浅谈飞灰熔融使用纯氧燃烧技术的发展前景

　　从工艺过程来看深冷法比变压吸附法工艺过程长，工艺较复杂，需用设备的种类和台数较多，且需耐受高压或超低温，投资成本高，同时制氧量越低单位耗电量也越高，但装置能力可达到较大规模，所以一般用氧量超过10000Nm3/h时采用深冷法比较合适。变压吸附制氧法具有基建投资小、水电消耗少、经营成本低、安全性能好、操作维修简单、启动供氧特快、自动化程度高、用工少等许多优点，缺点是不能制得氧含量95%以上纯氧，且制氧量不大，一般适用于10000Nm3/h以下规模。

　　目前，国内已有优秀的变压吸附厂家的装置工艺水平达到了国际先进水平。变压吸附制氧设备，产氧量可达1600Nm3/h，产品纯度91%，100%纯氧电耗保持在0.40kwh/m3左右（含压氧），生产成本可进一步降低。

4、飞灰纯氧环境下燃烧特性分析

　　垃圾焚烧飞灰的成分复杂，而且各种成分的含量与垃圾的种类、垃圾焚烧前处理工艺、焚烧炉炉型、焚烧工艺参数和烟气处理工艺等很多因素有关。而飞灰的主要成分CaO、SiO2、Al2O3和Cl元素占总重量的90％左右是决定飞灰熔融温度、烧失量及金属固化效果的主要因素。

　　研究表明，当采用干法或半干法净化焚烧烟气时，喷入烟气中的大量消石灰会富集在飞灰中，成为飞灰中CaO的主要来源。飞灰中的CaO具有固硫作用，固硫产物CaSO4在高温下生成一种难以分解的复合相：硫铝酸钙（3CaO•3Al2O3•CaSO4）。SiO2和Al2O3均是飞灰中的主要成分，在飞灰的熔融/玻璃化过程中，SiO2和Al2O3几乎全部留在熔融渣中，使得飞灰熔融渣中SiO2、Al2O3以及CaO三者的含量达到90％以上。研究表明，飞灰中的SiO2有利于熔融过程中抑制易挥发性金属的挥发，将其固化在稳定的熔渣中，降低废气的处理费用，同时可以降低飞灰的熔点。

　　当采用干法或半干法净化焚烧烟气中的酸性气体时，Cl元素主要以CaCl2的形式聚集在飞灰中。Cl元素对飞灰的挥发量影响很大。一般原灰中Cl元素的含量在5～25％之间，而在熔融渣中几乎检测不到Cl元素，并且对熔融炉产生飞灰分析其主要成分是Ca、K、Na和Cl，因此可以认为飞灰中的Cl元素在高温熔融过程中转移到烟气中，在冷却过程中一部分又凝缩或发生化学反应生成盐类物质（如KCl、NaCl）[关于氯元素以何种形式挥发，有两种说法，部分学者认为CaCl2的熔点只有772℃，高于熔点后会挥发；也有学者认为高温下CaCl2会和其它物质发生下列反应而生成低沸点的氯化物而挥发到烟气中，同时造成重金属大量溢出。

　　MeO＋CaCl2àMeCl2＋CaO（Me代表金属元素）

　　在高温熔融过程中，这两种情况均可能发生，对Cl元素的挥发有所贡献；可见过多Cl元素，会造成烟气量的增大，增加烟气处理的负荷，同时也不利于将原灰中更多的金属留在玻璃体中。

　　以上飞灰熔融中担心的问题，在纯氧燃烧中均得到了良好的解决。某大型集团公司年产6-8万吨的玻璃纤维池窑，以采用天然气作为燃料，纯氧助燃连续生产窑炉，经过多年的技术积累和开发，其技术日臻完美，世界领先。熔融温度可达1650℃，正常生产每吨耗天然气约25∽300立方。可作为飞灰熔融的参考样板技术，加以开发成为我国垃圾焚烧产生飞灰熔融资源化的核心技术。