專利名稱：用于通過熱處理分離炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過熱處理分離炭的方法，在該方法中，利用進(jìn)給裝置將要 被處理的物質(zhì)送至傳送器裝置，該傳送器裝置連接到基本為湯姆遜轉(zhuǎn)化爐(Thompson Converter)類型的處理空間。利用相對(duì)于該處理空間封閉的傳送器裝置使要被處理的物質(zhì) 在該處理空間中沿其縱向移動(dòng)。將通過從處理空間到傳送器系統(tǒng)中包含的要被處理的物質(zhì) 的熱傳遞形成的熱解氣體傳送到設(shè)在該處理空間中的燃燒空間中，以便燃燒該氣體，利用 排放裝置將由此形成的煙氣從處理空間排放出，并且從傳送器裝置排放出被熱處理的物質(zhì) 以便進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
背景技術(shù)：
用于上述目的的常規(guī)湯姆遜轉(zhuǎn)化爐類型的設(shè)備的使用是基于要被處理的物質(zhì)向 設(shè)在該設(shè)備的處理空間中的一個(gè)或多個(gè)螺旋傳送器的進(jìn)給，利用該螺旋傳送器，要被處理 的物質(zhì)在該處理空間的縱向方向上被傳遞，同時(shí)被間接加熱。利用從螺旋傳送器向要被處 理的物質(zhì)傳遞的熱在螺旋傳送器中被炭化(碳化/carbonized)的物質(zhì)被從傳送器的一端 排放至收集傳送器，該收集傳送器將被炭化的物質(zhì)傳遞出處理空間。在這樣的方案中，在螺 旋傳送器中產(chǎn)生的熱解氣體通常在要被處理的物質(zhì)中沿其行進(jìn)方向從螺旋傳送器的排放 端被攜帶到收集室，并且進(jìn)一步到連接導(dǎo)管以到達(dá)在螺旋傳送器空間下方的燃燒爐，在該 燃燒爐中該熱解氣體被燃燒。燃料氣體離開該燃燒爐，進(jìn)入螺旋傳送器空間，其中燃料氣體 中包含的熱在經(jīng)排放組件從處理空間被排出之前，通過對(duì)流換熱被傳遞至螺旋傳送器中。這種設(shè)備的啟動(dòng)需要在開始實(shí)際的炭化處理之前，例如利用在燃燒爐中燃燒的固 體燃料將燃燒爐整個(gè)加熱到足夠高的溫度，以使得熱解氣體能夠燃燒，并且使該系統(tǒng)然后 以被稱為自持方式的方式工作。由于此原因，該方案繁瑣并且尤其在初始啟動(dòng)方面很慢。當(dāng)前還存在一些上述類型的方案，其中燃燒爐具有煤油燃燒器以保持輔助火焰， 從而提供了另外的實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，在與螺旋傳送器裝置的傳遞方向相反的方 向上傳送的熱解氣體被攜帶至燃燒爐以便在燃燒器火焰中燃燒。目前，上述類型的設(shè)備的最大不便在于，由于為加熱螺旋傳送器所施加的間接或 對(duì)流傳熱所導(dǎo)致的它們的有限“體積效率[W/m3]”。一方面，這顯著延長了在能夠開始實(shí)際 的連續(xù)炭化處理之前的設(shè)備的冷啟動(dòng)。另一方面，一個(gè)本質(zhì)缺陷在于爐空間的預(yù)熱需要在 相對(duì)長的時(shí)間段中使用固體燃料，或者連續(xù)使用由單獨(dú)的燃料產(chǎn)生的輔助火焰，以允許熱 解氣體燃燒。因此，當(dāng)前的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)具有合理投資和運(yùn)作成本的炭分離處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是對(duì)于上述問題提供決定性的改進(jìn)，從而能夠顯著提高本領(lǐng)域 的技術(shù)水平。為此，本發(fā)明的方法的主要特征在于，首先，使用連續(xù)氣體燃燒器裝置燃燒熱 解氣體，其次，基本通過來自氣體燃燒器裝置的火焰和燃燒空間的壁的直接輻射實(shí)現(xiàn)處理 空間中的傳送器系統(tǒng)的熱傳遞。
將描述的本發(fā)明的方法的最重要的優(yōu)點(diǎn)包括本發(fā)明的方法的操作原理、適合于該 方法的設(shè)備及該方法的使用的簡單性和有效性。本發(fā)明的方法使得能夠通過首先使用具有 相對(duì)于環(huán)境基本氣密的進(jìn)給和排放部件的連續(xù)傳送器裝置，以技術(shù)上非常簡單和高效的方 式通過熱處理來實(shí)現(xiàn)從要被處理的物質(zhì)中分離炭。這使得可防止在傳送器裝置中向熱解氣 體供給氧，其中根據(jù)逆流原理朝傳送器裝置的進(jìn)給端行進(jìn)的氣體由于其中包含的熱被傳遞 到在相反方向上行進(jìn)的要被處理的物質(zhì)而被有效地冷卻，因而使得熱解氣體在理想的溫度 下被傳送至氣體燃燒器以便燃燒。由于本發(fā)明的方法利用了大的燃燒空間，大的內(nèi)部體積 首先使得燃料氣體能夠如EU垃圾焚化指導(dǎo)中所要求的在超過850°C的溫度下燃燒兩秒鐘 的延遲時(shí)間。另外，對(duì)于SNCR氮還原(選擇性非催化還原)有利的條件，即800到1100°C 的溫度和氧化氣氛在燃燒空間的后部獲得。當(dāng)向傳送器裝置的熱傳遞通過來自一個(gè)或多個(gè)氣體燃燒器的火焰的直接輻射熱 (該輻射熱傳遞與溫度的四階成比例)在處理空間中進(jìn)行，從而由于來自氣體火焰的直接 輻射比對(duì)流熱傳遞更快地顯著升高了傳送器系統(tǒng)的表面溫度而加速炭分離過程的啟動(dòng)時(shí)， 根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的設(shè)備的體積效率是最優(yōu)的。因此，本發(fā)明的方法使得能夠組裝緊湊的、比 對(duì)應(yīng)的當(dāng)前可用的設(shè)備小得多的、當(dāng)然在投資、服務(wù)和維護(hù)成本方面比現(xiàn)有技術(shù)也便宜得 多的設(shè)備。本發(fā)明的方法的其它優(yōu)選實(shí)施例在關(guān)于該方法的從屬權(quán)利要求中被公開。


下文，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，在附圖中圖1作為示例示出其操作基于本發(fā)明的方法的設(shè)備的透視圖；圖2示出說明類似設(shè)備的操作原理的縱向截面圖；以及圖3示出其中應(yīng)用本發(fā)明的方法的設(shè)備的優(yōu)選PI圖表。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種通過熱處理分離炭的方法，在該方法中，利用進(jìn)給裝置1將要被 處理的物質(zhì)X送至傳送器裝置3，該傳送器裝置3連接到基本為湯姆遜轉(zhuǎn)化爐類型的處理空 間2。利用相對(duì)于該處理空間2封閉的傳送器裝置3使要被處理的物質(zhì)χ在該處理空間2 中沿其縱向s移動(dòng)，其中將通過從處理空間到傳送器系統(tǒng)中包含的要被處理的物質(zhì)χ的熱 傳遞形成的熱解氣體y傳送到設(shè)在該處理空間中的燃燒空間4中，以便燃燒該氣體，利用排 放裝置5將由此形成的煙氣y’從處理空間排放出，并且從傳送器裝置排放出熱處理后的物 質(zhì)χ’以便進(jìn)一步處理。特別參照?qǐng)D2的示例性縱向截面圖，首先，使用連續(xù)氣體燃燒器裝 置7燃燒熱解氣體y。其次，基本通過來自氣體燃燒器裝置7的火焰以及來自燃燒空間4的 壁的直接輻射執(zhí)行在處理空間2中的傳送器系統(tǒng)3的熱傳遞。作為本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在傳送器裝置3中通過逆流朝傳送器裝置 的進(jìn)給端I傳送熱解氣體1，以便將熱解氣體中包含的熱傳遞到在相反方向S上移動(dòng)的要 被處理的物質(zhì)χ，并且將冷卻的熱解氣體y進(jìn)給到氣體燃燒器裝置7。作為另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 例，通過在處理空間1外部的連接到傳送器裝置3的流動(dòng)裝置8將熱解氣體y傳送至氣體 燃燒器裝置7。
作為本發(fā)明的方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，利用具有相對(duì)于環(huán)境基本氣密的進(jìn)給和 排放部件la、Ib的連續(xù)傳送器裝置3結(jié)合處理空間2處理要被處理的物質(zhì)X，該裝置例如利 用被電動(dòng)機(jī)ο驅(qū)動(dòng)并且被變頻器無級(jí)調(diào)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)螺旋傳送器3a或類似裝置實(shí)現(xiàn)。例如可通過使用芬蘭專利119125的進(jìn)給裝置和方法將要被處理的物質(zhì)進(jìn)給到傳 送器系統(tǒng)3，以便尤其首先以連續(xù)方式并且其次根據(jù)圖3的PI圖表的原理例如以如下方式 實(shí)現(xiàn)要被處理的物質(zhì)的過量供給，即，防止生產(chǎn)氣體(廢氣/process gas)從該傳送器裝置 或處理空間以不受控制的方式泄漏到環(huán)境中。作為另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)最好的加熱效果，利用與傳送器裝置平行地設(shè) 置到處理空間2的進(jìn)入壁2a上的一個(gè)或多個(gè)氣體燃燒器7 ；7a在傳送器系統(tǒng)3被引入處理 空間2之后馬上加熱該傳送器系統(tǒng)3。作為又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例并且特別地參考圖2中公開的原理，例如為一個(gè)或多個(gè)螺 旋傳送器3a的傳送器裝置3的傳輸功率在處理空間的縱向方向s上改變，以便特別地從該 傳送器裝置3的進(jìn)給端I朝其排放端II減小要被處理的物質(zhì)χ的層厚度。在此情況下，傳 送器裝置3優(yōu)選地通過在其前端具有一個(gè)或多個(gè)較小螺距并且在其后端具有一個(gè)或多個(gè) 較大螺距的螺旋傳送器3a實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步參考圖2的實(shí)施方式，例如為一個(gè)或多個(gè)并行氣體燃燒器7a的氣體燃燒器 裝置7的空氣供給由單獨(dú)的助燃風(fēng)機(jī)9實(shí)現(xiàn)。另一方面，噴射風(fēng)機(jī)10也以優(yōu)選的方式與屬 于氣體燃燒器裝置7的一個(gè)或多個(gè)氣體燃燒器7a相結(jié)合地提供，以便通過噴嘴11將熱解 氣體y抽吸入氣體燃燒器。此外，如附圖中所示，本發(fā)明的方法還允許通過使用如附圖所示的兩個(gè)縱向連續(xù) 進(jìn)給器1 ;la將彼此不同類型的要被處理的物質(zhì)x、w引入傳送器系統(tǒng)，來同時(shí)處理該物質(zhì)， 從進(jìn)給器傳遞的物質(zhì)然后在被螺旋傳送器3a朝處理空間推動(dòng)時(shí)混合。在此方面，當(dāng)然還可 使用例如圖3中所示的PI圖表的方案，不同的材料在單獨(dú)的混合空間中混合，并且被一個(gè) 傳送器傳送至傳送器裝置3。作為另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例并且參照?qǐng)D2和3的原理，通過利用附加的噴嘴裝置ζ將 含氨的介質(zhì)例如尿素噴霧、氨水溶液等進(jìn)給到燃燒空間4，以在處理空間中執(zhí)行氮還原。通 過將上述噴嘴裝置放置在氣體火焰的燃燒區(qū)所到達(dá)處以外，使得通過噴嘴裝置噴射出的介 質(zhì)蒸發(fā)，從而剩余的氨被混合并且具有足夠的時(shí)間作用在煙氣上，以便實(shí)現(xiàn)顯著的氮還原。 此外，本發(fā)明的方法還優(yōu)選地利用例如lambda傳感器確保在燃燒時(shí)保持連續(xù)的過量空氣。很明顯，本發(fā)明并不局限于上文提出的或說明的實(shí)施例，而是可在基本發(fā)明思想 范圍內(nèi)根據(jù)每個(gè)使用目的和應(yīng)用進(jìn)行修改。因此，很明顯，首先，在本發(fā)明的方法中，例如可 在燃燒處理中利用本身已知的常規(guī)控制技術(shù)和自動(dòng)化，例如熱解氣體的燃燒中所需的氧分 析儀和溫度傳感器和/或如圖3的示例性PI圖表中的預(yù)熱燃燒器。類似地，例如在要被處 理的物質(zhì)的處理中可使用這樣的螺旋傳送器裝置，即，該螺旋傳送器裝置具有使得能夠通 過螺旋傳送器裝置的無級(jí)操作調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的炭化和最終溫度的必要控制裝置。當(dāng)然，優(yōu) 選地為應(yīng)用本發(fā)明的方法的設(shè)備提供例如光學(xué)火焰監(jiān)測(cè)分析儀以及如附圖中的連接到傳 送器裝置的“噴管(torch tube)” 12，以允許在必要時(shí)通過如圖3的PI圖表中所示的單獨(dú) 燃燒器中的燃燒釋放熱解氣體，因此該噴管用作使得能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的快速應(yīng)急切斷的安全 閥。
權(quán)利要求
一種通過熱處理分離炭的方法，在所述方法中，利用進(jìn)給裝置(1)將要被處理的物質(zhì)(x)送至傳送器裝置(3)，該傳送器裝置(3)連接到基本為湯姆遜轉(zhuǎn)化爐類型的處理空間(2)，利用相對(duì)于處理空間(2)封閉的傳送器裝置(3)使要被處理的物質(zhì)(x)在所述處理空間中沿所述處理空間的縱向(s)移動(dòng)，其中將通過從所述處理空間到所述傳送器系統(tǒng)中包含的要被處理的物質(zhì)(x)的熱傳遞形成的熱解氣體(y)傳送到設(shè)在所述處理空間中的燃燒空間(4)，以便燃燒該熱解氣體，利用排放裝置(5)將由此形成的煙氣(y’)從所述處理空間排放出，并且從所述傳送器裝置排放出經(jīng)過熱處理的物質(zhì)(x’)以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，其特征在于，首先使用連續(xù)氣體燃燒器裝置(7)燃燒熱解氣體(y)，其次基本通過來自氣體燃燒器裝置(7)的火焰和燃燒空間(4)的壁的直接輻射實(shí)現(xiàn)處理空間(2)中的傳送器系統(tǒng)(3)的熱傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在傳送器裝置(3)中利用逆流朝所述傳送器裝 置的進(jìn)給端(I)傳送熱解氣體(y)，以便將熱解氣體中包含的熱傳遞給在相反方向(s)上移 動(dòng)的要被處理的物質(zhì)(x)，并且將冷卻的熱解氣體(y)供給到氣體燃燒器裝置(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，通過在處理空間(2)外部的連接到傳送器 裝置(3)的流動(dòng)裝置(8)將熱解氣體(y)傳送至氣體燃燒器裝置(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過具有相對(duì)于環(huán)境基本氣密的 進(jìn)給和排放部件(la，lb)的連續(xù)的傳送器裝置(3)并結(jié)合處理空間(2)來處理要被處理的 物質(zhì)(x)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，傳送器裝置(3)設(shè)計(jì)為由電動(dòng)機(jī)(0)驅(qū)動(dòng)并且 例如由變頻器無級(jí)調(diào)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)螺旋傳送器(3a)或類似裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)最有效的加熱效果，利用 與傳送器裝置平行地設(shè)置在處理空間的進(jìn)入壁(2a)上的一個(gè)或多個(gè)氣體燃燒器(7 ；7a)在 傳送器系統(tǒng)(3)被引入處理空間(2)之后馬上加熱該傳送器系統(tǒng)(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，例如為一個(gè)或多個(gè)螺旋傳送器 (3a)的傳送器裝置(3)的傳輸功率在處理空間的縱向方向(s)上改變，以便尤其從傳送器 裝置⑶的進(jìn)給端⑴朝排放端(II)減小要被處理的物質(zhì)⑴的層厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，傳送器裝置(3)通過在前端具有較小螺距并且 在后端具有較大螺距的一個(gè)或多個(gè)螺旋傳送器(3a)實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，例如為一個(gè)或多個(gè)并行氣體燃燒 器(7a)的氣體燃燒器裝置(7)的空氣供給由助燃風(fēng)機(jī)(9)實(shí)現(xiàn)，和/或噴射風(fēng)機(jī)(10)與 屬于氣體燃燒器裝置(7)的一個(gè)或多個(gè)氣體燃燒器(7a)結(jié)合使用，以便通過噴嘴將熱解氣 體(y)抽吸入氣體燃燒器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，利用附加的噴嘴裝置(z)將含氨 介質(zhì)，例如尿素噴霧、氨水溶液等進(jìn)給到燃燒空間(4)，以在處理空間中執(zhí)行氮還原。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過熱處理分離炭的方法，在所述方法中，利用進(jìn)給裝置(1)將要被處理的物質(zhì)(x)送至傳送器裝置(3)，該傳送器裝置(3)連接到基本為湯姆遜轉(zhuǎn)化爐類型的處理空間(2)。首先，使用連續(xù)氣體燃燒器裝置(7)燃燒熱解氣體(y)，其次，基本通過來自氣體燃燒器裝置(7)的火焰和燃燒空間(4)的壁的直接輻射實(shí)現(xiàn)處理空間(2)中的傳送器系統(tǒng)(3)的熱傳遞。
文檔編號(hào)F23G5/027GK101943410SQ200910174238
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者S·圖基艾寧 申請(qǐng)人:普雷塞科有限責(zé)任公司