工程热物理所循环流化床实验室研发团队，近日提出稻壳/垃圾飞灰流化共融路线，解决垃圾飞灰熔融需要的能量和助熔剂问题。城市生活垃圾焚烧面临的突出问题是焚烧飞灰的无害化处理“最后一公里”难以解决，垃圾飞灰作为危险废弃物，其处置严重依赖于引进技术，成本极高，已成为垃圾焚烧全过程中污染控制和风险管理的瓶颈问题。高温熔融技术可实现有机污染物分解和重金属固化，被认为是飞灰无害化、资源化的终极处理技术。飞灰中含有大量Cl元素，熔融过程中会产生HCl、含有重金属的二次污染物；同时，飞灰CaO含量高达30%以上，熔融过程需要添加助熔剂，综合能耗很高。以上两个方面原因，限制了飞灰熔融技术在工业上的推广，低能耗飞灰熔融技术研发迫在眉睫。
项目组针对垃圾飞灰多种矿物质、氯元素、碱金属组分与稻壳之间的耦合和牵制竞争反应开展研究，深入探讨了H2O、CO、Air等复杂气氛，矿物添加剂对飞灰熔融过程氯迁移转化影响机制，确定了污染物氯脱除温度和位置窗口；探究了稻壳灰与飞灰共熔特性，揭示了两种灰分不同配伍比例下矿物质生成转化规律、玻璃相生成条件；全面开展了稻壳与飞灰流化特性研究，对预热固相微观形貌、孔隙结构、元素分布进行深入分析，揭示了预热矿物质元素之间的反应机理，这些基础和小试研究，为飞灰流化熔融耦合工艺研发提供了关键基础数据支撑。
相关研究成果已在Journal of the Energy Institute、Journal of Thermal Science、ICEE国际会议等国内外期刊、会议发表论文4篇。
图1 不同稻壳灰和飞灰配伍比例下高温处理熔渣XRD图谱
图2 不同稻壳灰和飞灰配伍比例下高温处理熔渣玻璃体含量
图3 预热气体成分含量和预热固相孔径分布