宜。现行较成熟的多级水洗技术可将飞灰中90％以上的氯盐洗脱，但同时会产生高盐、高硬度废水(飞灰中含有约33％～45％CaO)。

在现有的飞灰水洗制浆过程中存在很多问题：飞灰水洗过程中会有大量的氨气逸出，密闭的水洗罐内氨气的大量富集，易产生爆炸事故；为了收集飞灰水洗过程中氨气的释放，在水洗罐体上安装气体收集系统，但由于飞灰粒径小，在进料及水洗搅拌过程中易造成扬尘污染，氨气的吸收过程中会伴随飞灰的扬尘，若收集管道中存在水汽，则飞灰吸水后会堵塞氨气吸收管道，导致管道堵塞；飞灰进入水洗系统的过程中连续送料和计量的准确实现。

因此，本发明的目的在于提出一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法，来避免在水洗制浆工艺中上述问题的出现，同时降低水洗液的pH值和减少飞灰中钙的溶出，利于后续高盐滤液的蒸发结晶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统和方法，解决现有飞灰水洗制浆技术中存在的问题。同时耦合碳中和技术，在连续制浆过程中将水、二氧化碳、飞灰通过多相混合制浆系统使三相充分反应，既降低了水洗滤液的pH值，又减少了飞灰中钙的洗脱量，省去了后续蒸发结晶单元中水洗滤液的预处理过程，同时提高了后续浆液固液分离效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元。所述的CO₂捕集装置包括吸附炉和高温焙烧炉。吸附炉中填充有用于吸附CO₂气体的吸附剂。吸附炉的进气口与垃圾焚烧尾气通过管道连接。吸附炉与高温焙烧炉通过循环管路连接。吸附炉中的吸附剂吸附垃圾焚烧尾气中CO₂气体后输送到高温焙烧炉煅烧解吸，将CO₂气体从垃圾焚烧尾气中分离出来，输送至多相混合制浆水洗单元的碳酸化反应釜。

所述多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜、飞灰储罐、三通管道和水洗反应罐。碳酸化反应釜的出水口、飞灰储罐的飞灰出口和水洗反应罐的输入口通过三通管道连接。碳酸化反应釜的出水口与三通管道之间设置有提升泵。飞灰储罐与三通管道之间设置有截止阀。当碳酸化反应釜向水洗反应罐输送碳酸溶液时，能够利用碳酸溶液的流速在飞灰储罐的飞灰出口处产生负压。水洗反应罐的输出口与固液分离单元的输入口连接。