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垃圾焚烧发电固废处置技术

作者:
来源:
化工设计通讯
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为提升垃圾焚烧发电固废处置在规定时间内的处置量,提出垃圾焚烧发电固废处置技术。首先利用模糊神经网络模型对垃圾焚烧发电固废处置等级进行评估,确定垃圾焚烧发电固废处置程度;然后根据评估定级确定固废炭化机炭化参数,包括时间、温度、炭化量等;最后利用固废炭化机对垃圾焚烧发电固废进行炭化、分解、过滤脱水,以实现垃圾焚烧发电固废处置。经实验证明,此技术在规定时间内完成的垃圾焚烧发电固废处置量较高,具有一定的实际应用前景。

垃圾焚烧发电是垃圾焚烧厂利用垃圾焚烧设备将垃圾焚烧发电的工作,垃圾焚烧可以将垃圾的总体积减小75%~85%,并且还可以将垃圾的总重量减少60%~70%,将垃圾焚烧过程中产生的热能转化为电能,是处理城市生活垃圾的有效手段之一,既实现了垃圾处理,又能实现垃圾资源再利用。垃圾焚烧发电虽然有利于社会可持续发展,但是在焚烧过程中会产生大量的污染物,其中包括污染气体和固体废弃物,气体包括二噁英、一氧化硫、二氧化硫、氮氧化合物等。垃圾经过焚烧的高温热分解过程中会产生颗粒较小的固体废弃物,一部分存在炉腔内部,还有一部分附着在锅炉出口处,会随着烟气排出到炉体外部。有些实验结果表明,垃圾焚烧发电固废直径小于1.1μm,如果吸入人体体内,会导致人发生心脑血管疾病,因此为了减少垃圾焚烧固废对环境的污染以及对人体生命安全的危害,垃圾焚烧发电固废处置是非常有必要的。现有的垃圾焚烧发电固废处置技术主要以掩埋为主,传统处置技术在实际应用中仍旧会对自然环境带来污染,且固废处置量较少,为此提出垃圾焚烧发电固废处置技术。

1 垃圾焚烧发电固废处置技术设计

1.1 垃圾焚烧发电固废等级划分

在对垃圾焚烧发电固废进行处理前,首先对垃圾焚烧发电固废等级进行划分,以垃圾焚烧发电固废对环境污染的程度作为评估标准,确定垃圾焚烧发电固废处置难度,根据评估结果,对不同等级的垃圾焚烧发电固废采取不同的垃圾焚烧发电固废处置方法[4]。垃圾焚烧发电固废等级划分采用模糊神经网络模型评估技术。垃圾焚烧发电固废等级评估主要按照国家规定垃圾焚烧发电固废处置目标,选择对应的固废参数、固废标准,确定垃圾焚烧发电固废的等级。此次采用模糊神经网络模型对垃圾焚烧发电固废处置等级进行评估,首先在神经网络模型中输入五个不同节点,分别为垃圾焚烧发电固废中重金属含量、有毒化学物质含量、有害物质含量、密度以及含氨氮量,设置模型输出为垃圾焚烧发电固废污染等级。在评价前,首先采用污染物分级标准作为训练样本,对评估模型中的指标数据进行训练,垃圾焚烧发电固废污染等级主要按照《垃圾焚烧发电固废污染标准》GB 15167—2010进行划分。根据模型给出的评估结果给出对应的垃圾焚烧发电固废处置等级,也就是垃圾焚烧发电固废污染程度越高,垃圾焚烧发电固废处置等级越高。评估模型输出值为0~1,模型输出的评估值大于0.75时,垃圾焚烧发电固废为A级;当评估值在0.55~0.75时,垃圾焚烧发电固废为B级;当评估值在0~0.55时,垃圾焚烧发电固废为C级。其中A级垃圾焚烧发电固废污染程度最高,最需要严格处置,C级垃圾焚烧发电固废污染程度最低,只需进行简单处置即可。

1.2 垃圾焚烧发电固废处置设备参数设定

根据垃圾焚烧发电固废等级的划分情况,选择合适的固废处置设备和设备参数。垃圾焚烧发电固废的处置具有一定的难度,要实现彻底处置,此次选择FJVJ-3642型固废炭化机作为处置设备,该设备采用全新设计的三层分级延时炭化技术,是国内炭化设备的第四代产品。该设备最外层密闭设置先进的可燃气自动控温,自动配氧燃烧室;高温炭化部件设在设备内层,通过超高温分解垃圾焚烧发电固废。在处置过程中还需要根据垃圾焚烧发电固废等级设置设备参数,其中包括炭化时间和炭化温度,以及每次炭化量等,结合垃圾焚烧发电固废等级设置固废炭化机设备参数,对垃圾焚烧发电固废处置时采取不同的处置方案,保证垃圾焚烧发电固废处置效果,以及固废炭化机炭化效果。

1.3垃圾焚烧发电固废处置

确定垃圾焚烧发电固废处置设备参数后,将垃圾焚烧发电固废运输到固废处置室内,根据上述选择的固废炭化设备并结合处置技术对垃圾焚烧发电固废进行炭化。首先将垃圾焚烧发电固废放置在固废炭化机一层低温炭化室进行初步炭化,并对其进行一级炭化处理和二级炭化处理;再将垃圾焚烧发电固废放置到二层高温炭化室内进行完全炭化;当炭化完毕后再通过超滤装置将炭化的垃圾焚烧发电固废放入分解池中进行反渗透处理,在分解池中加入硝酸溶液,同时再向分解池中投入石灰、碳酸钠和混凝剂,硝酸溶液、石灰、碳酸钠和混凝剂对炭化后的固废起到分解作用,降低固废的硬度和碱度,将分解后固废经过水泵提升后再次送入到超滤膜池中进行过滤。通过超滤膜池处理后,分解后的固废中的大部分胶体及微生物被基本清除,将过滤出来的固废进行掩埋即可,也可以作为废料用于农田生产,实现资源回收再利用。

在整个垃圾焚烧发电固废处置过程中,需要投放的药剂包括混凝剂、絮凝剂、软化剂以及硫酸等。此次设计采用三氯化铁(FeCl3)作为混凝剂,选择液浓度在35.8%~42.4%。絮凝剂采用粉状聚合物类型,保证其纯度在92.5%以上。软化剂的纯度保证在65%~80%,硫酸含量为96%。同时在垃圾焚烧发电固废处置加药间,设计安装自动化的聚合物制备设备,用于将固体状态的垃圾焚烧发电固废溶解成为液体状态,方便后续投加。在处置间进行垃圾焚烧发电固废的浓缩脱水处理,将含水量降至65.5%~76.5%,并在脱水间加装一台浓缩脱水装置,在垃圾焚烧发电固废进行脱水处理前向浓缩脱水装置中投入高分子絮凝剂,完成对垃圾焚烧发电固废的浓缩和脱水处理,将脱水处理后的垃圾焚烧发电固废进行综合利用,完成垃圾焚烧发电固废处置技术设计。

2 实验验证分析

实验以某垃圾焚烧厂内现有的固废为实验对象,固废的总重量为1 000kg,利用此次设计技术与传统技术对该批固废进行处置。实验中根据模糊神经网络模型评估该批固废等级,其中A级垃圾焚烧发电固废重量572kg,B级垃圾焚烧发电固废重量264kg,C级垃圾焚烧发电固废重量164kg。根据垃圾焚烧发电固废等级评估结果,对C级垃圾焚烧发电固废进行简单处置,对B级垃圾焚烧发电固废的处置时,将固废炭化机运行压力设置为恒压,将处置温度设置为650℃,将处置时间设置为15min;对A级垃圾焚烧发电固废处置时,将固废炭化机运行压力设置为恒压,将处置温度设置为890℃,将处置时间设置为35min。实验时间设定为60min,对两种技术在规定时间内完成的垃圾焚烧发电固废处置量进行记录,将垃圾焚烧发电固废处置量作为实验结果,对两种垃圾焚烧发电固废处置技术进行对比,可以看出,此次设计的垃圾焚烧发电固废处置技术在规定时间内完成的处置量远远高于传统技术,说明此次设计技术对于垃圾焚烧发电固废具有较高的处置效率,可以在短时间内完成大批量的垃圾焚烧发电固废处置,相对于传统技术更适用于垃圾焚烧发电固废处置。