專利名稱：降低灰中殘?zhí)己康姆椒ê脱b置的制作方法
降低灰中殘?zhí)己康姆椒ê脱b置本發(fā)明涉及降低灰中、優(yōu)選煤灰中殘?zhí)己康姆椒ê脱b置，其中將具有廣20重量％碳含量的灰引入反應(yīng)器、尤其是流化床反應(yīng)器中，并在70(Tll00°C、優(yōu)選75(T900°C的溫度下進(jìn)行燃燒。將在燃燒期間產(chǎn)生的有機(jī)材料的殘余物稱作灰。灰顆粒的組成主要取決于易燃材料且具有從在金屬化合物(主要是氧化物和碳酸(氫)鹽如Al203、Ca0、Fe203、Mg0、Mn0、P2O5, K2O, SiO2, Na2CO3^ NaHCO3)上殘留的碳和礦物(石英)到有毒物質(zhì)如重金屬(例如砷和鋅)和二噁英?；抑泻械臍?zhí)嫉拇蟛糠?，至?0重量％的量集中在煤的核心中，其被金屬氧化物化合物包圍。這種灰不適合簡(jiǎn)單傾倒，而是必須宣稱為有害廢物，因?yàn)槠湮鼭袂胰绻M(jìn)行不適當(dāng)傾倒，浙出的溶解性成分由此能夠進(jìn)入地下水中。這種形式的灰也不能用作水泥工業(yè)中的填料，因?yàn)闅執(zhí)純?nèi)容物劣化粘結(jié)性能。在灰中、尤其是具有O. 9^1. lkg/Ι堆密度的得自燃煤電站的飛灰中殘?zhí)己康膯?wèn) 題，僅僅作為在微波輻射下透過(guò)保護(hù)性封裝碳核的金屬氧化物的實(shí)驗(yàn)而知曉。例如EP O521 059 BI描述了一種確定飛灰中碳含量的方法?；谠撃康?在測(cè)量室中收集灰試樣,所述測(cè)量室充當(dāng)微波共振空間，并將所述試樣暴露在微波輻射下。通過(guò)測(cè)量試樣和參比材料的吸收，能夠確定試樣材料的介電常數(shù)并由此最終用于評(píng)價(jià)殘?zhí)己?。US 4，705，409同樣描述了微波輻射的用途以及確定飛灰中的碳含量?；谠撃康?，將飛灰暴露在微波輻射下以測(cè)量吸收率。由此一部分微波輻射被碳吸收，剩余的輻射在吸收流體中被吸收。根據(jù)在存在和不存在灰試樣下的測(cè)量中該吸收流體溫度的變化，能夠推斷碳含量。由于吸收微波輻射，所以飛灰中的碳內(nèi)容物能夠發(fā)生部分還原，然而這需要比較高的福射能。例如從DE 102 60 745 Al可已知在具有流化床的反應(yīng)器中對(duì)粒狀固體進(jìn)行熱處理的方法，尤其是焙燒礦石，在所述流化床中將源自微波源的微波輻射供應(yīng)至反應(yīng)器中。為了提高能量的利用和微波輻射的供應(yīng)，通過(guò)中心供應(yīng)管從下部向反應(yīng)器的混合室中引入氣體或氣體混合物，其中所述氣體供應(yīng)管至少部分地被通過(guò)供應(yīng)流化氣體而流化的靜態(tài)環(huán)形流化床所包圍。通過(guò)所述中心氣體供應(yīng)管實(shí)施微波的供應(yīng)。本發(fā)明的目的是以有效方式將灰的殘?zhí)纪耆紵?，同時(shí)提供一種在能量方面盡可能聞效的程序。通過(guò)具有權(quán)利要求I的特征的本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)該目的，特征在于將具有f 20重量％碳含量的灰引入反應(yīng)器中并在70(Tll0(TC、優(yōu)選75(T900°C的溫度下在其中進(jìn)行燃燒，其中在燃燒期間，將微波輻射供應(yīng)至反應(yīng)器中并至少部分回收在燃燒期間所釋放的能量。此處，流化床反應(yīng)器的使用是首要有利的，因?yàn)橐源朔绞剑繂挝粫r(shí)間內(nèi)微波輻射能夠到達(dá)特別高量的灰表面。由于利用微波進(jìn)行照射，所以優(yōu)選對(duì)灰中的殘?zhí)歼M(jìn)行加熱，導(dǎo)致燃燒速率提高。殘?zhí)既紵尫诺哪芰侩S后被部分回收。通過(guò)供應(yīng)相應(yīng)量的空氣或另外的燃料，將燃燒溫度保持在 800°C下。在絕熱條件下，能夠?qū)囟壬擀?T表示為殘?zhí)己康姆蔷€性函數(shù)，據(jù)此，在飛灰中I重量％的碳的條件下，每重量百分比的碳的溫升為 290°C，在5重量％的碳的條件下，每重量百分比的碳的溫升為 170°C，且在10重量％的碳的條件下，每重量百分比的碳的溫升為 120°C (假設(shè)灰中的主要礦物成分是SiO2且廢氣中氧的含量為
I.7^1. 8%)。由此，不僅能夠?qū)⒒肄D(zhuǎn)化成適合傾倒或甚至可用于水泥工業(yè)中的材料，而且還能夠利用碳內(nèi)容物以回收能量。在燃燒之后，剩余的灰殘余物中的殘?zhí)己康陀贠. I重量％，優(yōu)選不超過(guò)O. 01重量％。在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，將灰在至少100°C、優(yōu)選至少120°C、尤其優(yōu)選150°C 30(TC的溫度下裝填到反應(yīng)器中，因?yàn)橐源朔绞奖仨毠?yīng)更少的另外的能量用于燃燒工藝。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是，直接在其產(chǎn)生之后，例如在燃煤電站中，將灰經(jīng)歷本發(fā)明的方法。這將使得可對(duì)預(yù)熱的干灰進(jìn)行直接加工。
另外，將首先在傾倒之后臨時(shí)能夠具有不超過(guò)20重量％、尤其不超過(guò)15重量％的殘水含量的灰供應(yīng)至在反應(yīng)器上游提供的干燥裝置。在該干燥裝置中，將灰預(yù)熱至至少100°C、優(yōu)選至少120°C、尤其優(yōu)選150°C 300°C的溫度，其中同時(shí)，灰中所含有的水因這種加熱而蒸發(fā)。由于這種預(yù)處理，可減少引入反應(yīng)器中的能量的量。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將在干燥期間得到的水作為冷凝物供應(yīng)至蒸汽發(fā)生器中并將該蒸汽的至少一部分作為能量載體再次循環(huán)入干燥裝置中。由于該循環(huán)在內(nèi)部，所以能夠使得干燥階段的能量損耗最小化。根據(jù)本發(fā)明的能量回收的一個(gè)方面提供，對(duì)反應(yīng)器中釋放的能量進(jìn)行至少部分利用以產(chǎn)生蒸汽。當(dāng)工藝包括干燥裝置時(shí)，特別地，建議至少部分使用在燃燒期間所釋放的能量以在蒸汽發(fā)生器中蒸發(fā)在干燥期間得到的冷凝物并再次將由此得到的蒸汽供應(yīng)至干燥裝置中。在蒸汽發(fā)生器的下游能夠提供其他單元以進(jìn)行能量回收。此外，根據(jù)本發(fā)明向反應(yīng)器中引入其他燃料、尤其是煤是有可能的。結(jié)果，燃燒溫度能夠在75(T900°C的特別有利的范圍內(nèi)保持恒定。另外，不需要通過(guò)微波輻射來(lái)實(shí)施全部能量輸入。特別地，當(dāng)在燃煤電站下游實(shí)施本發(fā)明的方法且由此煤易于獲得時(shí)，建議使用煤作為燃料。為了優(yōu)化傳質(zhì)和傳熱，有利的是從下部通過(guò)優(yōu)選的中心氣體供應(yīng)管(中心管或中心管道)向反應(yīng)器的混合室中引入氣體或氣體混合物，其中所述氣體供應(yīng)管被灰的靜態(tài)環(huán)形流化床至少部分包圍，所述灰通過(guò)供應(yīng)流化氣體進(jìn)行流化，并通過(guò)同一氣體供應(yīng)管將微波輻射導(dǎo)入混合室中。通過(guò)氣體供應(yīng)管引入的氣體和/或所述流化氣體含有燃燒所需要的氧氣。根據(jù)本發(fā)明的特別適用于實(shí)施上述方法的裝置包括形成為流化床反應(yīng)器以對(duì)灰進(jìn)行熱處理的反應(yīng)器和微波源。此外，將氣體供應(yīng)系統(tǒng)連接到反應(yīng)器上，以流動(dòng)通過(guò)所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)的氣體將固體從灰的靜態(tài)環(huán)形流化床夾帶進(jìn)入反應(yīng)器的混合室的方式形成所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其中通過(guò)所述微波源產(chǎn)生的微波輻射能夠通過(guò)所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)。同時(shí)，用于引入燃料的燃料導(dǎo)管向反應(yīng)器內(nèi)開(kāi)放。最后，所述裝置還包括在反應(yīng)器下游提供的用于熱回收的單元。當(dāng)在反應(yīng)器上游提供干燥裝置時(shí)，實(shí)現(xiàn)了裝置的改進(jìn)，所述干燥裝置利用源自蒸汽發(fā)生器的蒸汽以循環(huán)方式運(yùn)行。在這種循環(huán)中，通過(guò)導(dǎo)管將在干燥裝置中得到的冷凝物引入蒸汽發(fā)生器中，在那里通過(guò)供入能量(優(yōu)選所述能量是在反應(yīng)器中的燃燒過(guò)程中得到的)，可將冷凝物轉(zhuǎn)換成蒸汽并原樣傳送回干燥裝置中。
根據(jù)實(shí)施方案的如下說(shuō)明和附圖
，也能夠展現(xiàn)本發(fā)明的其他發(fā)展、優(yōu)勢(shì)和可能的應(yīng)用。所述的和/或所顯示的所有特征形成本發(fā)明本身或任意組合形式的主旨，與其包括在權(quán)利要求書(shū)中或其背景參考中無(wú)關(guān)。在所述附圖中圖I顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的方法和裝置的工藝圖；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的方法和裝置的工藝圖；圖3示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的裝置的構(gòu)造。
圖I顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的不具有預(yù)干燥階段的方法。通過(guò)導(dǎo)管1，將具有例如250°C溫度和例如10t/h質(zhì)量流量的干灰供應(yīng)至燃燒反應(yīng)器3中。同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)管2將煤作為具有環(huán)境溫度(例如25°C)的其他燃料引入反應(yīng)器3中。原則上，此處還能夠使用其他燃料如柴油、汽油或燃?xì)?。通過(guò)微波源4，向反應(yīng)器3中注入電磁波(微波)，其中能夠設(shè)置不同的波長(zhǎng)。合適的微波源包括例如磁電管或速調(diào)管。此外，能夠使用具有相應(yīng)盤(pán)管或功率晶體管的高頻發(fā)生器。通過(guò)微波源發(fā)射的電磁波的頻率通常在300MHf30GHz的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，使用ISM頻率 435MHz、915MHz 和 2. 45GHz。在70(Tll00°C、優(yōu)選75(T900°C下在反應(yīng)器3中進(jìn)行燃燒。通過(guò)導(dǎo)管5和7將在
壓縮機(jī)6中壓縮的空氣作為氧氣源注入反應(yīng)器3中。如果反應(yīng)器構(gòu)成流化床反應(yīng)器，則含有氧氣的氣體能夠用作流化氣體和/或單獨(dú)進(jìn)料。將空氣用作氧氣的載體特別有利，因?yàn)槠淠軌蛟诓辉黾映杀镜臈l件下從周圍氣氛中抽取。然而，原則上，僅能夠?qū)⒓冄鯕庾鳛楹鯕獾娜魏螝怏w混合物來(lái)使用。有時(shí)壓縮也不是絕對(duì)需要的。通過(guò)導(dǎo)管8，將例如800°C的熱的燃燒殘余物和氣體傳送入能量回收裝置9中。這種能量回收裝置9能夠?yàn)槔缬糜诋a(chǎn)生蒸汽的單元，其中然后利用蒸汽渦輪將所述蒸汽用于產(chǎn)生電能。如果將本發(fā)明的裝置提供在電站的下游，則這種蒸汽也能夠混入在電站實(shí)際運(yùn)行中得到的蒸汽流中。通過(guò)導(dǎo)管10將具有例如250°C溫度的燃燒殘余物和廢氣從能量回收裝置9轉(zhuǎn)移入旋風(fēng)分離器11中，其中將灰與廢氣分離。然而，為了將固體與廢氣分離，其他分離裝置如過(guò)濾器也是可能的。通過(guò)導(dǎo)管12從工藝中排出殘余的灰，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)管13將廢氣從旋風(fēng)分離器中排出。圖2顯示本發(fā)明的方法和具有用于干燥灰的上游裝置的相關(guān)裝置?；谠撃康?，通過(guò)導(dǎo)管I將具有15%殘水含量的灰裝入干燥器21中。通過(guò)導(dǎo)管22，將在干燥器21中得到的冷凝物供應(yīng)至蒸汽發(fā)生器23中，通過(guò)導(dǎo)管24能夠再次將其作為能量載體從所述蒸汽發(fā)生器23供應(yīng)至干燥階段21。通過(guò)導(dǎo)管25將源自干燥階段21的廢氣排出。然后，通過(guò)導(dǎo)管20，將干燥的灰在例如110°C的溫度和例如10t/h的質(zhì)量流量下供應(yīng)至燃燒反應(yīng)器3中。同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)管2將具有25°C環(huán)境溫度的煤引入反應(yīng)器3中以作為另外的燃料。此處，同樣地，具有例如25°C溫度的空氣用作氧氣源。通過(guò)微波源4，另外將微波輻射引入反應(yīng)器3中，從而對(duì)灰的碳核進(jìn)行活化并使其可進(jìn)行燃燒。由于根據(jù)本發(fā)明的燃燒，灰的殘?zhí)己磕軌蛳陆抵罯. I重量％或甚至該實(shí)施方案中的O. 01重量％，如同也第一實(shí)施方案中那樣。通過(guò)導(dǎo)管8將具有約800°C溫度的熱殘余物和廢氣供應(yīng)至蒸汽發(fā)生器23中，其中將源自干燥階段21的冷凝物轉(zhuǎn)換成蒸汽。在過(guò)量的條件下，能夠從蒸汽發(fā)生器23中抽取另外的蒸汽以進(jìn)行能量利用。結(jié)果，通常需要將另外的水引入蒸汽發(fā)生器本身或通過(guò)未示出的導(dǎo)管引入供應(yīng)導(dǎo)管22中。原則上，還可僅利用在蒸汽發(fā)生器23中通過(guò)燃燒產(chǎn)生的能量的一部分并提供至少一個(gè)另外的下游、未示出的能量產(chǎn)生階段。在最后的能量產(chǎn)生階段之后，在圖2中所述最后能量產(chǎn)生階段為蒸汽發(fā)生器23，將氣體/固體混合物傳送入旋風(fēng)分離器11中以進(jìn)行分離，在此大部分從碳釋放的灰與仍具有例如250°C溫度的熱廢氣分離。圖3顯示具有反應(yīng)器3的所主張?jiān)O(shè)計(jì)的本發(fā)明裝置的構(gòu)造，中心管35向例如圓柱體形的反應(yīng)器3內(nèi)部開(kāi)放，以使得中心管從反應(yīng)器3的底部基本豎直向上延伸。在反應(yīng)器3的底部區(qū)域中，提供未示出的氣體分布器，流化氣體用供應(yīng)導(dǎo)管32通往該氣體分布器。在反應(yīng)器3的形成混合室34的豎直上部區(qū)域中，安排出口 36，所述出口 36通過(guò)導(dǎo)管8向用于能量回收的單元9的內(nèi)部開(kāi)放。通過(guò)導(dǎo)管10將該單元9中含有的廢氣和顆粒兩者都從該單元9傳遞入未示出的分離裝置11中。在與反應(yīng)器3相對(duì)的中心管35的末端，安排微波 源4。通過(guò)中心管35將此處產(chǎn)生的微波射線引入混合室34中。通過(guò)固體導(dǎo)管1，將灰引入反應(yīng)器3中并形成層33，所述層33在反應(yīng)器3的底部上方環(huán)形包圍所述中心管35。通過(guò)導(dǎo)管32引入的氣體使得該環(huán)形流化床33流化，從而形成靜態(tài)流化床。優(yōu)選對(duì)供應(yīng)至反應(yīng)器3的氣體的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得環(huán)形流化床33中的顆粒弗雷德(Froude)數(shù)為約O. 115^1. 15。將所述顆粒弗雷德數(shù)定義為
權(quán)利要求
1.一種降低灰中碳含量的方法，其中將具有f 20重量％碳含量的灰引入反應(yīng)器中并在70(Tii0(rc下在其中燃燒，所述方法的特征在于，在所述燃燒期間，將微波輻射供應(yīng)至所述反應(yīng)器中并至少部分回收在所述燃燒期間所釋放的能量。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在燃燒之后所述灰的殘?zhí)己坎怀^(guò)O.I重量％。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將具有至少100°c溫度的灰引入所述反應(yīng)器中。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將具有至多20重量％的殘水含量的灰供應(yīng)至在所述反應(yīng)器上游提供的干燥裝置中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將在干燥期間得到的水作為冷凝物供應(yīng)至蒸汽發(fā)生器中并將在所述蒸汽發(fā)生器中得到的蒸汽至少部分地作為能量載體再次供應(yīng)入所述干燥裝置中。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)所述反應(yīng)器中釋放的能量進(jìn)行至少部分利用以產(chǎn)生蒸汽。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除了燃料之外，特別地，將煤引入所述反應(yīng)器中。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從下部通過(guò)至少一個(gè)氣體供應(yīng)管向所述反應(yīng)器的混合室中引入氣體或氣體混合物，其中所述氣體供應(yīng)管被由灰構(gòu)成的靜態(tài)環(huán)形流化床至少部分包圍，所述灰通過(guò)供應(yīng)流化氣體進(jìn)行流化，并通過(guò)所述氣體供應(yīng)管將微波輻射供應(yīng)至所述混合室中。
9.一種利用具有流化床的反應(yīng)器降低灰中碳含量的裝置，其中所述反應(yīng)器(3)包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)，以流動(dòng)通過(guò)所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)的氣體將灰從靜態(tài)環(huán)形流化床(33)夾帶進(jìn)入混合室(34)的方式形成所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)，所述靜態(tài)環(huán)形流化床(33)至少部分包圍所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)，具有通過(guò)所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)將微波輻射供應(yīng)至所述反應(yīng)器內(nèi)的微波源(4)，具有用于將燃料進(jìn)料至所述反應(yīng)器(3)中的燃料導(dǎo)管(2)以及在所述反應(yīng)器下游提供的用于回收能量的單元(9)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)器(3)的上游提供有干燥裝置(21)，所述干燥裝置(21)利用源自蒸汽發(fā)生器(23)的蒸汽以循環(huán)的方式運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及降低灰中的碳含量，其中將具有1~20重量%碳含量的灰引入反應(yīng)器中并在700~1100℃的溫度下在其中燃燒。在所述燃燒期間，將微波輻射供應(yīng)至所述反應(yīng)器中并至少部分回收在所述燃燒期間所釋放的能量。
文檔編號(hào)B01J8/42GK102917785SQ201180026619
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
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