垃圾焚烧发电项目飞灰稳定化预处理飞灰稳定化预处理技术方案一、设计要求中科汾阳飞灰稳定化处理的规模为：100吨/天. 飞灰稳定化处理方案拟选用“螯合剂+水泥+水”的方式，飞灰稳定固化后（达到国家新标准GB16889-2008），用车运输到生活垃圾填埋场填埋。二、垃圾焚烧飞灰稳定化处理技术概况1、螯合物稳定化螯合剂是一类具有螯合功能，能从含有金属离子的溶液中有选择捕集、分离特定金属离子的化合物。当一种金属离子与一电子供体结合时，生成物称为络合物或配位化合物。如果与金属相结合的物质(分子或离子)含有两个或更多的供电子基团，以致于形成具有环状结构的络合物时，则生成物不论是中性的分子或是带有电荷的离子均称为螯合物或内络合物，这种类型的成环作用称为螯合作用，而电子给予体则成为螯合剂。在一个螯合物内，金属离子与各给电子之间，由于键与键的极性大小不同，分为“基本上离子型”与“基本上共价型”两种，这主要取决于金属与给电子原子的类型。由于共价键强度比离子键强，所以当中心金属离子与配位体键共价性强时，形成的螯合物比较稳定。螯合剂中作为配位原子的有第五族第七族三族中的元素，又主要以O、N、S等元素为主。在以焚烧为处理生活垃圾主要手段的日本，螯合剂是处理飞灰的常用药剂。2、飞灰稳定化螯合剂种类见下表类型官能团特点二醋酸型CH2NCH2COOHCH2COOH因为本身呈酸性，作用于碱性的飞灰（pH12）效果不佳。磷酸盐型CH2POHOOH对重金属螯合效果初期不佳，但经过长时间（几个月）养护后效果明显。硫氢基型SH易与重金属结合，但单键结合容易断键，导致重金属溶出，而且与飞灰反应过程中产生硫化氢气体。二硫胺基型SSNHC在高碱性（pH12）环境中仍具有强螯合能力。是目前日本最广泛使用的螯合剂类型。三、工艺选择本工程采用（螯合剂+水泥+水）固化/稳定化处理飞灰工艺。采用的螯合剂是一种有机化合物，外观呈白色结水加水溶解稀释后使用。无论是在实际工程应用中还是实验室测试，都表明螯合剂是一种高效、稳定的飞灰稳定化药剂。国内外公开文献表明，焚烧飞灰浸出浓度超标的主要是Pb，其它还有Hg和Cd。使用本螯合剂处理飞灰，采用TCLP法溶出Pb的实验数据见下表。表 飞灰螯合实验结果项目试验1试验2试验3试验4焚烧飞灰(g)100 100100100螯合剂（g）0012水泥（g）020200水（g）30302928铅（mg/l）14.41.40.05以下0.05以下上述实验表明，飞灰中加入水泥可以降低重金属浸出浓度，从而少用螯合剂，但当螯合剂加量为飞灰量的2%以上时，添加水泥对浸出浓度影响不大。添加水泥后，飞灰固化物的抗压强度增加，单轴抗压强度能达到10kg/cm2以上。固化物进入填埋场后，高抗压强度有利于压实作业时保持其块状形态，减弱酸性液体的侵蚀。对于不同的焚烧飞灰，螯合剂和水泥的最佳配比是有差别的，需要在实际工程中通过试验得出。四、主要工艺流程及说明 飞灰由飞灰储仓经过定量给料机（调速器控制）定量输送给双轴搅拌混合机，与此同时，水泥贮仓中的水泥也通过定量给料机（调速器控制）定量输送给双轴搅拌混合机。按一定比例的飞灰和水泥在双轴搅拌混合机内混合，同时螯合剂稀释液经过输送泵计量向双轴搅拌混合机供给螯合剂。飞灰、螯合剂、水泥在双轴搅拌混合机内混合，飞灰中的重金属类与螯合剂反应，生成螯和物从而被稳定化。搅拌机出来的被稳定化后的飞灰，送到飞灰坑。五、预计处理后达到的标准生活垃圾焚烧飞灰经过预处理后能够满足生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008），如下：（1）含水率小于30%；（2）二噁英含量低于3 g TEQ/Kg；（3）按照HJ/T 300 制备的浸出液中危害成分浓度低于下表规定的限值。浸出液污染物浓度限值序号污染物项目浓度限值（mg/L）1汞0.052铜403锌1004铅0.255镉0.156铍0.027钡258镍0.59砷0.310总铬4.511六价铬1.512硒0.1六、工程方案设计1、出灰系统灰库输出口设置一个排灰口，分别设置一台手动插板门，一台电动插板门。飞灰通过一台给料机（调速器控制）定量地输送给双轴搅拌混合机。2、水泥贮存及输出系统水泥设置储存罐一座，容积为30m3，罐体采用圆筒形设计，采用Q235-A钢板材焊接而成，罐体圆锥部分角度设计应合理，水泥安息角按50o考虑。储罐设有进料口，储罐设置高、低料位仪，以监控储仓中的物料量，并设置料位声光报警，能够就地及控制室显示。水泥储罐设置一个输出口，分别设置一台手动插板门，一台电动插板门。水泥通过一台给料机（调速器控制）定量地输送给双轴搅拌混合机。3、螯合剂加入系统中科汾阳项目使用的螯合剂需加水稀释后使用。螯合剂的罐体和螯合剂稀释液的罐体采用PE材料制作，搅拌装置的材质为不锈钢。本项目设置一台药剂罐，二台搅拌稀释罐。制备螯合剂液体时，药剂罐内的螯合剂用计量泵将液体状的熬合剂送入稀释搅拌桶中，和定量水经过搅拌稀释后通过螺杆泵加压打入双轴搅拌混合机内，飞灰、水泥、水、熬合剂按一定比例在混合机内混合搅拌。螯合剂稀释液输送采用螺杆泵（调速器控制），通过流量计记录运算。4、飞灰稳定化搅拌混合系统飞灰和水泥储罐输出的物料及稀释后的螯合剂分别经定量给料机和螺杆泵进入双轴搅拌混合机混合。双轴搅拌混合机由搅拌装置、搅拌驱动装置等组成。（1） 搅拌装置：双螺混合机内装有双轴旋转反向的浆叶，桨叶呈重叠状并形成一定的角度。在直联减速器的驱动下，双轴转子以一定的转速反向旋转，轴上的桨叶在旋转中将物料一方面向前推进，一方面将物料沿径向抛洒到叶片的斜前方空间，两侧物料运动方向相反，相互溶入对方区域内，物料来回渗混，中央部位形成一个流态化的失重区和旋转涡流，物料不断的沿轴向、径向循环翻搅，左右交替，相互剪切，从而形成全方位的复合循环，迅速达到均匀混合的效果。混炼机叶片采用耐磨硬质合金在基材上堆焊，布氏硬度达400HB以上，堆焊厚度大于5mm。（2） 搅拌驱动装置： 搅拌驱动装置，BWD4#-43-15专用减速机，带动搅拌轴旋转，通过一对开式齿轮使二根水平配置的搅拌轴强制同步，作反向等速回转。（3） 喷雾装置： 喷雾装置由压力母管、支管、喷嘴等组成，实现雾状喷洒。54套卡件式喷嘴更换特别方便。5、电气控制系统设计规范及依据：（1） 自动化仪表选型规定(HGT 205072000)（2） 控制室设计规定(HGT 205082000)（3） 仪表供电设计规定(HGT 205092000)（4） 仪表配管、配线设计规定(HGT 205 122000)（5） 仪表系统接地设计规定(HGT 205 132000) （6） 民用建筑电气设计规范(JGJT 1692)（7） 电子计算机房设计规范(GB50174-93)控制总体特点本工程控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，具有数据采集、在线检测、报警和自动停机等功能，可以实现半自动运行。（1）采用就地工程师站控制方式，PLC控制柜放置在车间控制室内。PLC控制柜提供RS-485接口，可以连接工控计算机。（2）就地控制可以进行包括设备就地或远控模式切换，实现系统启停、单设备启停切换。（3）工控计算机和组态软件可实时显示流程图、设备运行状态、报警信息等。 总体控制逻辑（1） 设备启动顺序 飞灰和水泥预处理系统设备启动采用延时顺序启动方式，顺序如下：双轴搅拌混合机飞灰给料机、水泥给料机灰库卸料阀、水泥罐卸料阀。启动过程中，通过PLC调整飞灰给料机和水泥给料机延时时间，使飞灰和水泥同时到达双轴搅拌混合机。以上设备设置互锁，任意设备故障停止运转时，自故障点以上设备立即停止，以下设备顺序延时停止。 螯合剂注入设备启动螯合剂稀释液计量连锁启动。螯合剂输送管道安装有流量计，作为校核泵流量的参照依据。（2） 设备停止顺序 飞灰和水泥预处理系统设备停止采用延时顺序停止方式，顺序如下：灰库卸料阀、水泥罐卸料阀飞灰给料机、水泥给料机双轴搅拌混合机。延时时间根据物料运送时间来设定，原则是设备停止时各给料机及双轴搅拌混合机机内的物料运送结束。 螯合剂注入设备停止螯合剂稀释液连锁停止。（3） 物料流量控制物料流量控制以飞灰流量为基准相互联锁，飞灰流量改变时其余物料流量应自动按设定比例改变，具体设定如下：飞灰：飞灰给料机，初始设定流量：10000/h；水泥：水泥给料机，流量设定为飞灰量的20%-30%；螯合剂液体：调节阀调整流量，管道流量计校核，流量设定为飞灰量的27%。各设备控制点1）水泥仓料位 设低料位报警（最少2天使用量），就地/控制室； 设超低料位报警（不足2小时使用量），就地/控制室； 料位超低位报警时按照停止顺序停止各设备； 设高料位器控制加料料位（5天使用量）。2）螯合剂混合搅拌罐 给水电磁阀自动开启，设高液位控制给水电磁阀停止； 设低液位报警（不足30min使用量），就地/控制室； 低液位时和螯合剂输出泵连锁；3）飞灰给料机：调速器控制；4）水泥给料机：调速器控制；6）稀释液体泵：调速器控制7）水泥罐、灰库出口设堵流报警装置。七、主要设备清单序号设备名称型号规格数量单位备 注1水泥罐V=30m31台2水泥罐出口手动插板门1台3水泥罐出口电动插板门1台4水泥给料机2.2KW1台调速器控制5堵流报警装置FDK-021台6灰库出口手动插板门7灰库出口电动插板门8水泥给料机2.2KW 1台调速器控制9堵流报警装置FDK-021台10双轴搅拌混合机10T/H1套11药剂储存罐V=3m31台PE12药剂稀释搅拌罐V=3m32台PE13搅拌装置2套不锈钢14螯合剂计量泵1台15电动阀2台16螺杆泵2台调速器控制17流量计0-3T/H1台18各设备之间接管、阀门1套19电气控制系统工控机，PLC 1套信号数据接至电厂DCS系统20随机备品备件1套1