[发明专利]一种基于生物质燃烧飞灰的提钾系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于生物质燃烧飞灰的提钾系统及方法，所述系统包括：原料混合设备，用于通入混合用水及飞灰，搅拌混合，获得混合液；搅拌装置，用于通入原料混合设备输出的混合液，搅拌均匀，获得搅拌均匀的混合液；静置沉淀池，用于通入搅拌均匀的混合液，静置，获得上清液及处理后的飞灰；其中，所述静置沉淀池设置有换热埋管，用于对静置沉淀池的混合液进行换热；蒸发结晶装置，用于通入所述上清液，通过蒸发实现钾溶液的过饱和、结晶析出，得到钾盐。本发明能够实现生物质燃烧飞灰的再处理，以及高效率提取钾盐。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源利用技术领域，特别涉及一种基于生物质燃烧飞灰的提钾系统及方法。

背景技术

化石能源终将枯竭，发展可再生能源有利于缓解能源需求和实现可持续发展。生物质是一种优质可再生能源，可以实现CO₂零排放。

生物质燃烧后残余的产物为炉渣和飞灰，飞灰含量占总体的30％以上，它含有较高的碱金属、氯化物和重金属(Co、Pb、Cr等)，是一种有利用价值的固体废料；其中，K的含量可达8％以上。因此飞灰有着较高的提钾价值。

目前对于飞灰的处理，往往以填埋为主，不仅会占用大面积土地，还会对环境造成污染。生物质飞灰的处理是当前生物质燃烧面临的一大挑战，以30MW机组为例，一台机组一天燃料消耗约800t/d，实测飞灰率3.6％-5.6％，一年飞灰产量约1.1-1.6万吨。2020年我国的生物质装机容量将超过2000万千瓦，每年产生的飞灰约680-1080万吨。

关于钾盐的提取，尤其是针对生物质锅炉高氯高钾的飞灰来说，一般提取方法并不能高效的提取钾盐，其原因之一就是氯化钾随温度的溶解度变化巨大，如表1所示。在常规的提取办法中：一方面，在常温下提取速度低；另一方面，常温下的水能提取的钾盐量低。如果将提取钾的水温由常温上升30℃甚至40℃，氯化钾的溶解度会大大提高，可是直接将水加热会大大增加提取钾的成本，不适合工业化生产。

表1.氯化钾不同温度下的溶解度

综上，亟需发展一种能够实现生物质灰大规模利用且可以实现高效提钾的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于生物质燃烧飞灰的提钾系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够实现生物质燃烧飞灰的再处理，以及高效率提取钾盐。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种基于生物质燃烧飞灰的提钾系统，包括：

原料混合设备，用于通入混合用水及飞灰，搅拌混合，获得混合液；

搅拌装置，用于通入原料混合设备输出的混合液，搅拌均匀，获得搅拌均匀的混合液；

静置沉淀池，用于通入搅拌均匀的混合液，静置，获得上清液及处理后的飞灰；其中，所述静置沉淀池设置有换热埋管，用于对静置沉淀池的混合液进行换热；

蒸发结晶装置，用于通入所述上清液，通过蒸发实现钾溶液的过饱和、结晶析出，得到钾盐；

多级换热器，用于对混合用水、原料混合设备输出的混合液以及搅拌装置输出的混合液进行换热；

其中，蒸发结晶装置、多级换热器和换热埋管的热量均来自汽轮机的尾部蒸汽。

本发明的进一步改进在于，所述原料混合设备中，飞灰与水的质量比小于等于1:8。

本发明的进一步改进在于，所述静置沉淀池内混合液的温度保持在50℃以上。

本发明的进一步改进在于，所述搅拌装置内混合液的温度保持在60℃以上。