一种高效去除飞灰中二噁英的装置及方法与流程

本发明涉及飞灰处理，具体涉及一种高效去除飞灰中二噁英的装置及方法。

背景技术：

1、飞灰的无害化处置技术可以分为热处置技术和非热处置技术，其中，热处置技术主要包括烧结、熔融玻璃化、低温热处置、水热法处置、超临界水氧化；非热处置技术包括水泥固化、药剂稳定化、生物/化学浸提、机械化学法处置。其中，飞灰的热处置技术被认为是降解飞灰中二噁英最好的办法之一。低温热处置是指利用比传统热处置低很多的温度来对飞灰中的二噁英进行降解的飞灰无害化处置技术。在氧化性气氛中，飞灰在600℃的条件下处置2小时可以实现95％以上二噁英的降解；然而，在惰性气氛中，飞灰在300℃的条件下处置2小时就可获得二噁英90％的降解率。

2、现有技术方案中，专利“低温热解-催化降解处理焚烧飞灰中挥发性有机物的装置”(cn104998541b)公开了一种低温热解-催化降解处理焚烧飞灰中挥发性有机物的装置。先将飞灰输送至低温热解装置，在非氧化气氛中100～350℃热解10～60min，使飞灰中的挥发性有机物(含二噁英)从飞灰中分离出来或发生一定程度的脱氯反应，得到热解混合物。将混合物输入催化降解装置，在氧化气氛中100～400℃降解300秒，在含钛、钨或钒元素的化合物的催化下，发生催化氧化反应，使热解混合物彻底分解为无害、无毒的产物(如co2、h2o等)；上述方法需要调配非氧化气氛热解及催化氧化分解对飞灰中挥发性有机物的降解作用，操作复杂；催化降解过程中催化剂易中毒且成本较高；该方法处理后的飞灰仍然进行填满处置，不能满足飞灰资源化利用的条件，经济性较差。

3、目前，国内主要采用的处理技术是固化填埋法，但该类技术对于建设单位来说，不仅无法实现飞灰的原地“无害化”和“资源化”，而且会造成飞灰运输环境风险和无害化资源化利用成本过高，严重制约了飞灰的资源化利用和企业的发展。能够规模应用的、适用于飞灰二噁英处置的主要有高温熔融法和中/低温热解、高温烧结，高温熔融技术没有大规模推广主要是由于其存在能耗高、二次飞灰污染等技术难题，需要进一步的无害化处理，且处理成本相对较高。高温有氧气氛降解有着能耗高、脱除率较低，且会在冷却过程中再生成二噁英等缺点，因此应用较少。采用催化剂催化降解尾气污染物的工艺复杂、催化剂易中毒、成本较高。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种高效去除飞灰中二噁英的装置及方法。

2、本发明的技术方案是：一种高效去除飞灰中二噁英的装置，包括用于飞灰经过的碳化管、用于对所述碳化管进行加热并收集二噁英的碳化炉、用于对所述碳化炉内收集的二噁英进行燃烧处理的二燃室、用于向碳化管进飞灰的原料罐、以及用于收集燃烧处理后飞灰的储存仓；

3、所述碳化管包括上下平行设置的第一碳化管和第二碳化管，所述原料罐底端为小开口向下的锥形结构，原料罐出料口与第二碳化管连接，第一碳化管与原料罐侧壁连通，原料罐底端的锥形侧面与第一碳化管连接，

4、位于第一碳化管与所述第二碳化管之间的所述储存仓内转动设有转轮，所述第一碳化管与所述第二碳化管内设有传动带，所述传动带套设在第一碳化管底面、转轮、第二碳化管顶面；所述传动带上垂直设有若干个等间距设置用于传输飞灰的限位板。

5、第一碳化管与所述第二碳化管的一端均与所述原料罐连接，第一碳化管与所述第二碳化管的另一端均穿过所述碳化炉并与所述储存仓连接，位于所述碳化炉内的碳化管上设有多个脱附气孔，每个所述脱附气孔上均设有用于从碳化管向碳化炉排放气体的单向阀；所述碳化炉内设有加热管，且原料罐上连接有氮气补充罐。

6、说明：通过上述装置，可以使得飞灰在碳化管内进行热解，热解出的二噁英等有机物通过脱附气孔进入到二燃室中燃烧处理，通过碳化管与二燃室的双级温度处理过程，能够较大限度地将飞灰中的气体有机污染物去除；同时通过上述设置能够在飞灰处理的全程隔绝空气的进入，且脱附出的气体维持在绝氧环境中，以便于后续的进一步处理，以完成二噁英在飞灰中的高效去除。

7、进一步地，所述第一碳化管内部的两端、第二碳化管内部的两端均设有用于防止气体流向第一碳化管、第二碳化管外部的限位塞，位于第一碳化管内的所述限位塞底面与所述限位板顶端滑动接触，限位塞的长度大于等于两块限位板之间的距离，所述第二碳化管底面为与水平5～8°的倾斜设置，高点为第二碳化管的进口端，低点为第二碳化管的出口端。

8、说明：通过限位塞的设置，能够防止位于碳化管内的气体通过碳化管的进出口两端流出，造成飞灰中有机气体处理不完全的问题。

9、进一步地，所述限位板的高度为所述第一碳化管的三分之一；所述限位板与传动带通过限位扭簧连接，所述第二碳化管内设有用于对限位板隔离限位的防护罩。

10、说明：通过上述对碳化管的进一步设置，能够利用传动带对飞灰进行输送，通过限位板的设置，能够确保第一碳化管内的飞灰含量小于等于管径的三分之一，能够增强飞灰的处理效果。

11、进一步地，所述防护罩包括与传动带平行的第一板块、第二板块，以及与第一板块垂直并用于第一板块、第二板块一端连接的第三板块，所述第一板块位于第二板块上方，且第一板块、第二板块以及第三板块之间均密封连接。

12、说明：通过上述防护罩的设置，能够对传动带以及限位板起到隔绝的作用，避免传动带对第二碳化管内的气流造成干扰，使其流向第二碳化管的进料口方向、造成碳化炉内的气体收集不到位的问题。

13、进一步地，所述第一板块与第二板块之间的距离小于等于所述限位板的高度；

14、所述第二板块上设有多组通孔，所述通孔内设有用于对所述第二碳化管内飞灰搅动推动的搅动件，多组所述通孔为等间距设置，且两个通孔之间的间距与两个所述限位板之间的间距相等；

15、所述搅动件包括由限位板拨动进行上下移动的拨块、用于与所述通孔内壁套接固定的管体以及两个用于对飞灰搅动的转动叶，两个所述转动叶中心处通过轴杆连接，且轴杆两端与所述第二碳化管内壁转动连接，

16、所述轴杆上套设有第一齿轮，所述管体内设有连接杆，所述连接杆上套设有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过传动链传动连接，所述传动链内侧用于与所述第二齿轮、第一齿轮啮合传动，传动链外侧设有多个齿块，

17、所述拨块通过第一弹簧与所述管体连接，所述拨块上设有拨杆，所述拨杆底面上设有拨杆，所述拨杆穿过所述第一弹簧与所述管体滑动限位连接，且拨杆上设有用于与齿块单向传动的卡齿，所述卡齿与所述拨杆通过限位扭簧连接并实现齿块与卡齿的单向传动。

18、说明：通过上述对搅动件的进一步设置，能够在当传动带传输过程中，限位板拨动搅动件的运行，使得搅动件对第二碳化管中的飞灰进行限位、搅动以及推动，方便了处理过程，提高第二碳化管中飞灰的处理效率。

19、进一步地，所述原料罐的锥形内部设有锥形组件，所述锥形组件呈开口向上的碗状，锥形组件包括边缘与原料罐内壁固定的第一锥形体、以及转动套设在第一锥形体内侧的第二锥形体，所述第一锥形体的锥形侧面与第二锥形体的锥形侧面均设有开口且对应；

20、所述第一锥形体底面设有中空盘，所述中空盘内中心处设有转动环，所述转动环与所述第二锥形体的底面固定连接；且转动环上套设有第三齿轮，所述中空盘内设有与所述第三齿轮啮合传动的齿杆，所述齿杆与中空盘底面限位滑动连接，

21、且齿杆上垂直设有移动杆，所述中空盘底面设有用于所述移动干穿过并对移动杆的移动进行限位的限位槽，所述限位槽内设有与用于与移动杆连接的第三弹簧；所述移动杆一端与齿杆连接，移动杆另一端由所述限位板拨动。

22、说明：通过上述设置，能够在传动带传输过程中，限位板对移动杆进行拨动，使移动杆在限位槽发生一定的位移，进而通过齿轮结构使得第一锥形体、第二锥形体发生相对转动，进而使原料罐对第一碳化管与第二碳化管进行间歇式进料，防止飞灰料集中在入口处造成进料效果不佳等问题。

23、进一步地，所述锥形组件内侧设有疏通组件，所述疏通组件包括与所述原料罐内壁固定的第一环体、用于由限位板拨动的第二环体，所述第一环体与所述第二环体之间设有多组连接件，每组所述连接件均包括两个疏通杆，两个所述疏通杆一端之间为限位铰接，两个所述疏通杆另一端分别与第一环体、第二环体铰接；所述第二锥形体的底面设有用于与所述第二环体连接的第二弹簧；所述第二环体上设有推杆，所述推杆穿过所述转动环，并由限位板拨动。

24、说明：通过上述疏通组件的设置，能够利用限位板对推杆进行拨动，使其具有上下方向的移动，进而使疏通杆之间的弯折角度不同，对锥形组件内侧得飞灰进行推动，使其从锥形组件的开口下落至第一碳化管与第二碳化管的进料口位置；同时可以避免现有旋转阀输送固体粉末存在不耐用易堵塞的问题。

25、本发明还提供了一种高效去除飞灰中二噁英的方法，基于上述一种高效去除飞灰中二噁英的装置，包括以下步骤：

26、s1、首先开启加热管，将碳化炉的温度升高至400～500℃，然后对进入碳化管内飞灰进行热解，调整碳化管内压力大于二燃室压力10～60pa，二燃室内压力通常为-80～-20pa；

27、s2、在热解的过程中，原料罐中的飞灰进入碳化管中，推进飞灰在碳化管中的移动，飞灰在碳化炉内的受热时间为30～50min，进行热解反应并进一步发生脱氯/缩合反应；再通过控制设备内氧含量0～0.2％；

28、s3、飞灰碳化过程中产生的含有二噁英的气体进入二燃室，在燃烧温度850～1000℃下，停留时间2～5s，将二噁英燃烧后形成小分子化合物，处理完成。

29、说明：通过上述方法的设置，可以有效提高飞灰处理效果，飞灰在碳化管内进行热解且碳化炉内含氧量≤0.2％，然后使热解出的二噁英等有机物通过脱附气孔进入到二燃室中燃烧处理，通过碳化管与二燃室的双级温度处理过程，能够较大限度地将飞灰中的气体有机污染物去除；二燃室可将未分解的二噁英燃烧后形成二氧化碳、氢气和氯化氢等，处理效率可达到99％；

30、飞灰内的二噁英在高温400～500℃还原环境中大部分发生分解；其分解的主要化学方程式如下：

31、

32、二燃室将未分解的二噁英燃烧后形成二氧化碳、氢气和氯化氢等，处理效率可达到99％。主要化学方程式如下：

33、c12hnclm+[12+1/4(n-m)]o2→1/2(n-m)h2o+12co2+mhcl。

34、本发明的有益效果是：

35、(1)本发明可以使得飞灰在碳化管内进行热解，热解出的二噁英等有机物通过脱附气孔进入到二燃室中燃烧处理，通过碳化管与二燃室的双级温度处理过程，能够较大限度地将飞灰中的气体有机污染物去除；同时能够在飞灰处理的全程可隔绝空气的进入，且脱附出的气体维持在绝氧环境中，以便于后续的进一步处理，以完成二噁英在飞灰中的高效去除；通过使用高温旋转阀，既能隔绝碳化室内产出气体的溢出，也能控制碳化室外的气体进入；以便于收集热解产生的气体，脱附气孔的设置更加符合气体向上扩散的特性。

36、(2)本发明通过对碳化管的进一步设置，能够利用传动带对飞灰进行输送，通过限位板的设置，能够确保第一碳化管内的飞灰含量小于等于管径的三分之一，能够增强飞灰的处理效果；通过搅动件的设置，能够在当传动带传输过程中，限位板对波动搅动件的运行，使得搅动件对第二碳化管中的飞灰进行限位、搅动以及推动，方便了处理过程，提高第二碳化管中飞灰的处理效率。

37、(3)本发明锥形组件设置，能够在传动带传输过程中，限位板对移动杆进行波动，使移动杆在限位槽发生位移，进而使得第一锥形体第二锥形体发生往复地移动，进而使原料罐对第一碳化管与第二碳化管进行间歇式进料，防止飞灰料集中在入口处造成进料效果不佳等问题；疏通组件的设置，利用限位板对推杆进行拨动，使其具有上下方向的移动，使疏通杆之间的弯折角度不同，对锥形组件内侧得飞灰进行推动，避免现有旋转阀输送固体粉末存在不耐用易堵塞的问题。