一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备及其工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111974782 A(43)申请公布日 2020.11.24

(21)申请号 202010718312.1(22)申请日 2020.07.23

(71)申请人 广州维港环保科技有限公司

地址 510700 广东省广州市黄埔区科学大

道181号A4栋14-15层(72)发明人 陈宗达　蔡珠华　雷鸣　冉术兵　

王志成　(74)专利代理机构 广州哲力智享知识产权代理

有限公司 44494

代理人 贺红星(51)Int.Cl.

B09B 3/00(2006.01)B09B 5/00(2006.01)C02F 11/00(2006.01)C02F 11/14(2019.01)

权利要求书2页 说明书8页 附图1页

C02F 11/18(2006.01)C02F 9/10(2006.01)B01D 53/86(2006.01)B01D 53/70(2006.01)

(54)发明名称

一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备及其工艺

(57)摘要

本发明公开了一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备及其工艺，设备包括包括预混装置、清洗装置、固液分离装置、洗泥装置、中温热脱附装置、二噁英催化裂解装置、蒸发结晶工段、水泥处理系统和余热收集装置。不仅能实现飞灰中可溶性盐的回收利用，而且还能去除飞灰中二噁英等有机毒物。本发明能实现飞灰的无害化、资源化、减量化，且利用现有能源处置焚烧飞灰，处理成本低。

CN 111974782 ACN 111974782 A

权　利　要　求　书

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1.一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，包括预混装置、清洗装置、固液分离装置、洗泥装置、中温热脱附装置、二噁英催化裂解装置、蒸发结晶工段、水泥处理系统和余热收集装置；其中，蒸发结晶工段包括依次连接的反应池、过滤装置和蒸发结晶装置；

预混装置的出料口与清洗装置的入料口连通，清洗装置的出料口与固液分离装置的入料口连通；固液分离装置的出液口与预混装置的入液口连接；固液分离装置的出泥口与洗泥装置的入泥口连接；

洗泥装置内设置有电导率仪和钙镁离子浓度测量仪，洗泥装置内先后添加可溶性碳酸盐溶液和絮凝剂；洗泥装置的出泥口与中温热脱附装置的入泥口连接，洗泥装置的出液口与反应池的入液口连接；

反应池内先后添加可溶性碳酸盐和pH调节剂，pH调节剂用于将pH调节至7.0～7.5；反应池的出料口与过滤装置的入料口连接；过滤装置的出液口与蒸发结晶装置连接；蒸发结晶装置的冷凝水出口与洗泥装置的入水口连接；

中温热脱附装置用于生产700～900℃的烟气；中温热脱附装置的出气口与二噁英催化裂解装置的入气口连接，中温热脱附装置的残渣出口与水泥处理系统连接；

二噁英催化裂解装置内添加催化剂，二噁英催化裂解装置的出气口与余热收集装置的入气口连接，余热收集装置与蒸发结晶装置连接。

2.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述洗泥装置包括依次连接的一级洗泥装置、二级洗泥装置和三级洗泥装置；固液分离装置的出泥口与一级洗泥装置的入泥口连接，一级洗泥装置内设置电导率仪和钙镁离子浓度测量仪；二级洗泥装置内添加可溶性碳酸盐；三级洗泥装置内添加絮凝剂，三级洗泥装置的出泥口与中温热脱附装置的入泥口连接，三级洗泥装置的出液口与反应池的入液口连接。

3.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述余热收集装置为余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口还与发电厂连接。

4.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述絮凝剂为PAC和/或PAM。

5.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述pH调节剂为盐酸溶液。

6.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述催化剂为钒钛催化剂，钒钛催化剂为V2O5/TiO2和/或V2O5-WO3/TiO2。

7.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠。

8.如权利要求1所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，其特征在于，还包括烟气处理系统，烟气处理系统的入气口与余热收集装置的出气口连接。

9.如权利要求1-8任一所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将焚烧飞灰送入预混装置，得到混合后的污泥，然后送入清洗装置内，再将清洗后的污泥泵送入固液分离装置，固液分离装置中的废水进入预混装置回用，固体进入洗泥装置；

2)洗泥装置加入清水与固体混合，得到浑浊液，测量水体中电导率和钙镁离子浓度，然后根据电导率和钙镁离子浓度添加可溶性碳酸盐，再添加絮凝剂，分离污泥和液体，固体进

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入中温热脱附装置，液体进入反应池；

3)步骤2)所得的液体进入反应池，加入可溶性碳酸盐至溶液不再产生沉淀后，再加入pH调节剂将pH调节至7.0～7.5，接着液体进入过滤装置，取上清液通入蒸发结晶装置；

4)蒸发结晶装置通过控制温度得到氯化钠和氯化钾产物；5)中温热脱附装置中产生700～900℃烟气，烟气与步骤2)所得的污泥混合后，热烟气送入二噁英催化裂解装置，残渣送入水泥处理系统；

6)步骤3)所得的热烟气进入到二噁英催化裂解装置，与其中的催化剂充分接触后的烟气再进入余热收集装置；

7)余热收集装置利用烟气中的热能产生过热蒸汽，通入至蒸发结晶装置内。10.如权利要求9所述的中温热脱附处理焚烧飞灰的设备的工艺，其特征在于，步骤7)中，余热收集装置中的过热蒸汽还通入发电厂。

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一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备及其工艺

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技术领域

[0001]本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备及其工艺。

背景技术

[0002]生活垃圾焚烧是我国最主要的垃圾处理方式，其中飞灰主要来自于焚烧生活垃圾的余热利用系统和烟气净化系统，一般成浅灰色粉末状，大小不一，约占焚烧灰渣的20％左右。

[0003]飞灰中不仅含有重金属元素和二噁英等毒性很大的有机物质，还含有大量可溶性盐，对环境有很大的危害性，容易污染环境，进一步危害人体健康。飞灰不能随意处置，必须对其进行无害化处理。目前，主要方法是稳固化后安全填埋和资源再利用。主要的处理技术有水泥固化处理、水泥窑协同处理和水洗资源化回收工业盐。[0004]水泥稳固化是最常用的飞灰处理技术，主要是将飞灰掺入水泥中，在加水的条件下发生水化反应，形成水化硅酸钙可以固化包容重金属，从而减少重金属的溶出。该技术需要大量的水泥，占用大量填埋空间，不能解决二噁英等有机物的污染问题；在水泥生产过程中，飞灰中氯含量过高会阻碍水泥水化过程，影响水泥品质，氯化物会在水泥回转窑高温段挥发，然后在低温出口处冷凝而堵塞下游设备，会引起设备停车水洗是将飞灰溶解在水中，只能回收了飞灰中的可溶性盐，并没有处置二噁英等有毒有机物。发明内容

[0005]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中温热脱附处理焚烧飞灰处置及其工艺，不仅能实现飞灰中可溶性盐的回收利用，而且还能去除飞灰中二噁英等有机毒物。本发明能实现飞灰的无害化、资源化、减量化，且利用现有能源处置焚烧飞灰，处理成本低。

[0006]本发明的目的采用如下技术方案实现：[0007]一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，包括预混装置、清洗装置、固液分离装置、洗泥装置、中温热脱附装置、二噁英催化裂解装置、蒸发结晶工段、水泥处理系统和余热收集装置；其中，蒸发结晶工段包括依次连接的反应池、过滤装置和蒸发结晶装置；[0008]预混装置的出料口与清洗装置的入料口连通，清洗装置的出料口与固液分离装置的入料口连通；固液分离装置的出液口与预混装置的入液口连接；固液分离装置的出泥口与洗泥装置的入泥口连接；

[0009]洗泥装置内设置有电导率仪和钙镁离子浓度测量仪，洗泥装置内先后添加可溶性碳酸盐溶液和絮凝剂；根据电导率和钙镁离子的浓度添加可溶性碳酸盐，使其与废水中的钙离子和镁离子反应，形成不溶于水的沉淀物，再加入絮凝剂，吸附加速污泥聚合，加快溶液澄清，便于固液分离。洗泥装置的出泥口与中温热脱附装置的入泥口连接，洗泥装置的出液口与反应池的入液口连接；

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反应池内先后添加可溶性碳酸盐和pH调节剂，pH调节剂用于将pH调节至7.0～

7.5；根据钙镁离子的浓度补充可溶性碳酸盐至溶液不再产生沉淀，再加入pH调节剂使溶液从碱性到中性。反应池的出料口与过滤装置的入料口连接；过滤装置的出液口与蒸发结晶装置连接；蒸发结晶装置的冷凝水出口与洗泥装置的入水口连接；[0011]中温热脱附装置用于生产700～900℃的烟气；中温热脱附装置的出气口与二噁英催化裂解装置的入气口连接，中温热脱附装置的残渣出口与水泥处理系统连接；污泥在中温热脱附装置内受热后，污泥中二噁英等高分子有机物在700～900℃下蒸发进入烟气，同时部分分解为H2、CO、CH4和C2H6等低分子化合物，经中温热脱附装置处理后的污泥不含二噁英等有机物，残渣可以作为生产原料进入水泥处理系统制成成品水泥。[0012]二噁英催化裂解装置内添加催化剂，二噁英催化裂解装置的出气口与余热收集装置的入气口连接，余热收集装置与蒸发结晶装置连接。经中温热脱附装置处理的烟气与催化剂接触后，烟气中有毒化合物不经过燃烧直接分解成小分子的燃气。特别地，燃气可在余热利用工艺利用，余热收集装置回收燃气(烟气)中的热能后，作为蒸发结晶装置的热源，也可供给本发明其他装置。[0013]进一步，所述洗泥装置包括依次连接的一级洗泥装置、二级洗泥装置和三级洗泥装置；固液分离装置的出泥口与一级洗泥装置的入泥口连接，一级洗泥装置内设置电导率仪和钙镁离子浓度测量仪；二级洗泥装置内添加可溶性碳酸盐；三级洗泥装置内添加絮凝剂，三级洗泥装置的出泥口与中温热脱附装置的入泥口连接，三级洗泥装置的出液口与反应池的入液口连接。

[0014]一级洗泥装置主要是缓冲和中和水质波动，测量水体中电导率和检测钙镁离子浓度，具体地，钙镁离子浓度的测量可定期取样测量；根据电导率和钙镁离子浓度，在二级洗泥装置添加碳酸钠，与废水中的钙离子和镁离子反应，使其形成不溶于水的沉淀物；在三级洗泥装置中添加絮凝剂，吸附加速污泥聚合，加快溶液澄清和污泥聚合，便于固液分离。[0015]再进一步，所述余热收集装置为余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口还与发电厂连接。余热锅炉利用烟气的余热生产的蒸汽通向发电厂后，利用蒸汽发电，所产生的电能运用在本发明的其他装置中。[0016]进一步，所述絮凝剂为PAC和/或PAM。[0017]再进一步，所述pH调节剂为盐酸溶液。[0018]进一步，所述催化剂为钒钛催化剂，钒钛催化剂为V2O5/TiO2和/或V2O5-WO3/TiO2。[0019]再进一步，还包括烟气处理系统，烟气处理系统的入气口与余热收集装置的出气口连接。

[0020]中温热脱附处理焚烧飞灰的设备的工艺，包括以下步骤：[0021]1)将焚烧飞灰送入预混装置，得到混合后的污泥，然后送入清洗装置内，再将清洗后的污泥泵送入固液分离装置，固液分离装置中的废水进入预混装置回用，固体进入一级洗泥装置；

[0022]2)一级洗泥装置加入清水与固体混合，得到浑浊液，测量水体中电导率和钙镁离子浓度；然后进入二级洗泥装置根据电导率和钙镁离子浓度添加可溶性碳酸盐；再进入三级洗泥装置添加絮凝剂，分离污泥和液体，固体进入中温热脱附装置，液体进入反应池；[0023]特别地，可以根据污泥情况在一级洗泥装置、二级洗泥装置和三次洗泥装置中反

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复漂洗和压滤。

[0024]3)步骤2)所得的液体进入反应池，加入可溶性碳酸盐使溶液不再产生沉淀后，再加入pH调节剂将pH调节至7.0～7.5，接着液体进入过滤装置，取上清液通入蒸发结晶装置；[0025]4)蒸发结晶装置通过控制蒸发温度得到氯化钠和氯化钾产物；其中，氯化钠的蒸发温度为100℃，氯化钾的蒸发温度为55℃。其中，蒸发结晶装置所产生的冷凝水在洗泥装置中回用。

[0026]5)中温热脱附装置中产生700～900℃烟气，烟气与步骤2)所得的污泥混合后，热烟气送入二噁英催化裂解装置，残渣送入水泥处理系统；特别地，中温热脱附装置中的热源可回用固体废弃物无氧裂解工段多余的热能(生活垃圾处理工段)，实现能源梯级利用，节约能源的目的。

[0027]需要补充说明的是，经过中温热脱附装置处理后的残渣已经去除绝大部分可溶性氯元素和有机氯化物，废渣不会影响水泥窑正常工况和成品水泥的品质。[0028]6)步骤3)所得的热烟气进入到二噁英催化裂解装置，与其中的催化剂充分接触后的烟气分解成小分子、碳氢化合物、脱除氯及其化合物，再进入余热收集装置；[0029]7)余热收集装置利用烟气中的热能产生过热蒸汽，一部分通入至蒸发结晶装置内，另一部分通入发电厂；余热收集装置剩余的烟气经过烟气处理系统净化处理达到安全排放标准后，排入大气。[0030]相比现有技术，本发明的有益效果在于：[0031](1)本发明将飞灰中可溶性盐的回收利用，资源再生循环利用，实现废物资源化；同时有效去除飞灰中二噁英等有机毒物；还有效去除了飞灰中的氯元素，减量化明显，脱附后残渣中的重金属在水泥处理系统中有效去除，不必采用稳固化等技术，不影响水泥品质，工艺路线简单，成本低；[0032](2)余热收集装置回收经二噁英催化裂解装置处理后的烟气中的热能，热能可供本发明各装置使用或利用热能发电；中温热脱附装置利用现有工业固体废弃物处理生产线剩余的热源，降低生产成本，节约能源。[0033](3)固液分离装置后的水在预混装置中回用，蒸发结晶装置产生的冷凝水在洗泥装置中回用，实现了水资源的回收利用。附图说明

[0034]图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式[0035]下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

[0036]一种中温热脱附处理焚烧飞灰的设备，如图1所示，包括预混装置、清洗装置、固液分离装置、洗泥装置、中温热脱附装置、二噁英催化裂解装置、蒸发结晶工段、水泥处理系统和余热收集装置；其中，蒸发结晶工段包括依次连接的反应池、过滤装置和蒸发结晶装置；[0037]预混装置的出料口与清洗装置的入料口连通，清洗装置的出料口与固液分离装置

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的入料口连通；固液分离装置的出液口与预混装置的入液口连接；固液分离装置的出泥口与洗泥装置的入泥口连接；

[0038]洗泥装置包括依次连接的一级洗泥装置、二级洗泥装置和三级洗泥装置；固液分离装置的出泥口与一级洗泥装置的入泥口连接，一级洗泥装置内设置电导率仪和钙镁离子浓度测量仪；二级洗泥装置内添加可溶性碳酸盐；三级洗泥装置内添加絮凝剂，絮凝剂为PAC和/或PAM；三级洗泥装置的出泥口与中温热脱附装置的入泥口连接，三级洗泥装置的出液口与反应池的入液口连接；

[0039]反应池内先后添加可溶性碳酸盐和pH调节剂，pH调节剂用于将pH调节至7.0～7.5，所述pH调节剂为盐酸溶液；根据钙镁离子的浓度补充可溶性碳酸盐至溶液不再产生沉淀，再加入pH调节剂使溶液从碱性到中性。反应池的出料口与过滤装置的入料口连接；过滤装置的出液口与蒸发结晶装置连接；蒸发结晶装置的冷凝水出口与洗泥装置的入水口连接；

[0040]中温热脱附装置用于生产700～900℃的烟气；中温热脱附装置的出气口与二噁英催化裂解装置的入气口连接，中温热脱附装置的残渣出口与水泥处理系统连接；污泥在中温热脱附装置内受热后，污泥中二噁英等高分子有机物在700～900℃下蒸发进入烟气，同时部分分解为H2、CO、CH4和C2H6等低分子化合物，经中温热脱附装置处理后的污泥不含二噁英等有机物，残渣可以作为生产原料进入水泥处理系统制成成品水泥，具体步骤为：(残渣)进入原料配料站→和硫酸渣、河沙、石灰石等原材料依次进入生料磨→均化库→分解炉→回转窑→熟料库→水泥磨(也可直接添加进水泥磨)→制成成品水泥。[0041]二噁英催化裂解装置内添加催化剂，所述催化剂为钒钛催化剂，钒钛催化剂为V2O5/TiO2和/或V2O5-WO3/TiO2；二噁英催化裂解装置的出气口与余热收集装置的入气口连接，余热收集装置分别与蒸发结晶装置和发电厂的发电装置连接。经中温热脱附装置处理的烟气与催化剂接触后，烟气中有毒化合物不经过燃烧直接分解成小分子的燃气。[0042]特别地，燃气可在余热利用工艺利用，余热收集装置回收燃气(烟气)中的热能后，作为蒸发结晶装置的热源，也可供给本发明其他装置，以及利用蒸汽发电，所产生的电能供给本发明的其他装置。[0043]实施例1

[0044]中温热脱附处理焚烧飞灰的设备的工艺，包括以下步骤：[0045]1)将焚烧飞灰送入预混装置，得到混合后的污泥，然后送入清洗装置内，再将清洗后的污泥泵送入固液分离装置，固液分离装置中的废水进入预混装置回用，固体进入一级洗泥装置；

[0046]2)一级洗泥装置加入清水与固体混合，得到浑浊液，测量水体中电导率和钙镁离子浓度；然后进入二级洗泥装置根据电导率和钙镁离子浓度添加碳酸钠；再进入三级洗泥装置添加PAM，分离污泥和液体，固体进入中温热脱附装置，液体进入反应池；[0047]3)步骤2)所得的液体进入反应池，加入碳酸钠使溶液不再产生沉淀后，再加入pH调节剂将pH调节至7.0，接着液体进入过滤装置，取上清液通入蒸发结晶装置；[0048]4)蒸发结晶装置通过控制蒸发温度为55℃得到氯化钾产物；其中，蒸发结晶装置所产生的冷凝水在洗泥装置中回用。

[0049]5)中温热脱附装置中产生700℃烟气，烟气与步骤2)所得的污泥混合后，热烟气送

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入二噁英催化裂解装置，残渣送入水泥处理系统；特别地，中温热脱附装置中的热源可回用固体废弃物无氧裂解工段多余的热能(生活垃圾处理工段)，实现能源梯级利用，节约能源的目的。

[0050]6)步骤3)所得的热烟气进入到二噁英催化裂解装置，与其中的催化剂充分接触后的烟气分解成小分子、碳氢化合物、脱除氯及其化合物，再进入余热收集装置；[0051]7)余热收集装置利用烟气中的热能产生过热蒸汽，一部分通入至蒸发结晶装置内，另一部分通入发电厂；余热收集装置剩余的烟气经过烟气处理系统净化处理达到安全排放标准后，排入大气。[0052]实施例2[0053]实施例1

[0054]中温热脱附处理焚烧飞灰的设备的工艺，包括以下步骤：[0055]1)将焚烧飞灰送入预混装置，得到混合后的污泥，然后送入清洗装置内，再将清洗后的污泥泵送入固液分离装置，固液分离装置中的废水进入预混装置回用，固体进入一级洗泥装置；

[0056]2)一级洗泥装置加入清水与固体混合，得到浑浊液，测量水体中电导率和钙镁离子浓度；然后进入二级洗泥装置根据电导率和钙镁离子浓度添加碳酸钠；再进入三级洗泥装置添加PAC，分离污泥和液体，固体进入中温热脱附装置，液体进入反应池；[0057]3)步骤2)所得的液体进入反应池，加入碳酸钠使溶液不再产生沉淀后，再加入pH调节剂将pH调节至7.0，接着液体进入过滤装置，取上清液通入蒸发结晶装置；[0058]4)蒸发结晶装置通过控制蒸发温度为100℃得到氯化钠产物；其中，蒸发结晶装置所产生的冷凝水在洗泥装置中回用。

[0059]5)中温热脱附装置中产生900℃烟气，烟气与步骤2)所得的污泥混合后，热烟气送入二噁英催化裂解装置，残渣送入水泥处理系统；特别地，中温热脱附装置中的热源可回用固体废弃物无氧裂解工段多余的热能(生活垃圾处理工段)，实现能源梯级利用，节约能源的目的。

[0060]6)步骤3)所得的热烟气进入到二噁英催化裂解装置，与其中的催化剂充分接触后的烟气分解成小分子、碳氢化合物、脱除氯及其化合物，再进入余热收集装置；[0061]7)余热收集装置利用烟气中的热能产生过热蒸汽，一部分通入至蒸发结晶装置内，另一部分通入发电厂；余热收集装置剩余的烟气经过烟气处理系统净化处理达到安全排放标准后，排入大气。[0062]性能测试[0063]一、取实施例1中步骤4)所得的盐类(氯化钾)和步骤5)所得的残渣测量其含水率、含氯量、含汞量、含铅量和二噁英的含量，得出下表数据：[00]表1经处理后的盐类和残渣与处理前的飞灰数据

[0065]

序号1234测试项目含水率氯汞铅单位％％mg/kgmg/kg处理前飞灰1.8411.30.205622.5

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处理后盐类1.162.77//处理后残渣20.880.194588.4

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[0066][0067][0068]

5二噁英TEQμg/kg0.0//二、取实施例2步骤4)所得的氯化钠进行实验测试，得出下表数据：表2经处理后所得盐类的性能参数

质量指标单位标准(精致工业盐二级)实测结果氯化钠％≥97.599.65水分％≤0.80.3水不溶物％≤0.2/钙镁离子％≤0.6/硫酸根离子％≤0.90.04

[0069]三、取实施例1步骤6)所得经二噁英催化裂解装置处理后的烟气进行实验测试，得出下表数据：

[0070]表3经二噁英催化氧化装置处理后的烟气中含污染物的数据

[0071]

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[0072]

根据表1的数据可知，经过处理的盐类(氯化钾)均不含二噁英和铅、汞等重金属元

素；经过处理的残渣内不含有二噁英，残余的氯元素仅占0.88％，但是还有残留的汞和铅等有毒重金属，说明经过中温热脱附装置有效去除飞灰中二噁英等有机毒物，还有效去除了飞灰中的氯元素，减量化明显，脱附后残渣中的重金属可以在水泥处理系统中去除。[0074]根据表2的数据可知，经过蒸发结晶工段(反应池、过滤装置和蒸发结晶装置)处理后的氯化钠，符合精制工业盐二级的标准，说明本发明提供的装置可以有效回收工业盐。[0075]根据表3的数据可知，经过二噁英催化裂解处理过的烟气除了汞及其化合物的含量不达标外，其他项目均符合标准，余热收集装置剩余的烟气经过烟气处理系统净化处理达到安全排放标准后，排入大气。说明本发明的装置和工艺能有效去除二噁英等有机毒物的含量。

[0073]

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上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，

本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

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图1

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