專利名稱：灰分中未燃燒碳的增氧燃燒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理灰分以減少灰分中未燃燒碳和碳化合物的含量.
背景技術(shù)：
當(dāng)諸如煤或石油焦等固體燃料用于在爐子或鍋爐中燃燒時(shí)，燃燒效率低常常會(huì)產(chǎn)
生含有少量的未燃燒碳("UBC")的灰分(也稱作"飛灰")。當(dāng)采用常規(guī)的基于燃燒 的技術(shù)來(lái)減少氮氧化物("NOx")的排放量時(shí)，常常會(huì)加劇這個(gè)問(wèn)題.這種通常通過(guò) 引燃損失(LOI)測(cè)試來(lái)測(cè)量的未燃燒碳，會(huì)存在幾個(gè)問(wèn)題。首先，由于灰分中的未 燃燒碳代表一部分燃料的未實(shí)現(xiàn)熱值，這種熱值的增量必須通過(guò)燃燒更多的燃料來(lái)彌 補(bǔ)。其次(通常也是最關(guān)鍵的)，灰分可以用來(lái)代替混凝土中使用的一部分水泥，但 是當(dāng)灰分中未燃燒碳的含量超過(guò)某個(gè)閾值(典型地為3-6%)時(shí)，該灰分通常將不再 適用于作為混凝土中水泥的替代物，這導(dǎo)致鍋爐操作人員必須為處置灰分而花錢。這 個(gè)問(wèn)題由于如下事實(shí)變得進(jìn)一步嚴(yán)重當(dāng)未燃燒碳的量增加時(shí)，必須處置的灰分的質(zhì) 量也隨之增加。
以允許灰分用作水泥替代物，但是這些方法常常是昂責(zé)且極其復(fù)雜的。例如，目前可 用的處理方法包括循環(huán)流化床裝置，這會(huì)存在密集維修，經(jīng)驗(yàn)還表明，這些處理方法 局限于它們能夠有效處理的未燃燒碳含量的范圍內(nèi)。雖然也已提出過(guò)將基于氧氣的系 統(tǒng)和增氧系統(tǒng)用于這些處理方法中，但它們也是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，并在商業(yè)上具有有 限的成功.
本發(fā)明提供本文所描述的優(yōu)點(diǎn)在于一種方法，其在用于實(shí)施該方法的操作條件和 裝置方面較不復(fù)雜.
發(fā)明概述
本發(fā)明的一方面是一種降低含有未燃燒碳的灰分中碳含量的方法，其包括 將含有未燃燒碳的灰分顆粒夾帶(entraining)入含有超過(guò)21體積％氧氣的氣態(tài) 氧化劑流中，形成所述灰分與所述氧化劑混合成的混合流(flowing mixed stream), 使該混合流通過(guò)燃燒室，混合流中的灰分中的未燃燒碳在燃燒室中燃燒產(chǎn)生夾帶于包 含燃燒產(chǎn)物的氣流中的灰分產(chǎn)物流，所述灰分產(chǎn)物流具有降低的碳含量，
其中，被夾帶入灰分顆粒的氧化劑流中含有的熱量足以維持所迷灰分中的未燃燒碳在所述燃燒室中的燃燒，但并未高到使灰分顆粒開(kāi)始熔融，
任選地將額外的氣態(tài)氧化劑提供入燃燒室，如果提供的話，使其與灰分中的未燃 燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳或與燃燒產(chǎn)物進(jìn)行燃燒，以 及
從所述燃燒室中排出所述產(chǎn)物流，將其送入裝置中，在該裝置中將碳含量降低的 灰分與所述產(chǎn)物流分離，從所迷裝置中得到碳含量降低的灰分和包含燃燒產(chǎn)物的氣態(tài) 產(chǎn)物流。
本發(fā)明的另一方面是一種降低含有未燃燒碳的灰分中碳含量的方法，其包括
將含有未燃燒碳的灰分顆粒以及著火溫度低于所述未燃燒碳的著火溫度的固體 可燃物顆粒夾帶入含有超過(guò)21體積％氧氣的氣態(tài)氧化刑流中，形成所述灰分和固體 可燃物與所述氧化劑混合成的混合流，使該混合流通過(guò)燃燒室，混合流中的固體可燃 物和灰分中的未燃燒碳在燃燒室中燃燒產(chǎn)生夾帶于包含燃燒產(chǎn)物的氣流中的灰分產(chǎn) 物流，所述灰分產(chǎn)物流具有降低的碳含量，
其中，被夾帶入灰分顆粒和固態(tài)可燃物顆粒的氧化劑流中含有的熱量足以維持所 迷未燃燒碳和固體可燃物在所述燃燒室中的燃燒，但并未高到使灰分顆粒開(kāi)始熔融，
任選地將額外的氣態(tài)氧化劑提供入燃燒室，如果提供的話，使其與灰分中的未燃 燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳、與額外的固體可燃物或與 燃燒產(chǎn)物進(jìn)行燃燒，以及
從所述燃燒室中排出所述產(chǎn)物流，將其送入裝置中，在該裝置中將碳含量降低的 灰分與所述產(chǎn)物流分離，從所述裝置中得到碳含量降低的灰分和包含燃燒產(chǎn)物的氣態(tài) 產(chǎn)物流，
本發(fā)明在以下方法中有用其中灰分中的未燃燒碳占燃燒室中正燃燒的可燃物 總質(zhì)量的至少50%的方法，以及其中除灰分中的未燃燒碳之外的燃料同時(shí)在燃燒室中 燃燒，以致灰分中的未燃燒碳占正燃燒的可燃物的總質(zhì)量的少于50V。(例如將灰分送 入燃煤鍋爐或其它燃燒裝置時(shí))的方法.
本文所用的"未燃燒碳"指含碳固體，例如從含碳燃料的燃燒中殘留的未燃燒的 物質(zhì)。
本文所用的物質(zhì)在具有特定氧含量的大氣(atmosphere)中的"著火溫度"是與 具有該氧含量的大氣接觸的產(chǎn)品在即使沒(méi)有單獨(dú)的點(diǎn)火源(例如火花點(diǎn)火器或引燃火 焰)的情況下也開(kāi)始燃燒的最低溫度.
附圖簡(jiǎn)述
圖l為本發(fā)明方法的流程圖。圖2為

圖1中所示裝置的一個(gè)部件的橫截面視圖. 圖3為本發(fā)明中有用的優(yōu)選實(shí)施方式的橫截面視圖。 圖4為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的流程圖，
圖5為可實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的另一種實(shí)施方式的橫截面視圖。 發(fā)明詳述
圖1示出了可以實(shí)施本發(fā)明的一種裝置。參照?qǐng)D1，提供燃燒室l,在那里進(jìn)行 灰分的點(diǎn)燃和燃燒，燃燒室l可以簡(jiǎn)單地為中空管或其它中空容器，其具有灰分和氧 化劑流的合適入口以及經(jīng)燃燒的灰分的合適出口 ，燃燒室1也可以是旋轉(zhuǎn)窯或鍋爐(例 如發(fā)電的燃煤鍋爐)。燃燒室1應(yīng)足夠大，以提供進(jìn)行本文所述操作所需的容量和停 留時(shí)間，其內(nèi)部應(yīng)能夠承受本文所述的燃燒室內(nèi)部達(dá)到的溫度，因此燃燒室可由耐火 材料制成，或襯有耐火材料，或被吸熱材料(例如水或其它蒸發(fā)液體，或經(jīng)歷吸熱反 應(yīng)的材料)管包圍。
灰分流3通入燃燒室，優(yōu)選在接近燃燒室的一端通入。按照本發(fā)明處理的灰分通 常包含經(jīng)歷過(guò)高溫處理(例如燃燒室或氣化器處理)的含有含碳灰分的燃料的殘留物.
優(yōu)選在或接近送入灰分流3的燃燒室的同一端將氧化劑流5送入燃燒室。氣化刑 流5含有超過(guò)21體積％的氧氣，但是可以含有更高的氧氣濃度，例如至少25體積％, 至少50體積％，或甚至至少卯體積％.圖2示出了將灰分流3和氧化刑流5進(jìn)料的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。
任選地，還可將補(bǔ)充氣化劑7送入燃燒室1的內(nèi)部。如下面更詳細(xì)描述的，送入 補(bǔ)充氧化劑，以使之與灰分在灰分中的未燃燒碳在燃燒室1內(nèi)點(diǎn)燃并開(kāi)始燃燒之后接 觸。補(bǔ)充氧化劑7可以包括空氣、富氧空氣或商購(gòu)純度的氧氣。因此，補(bǔ)充氧化劑通 常含有21體積％至99.9體積°/。的氧氣。
可通過(guò)采用商購(gòu)純度的氧氣，或通過(guò)將商購(gòu)純度的氧氣與空氣混合至達(dá)到所需的 總氧氣含量來(lái)獲得氧化刑流和任何補(bǔ)充氧化劑流所需的氧氣組成，
與送入燃燒室1的灰分中未燃燒碳的含量相比，物流9含有的灰分中未燃燒碳的 含量被降低了。物流9還含有諸如二氧化碳和水蒸汽的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物，且可以包含一 氧化碳。物流9從燃燒室1的合適出口 (優(yōu)選在送入灰分流3的那一端的相反端)流 (pass)到分離裝置11,包含灰分的固體與物流9的氣態(tài)組分在該裝置中分離.物沐 13表示從分離裝置11中回收的固體。物流15基本上包含物流9中所有的氣態(tài)組分. 一種典型的優(yōu)選分離裝置11是常規(guī)設(shè)計(jì)的旋風(fēng)分離器，只要它能夠在物流9中輸送 進(jìn)入裝置11中的物料所處的高溫下進(jìn)行持續(xù)操作.如果需要的話，可以例如通過(guò)經(jīng) 由與另一物流的間接熱交換進(jìn)行的傳熱或通過(guò)驟冷將物流體9冷卻.參照?qǐng)D2,其示出了燃燒室1的內(nèi)部。從任何合適的容器或輸送系統(tǒng)(例如螺旋 加料器或震動(dòng)料斗)以灰分顆粒流3的形式提供灰分?；曳至?優(yōu)選從氣化劑流5的 上方進(jìn)入燃燒室l的內(nèi)部，以利用重力的幫助。
將氧化劑流5送入燃燒室1內(nèi)部，其速度和動(dòng)量足以將灰分流3中的灰分顆粒夾 帶入氧化劑流中，從而形成氧化劑和灰分的混合流.可基于進(jìn)料速率和灰分流中粒度 分布容易地確定有效實(shí)現(xiàn)將灰分夾帶入氧化劑流中的氧化劑流5的最小速度.
優(yōu)選將灰分流3和氧化劑流5獨(dú)立地送入燃燒室1 (如圖2所示)，以便完全在燃 燒室1內(nèi)進(jìn)行將灰分顆粒流夾帶入氧化劑流.然而，在另其它實(shí)施方式中，可以在燃 燒室本身的上游發(fā)生將灰分顆粒流夾帶入氧化刑流.圖5示出了 一個(gè)這樣的實(shí)施方式.
圖2還顯示了從形成氧化劑和灰分的混合流的下游將補(bǔ)充氧化刑7 (如果采用的 話)送入燃燒室1的內(nèi)部，以便在灰分中的未燃燒碳在燃燒室1中被點(diǎn)燃并開(kāi)始燃燒 之后，使燃燒顆粒與補(bǔ)充氧化劑在該燃燒室中接觸.如果需要的話，可以將補(bǔ)充氧化 劑以一個(gè)或多個(gè)這樣的物流形式送入燃燒室1,
送入燃燒室1的灰分顆粒流、氧化刑流以及一個(gè)(或多個(gè))補(bǔ)充氧化劑(如果使 用的話)流的相對(duì)質(zhì)量流速應(yīng)該是確定的，從而相對(duì)于灰分流中的未燃燒碳的量，氧
灰分流中的未燃燒碳(可以是全部的或少于全部的未燃燒碳)燃燒。因此對(duì)一個(gè)或多 個(gè)氧化劑流中的氧氣量以及一個(gè)或多個(gè)氧化劑流的質(zhì)量流速進(jìn)行調(diào)節(jié).雖然有時(shí)少于 100%未燃燒碳的燃燒就足夠了，但優(yōu)選提供足夠的氧氣(為所送入的所有含氧氣物 流中所含的氧氣總和)來(lái)燃燒灰分中所有的未燃燒碳.因而，優(yōu)選送入足夠的氧(以 所送入的所有含氧氣物流總和計(jì))，以包含燃燒灰分中的全部未燃燒碳所需的氧氣量 的100%至105%或110%'
其中已夾帶了灰分的氧化劑混合物流應(yīng)含有足夠的熱量以使灰分和氣化劑的混 合流中的未燃燒碳點(diǎn)燃，即開(kāi)始燃燒(不管是在燃燒室中，還是在燃燒室的上游但在 灰分已經(jīng)夾帶入氧化刑中之后)，并且在燃燒室中維持這種燃燒'這種熱含量可以通 過(guò)在氧化劑與灰分混合之前加熱氧化劑來(lái)提供，或者通過(guò)將氣化劑和灰分與補(bǔ)充可燃 物混合來(lái)提供，所述補(bǔ)充可燃物在燃燒室中點(diǎn)燃并燃燒，從而為灰分提供了額外的熱
始熔融，以致它們開(kāi)始相互粘附的點(diǎn).
有所不同，并且對(duì)于給定的灰分可容易地確定。避免顆粒開(kāi)始熔融的情況需要考慮如 下幾個(gè)因素包括氧化劑流首先與灰分顆粒接觸時(shí)的熱含量，以及燃燒室內(nèi)的熱含量，其轉(zhuǎn)而受到灰分中的未燃燒碳燃燒時(shí)而放出的燃燒熱、也在燃燒室中燃燒的任何其它 物質(zhì)放出的燃燒熱以及對(duì)燃燒室壁的熱損失(特別是如果通過(guò)所述壁進(jìn)行傳熱，例如 在發(fā)電鍋爐中的循環(huán)水或蒸汽那樣)的影響，因此，氧化刑流的熱含量應(yīng)足夠低，即 使當(dāng)未燃燒碳與任何其它存在的燃燒物的燃燒熱提高了氧化刑與燃燒著的灰分的混 合物的熱含量時(shí)，該混合物的熱含量仍保持低于灰分顆粒開(kāi)始熔融的點(diǎn)。
在例如通過(guò)將灰分夾帶入溫度高于室溫的氧化劑流中來(lái)促進(jìn)灰分的點(diǎn)燃和燃燒 的實(shí)施方式中，可以通過(guò)幾種方法中的任一種來(lái)提高氧化劑流的溫度和熱含量。可以
通過(guò)使氧化劑流穿過(guò)(pass through)已經(jīng)加熱的室來(lái)對(duì)其加熱，以便通過(guò)該室內(nèi)表 面的直接傳熱來(lái)對(duì)氧化劑加熱，或者通過(guò)使氧化劑流穿過(guò)熱交換器，在熱交換器中通 過(guò)來(lái)自更熱的物流(例如來(lái)自另一燃燒操作的煙道氣，或例如從分離器11以物流15 回收的熱氣體)的間接熱交換對(duì)該氧化劑流加熱。
用于提供加熱的氧化劑流的優(yōu)選技術(shù)示于圖3中，在該實(shí)施方式中，通過(guò)將燃 料與氧氣混合，并在一個(gè)室中燃燒與所述燃料的混合物中的一部分氧氣來(lái)形成氣態(tài)的 熱氧化劑流。從而未燃燒的氧氣以熱的氧化劑流從該室排出，該熱的氧化刑流含有氧 氣和所述燃燒的產(chǎn)物。
參照?qǐng)D3，熱噴嘴31包括一個(gè)室或噴槍，熱的氧化劑流5從其中噴離。在本實(shí)施 方式的實(shí)踐中，將氧氣濃度至少為30體積％ (優(yōu)選為至少85體積％)的氧化劑33 提供入室34,最優(yōu)選地，物流33中的氧化劑是氧氣濃度為99體積％或更高的工業(yè)純 氧氣。在室34內(nèi)，氧化劑的初始速度一般在50到300fps范圍內(nèi)，并通常將低于200fps.
雖然室34內(nèi)的氣化刑可通過(guò)任何合適的方式來(lái)加熱，例如通過(guò)燃燒、電弧、電 阻加熱，或通過(guò)上述的熱交換來(lái)加熱，但圖3示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中室 34中的氣化劑通過(guò)室34內(nèi)的燃燒進(jìn)行加熱。在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施中，經(jīng)由燃料噴 嘴37將燃料流36提供入室34內(nèi)，燃料噴嘴37可以是通常用于燃料噴射的任何合適 的噴嘴。燃料可以是任何合適的可燃流體，其例子包括天然氣、甲烷、丙烷、氫氣和 焦?fàn)t氣.燃料優(yōu)選是氣態(tài)燃料。也可以使用液體燃料，例如2號(hào)燃油，但是采用液體 燃料比采用氣態(tài)燃料更難保持良好的混合，并更難在室34內(nèi)維持可靠且安全的燃燒。
提供進(jìn)入室34內(nèi)的燃料用室34中的氧化劑燃燒，以產(chǎn)生熱量和燃燒反應(yīng)產(chǎn)物， 如二氧化碳和水蒸汽。在室34中，燃燒反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的氧氣混合，從而為剩余的 氧化刑(以物流體33送入)提供熱量并提高其溫度，優(yōu)選地，將燃料流36以高速度 (通常高于200fps，且一般在500到1500fps范圍內(nèi))供入室34中'該高速度用來(lái)將 氧化劑夾帶入燃燒反應(yīng)38中并因此形成穩(wěn)定的火焰，該高速度進(jìn)一步使燃燒反應(yīng)產(chǎn) 物和氧化劑夾帶入燃燒反應(yīng)中，因而改善熱的燃燒反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的氧氣在室34內(nèi)的混合，從而更有效地加熱剩余的氧氣.
在室34內(nèi)形成的加熱了的氧化劑以熱的氧化劑流5經(jīng)開(kāi)口35流出來(lái)。這種方式 形成的氧化劑流5優(yōu)選含有至少50體積％的氧氣。以該方式形成的氧化劑流預(yù)期具 有足以?shī)A帶灰分顆粒流的速度.該速度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)控制熱的氧化刑流 的溫度(較高的溫度和較高的速度相關(guān))以及通過(guò)適當(dāng)選定熱的氧化劑流所通過(guò)的孔 的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)。關(guān)于形成熱的氧化劑流和提供所需速度的這種方式的更進(jìn)一步描述見(jiàn) U.S.專利No. 5,266,024。
另外一種提供足以使得待燃燒的氧化劑和灰分的物流在燃燒室中點(diǎn)燃并燃燒且 維持該燃燒的熱量的方式是將氧化劑和灰分與補(bǔ)充可燃物混合，所述可燃物在燃燒室 中點(diǎn)燃，并釋放促進(jìn)灰分中未燃燒碳的點(diǎn)燃和燃燒的燃燒熱.圖4出示了本發(fā)明的該 實(shí)施方式。所有在圖4和圖1中均出現(xiàn)的編號(hào)數(shù)字具有本文關(guān)于圖1所述的含義。
在圖4中，將補(bǔ)充可燃物流41送入燃燒室1."補(bǔ)充可燃物"是指在燃燒室1中 可與氧化劑和含有未燃燒碳的灰分一起燃燒的物質(zhì)。其例子實(shí)質(zhì)上包括任何可用氧氣 燃燒并釋放燃燒熱的液體或固體物質(zhì).優(yōu)選的物質(zhì)包括任何固態(tài)的烴和/或碳水化合 物。更具體的例子包括煤、焦炭、植物材料以及含有足量揮發(fā)性物質(zhì)的固體廢物。補(bǔ) 充可燃物的最優(yōu)選的實(shí)施方式為粉煤，本發(fā)明的該實(shí)施方式中所使用的補(bǔ)充可燃物的 著火溫度應(yīng)低于送入燃燒室的灰分中未燃燒碳的著火溫度。這種性質(zhì)使得補(bǔ)充可燃物 能提高灰分中未燃燒碳的點(diǎn)燃能力，從而提高維持未燃燒碳的燃燒的能力。
補(bǔ)充可燃物流41可與灰分進(jìn)行預(yù)混，以使灰分與可燃物的混合流能夠夾帶入氧 化劑流?；蛘?，物流41可以與灰分流分開(kāi)的物流形式送入燃燒室1,在這種情況下， 灰分顆粒流和補(bǔ)充可燃物流各自被夾帶入氧化劑流(在燃燒室1內(nèi)，或在燃燒室1的 上游)。補(bǔ)充可燃物(如果單獨(dú)送入的話)，應(yīng)在靠近氧化劑的入口處送入燃燒室1中， 以使補(bǔ)充可燃物能夠夾帶入氧化劑流中。
可以維持或提高灰分中未燃燒碳在燃燒室1中點(diǎn)燃和燃燒的能力的任意量添加補(bǔ) 充可燃物。以灰分流的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，補(bǔ)充可燃物的優(yōu)選量為最高15重量％.
將氧化劑流與灰分流混合之前或混合后單獨(dú)加熱氧化劑流。
時(shí)也很有用。煤燃燒中形成的灰分，如果其含有的未燃燒碳的量達(dá)到人們想降低的量, 就可以通過(guò)本文所迷的方法進(jìn)行處理以降低灰分中未燃燒碳的含量。上面關(guān)于圖4所 迷的實(shí)施方式中，如果需要的話，可將適量的已在燃煤鍋爐中采用的煤磨成粉煤，用 作補(bǔ)充可燃物，其中粉煤用作物流41?？墒挂唤?jīng)與灰分分離就離開(kāi)燃燒器l而得到的氣體流15循環(huán)至燃煤鍋爐，并用于預(yù)熱進(jìn)入的燃燒空氣或氧氣，或?qū)⑵渌腿脲仩t的 燃燒室。
圖5示出了另一種實(shí)施方式，其中本發(fā)明可與燃煤的燃燒系統(tǒng)(如鍋爐)結(jié)合實(shí) 施'該系統(tǒng)包括燃燒裝置51，如燃煤鍋爐.燃燒裝置51內(nèi)設(shè)有燃燒室53,其是一個(gè) 能夠承受高溫的空間，通過(guò)在燃燒室53中進(jìn)行的燃燒來(lái)達(dá)到所述高溫。燃燒產(chǎn)物經(jīng) 由煙道55從燃燒室中排出.燃燒產(chǎn)生的熱量可以各種方式中的任一種(圖5中沒(méi)有 示出)使用，例如在圍繞燃燒室53或橫跨煙道55排列的管道中形成蒸汽，
燃燒器61穿過(guò)燃燒裝置51的表面而提供.在實(shí)際的實(shí)施中，取決于該裝置的大 小，可在任何地方提供1到20個(gè)或更多個(gè)燃燒器。而且，燃燒器可安裝在壁上，安 裝在頂上或安裝在角落。經(jīng)由燃燒器61將包含燃料和空氣的混合物的燃料空氣流62 以及主要的空氣流63送入，并在燃燒室53中燃燒。優(yōu)選的燃料為粉煤，將其與運(yùn)輸 空氣混合，以形成燃料-空氣混合物，然后被送至并穿過(guò)燃燒器.
如果需要的話，可將燃燒器配置為將第二，甚至第三空氣流送入燃燒室53中， 燃料和空氣的燃燒形成焰底在燃燒器處的火焰65。將任選的過(guò)度燃燒的空氣流64從 火焰65的下游，在火焰65和煙氣55之間送入燃燒室53。當(dāng)采用多于一個(gè)燃燒器時(shí)， 可用目前工業(yè)實(shí)踐中常規(guī)使用的普通風(fēng)箱或壓力通風(fēng)系統(tǒng)(未示出)送入空氣流63 (和過(guò)度燃燒的空氣流64，如果使用).另外，也可以用在燃燒器內(nèi)或靠近燃燒器的 合適的加料噴槍將少量的氧氣送入火焰中。
注射器71接受灰分流73和氧化劑流75,灰分流73可包含經(jīng)由燃燒器51送入的 燃料在燃燒室53中燃燒所產(chǎn)生的全部或部分的灰分。在注射器71中將來(lái)自物流73 的灰分夾帶入來(lái)自物流75的氧化劑中'因此，將氧化刑流75以足夠的速度進(jìn)料，以 根據(jù)需要夾帶灰分。如上述實(shí)施方式的情況，其中夾帶灰分的氧化劑流優(yōu)選至少含有 足以燃燒灰分中100%的未燃燒碳的氧氣。
注射器71將所得的灰分和氧化劑的混合流送入燃燒室53中。在本發(fā)明的該實(shí)施 方式中，經(jīng)由燃燒器51送入的正在燃燒室53中燃燒的燃料點(diǎn)燃灰分中的未燃燒碳并 維持其燃燒.其中夾帶灰分的氧化劑流中的氧氣也促進(jìn)了未燃燒碳的點(diǎn)燃和燃燒.
本發(fā)明具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)將灰分顆粒夾帶入氧化劑流中，則可在非常短的停留時(shí)間(通常 為等于或小于兩分鐘，甚至為等于或小于一分鐘)內(nèi)將灰分中的未燃燒碳的含量降至 低于2重量％，或甚至低于1重量。/。的水平.
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要在燃燒室中保留惰性固體，例如在一些現(xiàn)有技術(shù)的工藝中據(jù) 稱為了傳熱或固體分軟需要提供惰性固體。因而，在燃燒室中僅存的固體是送入并通過(guò)燃燒室的灰分，其在燃燒室中燃燒并作為產(chǎn)物流排出。
此外，燃燒室(如燃燒室1)的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本發(fā)明的方法處理灰分，可以在 灰分僅通過(guò)燃燒室一次的情況下將未燃燒的碳含量降至最后所需的低水平.即，如果 要求的話，不需要并且可以避免將全部或部分的從燃燒室得到的灰分循環(huán)返回燃燒 室。
權(quán)利要求
1. 一種降低含有未燃燒碳的灰分中碳含量的方法，其包括將含有未燃燒碳的灰分顆粒夾帶入含有超過(guò)21體積％氧氣的氣態(tài)氧化劑流中，形成所述灰分與所述氧化劑混合成的混合流，使該混合流通過(guò)燃燒室，混合流中的灰分中的未燃燒碳在燃燒室中燃燒，產(chǎn)生夾帶于包含燃燒產(chǎn)物的氣流中的灰分產(chǎn)物流，所述灰分產(chǎn)物流具有降低的碳含量，其中，被夾帶入灰分顆粒的氧化劑流中含有的熱量足以維持所述灰分中的未燃燒碳在所述燃燒室中的燃燒，但并未高到使灰分顆粒開(kāi)始熔融，任選地將額外的氣態(tài)氧化劑提供入燃燒室，如果提供的話，使其與灰分中的未燃燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳或與燃燒產(chǎn)物進(jìn)行燃燒，以及從所述燃燒室中排出所述產(chǎn)物流，將其送入裝置中，在該裝置中將碳含量降低的灰分與所述產(chǎn)物流分離，從所述裝置中得到碳含量降低的灰分和包含燃燒產(chǎn)物的氣態(tài)產(chǎn)物流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)將燃料與氧氣混合，并燃燒如此形成的混 合物中的 一部分氧氣來(lái)產(chǎn)生所述氧化劑流.
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化刑流 之前加熱所述氣態(tài)氣化劑流，
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑流之前，通 過(guò)來(lái)自所述氧化劑流所通過(guò)的加熱室的傳熱來(lái)對(duì)所述氣態(tài)氧化劑流加熱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑流之前，通 過(guò)來(lái)自更熱的物流的間接熱交換來(lái)對(duì)所述氣態(tài)氧化劑流加熱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中被夾帶入所述灰分顆粒的所迷氣態(tài)氧化劑流含有 至少50體積。/。的氧氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中將額外的氣態(tài)氧化刑提供入燃燒室，使其與灰分 中的未燃燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳或與燃燒產(chǎn)物進(jìn)行 燃燒。
8. —種降低含有未燃燒碳的灰分中碳含量的方法，其包括可燃物顆粒夾帶入含有超過(guò)21體積％氧氣的氣態(tài)氧化劑流中，形成所述灰分和固體 可燃物與所述氧化劑混合成的混合流，使該混合流通過(guò)燃燒室，混合流中的固體可燃物和灰分中的未燃燒碳在燃燒室中燃燒產(chǎn)生夾帶于包含燃燒產(chǎn)物的氣流中的灰分產(chǎn) 物流，所述灰分產(chǎn)物流具有降低的碳含量，其中，被夾帶入灰分顆粒和固態(tài)可燃物顆粒的氧化劑流中含有的熱量足以維持所 述未燃燒碳和固體可燃物在所述燃燒室中的燃燒，但并未高到使灰分顆粒開(kāi)始熔融，任選地將額外的氣態(tài)氧化劑提供入燃燒室，如果提供的話，使其與灰分中的未燃 燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳、與額外的固體可燃物或與 燃燒產(chǎn)物進(jìn)行燃燒，以及從所述燃燒室中排出所述產(chǎn)物流，將其送入裝置中，在該裝置中將碳含量降低的 灰分與所述產(chǎn)物流分離，從所述裝置中得到碳含量降低的灰分和包含燃燒產(chǎn)物的氣態(tài) 產(chǎn)物流.
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)將燃料與氧氣混合，并燃燒如此形成的混 合物中的一部分氧氣來(lái)產(chǎn)生所述氧化劑流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑 流之前加熱所述氣態(tài)氧化刑流，
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑流之前， 通過(guò)來(lái)自所迷氧化劑流所通過(guò)的加熱室的傳熱來(lái)對(duì)所述氣態(tài)氧化劑流加熱。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化刑流之前, 通過(guò)來(lái)自更熱的物流的間接熱交換來(lái)對(duì)所迷氣態(tài)氣化劑流加熱，
13. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中被夾帶入所述灰分顆粒的所述氣態(tài)氧化劑流含 有至少50體積％的氧氣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中將額外的氣態(tài)氧化刑提供入燃燒室，使其與灰 分中的未燃燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳或與燃燒產(chǎn)物進(jìn) 行燃燒，
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中除灰分中的未燃燒碳之外的燃料同時(shí)在所迷燃 燒室中燃燒，并且所述灰分中的未燃燒碳占正燃燒的可燃物總質(zhì)量的不到50%。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中通過(guò)將燃料與氣氣混合，并燃燒如此形成的混 合物中的一部分氧氣來(lái)產(chǎn)生所述氧化劑流.
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其進(jìn)一步包括在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑 流之前加熱所述氣態(tài)氧化劑流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑流之前， 通過(guò)來(lái)自所述氧化劑流所通過(guò)的加熱室的傳熱來(lái)對(duì)所迷氣態(tài)氧化劑流加熱，
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在將所述灰分顆粒夾帶入所述氧化劑流之前，通過(guò)來(lái)自更熱的物流的間接熱交換來(lái)對(duì)所迷氣態(tài)氧化劑流加熱。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中被夾帶入所述灰分顆粒的所述氣態(tài)氧化劑流含 有至少50體積％的氧氣。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中將額外的氣態(tài)氧化劑提供入燃燒室，使其與灰 分中的未燃燒碳在未燃燒碳點(diǎn)燃后接觸，并與灰分中的額外未燃燒碳或與燃燒產(chǎn)物進(jìn) 行燃燒。
全文摘要
通過(guò)將灰分流夾帶入氧化劑流中并使未燃燒碳與氧化劑中的氧氣燃燒來(lái)降低灰分中未燃燒碳的含量。
文檔編號(hào)F23B70/00GK101479530SQ200780024287
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者L·E·布爾三世, M·M·沙, S·A·約翰遜 申請(qǐng)人:普萊克斯技術(shù)有限公司