飞灰水洗提盐和水泥窑协同处置技术浅析

2.4蒸发制盐系统

飞灰经过水洗后的水为高盐水，蒸发结晶的进水主要为NaCl和KCl，采用机械压缩蒸发技术、闪蒸结晶、重结晶技术以实现工业盐的结晶分离，实现水的循环利用，蒸发结晶得到的水全部回，经过水洗结晶盐的主要成分为氯化钠和氯化钾，产生的盐作为工业盐使用。蒸发系统主要采用MVR技术，该技术在应用到飞灰洗脱液结晶制盐之前，在化工、海水淡化领域应用已较为广泛，技术的工业化应用已成熟、稳定。2.5烘干系统和入窑煅烧系统

烘干系统的主要功能是降低水洗灰的含水率，保证在入窑处理过程中不影响水泥窑正常生产。对水洗后的飞灰进行烘干处置，将水洗飞灰中的水分降低到2%以下，保证飞灰中的水分对窑况没有影响。

入窑煅烧系统是经过预处理后的飞灰利用气力输送设备通过密封设备，直接将预处理后的飞灰输送到窑尾1400℃高温段，进入水泥窑煅烧。在水泥窑协同处置过程中二噁英被完全分解，重金属被以化学方式固化到水泥熟料中，[5]实现了飞灰的无害化处置。

综上所述，生活垃圾焚烧飞灰水洗提盐（FWD）和水泥窑协同处置技术核心是飞灰的洗脱系统和水质净化系统，这两个系统是保证盐产品合格和入窑飞灰合格的重要前提，而蒸发系统、烘干系统、入窑煅烧系统是传统技术在水泥窑协同处置飞灰中的应用。

3飞灰的清洁化处置原理

3.1 飞灰水洗脱氯及水资源循环利用问题

我国飞灰中氯含量大部分高达到100g/kg以上，而水泥中的Cl元素含量过高会引起钢筋的腐蚀，所以普通水泥中规定氯含量必须小于200mg/kg，因此如何分离、除去氯、是整个生产过程的关键。独特的水洗装置可以在较低用水量的条件下达到使飞灰中氯离子含量≤1%的效果；为了飞灰的协同处置必须把飞灰中所含的大量的氯进行去除，则需通过水洗；采用多级逆流漂洗技术配合专门的水洗反应装置，运行过程中每吨飞灰实际用水量在0.7吨左右，可大幅度节约用水量；因此如何分离、除去氯、水的循环利用是整个生产过程的关键。为了飞灰的资源利用必须解决怎样使氯含量降低到标准情况下时，使水资源的利用达到最高，节约水资源；而此技术完全使污水循环利用，不外排，最大限度的解决了水资源浪费。

3.2重金属问题

飞灰中对人体危害最大的重金属的有5种：铅、汞、铬、砷、镉等；由于飞灰水洗液会加入碱液，使其完全处于碱性条件下，重金属基本不会溶出，会随不可溶沉淀物进入水泥窑中，重金属被固化在水泥晶格中，彻底处理无危害。

3.3水洗脱氯过程中的二噁英问题

二噁英类物质极性小，极难溶于水。而在苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂中的溶解度则可达0.05%～0.18%。二噁英具有很强的热稳定性，熔点为303～305℃，高于750℃即开始分解，800℃时2s内可完全分解。二噁英在高温、强酸、强碱、氧化剂作用下都相当稳定。这是水洗工艺具有可行性的技术基础。二噁英在不同溶剂中的溶解度见表1。

从上述分析可以看出，二噁英不溶于水，只能吸附在水中的悬浮物中，所以只要将水中的悬浮物去除，水中就不会存在二噁英；而二噁英会随不可溶沉淀物进入水泥窑中在高温环境下被彻底分解，且不具备二次合成的条件。

3.4回转窑的尾气处理问题

飞灰经预处理后，氯、碱和重金属离子已充分得到去除，因此在尾气处理中除了常规检测的几种污染物之外，主要需要考虑防止二噁英产生的问题。二噁英在水泥回转窑中能够完全分解，因此只要能在尾气处理中防止二噁英再合成即可。二噁英的再合成有三个重要因素（①合适的温度；②足够浓度的前驱体；③催化剂（铜盐）），缺一不可。

在本技术中对垃圾飞灰采取了预处理水洗，有效地除去了氯离子，飞灰在水泥生料配料中的使用比例很低，在尾气中的二噁英分解物被其他气体充分稀释，前驱体的浓度会大大降低，另外回转窑中因烧煤产生的硫会破坏二噁英的催化剂，因此二噁英几乎不会再合成。

本飞灰加入量进行严格控制，尾气处理采用多级吸收处理并配套高效收尘系统，确保分解后的二噁英不会重新合成，因此不会造成周围环境的污染。

本技术实现了洗灰水全部回用，重金属高温熔融玻璃体固化，二噁英彻底分解。使用经过预处理的飞灰制备的水泥性能完全满足《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）标准。尾气排放符合《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915—2013），《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485—2013）等相关标准。

4技术应用现状

2012年经由我公司作为核心设计并建设的国内首条水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰示范线在北京琉璃河水泥厂落成，并在2014年进行了提产改造，至今已经连续满负荷（100t/d）运转三年（最高达到了134t/d）。把含氯高达20%的飞灰完全实现了资源化利用，并且实现了二次污染物零排放。

2017年，我公司再次与北京金隅琉水环保科技有限公司合作建设垃圾焚烧飞灰处置线二期工程，中科国润作为该项目的主要核心技术设计单位，参与了该项目的设计工作、主要设备采购供应工作、建设工作和调试运行工作。该项目于2018年1月份开始进行投料生产，至今已完全达到设计目标，日处理飞灰量为134t。同时，北京金隅琉水环保科技有限公司在2018年2月取得了由北京市环保局正式颁发的危废许可证，核准该公司年可处理垃圾焚烧飞灰70000t。

目前国家环保部、工信部、海南省、浙江省等地已把飞灰水洗提盐（FWD）和水泥窑协同处置技术作为飞灰处置的重点技术进行鼓励推广，另外，山东、云南、湖北、黑龙江等省也积极推进技术的应用。

5总结

飞灰水洗提盐（FWD）和水泥窑协同处置技术以生活垃圾焚烧飞灰水洗提盐（FWD）为核心结合水泥窑的相关优势，实现了飞灰的“三化”处置。为水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰向工程化、产业化，提供安全、可靠、稳定、高效的技术支持，是水泥企业环保转型的切入点，该技术的应用可彻底实现生活垃圾的蓝色焚烧。该技术充分利用了水泥窑高温窑炉的特点和飞灰的特有性质，技术内在的优势结合国家政策不断推进下，有很好的发展前景。

参考文献：

[1] 张国亮，赵向东.利用水泥窑处置垃圾焚烧飞灰和市政污泥技术［J］.中国水泥，2011（8）：43-47.

[2] 李小东，刘阳生.飞灰水洗脱氯及其烧结稳定化的试验研究［J］.北京大学学报（自然科学版），2007，43（6）：752-758.

[3] 白晶晶，张增强，闫大海，等.水洗对飞灰中氯及重金属元素的脱除研究［J］.环境工程，2012，30（2）：104-108.

[4] 赵向东，练礼财，张国亮，等.国内首条水泥窑协同处置示范线技术研究［J］.中国水泥，2015（12）：69-72.

[5] 钱光人，周吉峙，施惠生，等.生活垃圾焚烧飞灰安全处置与资源化利用的风险评估[M]，北京：化工出版社，2016.

作者：李忠锋，安 君，左 磊，周月红

单位：北京中科国润环保科技有限公司