近年來我國垃圾焚燒無害化處理量逐年遞增，伴隨垃圾焚燒后產生的飛灰量日益增長，而飛灰中的重金屬等有害物質會污染環境。以太原市某垃圾發電廠產生的垃圾焚燒飛灰為研究對象，在中試現場利用超高溫等離子體氣化熔融爐在1700℃下分別對灰/焦(6∶1)和灰/焦(9∶1)的樣品進行熔融處理，利用XRF、XRD和SEM-EDS對垃圾焚燒飛灰和熔融后的玻璃熔渣進行物質組成、微觀結構和元素分布的表征與分析。研究表明，垃圾焚燒飛灰中的金屬氯化物多以NaCl、KCl等形式存在，占飛灰組分的5%左右，高溫熔融有助于垃圾焚燒飛灰中氯鹽的氣化，降低垃圾焚燒飛灰中氯鹽含量。飛灰多以絮狀和球狀為主，表面富集了眾多金屬元素，高溫熔融可以對飛灰中酸性氧化物SiO2進行重組，實現對重金屬的包裹。熔融后的玻璃熔渣浸出量低于各國浸出毒性標準。在1700℃下高溫熔融會使爐體內部的耐高溫材料ZrO2發生脫落，縮短使用周期。堿度系數是影響熔融溫度的主要原因，適當減小堿度系數可以降低熔融溫度，需要進一步調整堿度系數從而降低爐內熔融溫度，延長ZrO2的使用壽命。因此，熔融處理前，可測定樣品的灰熔點特征溫度，據此設定熔融爐的熔融溫度，避免因溫度過高導致隔熱材料的脫落。
1試驗
1.1 工藝路線
山西太原東山垃圾焚燒發電廠搭建的等離子體氣化熔融工藝路線如圖1所示。該工藝路線主要以生活垃圾電廠產生的飛灰、化工企業產生的固廢為原料，通過三級螺旋給料器將原料送入等離子氣化爐，爐溫保持在(1 600±100)℃，物料在等離子氣化爐中迅速被超高溫熱解和熔融，產生的可燃氣體輸送到電廠進行爐內燃燒，熔融后的熔體經過水冷或空冷換熱器進行迅速冷卻，產生的熔渣可用來進行建材化高值利用或道路鋪設。
圖1 高溫等離子體氣化熔融工藝路線
1.2 試驗樣品
試驗樣品取自垃圾焚燒電廠飛灰，按照飛灰∶焦炭粉比例為6∶1或9∶1進行原料配比，在等離子氣化中試設備上進行熔融固化處理，并對飛灰原料、熔融后空冷固化、熔融后水冷固化的樣品進行取樣分析。
2結果與討論
2.1 垃圾焚燒飛灰等離子熔融處理前后的外貌形態
觀察中試現場取回的垃圾焚燒飛灰入爐前及飛灰復配焦粉熔融后熔渣的外貌特征發現：從外表結構上看，高溫熔融后，松散的褐色垃圾焚燒飛灰變成致密的黑色熔體，熔體不規則地團聚在一起。不同配比的飛灰和焦粉在1 700 ℃下均實現了熔融，呈現相似的形狀
聲明：
“超高溫等離子體氣化熔融對垃圾焚燒飛灰的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：潔凈煤技術
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2025年08月05日 ~ 07日 
