焚燒爐灰的處理方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】對來自焚燒設(shè)備(10)的灰分進行處理的方法，包括：從焚燒爐收集灰分；向氣化／玻璃化反應(yīng)器(12)加料收集的灰分和另外的進料；在氣化／玻璃化反應(yīng)器(12)中使該灰分和另外的進料玻璃化，從而形成熔料的熔渣；使該熔渣從氣化/玻璃化反應(yīng)器流出，并在氣化／玻璃化反應(yīng)器之外固化；使該灰分和該另外的進料中的揮發(fā)性組分氣化；以及使用氣化／玻璃化反應(yīng)器(12)中產(chǎn)生的合成氣增強該焚燒爐(10)熱環(huán)境。
【專利說明】焚燒爐灰的處理方法和設(shè)備
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于安全、經(jīng)濟地處置廢棄物的處理焚燒爐的灰分產(chǎn)物的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的化石燃料發(fā)電設(shè)備和其他焚燒設(shè)備，如廢棄物焚燒爐，產(chǎn)生來自燃料燃燒的作為殘余物留在燃燒室中的大量的底灰，以及在煙囪排放中隨著氣體燃燒產(chǎn)物(管道氣體)排出的飛灰?；曳之a(chǎn)物可包括其被認為是對環(huán)境有害的大量有毒物質(zhì)，如單質(zhì)金屬、金屬氧化物、硫和氯。灰分組分經(jīng)常導(dǎo)致限制灰分的排放，并可能在收集和將灰分運送到有害廢物站點上需要大量的費用，所述站點可能不方便選址，并需要大量的安置費，且這種站點自身形成環(huán)境的危害。
[0003]通過各種處理加工灰分，從而形成意欲導(dǎo)致減少的危害并減少安置費用的建議已經(jīng)被提出。這些建議在很大程度上未被采用，且對更為有效和節(jié)約的處理灰分存在需要和需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在第一方面中，處理來自焚燒裝置的灰分的方法包括:從焚燒爐收集灰分；向氣化/玻璃化反應(yīng)器加料收集的灰分和另外的進料；在氣化/玻璃化反應(yīng)器中使該灰分和另外的進料玻璃化，從而形成熔料的熔渣；使該熔渣從氣化/玻璃化反應(yīng)器流出，并在氣化/玻璃化反應(yīng)器之外固化；使該灰分和該另外的進料中的揮發(fā)性組分氣化；以及使用氣化/玻璃化反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣增強該焚燒爐的熱環(huán)境。
[0005]另一方面中，設(shè)備包括焚燒爐，氣化/玻璃化反應(yīng)器，第一加料通道，其用于將底灰從焚燒爐底部輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器，焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)，第二加料通道，其用于將由該回收系統(tǒng)收集的飛灰輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器，以及笫三通道，其用于將氣化/玻璃化反應(yīng)器中生成的合成氣送回到焚燒爐。
[0006]另一方面中，處理來自焚燒裝置的灰分的方法包括:從焚燒爐收集灰分，將收集的灰分加料到玻璃化反應(yīng)器，在玻璃化反應(yīng)器中使該灰分玻璃化，從而形成熔料的熔渣，使該熔渣從玻璃化反應(yīng)器中流出并在該玻璃化反映器外固化，使該灰分和該另外的進料中的揮發(fā)性組分氣化，以及將該玻璃化反應(yīng)器中生成的管道氣送至熱交換器，其中該熱交換器連接到接收來自焚燒爐的排出物的熱回收蒸汽產(chǎn)生器。
[0007]另一方面中，設(shè)備包括焚燒爐，玻璃化反應(yīng)器，第一加料通道，用于將底灰從焚燒爐底部輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器，焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)，其包括熱回收蒸汽產(chǎn)生器，第二加料通道，其用于將由該回收系統(tǒng)收集的飛灰輸送到玻璃化反應(yīng)器，以及玻璃化反應(yīng)器排氣飛灰回收系統(tǒng)，其包括連接到該熱回收蒸汽產(chǎn)生器的熱交換器。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1為實例的灰分處理系統(tǒng)的方框圖。
[0009]圖2為另一實例的灰分處理系統(tǒng)的方框圖。
[0010]圖3為實例的灰分處理系統(tǒng)一些部分的示意性說明。
[0011]圖4為另一實例的灰分處理系統(tǒng)一些部分的示意性說明。
[0012]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]對其中底灰和飛灰之一或者兩者可以為了處置而進行處理的設(shè)備和方法進行說明。在各種實施方式中，該方法可以包括以下的的所有或者一些步驟，如:從焚燒爐排放物收集飛灰或者從焚燒爐收集底灰，將收集的飛灰和底灰加料到氣化/玻璃化反應(yīng)器(GVR)，可選地，將除了灰分以外的另外的進料提供給GVR，該進料可以是任意適合氣化的物質(zhì)如城市固體廢物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)、生物質(zhì)、煤、有害廢物、醫(yī)用廢物、煤或者其他含碳產(chǎn)品的液體廢物流體、或者這些物質(zhì)的任意組合，使灰分以及在該進料中任意其他惰性成分在GVR中玻璃化，從而形成包括來自該進料的大量(比如，高達約90%或更多)有害物質(zhì)的熔料的熔渣，使熔渣從GVR流出并在GVR外固化以為安全處理不危害環(huán)境做準備，氣化飛灰、底灰和另外的進料中的揮發(fā)性組分，以及將GVR中生成的任意合成氣送回到焚燒爐，其可以在焚燒爐中燃燒以增強焚燒爐的熱環(huán)境。
[0014]實施該方法的設(shè)備可以采取各種形式，其中，包括整個系統(tǒng)中的部分的組合，焚燒爐、氣化/玻璃化反應(yīng)器(GVR)、如等離子體氣化/玻璃化反應(yīng)器(PGVR)、將底灰從焚燒爐底部輸送到GVR的第一加料管、可包括一個或多個熱回收蒸汽產(chǎn)生器(或者鍋爐或者熱交換器)的焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)、洗滌器、以及在焚燒爐和排放煙囪之間的袋式過濾器、以及將由回收系統(tǒng)收集的飛灰輸送到GVR的第二加料管。該GVR可以包括熔渣出爐口以及可提供外部熔渣容器來固化熔渣。
[0015]可以包括該方法或者設(shè)備的多種變形。如，可以將底灰和飛灰一起加料、或者分開加料到GVR中，且可以將該灰分與、或者不與其他進料一起加料。如果使用等離子體氣化、玻璃化反應(yīng)器(PGVR),與等尚子體電弧槍焰一起或者分開，可以將灰分、和如果使用的其他物質(zhì)通過PGVR的碳質(zhì)床之上的裝料口(或者加料槽)或者通過風(fēng)口加料到碳質(zhì)床中。包括利用等離子體電弧槍焰的特定物質(zhì)的注射的一種設(shè)備在由Dighe申請的、發(fā)明名稱為“Plasma Fired Feed Nozzle，”的美國專利N0.4761793中給出，此處將其全文引為參考。
[0016]實施方式包括了那些，將氣化器的氣體產(chǎn)品物作為合成氣提供給焚燒爐和/或熱交換器提供的情況，該熱交換器可與焚燒爐排氣系統(tǒng)的熱交換器蒸汽產(chǎn)生器相互連接。
[0017]在以下說明方法和設(shè)備中的另外可選擇生變形，其全部是適合灰分處理的技術(shù)的實例。
[0018]應(yīng)該被理解的是，所述的發(fā)明主題提供了在灰處理中改善的經(jīng)濟效果的機會。可獲得的有利方面中，不僅僅更易于處理金屬及由于形式改變(或玻璃化)帶來的灰分的其他有毒成分，從而從那些不太可能溶出的組分中將其固化，而且還分解了有毒物質(zhì)如二噁英和呋喃。
[0019]參考圖1，示出系統(tǒng)，其包括焚燒爐10以及氣化/玻璃化反應(yīng)器(GVR) 12。焚燒爐10具有底灰出口 13。提供從焚燒爐10的出口 13到GVR12的管路14形式的加料回路或者通道以用于將底灰從焚燒爐提供到GVR。
[0020]焚燒爐10包括排氣出口 15，通過管路16形式的通道連接到飛灰回收系統(tǒng)18，其在本實例中包括串聯(lián)的熱回收蒸汽產(chǎn)生器(或者鍋爐)20，洗滌器22以及袋式過濾器24，將來自它們每個的一些飛灰分別從那些單個部件的出口 20a、22a和24a回收。
[0021]蒸汽產(chǎn)生器20被示出為具有鍋爐給水的提供(BFW)，以及蒸汽出口(如，提供給渦輪用于動力產(chǎn)生)。
[0022]從出口 20a、22a和24a回收的飛灰、和附帶的其他物質(zhì)，在管路26形式的通道中結(jié)合一起，該管路26連接到管路28形式的通道，以用于將飛灰供給GVR12。從出口 20a、22a和24a收集的一些組分可通過滑流管路30退出管路26，從而在所述系統(tǒng)外進行進一步的處理和排放。通常意欲設(shè)計并運行該系統(tǒng)以使飛灰和相關(guān)物質(zhì)通過管路28從管路26加料到GVRl2的量最大。
[0023]將灰分回收到氣化器中仍可導(dǎo)致一些揮發(fā)性金屬回到焚燒爐中。由于不是所有的金屬都可以從熔渣中除去，某些金屬(如汞、鉛、鋅及其他)可在灰分流中積聚。滑流可以用于平衡灰分流中的這些金屬?；骺删哂斜仍蓟曳至餍〉枚嗟馁|(zhì)量。
[0024]來自焚燒爐排放物15的一些氣態(tài)物質(zhì)和其他物質(zhì)可通過飛灰回收系統(tǒng)18而不被收集，且這樣的氣態(tài)物質(zhì)和其他物質(zhì)可以作為煙?氣從出口 32排出。洗滌器22和袋式過濾器24和/或其他可能的設(shè)備可提供時排放物的充分的收集和清洗，這樣通過出口 32的煙囪氣安全地排放到大氣中。不需要排出所有的二氧化碳；如需要，任意燃燒產(chǎn)物可以有用地回收到GVRl2中。
[0025]除了熔渣形成物之外，GVRl2的工作還使來自管路14和28的飛灰流的飛灰及其有毒組分如二惡英和呋喃的顯著分解。熔渣在其為熔料(或者玻璃體)形式時可通過底部出爐口 12a從氣化器12排出，并由管路34引導(dǎo)到用于固化的容器(未示出)中。固化的溶渣可包含在GVR中處理的大量金屬和飛灰(以及來自可能使用的其他進料的)的其他不需要元素。此處記的任意熔渣形成方法可包括向GVR添加造渣劑。
[0026]此外，圖1的實例示出用于可作為用于在焚燒爐10中燃燒的合成氣體通過管路36加料的GVR氣態(tài)產(chǎn)物的GVRlO的上出口 12b。
[0027]表I和2具有代表圖1所示系統(tǒng)性能的數(shù)據(jù)。
[0028]表I
[0029]
【權(quán)利要求】
1.處理來自焚燒裝置的灰分的方法，該方法包括: 從焚燒爐收集灰分； 向氣化/玻璃化反應(yīng)器加料收集的灰分和另外的進料； 在氣化/玻璃化反應(yīng)器中使該灰分和另外的進料玻璃化，從而形成熔料的熔渣； 使該熔渣從氣化/玻璃化反應(yīng)器流出，并在氣化/玻璃化反應(yīng)器之外固化； 使該灰分和該另外的進料中的揮發(fā)性組分氣化；以及 使用氣化/玻璃化反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣增強該焚燒爐的熱環(huán)境。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該另外的進料包括如下至少之一: 城市固體廢物(MSW)、RDF、生物質(zhì)、煤、有害廢物、醫(yī)用廢物、煤或者其他含碳產(chǎn)物的液體廢物流體、或者其組合。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該灰分包括: 將底灰和飛灰一起或者分開加料到氣化/玻璃化反應(yīng)器中。
4.權(quán)利要求1的方法，其中將該灰分通過氣化/玻璃化反應(yīng)器碳質(zhì)床之上的裝料口或者加料槽加料。
5.權(quán)利要求1的方法，其中將該灰分通過風(fēng)口加料到氣化/玻璃化反應(yīng)器的碳質(zhì)床中。
6.權(quán)利要求1的方法，其中將該灰分單獨或者隨著等離子電弧槍焰一起加料到氣化/玻璃化反應(yīng)器中。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該熔渣包括來自該另外的進料的有害物質(zhì)。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該熔渣包括來自該另外的進料的最多約90%的有害物質(zhì)。
9.權(quán)利要求1的方法,進一步包括: 將次化學(xué)計量量的空氣、氧氣、或者兩者供給到氣化/玻璃化反應(yīng)器。
10.設(shè)備,包括: 焚燒爐； 氣化/玻璃化反應(yīng)器； 第一加料通道，其用于將底灰從焚燒爐底部輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器； 焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)； 第二加料通道，其用于將由該回收系統(tǒng)收集的飛灰輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器；以及 第三通道，其用于將氣化/玻璃化反應(yīng)器中生成的合成氣送回到焚燒爐。
11.權(quán)利要求10的設(shè)備，進一步包括: 連接到該第二加料通道的滑流出口。
12.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中該氣化/玻璃化反應(yīng)器包括用于熔渣固化的外部熔渣容器和熔渣出爐口。
13.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中該氣化/玻璃化反應(yīng)器包括: 等離子體氣化/玻璃化反應(yīng)器(PGVR)。
14.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)包括在焚燒爐和排放煙囪之間的如下的一項或多項: 熱回收蒸汽產(chǎn)生器、鍋爐、熱交換器、洗滌器、以及袋式過濾器，。
15.處理來自焚燒裝置的灰分的方法，該方法包括:從焚燒爐收集灰分； 將收集的灰分加料到玻璃化反應(yīng)器； 在玻璃化反應(yīng)器中使該灰分玻璃化，從而形成熔料的熔渣； 使該熔渣從玻璃化反應(yīng)器中流出并在該玻璃化反應(yīng)器外固化； 使該灰分和該另外的進料中的揮發(fā)性組分氣化； 以及將該玻璃化反應(yīng)器中生成的管道氣送至熱交換器，其中該熱交換器連接到接收來自焚燒爐的排出物的熱回收蒸汽產(chǎn)生器。
16.權(quán)利要求15的方法，進一步包括: 將另外的進料加料到玻璃化反應(yīng)器中，其中該另外的進料包括如下至少一項:城市固體廢物(MSW)、RDF、生物質(zhì)、煤、有害廢物、醫(yī)用廢物、煤或者其他含碳產(chǎn)物的液體廢物流體、或者其組合。
17.權(quán)利要求15的方法，其中該灰分包括: 一起或者分開送入玻璃化反應(yīng)器的底灰和飛灰。
18.權(quán)利要求15的方法，其中將該灰分通過玻璃化反應(yīng)器的碳質(zhì)床之上的裝料口或者加料槽加料。
19.權(quán)利要求15的方 法，其中將該灰分通過風(fēng)口加料到玻璃化反應(yīng)器的碳質(zhì)床中。
20.權(quán)利要求15的方法，其中將該灰分單獨或者隨著等離子電弧槍焰一起加料到玻璃化反應(yīng)器的碳質(zhì)床中。
21.權(quán)利要求15的方法，其中該熔渣包括來自該另外的進料的有害物質(zhì)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中該熔渣包括來自另外的進料的最多約90%的有害物質(zhì)。
23.權(quán)利要求15的方法，進一步包括: 將化學(xué)計量量的空氣、氧氣、或者兩者提供到玻璃化反應(yīng)器。
24.權(quán)利要求15的方法，進一步包括: 將空氣、氧氣、或者兩者提供到玻璃化反應(yīng)器，其中氧氣的量超過化學(xué)計量量。
25.設(shè)備，包括: 焚燒爐； 玻璃化反應(yīng)器； 第一加料通道，用于將底灰從焚燒爐底部輸送到氣化/玻璃化反應(yīng)器； 焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)，其包括熱回收蒸汽產(chǎn)生器； 第二加料通道，其用于將由該回收系統(tǒng)收集的飛灰輸送到玻璃化反應(yīng)器；以及 玻璃化反應(yīng)器排氣飛灰回收系統(tǒng)，其包括連接到該熱回收蒸汽產(chǎn)生器的熱交換器。
26.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該玻璃化反應(yīng)器包括: 用于將另外的進料加料到玻璃化反應(yīng)器中的口，其中該另外的進料可包括如下至少一項:城市固體廢物(MSW)、RDF、生物質(zhì)、煤、有害廢物、醫(yī)用廢物、煤或者其他含碳產(chǎn)物的液體廢物流體、或者其組合。
27.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該焚燒爐排氣飛灰回收系統(tǒng)進一步包括連接在該焚燒爐和排放煙囪之間的如下的一項或多項: 洗滌器和袋式過濾器。
28.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該玻璃化反應(yīng)器排氣飛灰回收系統(tǒng)進一步包括連接在該焚燒爐和排放煙囪之間的如下一項或多項: 洗滌器和袋式過濾器。
29.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該玻璃化反應(yīng)器包括用于熔渣固化的外部熔渣容器和熔渣出爐口。
30.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該玻璃化反應(yīng)器包括: 等離子體玻璃化反 應(yīng)器。
【文檔編號】B03B9/04GK103608115SQ201280018309
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月13日
【發(fā)明者】K·O·?？怂? S·查夫達, J·桑托伊恩尼, A·戈羅德斯基, P·范尼爾洛普 申請人:阿爾特Nrg公司