CN202007141U - 一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统；上述系统包括飞灰水洗溶解盐单元、滤液沉淀处理单元和钾钠盐提纯单元；钾钠盐提纯单元包括预热器、与该预热器相继连接的NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置；NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置均为循环回路结构；飞灰水洗溶解盐单元通过其内设置的真空过滤机与滤液沉淀处理单元连接；滤液沉淀处理单元通过其内设置的集水罐与钾钠盐提纯单元的预热器连接。上述方法将废弃物转化为资源，节能环保，整个系统自动化控制，有效降低其劳动强度；无废水废气排放，对环境无二次污染。整个系统的三个单元中，所用的设备都可以利用现有设备，按照本实用新型的流程进行组装，其设备投资低，有利于推广实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统。
背景技术
由于城市在不断发展，生活垃圾产生量巨增，现已成为制约城市发展的重要因素。焚烧处理是目前处理城市生活垃圾最重要的手段之一，按照焚烧飞灰的量是焚烧垃圾量的3%计算，由此产生的垃圾焚烧飞灰的量也是巨大的。我国是一个钾资源相对贫乏的国家，国内钾盐的生产主要是从盐湖和海水中提取，其它大部分需要从国外进口，有研究结果表明，焚烧飞灰中的钾钠盐含量高达10%以上，如不加以利用，则一个巨大的“盐矿”就白白浪费了。但飞灰中含有苯并芘、苯并蒽、二恶英等有机污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金属，被归为危险废弃物，因此，出于对环境保护和资源利用的目的，从飞灰中提取钾钠盐的意义是显而易见的，将废弃物转化为资源，减少环境污染。
到目前为止，还没有见到从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的任何有关技术报道。
发明内容
为了实现将废弃物转化为资源，本实用新型的目的提供一种有效利用垃圾焚烧飞灰中含盐量高的特点，由垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统，包括飞灰水洗溶解盐单元和滤液沉淀处理单元；其特点为：它还设有一钾钠盐提纯单元；该钾钠盐提纯单元包括预热器、与该预热器相继连接的NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置；其中，NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置均为循环回路结构；上述的飞灰水洗溶解盐单元通过其内设置的真空过滤机与所述的滤液沉淀处理单元连接；所述滤液沉淀处理单元通过其内设置的集水罐与上述的钾钠盐提纯单元的预热器连接。
上述的NaCl结晶处理装置设有蒸发器、闪蒸结晶器、蒸汽机械压缩器和一级离心机；其中，所述预热器的出口通过一进料泵与蒸发器的第一入口连接；蒸发器的出口通过一离心泵与闪蒸结晶器的第一入口连接；闪蒸结晶器设有3个出口，其一为蒸汽出口，该蒸汽出口位于该闪蒸结晶器的顶部；该蒸汽出口通过蒸汽管道与蒸汽机械压缩器的入口连接，蒸汽机械压缩器的出口与蒸发器的第二入口连接，将闪蒸结晶器、蒸汽机械压缩器与蒸发器串接成上述的循环回路；其二为物料出口，其三为晶浆出口，均位于该闪蒸结晶器的底部；该物料出口通过循环泵与蒸发器的第三入口连接；该晶浆出口通过晶浆泵与一级离心机的入口连接；该一级离心机的出口设有2个，第一出口为NaCl晶体的输出口；第二出口通过一传送泵与上述的KCl结晶处理装置中的冷却反应釜连接。
该KCl结晶处理装置还设有与该冷却反应釜出口连接的二级离心机；该冷却反应釜与二级离心机之间串接有一晶浆泵；二级离心机的出口设有2个，第一出口为KCl晶体的输出口，第二出口通过循环泵与上述的闪蒸结晶器的第二入口连接。
上述的飞灰水洗溶解盐单元还设置有与真空过滤机入口端连接的水洗罐和与真空过滤机出口端连接的干燥机；其中，水洗罐的出口通过与其连接的泥浆泵和真空过滤机的入口连接；真空过滤机的出口设有2个，分别为含盐的滤液出口和滤饼出口；其中，滤饼出口通过输送皮带与所述干燥机的入口连接；含盐的滤液出口通过管道与所述滤液沉淀处理单元中的反应沉淀池入口端连接。
上述的滤液沉淀处理单元还设置有与反应沉淀池出口端连接的中和罐；该中和罐的出口通过与其连接的管道和上述的集水罐的入口连接；其中，反应沉淀池的出口设有2个，分别为沉淀物排出口及上清液出口；其中，沉淀物排出口通过管道返回至飞灰水洗溶解盐单元中，与水洗罐出口处安装的泥浆泵连接，并通过该泥浆泵与真空过滤机的入口端连接；上清液出口位于反应沉淀池的顶部，该上清液出口通过管道与中和罐的进料口连接；中和罐上还设有一与其内腔相通的HCl溶液加入口。
上述方案中所用的水洗罐、中和罐、集水罐均采用防腐蚀的不锈钢或玻璃钢材质，罐体容积相同，可选择6-10M3，最佳为8 M3；真空过滤机选用橡胶带式真空过滤机；干燥机选用气流干燥机；所用的预热器、蒸发器和闪蒸结晶器的处理规模相同，均为15-20M3/h；所用的一级、二级离心机，其转速相同，均为1000-1400r/min；容积相同，均为80-120L；所用的进料泵、离心泵、循环泵、晶浆泵、泥浆泵和传送泵的处理流量相同，均为15-20M3/h，其材质均为防腐蚀的不锈钢。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：1）在现有的飞灰水洗溶解盐单元和滤液沉淀处理单元的基础上，加设一钾钠盐提纯单元；滤液沉淀处理后的上清液经集水罐进入钾钠盐提纯单元，通过预热和蒸汽闭合循环设备处理后的NaCl、KCl的饱和液体相继经过NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置提纯出NaCl结晶盐和KCl结晶盐；该系统中的NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置均为循环回路结构；节能效果十分明显,蒸发每吨物料可节能5-10%以上。2）整个系统全程封闭且提纯工序循环运行、自动化控制，有效降低了劳动强度；无废水废气排放，对环境无二次污染。3）利用该系统提取的NaCl结晶盐和KCl结晶盐，经国家分析测试中心检测，其纯度高，NaCl结晶盐的纯度可达85%以上，KCl结晶盐的纯度可达80%，有利于结晶盐的后续产品开发。4）整个系统的三个单元中，所用的设备都可以利用现有设备，按照本实用新型的流程进行组装，其设备投资低，有利于推广实施；同时使从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐成为现实，实现了将废弃物转化为资源，减少环境污染的目的。
附图说明
图1为从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统框图。
图2为飞灰水洗溶解盐及反应沉淀处理工序的设备连接图。
图3为提盐工序的设备连接图。
具体实施方式
本实用新型从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统，由飞灰水洗溶解盐单元、滤液沉淀处理单元和钾钠盐提纯单元组合而成。
以下结合附图对本实用新型的技术方案作详细说明。
如图1所示，从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统，由前至后依次设有飞灰水洗溶解盐单元A、滤液沉淀处理单元B和钾钠盐提纯单元C；
如图2所示，飞灰水洗溶解盐单元A与滤液沉淀处理单元B构成整个系统的飞灰水洗与滤液沉淀处理的前序部分，其中滤液沉淀处理单元B中的反应沉淀池与飞灰水洗溶解盐单元A中的真空过滤机构成循环回路；
其中，飞灰水洗溶解盐单元A设置有水洗罐1、真空过滤机2和干燥机3；水洗罐1的出口通过与其连接的泥浆泵和真空过滤机2的入口连接；真空过滤机2的出口设有2个，分别为含盐的滤液出口和滤饼出口；该滤饼出口通过输送皮带与干燥机3的入口连接；含盐的滤液出口通过管道与滤液沉淀处理单元B中的反应沉淀池4的入口端连接。
滤液沉淀处理单元B除了有反应沉淀池4，还设置有中和罐5和集水罐6；其中，反应沉淀池4的出口设有2个，分别为沉淀物排出口及上清液出口；其中，沉淀物排出口通过管道与水洗罐1出口处安装的泥浆泵连接，并通过该泥浆泵返回与飞灰水洗溶解盐单元A中真空过滤机2的入口端连接；上清液出口位于反应沉淀池4的顶部，该上清液出口通过管道与中和罐5的进料口连接；中和罐5的出口通过与其连接的管道和集水罐6的入口连接；在中和罐5上还设有一与其内腔相通的HCl溶液加入口。
如图3所示，钾钠盐提纯单元C设置有预热器7、与该预热器7相继连接的NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置；NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置均为循环回路结构。该钾钠盐提纯单元C通过该预热器的入口与滤液沉淀处理单元B中集水罐6的出口连接。
其中，NaCl结晶处理装置设置有蒸发器8、闪蒸结晶器9、蒸汽机械压缩器10和一级离心机11；其中，预热器7的出口通过一进料泵与蒸发器8的第一入口连接；蒸发器8的出口通过一离心泵与闪蒸结晶器9的第一入口连接；闪蒸结晶器9设有3个出口，其一为蒸汽出口，该蒸汽出口位于该闪蒸结晶器9的顶部；该蒸汽出口通过蒸汽管道与蒸汽机械压缩器10的入口连接，蒸汽机械压缩器10的出口与蒸发器8的第二入口连接，将闪蒸结晶器9、蒸汽机械压缩器10与蒸发器8串接成一循环回路；其二为物料出口，其三为晶浆出口，均位于该闪蒸结晶器9的底部；其中，物料出口通过循环泵与蒸发器8的第三入口连接；晶浆出口通过晶浆泵与一级离心机11的入口连接；该一级离心机11的出口设有2个，第一出口为NaCl晶体的输出口；第二出口为NaCl、KCl饱和液出口，该出口与KCl结晶处理装置内设的冷却反应釜的入口端连接。
KCl结晶处理装置除了设有冷却反应釜12外，还设有与冷却反应釜12出口端连接的二级离心机13；一级离心机11的第二出口通过一传送泵与冷却反应釜12的入口连接；冷却反应釜12的出口通过晶浆泵与二级离心机13的入口连接；二级离心机13的出口设有2个，第一出口为KCl晶体的输出口，第二出口为NaCl、KCl饱和液，该出口通过一循环泵与闪蒸结晶器9的第二入口连接。
上述方案中所用的水洗罐、中和罐、集水罐均采用防腐蚀的不锈材质，罐体容积相同，均为8 M3；真空过滤机选用型号DU24/500的橡胶带式真空过滤机；干燥机选用型号为GQL-150的气流干燥机；预热器、蒸发器、闪蒸结晶器均为防腐的不锈钢材质，型号为Q=18M3/h；一级、二级离心机均选用转速为1200r/min，容积为100L的离心机；泥浆泵选用型号为Q=15M3/h，具有防腐功能的不锈钢泥浆泵；反应沉淀池设计容积为8-12M3；所用的进料泵、离心泵、循环泵、晶浆泵、传送泵均选用具有防腐功能的不锈钢泵，其处理流量均为Q=15M3/h。
除了上述实施方式的要求外，本实用新型系统中所用的水洗罐、中和罐、集水罐、反应沉淀池和各种设备、各种泵均不受上述型号的限制；对于提盐工序蒸发效果而言，还可以根据需要处理的规模增加所用的蒸发器和闪蒸结晶器的级数，并根据对垃圾焚烧飞灰处理量的大小确定该系统中所用设备的型号；如：所用的水洗罐、中和罐、集水罐的容积可选择范围为6-10M3；所用转速及容积相同的一级、二级离心机，其转速可选范围为1000-1400r/min，容积可选范围为80-120L；所用的进料泵、离心泵、循环泵、晶浆泵、泥浆泵和传送泵的处理流量相同，可选择的范围为15-20M3/h。
所用设备均为市售产品。
本实用新型的工作原理如下：
将水与飞灰以2:1～3:1的重量比在水洗罐1中混合搅拌洗涤15-30分钟后，形成混合料浆，料浆经水洗罐1底部的出口管道连接真空过滤机2上部的入口进入真空过滤机2内进行过滤处理，过滤后得到含盐的滤液和滤饼，滤饼经皮带输送至干燥机3内干燥后待用；含盐的滤液经管道输送到反应沉淀池4内进行反应沉淀，并同时加入化学药剂，通过化学共沉法去除该含盐滤液中的重金属且分层出上清液和沉淀物；所用的化学药剂为硫化钠和硫酸亚铁，每吨含盐的滤液需加入硫化钠40-80克，硫酸亚铁120-210克；化学共沉法的沉淀时间至少为3小时；3小时后，分层出反应沉淀物和反应上清液，其中反应上清液经反应沉淀池2顶部的出口进入中和罐5的进料口，与中和罐5另一入口投入的浓度为5%的HCl溶液在中和罐5内进行酸碱中和反应；该HCl的加入量通常由反应上清液的pH值确定；经酸碱中和反应后，得到上清液的pH值从原有的10.78-11.91降低至9后，由中和罐5的出口经管道输送至集水罐6；通过集水罐6将上清液作为物料送入预热器7，预热至70℃后，经进料泵送进蒸发器8继续蒸发吸热，蒸发吸热后温度升至103-105℃,然后经离心泵送入闪蒸结晶器9；在闪蒸结晶器9的负压环境下瞬间蒸发；其中，产生的蒸汽由闪蒸结晶器9顶部的二次蒸汽出口送入蒸汽机械压缩机10内经压缩增温后由管道返回至蒸发器8内继续对物料进行加热，没有被蒸发的物料经闪蒸结晶器底的物料出口经循环泵回送到蒸发器8继续蒸发；循环处理直到闪蒸结晶器9底部因物料浓度逐渐增高结晶形成出带有晶体的晶浆，将晶浆经晶浆泵输送到一级离心机11进行固液分离，得到NaCl晶体和NaCl、KCl饱和液；其中，NaCl晶体由一级离心机11的输出口排出收存；NaCl、KCl饱和液经传送泵输送到冷却反应釜12，经冷却降温得到含有晶体的晶浆，将晶浆从冷却反应釜的出口经晶浆泵输送到二级离心机13进行固液分离，得到KCl晶体和NaCl、KCl饱和液；其中，KCl晶体由二级离心机13的输出口排出收存；NaCl、KCl饱和液经循环泵回送到闪蒸结晶器9与蒸发器8输出的物料一起重复负压环境下瞬间蒸发等步骤，直到得到NaCl结晶盐和KCl结晶盐。
Claims (10)
1.一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统，包括飞灰水洗溶解盐单元和滤液沉淀处理单元；其特征在于：它还设有一钾钠盐提纯单元；所述钾钠盐提纯单元包括预热器、与该预热器相继连接的NaCl结晶处理装置和KCl结晶处理装置；所述NaCl结晶处理装置和所述KCl结晶处理装置均为循环回路结构；所述飞灰水洗溶解盐单元通过其内设置的真空过滤机与所述滤液沉淀处理单元连接；所述滤液沉淀处理单元通过其内设置的集水罐与所述钾钠盐提纯单元的预热器连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述NaCl结晶处理装置内设有蒸发器、闪蒸结晶器、蒸汽机械压缩器和一级离心机；其中，所述预热器的出口通过一进料泵与蒸发器的第一入口连接；蒸发器的出口通过一离心泵与闪蒸结晶器的第一入口连接；闪蒸结晶器设有3个出口，其一为蒸汽出口，该蒸汽出口位于该闪蒸结晶器的顶部；该蒸汽出口通过蒸汽管道与蒸汽机械压缩器的入口连接，蒸汽机械压缩器的出口与蒸发器的第二入口连接，将闪蒸结晶器、蒸汽机械压缩器与蒸发器串接成所述循环回路；其二为物料出口，其三为晶浆出口，均位于该闪蒸结晶器的底部；所述物料出口通过循环泵与蒸发器的第三入口连接；所述晶浆出口通过晶浆泵与所述一级离心机的入口连接；该一级离心机的出口设有2个，第一出口为NaCl晶体的输出口；第二出口通过一传送泵与所述KCl结晶处理装置中的冷却反应釜连接。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述KCl结晶处理装置还设有与冷却反应釜出口连接的二级离心机；该冷却反应釜与二级离心机之间串接有一晶浆泵；所述二级离心机的出口设有2个，第一出口为KCl晶体的输出口，第二出口通过循环泵与所述闪蒸结晶器的第二入口连接。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述飞灰水洗溶解盐单元还设置有与所述真空过滤机入口端连接的水洗罐和与所述真空过滤机出口端连接的干燥机；所述水洗罐的出口通过与其连接的泥浆泵和所述真空过滤机的入口连接；所述真空过滤机的出口设有2个，分别为含盐的滤液出口和滤饼出口；其中，滤饼出口通过输送皮带与所述干燥机的入口连接；含盐的滤液出口通过管道与所述滤液沉淀处理单元中的反应沉淀池入口端连接。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述滤液沉淀处理单元还设置有与反应沉淀池出口端连接的中和罐；该中和罐的出口通过与其连接的管道和所述集水罐的入口连接；所述反应沉淀池的出口设有2个，分别为沉淀物排出口及上清液出口；其中，沉淀物排出口通过管道与所述水洗罐出口处安装的所述泥浆泵连接，并通过该泥浆泵连接所述真空过滤机的入口端；所述上清液出口位于反应沉淀池的顶部，该上清液出口通过管道与所述中和罐的进料口连接；所述中和罐上还设有一与其内腔相通的HCl溶液加入口。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的系统，其特征在于：所述集水罐的罐体容积为6-10M3，其罐体材质为不锈钢或玻璃钢。
7.如权利要求2或3或4或5所述的系统，其特征在于：所述预热器、蒸发器、闪蒸结晶器的处理规模相同，均为15-20M3/h；所述进料泵、离心泵、循环泵和晶浆泵的处理流量相同，均为15-20M3/h，其材质均为防腐蚀的不锈钢。
8.如权利要求3或4或5所述的系统，其特征在于：所述一级离心机和所述二级离心机的转速相同，均为1000-1400r/min；容积相同，均为80-120L。
9.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：所述真空过滤机为橡胶带式真空过滤机；所述干燥机为气流干燥机；所述水洗罐的罐体容积为6-10M3，其罐体材质为不锈钢或玻璃钢；所述反应沉淀池的容积为8-12M3。
10.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述中和罐的罐体容积为6-10M3，其罐体材质为不锈钢或玻璃钢。
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