專利名稱：用于對熱氣進行清潔以及從熱氣中進行熱回收的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明尤其涉及用于對熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱氣(例如廢氣)進行清潔和從熱氣中進行熱回收的方法和系統(tǒng)，或更具體地，涉及通過以下三個處理步驟使用水來冷卻和清潔由燃料(例如生物質(zhì)、廢料、煤、油、燃氣或其混合物)熱轉(zhuǎn)化(氣化或燃燒)所釋放的氣體-在基于水的洗滌器中從氣體中去除雜質(zhì)(顆粒物、鹽、酸等)；-通過使用離心分離機和/或水力旋流器去除洗滌器水中的雜質(zhì)；-對在洗滌器水中獲得的能量進行熱回收。此外，本發(fā)明涉及用于以下用途的方法和系統(tǒng)-在兩個增濕器中對用于熱反應(yīng)器的空氣進行增濕；-去除洗滌器水中的顆粒物；-將顆粒物從洗滌器再循環(huán)至燃料系統(tǒng)。從整體的角度來看，本發(fā)明可視為涉及處理水中的顆粒物，所述顆粒物源自例如廢氣，并且當(dāng)氣體被冷卻至該氣體的水露點以下時由于水蒸氣的冷凝而出現(xiàn)在該氣體中。 這種方法使顆粒物包含在水中，但需要考慮如何處置水。本發(fā)明致力于至少減輕這些問題， 尤其期望在水被排出之前需要對水進行清潔。此外，本發(fā)明可視為涉及通過對熱反應(yīng)器中使用的空氣/氧氣進行增濕而將固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體，同時通過空氣增濕，灰渣減少并且 NOx的形成減少。
背景技術(shù)：
本發(fā)明在一些方面涉及通過使用簡單和廉價的洗滌器和旋流器產(chǎn)生清潔氣體的系統(tǒng)和方法，還涉及以非常高效的方式從熱氣中回收能量的系統(tǒng)和方法?？諝庠鰸駨睦鏟CT/DK2006/050049已知，其公開了可以通過以如下方法從熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱氣回收熱將水以如下量和方式注入到一個或多個注入?yún)^(qū)域處的氣體中，使得由于水蒸發(fā)導(dǎo)致氣體溫度降低到400°C以下，優(yōu)選地300°C以下，可能地低于 150-200°C，以及氣體露點變?yōu)橹辽?0°C，優(yōu)選地至少70°C，可能地80或85°C的量和方式。 隨后，氣體可被引導(dǎo)通過一個冷凝熱交換器單元，在該冷凝熱交換器單元中水蒸氣的至少一部分氣體含量被冷凝，冷凝熱可被用于加熱流體(主要為水)流。此外，US 4036606A公開了一種用于清潔氣體的方法和設(shè)備，尤其是通過煤的加壓氣化產(chǎn)生的氣體，以從氣體中去除混雜物(尤其是焦油、灰和鹽)，其中在洗滌器單元中用液體(優(yōu)選地，水)清洗所述氣體，清洗液體被清潔以產(chǎn)生主清潔液體流和次混雜物集中流，該主清潔液體流通過循環(huán)裝置被再循環(huán)至洗滌器單元，并且在一個分離器單元中從該次混雜物集中流去除混雜物。優(yōu)選地，使用多個水力旋流器清潔該清洗液體，所述多個水力旋流器可串聯(lián)或并聯(lián)布置?？蛇x地，從混雜物集中流回收的液體返回至洗滌單元，但是若該液體的量等于該清洗液體脫鹽所需的液體量，則無回收液體返回至該洗滌單元。
另外，WO 2008/004070A1公開了一種控制發(fā)電設(shè)備的方法和使用該方法的設(shè)備， 該設(shè)備包括一個用于生物質(zhì)材料(諸如廢料、木屑、麥稈等)的氣化器，所述氣化器屬于軸和上吸式固定床(shaft andupdraft fized bed)類型，其從頂部加載供氣化的原材料并向底部引入氣化劑，該設(shè)備還包括一個燃氣發(fā)動機，其驅(qū)動用于發(fā)電的發(fā)電機，所述燃氣發(fā)動機由來自氣化器的燃料氣體驅(qū)動。通過將產(chǎn)生的燃料氣體直接從氣化器供應(yīng)至燃氣發(fā)動機并控制氣化器中燃料氣體的產(chǎn)生從而維持恒定的電輸出功率，免除了在氣化器和燃氣發(fā)動機之間使用貯氣容器的必要性。本發(fā)明、定義及說明本發(fā)明提及并使用多個單元、方法、概念等。盡管認(rèn)為上述單元、方法、概念等以對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言常規(guī)的方式被使用，但是下文仍對其中的部分進行說明。顆粒物流(Mream of particles)優(yōu)選地用于表示顆粒物的流。顆粒物流通常 (但非排他地)包括流體(氣體或液體)和顆粒物(通常為固體顆粒物)的混合物，該流體在該情況下可被視為攜帶顆粒物的流體。顆粒物流的實施例為例如由排放氣體產(chǎn)生的包含顆粒物的水冷凝物(在該情況下該流體為液相的)，或者為包含顆粒物的排放氣體(在該情況下該流體為氣相的)。水流(Mream of water)通常被用于表示液體水的流。水流可包含除了 H20的其他成分，甚至可包含顆粒物。增濕空氣流(Mream of moisturised air)通常被用于表示已被增濕的處于氣相的空氣或氧氣的流。增濕空氣流可包含除了空氣、氧氣和水的其他成分，甚至可包含顆粒物。冷凝物冷卻器(Condensate cooler)通常被用于表示適于從氣體冷卻器產(chǎn)生的冷凝物提取能量的裝置。可與本發(fā)明結(jié)合應(yīng)用的冷凝物冷卻器的實施例為熱交換器，諸如殼管式熱交換器或板式熱交換器。在一些情況下，氣體冷卻器和冷凝物冷卻器可被集成在一個單元中，其中熱的干氣體進入該冷卻器，冷氣和冷凝物排出該冷卻器。顆粒物分離器(Particle separator)指的是顆粒物分離系統(tǒng)，反之亦然。顆粒物分離系統(tǒng)就其最廣的范圍被用于指示如下顆粒物分離器，其可包括許多處于一個設(shè)施的多個不同位置處的元件。顆粒物(諸如固體顆粒物和水溶性顆粒物)在當(dāng)氣體被冷卻到水露點以下時從氣體傳遞到水冷凝物。在顆粒物分離系統(tǒng)中，生成兩部分的水冷凝物一部分水帶有大量顆粒物，一部分水帶有較少量顆粒物。顆粒物分離系統(tǒng)能被集成在一個反應(yīng)器中，諸如帶冷凝物的洗滌器的底部，其中大量顆粒物流通過重力收集在洗滌器的底部，較少量顆粒物流在較高處離開該洗滌器。顆粒物分離系統(tǒng)還可包括若干反應(yīng)器，諸如驟冷器(quench)(其在排出水中具有大量顆粒物)，緊隨著是洗滌器(其在排出水中具有少量顆粒物)。此外，分離裝置(諸如水力旋流器、過濾器等)可被用于將顆粒物量分離為臟的水流和干凈的水流。臟的水流可被加入到燃料，或者其可被用于對灰進行增濕或者可在某處進行清潔。較干凈的水流可針對能量目的進行使用，諸如在熱交換器中冷卻，和/或被用于對熱反應(yīng)器的空氣進行增濕。
能量設(shè)施(Energy plants)能量設(shè)施出于家用和工業(yè)目的提供電、流、熱水、冷卻。地區(qū)供暖/熱水系統(tǒng)(District heating/Hot Water Systems)熱水可被用于例如在房屋、公寓住宅、辦公室、工業(yè)設(shè)施等中用于供暖，以及用作家庭用水。出于上述目的以非常不同的尺寸、約lkW-250MW的輸入效應(yīng)(input effect)進行設(shè)備安裝。水通常在閉合回路中被加熱并被引導(dǎo)至消費點，隨后在釋放熱能后，所述水返回至熱生產(chǎn)單元。當(dāng)水離開生產(chǎn)單元(供應(yīng))時，水溫通常為60-90°C。在消費者處冷卻后返回至熱生產(chǎn)單元(返回)的水溫為約30-50°C。隨著技術(shù)發(fā)展和對節(jié)能的關(guān)注，存在的趨勢是降低供應(yīng)和返回的溫度，因為以此方式降低了分配管線的熱損失。熱水可在需求地附近被生產(chǎn)或經(jīng)由地區(qū)供暖網(wǎng)絡(luò)被送至消費者。用于固體燃料的熱反應(yīng)器(Thermal reactors for solid fuels):能量設(shè)施通?；跓岱磻?yīng)器(燃燒或氣化)，其中燃料通過與氧氣反應(yīng)由此釋放包含N2，C02，水蒸氣以及沒有燃燒的02的熱氣而被分解。此外，較少量的CO、NOx和其他氣體可存在于熱氣中。通過使用固體燃料(諸如煤、廢料、生物質(zhì)等)，顆粒物和其他物質(zhì)(包括堿金屬(Na，Ka)、氯、鉀、二氧化硅等)可隨熱氣釋放。兩部分固體(Two fractions of solids)通常主要部分的顆粒物作為底部灰從熱反應(yīng)器去除，僅較少部分隨熱氣釋放。該部分在過濾器系統(tǒng)中被捕獲，因此使用固體燃料的能量設(shè)施通常具有至少兩部分的固體待去除來自的熱反應(yīng)器的固體和來自過濾器系統(tǒng)的固體。可使用不同類型的熱反應(yīng)器。最常用的是移動床(moving-bed)反應(yīng)器和流化床 (Fluid-bed)反應(yīng)器。固體和揮發(fā)物的轉(zhuǎn)化(Conversion of solids and volatiles)多數(shù)反應(yīng)器最初設(shè)計用于煤轉(zhuǎn)化。相較于煤，新的固體燃料(諸如生物質(zhì)或廢料)具有非常不同的特性。特別地，在生物質(zhì)和廢料中，揮發(fā)物和水的含量可更高。在煤中，揮發(fā)物含量通常低于30%， 然而對于生物質(zhì)和廢料，揮發(fā)物含量通常高于65% (干燥無灰重基(dry ashfree weight basis))0當(dāng)燃料中的揮發(fā)物含量高時，該轉(zhuǎn)化過程通常分為兩個過程-固體轉(zhuǎn)化-氣體(揮發(fā)物)轉(zhuǎn)化。用于固體燃料的熱反應(yīng)器的空氣在燃燒反應(yīng)器中，空氣通常被供應(yīng)在不同位置-用于固體轉(zhuǎn)化的空氣通常稱為主空氣-用于揮發(fā)物轉(zhuǎn)化的空氣稱為第二和第三空氣。一些熱反應(yīng)器使用增濕空氣。增濕空氣在熱反應(yīng)器中提供特定優(yōu)勢。對于固體轉(zhuǎn)化，增濕空氣導(dǎo)致較好的氣化特性(蒸汽-碳反應(yīng))，和增濕空氣降低溫度并由此防止灰燒結(jié)。對于氣體燃燒，增濕空氣因溫度降低從而導(dǎo)致較少的NOx和灰渣。氣化器氣化器將固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料，該氣體燃料可用于學(xué)制劑和/或用于動力機器(諸如內(nèi)燃氣發(fā)動機或渦輪機)。在一些情況下(即，內(nèi)燃機)，期望是冷氣。氣體越冷，單位體積的能量含量就越高，由此一個給定發(fā)動機可產(chǎn)生更多動力。對氣體進行冷卻的限制通常如下-地區(qū)供暖網(wǎng)絡(luò)的返回水的溫度-室外空氣，在該情況下氣體的熱能被浪費。燃料靈活性(Fuel flexibility)對于煤和生物質(zhì)/廢料，灰的含量和組分可大不相同。許多設(shè)施擁有者希望能夠使用各種類型的燃料。然而，熱反應(yīng)器對待使用的燃料類型具有限制。這些限制通常涉及-顆粒物尺寸-燃料熱值-無機組分的類型和量。燃料熱值燃料中的水含量極大影響燃料熱值，由此特定的熱反應(yīng)器很少既能使用干燃料又能使用濕燃料。氣體冷卻器通常被用于降低氣體溫度。當(dāng)將氣體冷卻至高于水露點的溫度時，氣體冷卻器可為干氣體冷卻器；或者當(dāng)將氣體冷卻至低于氣體中存在的水的露點的溫度時， 氣體冷卻器可為濕氣體冷卻器?？膳c本發(fā)明結(jié)合應(yīng)用的氣體冷卻器的實例為殼管式冷卻器、輻射式冷卻器、蒸發(fā)式冷卻器、驟冷器、洗滌器。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，在熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱氣在一個或若干氣體冷卻器中被冷卻。當(dāng)氣體包含水蒸氣并且具有的水露點高于該氣體冷卻器的排出溫度時，水蒸氣的蒸發(fā)能量將加熱該氣體冷卻器。所述熱可被傳遞至例如地區(qū)供暖水。在該情況下，氣體冷卻器將產(chǎn)生需要被處理的冷凝物。來自填有固體燃料的熱生產(chǎn)單元的氣體的冷凝物中的混雜物(諸如顆粒物、鹽等)將通常需要被去除，然后再棄之環(huán)境。對于帶冷凝物的氣體冷卻器存在特殊材料要求。玻璃纖維、塑料、玻璃、高級鋼、陶瓷通常是合適的材料。氣體清潔出于環(huán)境考慮，氣體的混雜物可或應(yīng)被去除。常規(guī)的清潔技術(shù)為-旋流器-袋式過濾器-靜電過濾器-洗滌器。特別地，袋式過濾器和靜電過濾器對于顆粒物過濾是非常有效的，而旋流器和洗滌器通常效果差些，但是通常較廉價。洗滌器眾所周知，通過向氣體注入水，熱氣可從高溫(100°C -IOOO0C )被冷卻至 100°C以下。這種系統(tǒng)通常稱為洗滌器。還眾所周知，注入的水將從熱氣收集(吸收)一些污染物(例如酸、顆粒物等)。 一些洗滌器被設(shè)計為在去除雜質(zhì)方面具有高效率。眾所周知，洗滌器水越干凈，洗滌器的效率越高，因為具有大量雜質(zhì)的洗滌器水可因來自洗滌器水的雜質(zhì)而使氣體污染?；旧?，獲得用于洗滌器的清潔水存在兩種可能性-使用新的干凈水
-洗滌器水的再使用，該洗滌器水被清潔后被再使用。循環(huán)的洗滌器水通常不以任何方式進行過濾或清潔。在一些情況下，洗滌器水可例如借助NaOH或石灰進行中和。通常，只有多余水、產(chǎn)生的冷凝物，在清潔后被丟棄。當(dāng)洗滌器水沒有定期清潔時，顆粒物和鹽含量可變得相當(dāng)高，洗滌器水可導(dǎo)致雜質(zhì)重新夾帶進入氣體。洗滌器水的能量回收眾所周知，回收循環(huán)的洗滌器水的能量，例如用于預(yù)加熱地區(qū)供暖水。當(dāng)洗滌器水含有顆粒物時，洗滌器-地區(qū)供暖的熱交換器可具有短的使用壽命， 因為粗顆粒物會侵蝕該熱交換器。驟冷器(Quench)在一些情況下，驟冷器在主洗滌器之前。這種驟冷器可被安裝從而保護隨后的洗滌器免受過高的溫度。來自驟冷器的水通常被引導(dǎo)至主洗滌器并與主洗滌器中的水混合。多余洗滌器水的處理多余水的流顯著小于循環(huán)的洗滌器水的流。多余水(冷凝物)通常在清潔后被丟棄。存在若干已知方法清潔多余洗滌器水，包括-重力沉淀操作-過濾器。用于大流量水的分離技術(shù)在其他工業(yè)應(yīng)用中，使用其他的水分離技術(shù)。此類技術(shù)可為-陶瓷膜過濾器-水力旋流器。陶瓷膜過濾器在陶瓷膜過濾器中，帶雜質(zhì)的大流量水流動穿過該膜。小部分的水?dāng)U散通過該膜并由此干凈地離開過濾器。顆粒物和其他混雜物隨主水流離開該過濾器。這種“過濾器原理”不用在冷凝式洗滌器中，因為顆粒物和其他混雜物未從該系統(tǒng)分離。水力旋流器水力旋流器可被用于產(chǎn)生小部分的含顆粒物水流(約5-20% )和大部分的較干凈水流(80-95%)。水力旋流器沒有用在冷凝式洗滌器中，因為帶有大量顆粒物的那部分水需要進一步過濾，因此水力旋流器不是符合成本效益的。排放使用固體燃料的能量設(shè)施滿足特定的排放法規(guī)，所述排放法規(guī)經(jīng)常是嚴(yán)格的。通常，顆粒物排放、C0、N0x被規(guī)范，以及S02、氯、二惡英、重金屬、呋喃也可被規(guī)范。存在多種不同的排放測量標(biāo)準(zhǔn)。在一些顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)中，鹽作為顆粒物排放進行測量。艮口， 丹麥標(biāo)準(zhǔn)MEL-02?？諝庠鰸衿骺諝庠鰸衿骺膳c冷凝式洗滌器結(jié)合使用?？諝庠鰸衿鲗?dǎo)致若干優(yōu)點， 包括在冷凝單元中更高的能量輸出和在熱反應(yīng)器中更好的燃燒/氣化特性-更好的發(fā)生爐(producer)氣體(H2含量)-灰S-結(jié)塊-NOx。發(fā)明內(nèi)容及優(yōu)選實施方案本發(fā)明尤其提供一種用于將固體燃料熱轉(zhuǎn)化為能量的改進方法和改進系統(tǒng)或裝置，其中至少部分所述能量為熱水。在本發(fā)明的第一方面中，涉及一種熱力設(shè)施，包括
-熱反應(yīng)器，在該熱反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)過程，在該化學(xué)過程期間固體燃料與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生排放氣體，該排放氣體包括熱廢氣和/或可燃氣體；-氣體冷卻器，其將該排放氣體冷卻至該排放氣體中的水的露點以下的溫度，由此產(chǎn)生冷凝物；-冷凝物冷卻器，其冷卻所述冷凝物以從所述冷凝物提取能量。本發(fā)明還尤其涉及一種根據(jù)本發(fā)明的熱力設(shè)施的顆粒物分離系統(tǒng)，一個包含顆粒物的流體(氣體和/或液體)流進入該顆粒物分離器并在該顆粒物分離器中產(chǎn)生帶有不同水量的至少兩個水流，其中具有最少量水的水流具有最大量的顆粒物。根發(fā)明還尤其涉及一種根據(jù)本發(fā)明的熱力設(shè)施的空氣增濕系統(tǒng)，該增濕系統(tǒng)適于產(chǎn)生第一增濕空氣流和第二空氣增濕流，其中以kgH20/m3干空氣進行測量，相對于所述第二增濕空氣流的水含量，所述第一增濕空氣流具有更高的絕對水含量。本發(fā)明還尤其涉及一種用于根據(jù)本發(fā)明的熱力設(shè)施的燃料氣化的氣化系統(tǒng)，該氣化系統(tǒng)包括-熱反應(yīng)器，其產(chǎn)生可燃氣體；-氣體冷卻器，其冷卻產(chǎn)生的可燃氣體，并通過冷凝該產(chǎn)生的可燃氣體中的水蒸氣來產(chǎn)生水冷凝物；-冷凝物冷卻器，其冷卻所述冷凝物；-增濕系統(tǒng)，適于-對在燃料轉(zhuǎn)化為可燃氣體期間在該熱反應(yīng)器中使用的空氣進行增濕，-將增濕空氣供給至該熱反應(yīng)器，并且優(yōu)選地用于相對于該冷凝物冷卻器執(zhí)行的冷卻進一步冷卻所述冷凝物；由此，優(yōu)選地提供一種適于產(chǎn)生冷的可燃氣體的系統(tǒng)，該冷的可燃氣體的溫度低于在空氣未被增濕的情況下獲得的溫度。應(yīng)注意，在本文中，術(shù)語空氣優(yōu)選地是指大氣中的空氣，通常指含有氧氣的氣體， 甚至可以指主要由氧氣組成(例如99. 9%)的氣體。在一些方面和優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明可使用多個裝置以及所述裝置中的一些， 以及所述裝置的用途在下文中進一步公開。其他實施方案和方面也可在權(quán)利要求書中呈現(xiàn)。水力旋流器根據(jù)本發(fā)明，一個或多個水力旋流器可置于熱交換器的上游，該熱交換器冷卻來自驟冷器和/或氣體洗滌器的冷凝物。由此該熱交換器的使用壽命將顯著延長，該洗滌器的清潔效率將提高。收集的顆粒物可被引導(dǎo)至灰和/或引導(dǎo)至燃料和/或至其他位置，例如處置場。雙空氣增濕器根據(jù)本發(fā)明，可使用雙空氣增濕器，優(yōu)選地以如下配置-一個主空氣增濕器可用于主空氣流以及-一個輔助器空氣增濕器可用于次要空氣流。當(dāng)用于固體燃料轉(zhuǎn)化的主空氣被用作氣化劑時，大量的水蒸氣是非常有利的，從而能防止灰渣并提高該氣化器中H2的產(chǎn)生。
膜過濾器根據(jù)本發(fā)明，一個大流量的膜濾器可用于清潔該系統(tǒng)中產(chǎn)生的多余冷凝物，然后該冷凝物被排出到環(huán)境中。顆粒物可優(yōu)選地被循環(huán)至灰和/或燃料和/或排出到其他地方。驟冷器、冷凝氣體冷卻器和空氣增溫器根據(jù)本發(fā)明，有利地，可使用一個帶臟水出口的驟冷器、一個帶干凈熱水出口的冷凝氣體冷卻器和一個空氣增濕器。該驟冷器可收集多數(shù)顆粒物、鹽和酸。驟冷器水可從洗滌器系統(tǒng)排出至燃料/灰 /其他地方。冷凝氣體冷卻器的熱水可在一個熱交換器中冷卻，該熱交換器產(chǎn)生可被利用的熱。該氣體將通過來自空氣增濕器的冷水進行冷卻。本發(fā)明可提供干凈的水用于氣體冷卻器和空氣增濕器，以及提供氣體冷卻器的干凈的冷氣體。結(jié)合氣化器的空氣增溫系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明，一個空氣增濕系統(tǒng)可連接至氣化系統(tǒng)。以此方式，產(chǎn)生的氣體被冷卻，由此具有增大的單位體積熱值。這可導(dǎo)致動力機器的高動力輸出。這種系統(tǒng)的又一優(yōu)勢在于由于水蒸氣-碳反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，因此增濕的空氣非常適用于氣化過程。這種系統(tǒng)的又一優(yōu)勢在于由于該氣化空氣被增濕，結(jié)合冷凝氣體冷卻器產(chǎn)生的熱量更多，所以能夠提高整個系統(tǒng)的效率。廉價、簡單且緊湊如上所示，相對于現(xiàn)有技術(shù)的燃燒技術(shù)，本發(fā)明的各方面可提供許多優(yōu)點。因此可預(yù)期，本發(fā)明的各方面將昂貴和復(fù)雜。然而，該系統(tǒng)的簡化和緊湊可被視為是本發(fā)明的主要優(yōu)勢。系統(tǒng)壓力通常，本發(fā)明的各部件中的壓力可優(yōu)選地為大氣壓力，盡管本發(fā)明的多個方面被設(shè)計用于高于和/或低于大氣壓力的壓力。材料通常，本發(fā)明的各部件(諸如熱反應(yīng)器)在內(nèi)側(cè)可由高溫材料(諸如磚和絕熱塊) 制成，優(yōu)選地在外側(cè)包括絕熱的鋼容器。本發(fā)明的各部件的其他部分(諸如水處理部分和氣體冷卻器)可由塑料、玻璃纖維、玻璃、不銹鋼制成。


在下文中將結(jié)合附圖進一步公開本發(fā)明及其特定的優(yōu)選實施方案，附圖中圖1示意性示出了用于對熱氣進行清潔和從熱氣中進行熱回收的系統(tǒng)的一個實施方案。圖2示出了與圖1所示類似的實施方案，但是其中氣體冷卻器被顆粒物分離器 (諸如洗滌器)替代。圖3a示出了空氣增濕器裝置的實施方案的更詳細的概覽。圖北示出了一個實施方案，其中兩個增濕器單元串聯(lián)連接至彼此。
圖3c示出了又一實施方案，其中兩個增濕器單元并聯(lián)連接至彼此，具有公共或分立的空氣或氧氣入口。圖4尤其更詳細地示出了一個優(yōu)選的顆粒物分離器的實施方案。圖5示意性示出了優(yōu)選實施方案之一的概覽，其中熱氣化器被用作熱反應(yīng)器。圖6示出了本發(fā)明一個實施方案的整體示意性概覽，其中使用了用于清潔和熱回收的本發(fā)明的系統(tǒng)。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的一個優(yōu)選實施方案。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，包括一個文丘里洗滌器。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，其中固體燃料被轉(zhuǎn)化為能量。圖10與表I和II 一起示出了用于本發(fā)明的設(shè)施的實施方案的能量平衡和氣體組分。
具體實施例方式在附圖中，通過使用虛線示出各種元件。使用這種虛線來指示所討論的元件是可任選的或者其位置是可任選的。圖1示意性示出了用于對熱氣進行清潔和從熱氣中進行熱回收的系統(tǒng)的一個實施方案。該實施方案包括熱反應(yīng)器(1)，其中燃料進行燃燒或氣化。熱反應(yīng)器(1)具有一個連接至燃料供給器(未示出)的燃料入口 O)以及一個或多個將空氣或純氧氣供給至熱反應(yīng)器(1)的空氣入口(3)。如果需要，所述空氣或氧氣可通過使空氣通過一個連接在熱反應(yīng)器(1)的空氣入口( 前面的空氣增濕器而進行增濕。來自該熱反應(yīng)器(1)的排放氣體通過一個通道從熱反應(yīng)器(1)引導(dǎo)至氣體冷卻器(4)。排放氣體熱交換器單元(5)(作為一個選擇)可被連接至在該熱反應(yīng)器的出口和該氣體冷卻器(4)的入口之間的通道。氣體冷卻器(4)接收熱排放氣體并將冷卻的排放氣體輸送至一個可選的熱提取裝置(6)(通常為熱交換器)，并且將冷凝物輸送至一個適于提取能量的冷凝物冷卻器單元(7)。自冷凝物冷卻器(7)輸送的冷卻的冷凝物可被供給至下水道或可在該工藝過程中被重新使用。圖2示出了與圖1所示類似的實施方案，但是其中圖1的氣體冷卻器(4)已被顆粒物分離器(8)——諸如洗滌器和/或水力旋流器——替代或者由其構(gòu)成。來自熱反應(yīng)器 (1)的熱排放氣體被輸送至顆粒物分離器(8)的入口。顆粒物分離器(8)具有至少兩個出口(01，02)，分別用于具有顆粒物的第一水流(9)和第二水流(10)，這將在下文進一步描述。如圖所示，根據(jù)圖2的系統(tǒng)包括水力旋流器和/或洗滌器，沒有廢氣從該水力旋流器和 /或洗滌器排出。一個出口(01)用于第一流(9)，以將帶有大量顆粒物和鹽的少量水供給返回至熱反應(yīng)器(1)。該第一流可直接供給至熱反應(yīng)器(1)或經(jīng)由一個或多個空氣增濕器(在圖2 中未示出)被供給至熱反應(yīng)器(1)。如果需要，則該第一流(9)還可被直接供給至下水道。 第二流(10)相較于第一流(9)具有相對較大的水量并含有相對較少的顆粒物且具有相對較低的鹽濃度。如圖2所示，過濾器(11)被連接至第二流(10)，并具有兩個出口，如果需要，則一個出口可用于將高度清潔的水放出該系統(tǒng)，一個出口將該第二流(10)的剩余部分分配至顆粒物分離器(8)。各種可選元件可有利地被應(yīng)用至第二流(10)，諸如空氣增濕器和/或熱交換器的出口。第二流(10)在通過各種元件時被冷卻至適合于顆粒物分離器(8)的相以及溫度。在圖2中，冷凝物冷卻器通過虛線和數(shù)字7示出?？梢姡淠锢鋮s器(7) 可被去除或布置在過濾器(11)的上游或下游。圖3a示出了空氣增濕器(12)的實施方案的更詳細的概覽，該空氣增濕器產(chǎn)生第一增濕空氣流和第二增濕空氣流。該空氣增濕器(12)具有多個入口和出口，其中至少一個是空氣入口(1 且一個是根據(jù)配置從氣體冷卻器裝置或顆粒物分離器的第一或第二流 (9，10)輸送水的入口。根據(jù)該優(yōu)選實施方案的配置，所述水可穿過冷凝物冷卻器(7)然后再進入該空氣增濕器以回收冷凝物的能量并獲得合適的(即，期望的)相以及溫度。冷凝物冷卻器(7)可被去除(如由虛線示出)，示出了從顆粒物分離器至增濕器(12)的連接。圖北示出了一個實施方案，其中兩個增濕器(1 串聯(lián)連接至彼此。空氣或純氧氣被輸送至第一增濕器(15)，其中使用水或水蒸氣增濕被輸送的空氣或氧氣。增濕的空氣或氧氣從第一增濕器裝置(1 傳遞至一個通道，從該通道提取增濕空氣或氧氣作為連接至熱反應(yīng)器(1)的第一增濕空氣流被輸送。其余的空氣或氧氣被輸送至第二增濕器(16)， 其中使用水或水蒸氣進一步增濕空氣或氧氣。一個出口將第二增濕空氣或氧氣流從第二增濕器(16)輸送至熱反應(yīng)器(1)的入口。圖3c示出了又一實施方案，其中兩個增濕器裝置(1 并聯(lián)連接至彼此，具有一個公共的空氣或氧氣進氣點。每個增濕器(17，18)使用水或水蒸氣增濕空氣并將增濕的空氣或氧氣輸送至供給到熱反應(yīng)器(1)的入口的不同空氣流(第一增濕空氣流和第二增濕空氣流)。圖4更詳細地示出了顆粒物分離器(8)的一個優(yōu)選實施方案。這里，顆粒物分離器是洗滌器(19)的一部分，洗滌器用干凈的重復(fù)使用的洗滌器水噴射排放氣體。根據(jù)配置， 所述噴射可在一級或多級進行。從該洗滌器(19)輸送干凈和冷卻的氣體，但是在該配置中使用兩個不同的出口(01，02)輸送水。出口(02)將用后的不清潔水供應(yīng)至第二流(10)。 通過將出口(0 布置在洗滌器(19)的底部上方、在洗滌器(19)的水面下方并且通過將出口(01)布置在洗滌器(19)的底部來形成顆粒物分離。因顆粒物在洗滌器(19)的水中的沉淀而實現(xiàn)分離，沉淀導(dǎo)致水中的顆粒物濃度朝向洗滌器(19)的底部增大。相應(yīng)地，顆粒物分離器包括相對于洗滌器(19)的水面布置在不同高度的兩個出口(01，02)。這里，水通過過濾系統(tǒng)(11)(諸如膜過濾器)，如果需要，則該過濾系統(tǒng)將非常干凈的水輸送到第三水流。在該實施方案中，過濾后的干凈的水從過濾裝置延續(xù)至熱交換器(20)，該熱交換器在所述水在洗滌器(19)再使用之前冷卻所述水并輸送能量。一些水可偶爾被提取至第一流 (9)。應(yīng)注意，過濾器(11)可被略去(類似地對于例如圖2)。圖5示意性示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案之一的概覽，其中熱氣化器被用作熱反應(yīng)器(1)。來自該熱氣化器的排放氣體被供給至單元0 (為冷卻器和/或過濾器和/或旋流器)，在該單元中冷卻排放氣體并分離出一些顆粒物。單元0 下游連接有顆粒物分離器，諸如氣體洗滌器0:3)。在該氣體洗滌器中，可使用水在一級或多級中冷卻并清潔該氣體，由此在圖5中的位置04)使冷的干凈氣體排出該系統(tǒng)。用于冷卻和清潔該氣體的水被收集在洗滌器(2 的底部，從該洗滌器的底部，水被輸送至一個單元 (25)——優(yōu)選地為旋流器的形式，從而以上文所述相同的方式被分離為第一水流和第二水流(9，10)。相應(yīng)地，圖5的實施方案中的顆粒物分離器是旋流器0 。冷凝物冷卻器(7) 被布置在第二水流中。
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在單元25中被清潔和冷卻后，第二水流(10)被用在洗滌器中。第二水流可選地還可用于例如通過使用驟冷器09)預(yù)冷卻該氣體，然后該氣體進入洗滌器。第二水流 (26)可選地還可用在空氣增濕器(XT)中，空氣增濕器(XT)可被連接至熱氣化器01)。收集在空氣增濕器(XT)底部的水可選地可被用在洗滌器中的第二注入點08)。在圖 5的示意性流程圖中表示的所有溫度通常為該系統(tǒng)中的溫度，但不意在限制本發(fā)明的范圍， 因為依賴于所述系統(tǒng)可使用其他溫度。圖6示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的整體示意性概覽，其中使用了本發(fā)明的用于清潔和熱回收的系統(tǒng)。在該實施方案中，包括燃料存儲器(30)和燃料供給器(31)的供給系統(tǒng)正將燃料供給至包括熔爐(32)的熱反應(yīng)器(1)。兩個入口連接至熔爐(32)，將增濕空氣或氧氣供給至熔爐(32)。增濕空氣既分配至熔爐的底部(33)也分配至燃料供給點的上方(34)。在熔爐底部，一個出口 G4)用于將灰排出至例如森林、田野或堆積物。增濕空氣或氧氣來自包括兩個空氣增濕器(35，36)的增濕系統(tǒng)，兩個空氣增濕器(35，36)的工作原理與洗滌器相同。這兩個空氣增濕器(35，36)串聯(lián)連接。這里，主增濕器(3 將增濕空氣分配至熔爐(32)的供給入口上方的空氣入口(34)和空氣增濕輔助器(36)，該空氣增濕輔助器在空氣被注入到熔爐(32)的底部(33)的一個位置之前進一步增濕空氣。因此，熱反應(yīng)器中的燃料溫度降低，由此產(chǎn)生的灰渣和NOx減少，氣體燃燒的溫度降低，由此減少熱NOx形成?？諝饣蜓鯕庠谖恢?35a)被供給至主增濕器(35)。在熔爐(3 中產(chǎn)生的熱排放氣體將通過連接至能量提取裝置(38)的熱交換器 (37)，該能量提取裝置既可產(chǎn)生電能也可產(chǎn)生用于地區(qū)供暖的能量，或者產(chǎn)生兩種能量中的任一種。熱氣隨后延續(xù)進入洗滌器系統(tǒng)，在洗滌器系統(tǒng)中，熱氣首先進入驟冷器(39)然后再進入洗滌器(40)，在驟冷器中來自空氣增濕輔助器(36)的水被用于冷卻該排放氣體。 洗滌器水的其余部分將和顆粒物與鹽一起被收集在該驟冷器(39)的底部。這些顆粒物將被送回燃料存儲器(30)以供給返回?zé)岱磻?yīng)器并作為底部灰從熱反應(yīng)器排出。冷卻的且較干凈的排出氣體隨后延續(xù)進入洗滌器(40)，在洗滌器中在兩個不同位置將水加入該氣體，從而冷卻氣體。在第一位置Gl)處，利用來自空氣增濕輔助器(36)的水和來自冷凝物冷卻器G6)的冷凝物，在第二位置G2)處，利用來自主空氣增濕器(35) 的較冷的水。清潔且冷卻的氣體隨后被供給至煙道G5)。如上文所述，從驟冷器(39)離開的是臟的少量流(第一水流)，從洗滌器GO)離開的是較干凈的較大量流(第二水流)。來自洗滌器00)的第二水流被分為流至增濕輔助器(36)的較少量流和流至熱交換器G6)以提取可被用于地區(qū)供暖器的能量的較大量流。流出增濕輔助器(36)的水與來自熱交換器46的水在點07)混合。該流在下游被分為一個流至主空氣增濕器的流，在主空氣增濕器之后該流在被過濾并在位置42被供給返回洗滌器00)；以及兩個流一個將水供給至驟冷器(39)以及一個在位置Gl)將水供給至洗滌器GO)。在圖7中，顆粒物分離通過驟冷器與水力旋流器和洗滌器的結(jié)合進行。水力旋流
器輸送第一水流(在圖7中示為“大量鹽......少量水......”)。在冷凝物冷卻器(7)
的上游提取第二水流(在圖7中示為“少量鹽......大量水”)。圖7示意性示出了被供應(yīng)有燃料、空氣或氧氣和/或水和/或流的熱反應(yīng)器。熱氣在通向洗滌器的通道中被傳輸。有利地，在熱反應(yīng)器和洗滌器之間可布置一個或若干個部件，例如熱交換器、過濾器、旋流器、用于增濕制劑(諸如水)的入口、水收集裝置等。一個或多個制劑(諸如石灰、活性炭等)可有利地在洗滌器之前加入干燥氣體。與圖7所示實施方案及本發(fā)明總體構(gòu)思結(jié)合，有利地可采用以下措施-該洗滌器優(yōu)選地豎直定向，但也可水平定向或傾斜定向。-一種或多種制劑(諸如NaOH、石灰、活性炭等)可有利地加入洗滌器水。-可包括一個或多個水力旋流器或離心分離機(其中洗滌器水被分成兩個流)，以提供一個臟的流(包含多數(shù)顆粒物)和一個干凈的流。-所述干凈的流被引導(dǎo)至熱交換器，在熱交換器中所述洗滌器水被冷卻。-將冷卻和清潔的洗滌器水用在洗滌器中以清潔和冷卻氣體。-多余水可在液滴分離器中被去除，隨后氣體被引導(dǎo)至大氣或在工藝過程中被使用。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，包括一個文丘里洗滌器。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，其中在一個干凈且高效的系統(tǒng)中固體燃料被轉(zhuǎn)化為能量。冷凝物冷卻器由數(shù)字(7)表示。該系統(tǒng)尤其包括供給器和熱反應(yīng)器， 這些部件在此處進一步詳細公開，并且可應(yīng)用于本發(fā)明的這個和其他方面以及實施方案的一些部件在下文中進一步公開供給器和熱反應(yīng)器在底部部分，固體燃料被轉(zhuǎn)化為可燃氣體和細灰。該固體轉(zhuǎn)化是上吸式氣化過程 在頂層，燃料被干燥和脫揮發(fā)(熱解)。在下部，來自空氣增濕輔助器的增濕空氣在氣化過程中與碳發(fā)生反應(yīng)。通過使空氣中具有高濕度含量，降低了產(chǎn)生灰渣的趨勢，由此該熱反應(yīng)器可使用各種類型的燃料，包括低成本的多灰燃料。來自氣化區(qū)域的氣體在頂部部分燃燒。氣體燃燒(流動、溫度、排放等)是非常穩(wěn)定的。這是由于爐的工作原則。該設(shè)計基于具有低熱值的燃料，導(dǎo)致1000-1150°C的絕熱溫度，在廢氣中的氧氣含量為4-7% (干燥質(zhì))。當(dāng)熱值增大時，優(yōu)選地來自低溫冷卻器的冷凝物可被加入燃料。高溫冷卻當(dāng)存在高溫冷卻器時，其可冷卻至200°C -600°C，優(yōu)選地300°C -400°C。由此，冷卻器可變得非常緊湊且可防止低溫腐蝕。由于將水加入燃料，氣體的蒸汽含量高，由此該氣體具有好的輻射特性，其有利于緊湊的設(shè)計。利用來自高溫冷卻器的熱高溫冷卻器可產(chǎn)生熱水、蒸汽或熱力油(thermal oil)。若干產(chǎn)品可由該高溫冷卻器產(chǎn)生，包括-通過使用可由熱力油或熱水驅(qū)動的ORC(有機郎肯循環(huán))系統(tǒng)，通過使用蒸汽輪機或蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機等產(chǎn)生的動力-通過使用吸收式冷凍機進行冷卻-通過對水脫鹽而得到的干凈水-用于工業(yè)或供暖目的的蒸汽。驟冷器
在驟冷器中，通過注入水，該氣體優(yōu)選地被冷卻至100°C以下，顆粒物、鹽、酸等被收集在底部。用于驟冷器的水量由熔爐的溫度調(diào)節(jié)，因為來自驟冷器底部的水用于調(diào)節(jié)該熔爐的溫度。因為驟冷器的顆粒物和鹽以及洗滌器系統(tǒng)的剩余物在此處被收集并送至燃料，所以該洗滌器系統(tǒng)不存在顆粒物出口。所有顆粒物作為自熱反應(yīng)器的底部灰排出該系統(tǒng)。兩級廢氣洗滌器優(yōu)選地，系統(tǒng)可包括包封在一個單獨容器中的兩個填充床洗滌器，其中廢氣在下部部分中初步去濕和冷卻，且最后在上部部分中進一步去濕和冷卻。高溫廢氣冷卻在78°C完全飽和狀態(tài)下，額定廢氣流量略高于lkg/s (干空氣流量)。廢氣可用以 50°C進入直徑1200mm、高度1400mm的填充床的反向流動的較冷水進行處理，水從填料上方的噴嘴網(wǎng)格進行分配。所用填料是25mm的丙烯PALL RINGS (HOSTALEN PPH材料)。冷卻水可從空氣增濕輔助器和該組件頂部的低溫廢氣洗滌器的出水口獲得。排出的熱水被傳遞至空氣增濕輔助器。預(yù)期高溫廢氣洗滌器基本線性工作，使容量下降至額定容量的約10%，氣體側(cè)的壓力降十分接近平方根法。低溫廢氣冷卻采用供應(yīng)自直徑1200mm、高度1200mm的填充床的主空氣增濕器排放的水，以相反流動進一步冷卻和去濕初步冷卻的廢氣。水從位于填料上方的沈個噴嘴網(wǎng)格進行分配。所用填料是25mm的丙烯PALLRINGS (HOSTALEN PPH材料)。為了限制攜帶水霧，液滴分離器 OOOmm除沫器)置于水分配器上方。預(yù)期低溫廢氣洗滌器基本線性工作，使容量下降至額定容量的約10%，空氣側(cè)的壓力降十分接近平方根法。空氣增濕器為了向熱反應(yīng)器提供帶大量水蒸氣的主空氣，采用一個雙空氣增濕器系統(tǒng)。主空氣增濕器在20°C時，額定的總空氣需求為lkg/s (干空氣流量)?？諝饪捎靡?0°C進入直徑 1200mm、高度1800mm的填充床的反向流動的水進行處理，水從填料上方的21個噴嘴網(wǎng)格進行分配。所用填料是16mm的丙烯PALL RINGS (HOSTALEN PPH材料)。為了限制攜帶水霧， 液滴分離器(100mm除沫器)置于水分配器上方。從廢氣洗滌器獲得熱水，排出的冷水被傳遞用于洗滌器中的最終廢氣冷卻，一部分被排出至排水管。預(yù)期主空氣增濕器基本線性工作，使容量下降至額定容量的約10%，空氣側(cè)的壓力降十分接近平方根法?？諝庠鰸褫o助器約20%來自主洗滌器的增濕空氣在輔助器洗滌器中進一步增濕以用作主燃燒空氣——或氣化劑——而其余空氣被用作熔爐中的第二空氣以燃燒來自集成的上吸式氣化器的可燃氣體?？諝饪捎靡?7°C進入直徑600mm、高度1800mm的填充床的反向流動的水進行處理，水從填料上方的9個噴嘴網(wǎng)格進行分配。所用填料是16mm的丙烯
17PALLRINGS(HOSTALEN PPH材料)。為了限制攜帶水霧，液滴分離器(100mm除沫器)置于水分配器上方。從廢氣洗滌器的高溫部分獲得熱水，排出的50°C的冷卻水被傳遞用于在洗滌器和主增濕器中的初始(高溫)廢氣冷卻。預(yù)期空氣增濕輔助器基本線性工作，使容量下降至額定容量的約10%，空氣側(cè)的壓力降十分接近平方根率。水系統(tǒng)如上文所述，用于增濕洗滌器的水系統(tǒng)緊密地聯(lián)接至廢氣冷卻和去濕系統(tǒng)。-來自主空氣增濕器的(25°C)冷卻排出水被部分用于廢氣的最終冷卻且作為多余冷凝物部分排出至排水管。-來自空氣增濕輔助器的(50°C)冷卻排出水被部分用于廢氣的初始冷卻且部分用于至主空氣增濕器的水供應(yīng)。因此，這兩個增濕器配備有泵(對于主洗滌器泵為額定5. 5m3/h且對于輔助洗滌器泵為額定3. 3m3/h)。清潔產(chǎn)生的冷凝物并去除顆粒物由于有效地冷卻廢氣，該系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝物可被排掉。因為在驟冷器中的預(yù)清潔， 在廢氣洗滌器和空氣增濕器之間循環(huán)的冷凝物相對干凈，但是并不必然足以干凈到可被排掉。一個膜過濾器置于洗滌器水回路中，其中約5-15%的水通過過濾器清潔并被排掉，而其余的水和顆粒物被循環(huán)至廢氣洗滌器，然后至空氣增濕器，然后至驟冷器，然后至燃料，由此從該系統(tǒng)去除顆粒物。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的各方面和實施方案中可包括多種措施。其中的許多在上文已經(jīng)公開，一些列出如下-化學(xué)劑可被加入洗滌器水以提高水力旋流器的效率。-化學(xué)劑可被加入洗滌器水以提高去除氣體中雜質(zhì)的效率。-來自熱交換器的能量有利地可用于地區(qū)供暖。-該工藝過程優(yōu)選地這樣操作，即使得氣體在進入洗滌器之前的溫度優(yōu)選地大于 200 "C。-至少一個水力旋流器和/或一個或多個離心分離機可優(yōu)選地布置在熱交換器上游。-用于冷卻和清潔氣體的系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施方案可有利地包括-將固體燃料轉(zhuǎn)化為熱氣的熱反應(yīng)器-將氣體引導(dǎo)到至少一個洗滌器的入口管-用于循環(huán)洗滌器水的至少一個泵-至少一個水力旋流器和/或離心分離機-冷卻所述洗滌器水的至少一個熱交換器。該系統(tǒng)可優(yōu)選地包括以下裝置-用于控制洗滌器水的pH值-用于將化學(xué)劑加入洗滌器水使得顆粒物聚集和/或-用于將化學(xué)劑加入氣體以去除氣體的雜質(zhì)。
最后，圖10連同下文的表I和II示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的優(yōu)選實施方案的能量平衡和氣體組分。對于表I和II中未示出的關(guān)于燃料濕度的氣體組分可通過差值法/ 外推法進行估計。應(yīng)注意，圖10對應(yīng)于圖6所示的實施方案。圖10中使用的附圖標(biāo)記參見表I和II。
權(quán)利要求
1.一種熱力設(shè)施，包括-熱反應(yīng)器，在該熱反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)過程，在該化學(xué)過程期間固體燃料與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生排放氣體，該排放氣體包括熱廢氣和/或可燃氣體；-氣體冷卻器，其將所述排放氣體冷卻到該排放氣體中存在的水的露點以下的溫度，由此產(chǎn)生冷凝物；-冷凝物冷卻器，其冷卻所述冷凝物以從所述冷凝物提取能量；-其中該熱力設(shè)施還包括一個顆粒物分離系統(tǒng)，用于從一個顆粒物流分離顆粒物，所述顆粒物在熱反應(yīng)器中產(chǎn)生，所述顆粒物分離系統(tǒng)適于產(chǎn)生-第一水流，具有第一顆粒物含量(臟的)，該第一流持續(xù)或分批產(chǎn)生；-第二水流，具有第二顆粒物含量(干凈的)，其中，-當(dāng)以單位m3/h測量時，所述第二水流與所述第一水流的比值大于100，諸如大于50， 諸如大于10，優(yōu)選地大于5，-在所述第一流中的顆粒物(固體優(yōu)選地包括水溶性鹽)的含量(kg/m； )大于在所述第二流中的顆粒物的含量(kg/m3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力設(shè)施，其中所述顆粒物流是由來自熱反應(yīng)器的排放氣體產(chǎn)生的水冷凝物，其中所述分離系統(tǒng)包括水力旋流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力設(shè)施，其中所述顆粒物流是來自熱反應(yīng)器的排放氣體， 所述分離系統(tǒng)包括兩個氣體冷卻器，諸如一個驟冷器和一個廢氣洗滌器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的熱力設(shè)施，還包括將所述第二水流的至少一部分引導(dǎo)至一個增濕系統(tǒng)的連接，該增濕系統(tǒng)對在該熱力設(shè)施的熱反應(yīng)器中使用的空氣進行增濕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的熱力設(shè)施，還包括一個被布置為從所述第二水流提取熱的熱交換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的熱力設(shè)施，還包括供給裝置，其被設(shè)置用于將所述第一水流的至少一部分供給至熱反應(yīng)器中產(chǎn)生的灰、供給至用于熱反應(yīng)器的燃料、供給至過濾器和/或供給至排放輸出裝置，諸如下水道、化學(xué)處理設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱力設(shè)施，其中所述第一水流的10%、諸如30%、優(yōu)選地 70 %、或甚至全部被供給至所述燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱力設(shè)施，其中所述第一水流的10%、諸如30%、優(yōu)選地 70 %、或甚至全部被供給至所述灰。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求1-8中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述第一水流被分為兩個流，一個被供給至灰，一個被供給至燃料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的熱力設(shè)施，還包括一個再循環(huán)環(huán)路，用于將由所述顆粒物分離系統(tǒng)產(chǎn)生的第二水流再循環(huán)返回至所述顆粒物分離系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱力設(shè)施，其中所述再循環(huán)環(huán)路包括過濾器一諸如膜過濾器，用于從所述第二水流過濾出第三水流，所述第三水流具有的顆粒物含量(kg/m3)小于所述第二水流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的熱力設(shè)施，其中所述再循環(huán)環(huán)路包括用于冷卻所述第二水流的熱交換器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述再循環(huán)環(huán)路包括用于將第二水流的一部分供給至一個空氣增濕系統(tǒng)的連接，所述空氣增濕系統(tǒng)用于對待在熱反應(yīng)器中使用的空氣進行增濕。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱力設(shè)施，其中所述用于將第二水流的一部分供給至空氣增濕系統(tǒng)的連接被布置在所述熱交換器的下游。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱力設(shè)施，其中所述用于將第二水流的一部分供給至空氣增濕系統(tǒng)的連接被布置在所述熱交換器的上游。
16.一種熱力設(shè)施，包括-熱反應(yīng)器，在該熱反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)過程，在該化學(xué)過程期間固體燃料與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生排放氣體，所述排放氣體包括熱廢氣和/或可燃氣體；-氣體冷卻器，其將所述排放氣體冷卻至該排放氣體中存在的水的露點以下的溫度，由此產(chǎn)生冷凝物；-冷凝物冷卻器，其冷卻所述冷凝物以從所述冷凝物提取能量；-空氣增濕器，其適于產(chǎn)生第一增濕空氣流和第二增濕空氣流，其中-以單位kg水/m3干空氣進行測量，相對于所述第二增濕空氣流的水含量，所述第一增濕空氣流具有更高的絕對的水含量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱力設(shè)施，其中所述第一增濕空氣流被引入熱反應(yīng)器并用在所述燃料的化學(xué)反應(yīng)中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的熱力設(shè)施，其中所述第二增濕空氣流被引入熱反應(yīng)器并用在通過加熱燃料產(chǎn)生的氣體中的化學(xué)反應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述第一增濕空氣流中的水含量比所述第二增濕空氣流中的水含量至少大50%。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述第一增濕空氣流的量(kg 干空氣)小于第二增濕空氣的量(kg干空氣)，例如小1/4、例如1/3、例如小1/5。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-20中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述空氣增濕器包括兩個空氣洗滌器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的熱力設(shè)施，其中兩個空氣洗滌器串聯(lián)布置；所述第一增濕空氣流是離開第一空氣洗滌器的增濕空氣的一部分，所述增濕空氣的其余部分被供給至第二空氣洗滌器，用于進一步增濕，由此提供所述第二增濕空氣流。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的熱力設(shè)施，其中兩個空氣洗滌器并聯(lián)布置，從相同的空氣源接收待增濕的空氣，所述相同的空氣源優(yōu)選地是該設(shè)施的周圍環(huán)境，且其中所述第一增濕空氣流和所述第二增濕空氣流各自僅由一個空氣洗滌器產(chǎn)生。
24.根據(jù)權(quán)利要求16-23中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述空氣增濕器被布置為通過使用至少所述第二增濕空氣流對熱反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體進行冷卻。
25.根據(jù)權(quán)利要求16-24中任一項所述的熱力設(shè)施，其中所述設(shè)施是根據(jù)權(quán)利要求 1-15中任一項所述的設(shè)施。
26.一種熱力設(shè)施，包括-熱反應(yīng)器，在該熱反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)過程，在該化學(xué)過程期間固體燃料與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生排放氣體，所述排放氣體包括可燃氣體；-用于氣化燃料的氣化系統(tǒng)，所述氣化系統(tǒng)包括 -產(chǎn)生可燃氣體的熱反應(yīng)器，-氣體冷卻器，其將產(chǎn)生的所述可燃氣體冷卻至該氣體中存在的水的露點以下的溫度， 由此通過冷凝產(chǎn)生的所述可燃氣體中的水蒸氣來產(chǎn)生水冷凝物， -冷凝物冷卻器，其冷卻所述冷凝物以從所述冷凝物提取能量， -增濕系統(tǒng)，適于-在燃料轉(zhuǎn)化為可燃氣體期間，增濕待在該熱反應(yīng)器中使用的空氣， -將增濕空氣供給至所述熱反應(yīng)器，以及優(yōu)選地用于相對于所述冷凝物冷卻器執(zhí)行的冷卻進一步冷卻所述冷凝物，-以及，優(yōu)選地，將冷卻的冷凝物供給至所述氣體冷卻器。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的熱力設(shè)施，其中該設(shè)施是根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項所述的熱力設(shè)施。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的熱力設(shè)施，還包括排放氣體熱交換器，其布置在所述氣體冷卻器上游，用于從所述排放氣體提取能量。
29.一種用于對熱力設(shè)施的熱反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體進行冷卻和清潔的方法，所述熱力設(shè)施優(yōu)選地是根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)施，所述方法包括-將產(chǎn)生的氣體供給至洗滌器，在洗滌器中洗滌器水與所述氣體混合，由此冷卻所述氣體并加熱該洗滌器水，以及-將該洗滌器水供給至一個或多個水力旋流器和/或一個或多個離心分離機，在所述水力旋流器和/或離心分離機中顆粒物和其他雜質(zhì)從該洗滌器水中去除，以及-將該洗滌器水的至少一部分供給至一個熱交換器，該洗滌器水在所述熱交換器處被冷卻，然后在該洗滌器中再使用。
30.一種用于對用于熱力設(shè)施的熱反應(yīng)器的空氣進行增濕的方法，所述熱力設(shè)施優(yōu)選地是根據(jù)權(quán)利要求1- 中任一項所述的熱力設(shè)施，所述方法包括-將該空氣的主要部分——例如大于50%或大于75%——供給至一空氣增濕器，在該空氣增濕器中空氣被加熱和增濕，以及-將該空氣的較少部分——例如小于50%或小于25%——供給至一空氣增濕器，在該空氣增濕器中空氣被加熱和增濕達到比該空氣的所述主要部分更高的溫度和水含量。
31.一種用于從一個系統(tǒng)去除顆粒物的方法，在該系統(tǒng)中來自使用固體燃料的熱力設(shè)施的熱反應(yīng)器的冷凝物在一個熱交換器和一個廢氣洗滌器之間循環(huán)，該熱力設(shè)施優(yōu)選是根據(jù)權(quán)利要求1- 中任一項所述的熱力設(shè)施，所述方法包括-一個過濾器，其中兩個部分水排出該過濾器攜帶所述顆粒物的主要部分的水和小部分干凈的水。
32.一種用于將顆粒物從洗滌器系統(tǒng)再循環(huán)至燃料入口系統(tǒng)的方法，該洗滌器優(yōu)選地屬于權(quán)利要求1- 中任一項所述的熱力設(shè)施，該方法包括-將溫度為約100°c、優(yōu)選地在200°C或300°C以上的氣體供給至一個驟冷器，在該驟冷器中注入水以通過蒸發(fā)和熱容量來冷卻該氣體，以及-在該驟冷器的底部或者在該驟冷器之后收集水和顆粒物，并將所述水和顆粒物循環(huán)至燃料系統(tǒng)。
33. 一種用于冷卻從固體燃料氣化器產(chǎn)生的氣體以及用于對該氣化器用空氣進行增濕的方法，該氣化器優(yōu)選地屬于前述權(quán)利要求1- 中任一項所述的熱力設(shè)施，該方法包括-將氣體從該氣化器供給通過氣體冷卻系統(tǒng)，該氣體冷卻系統(tǒng)被供應(yīng)有來自空氣增濕器的冷水； 以及-將氣化空氣供給通過空氣增濕器，該空氣增濕器被供應(yīng)有來自氣體冷卻系統(tǒng)的熱水。
全文摘要
在供給有固體燃料的熱反應(yīng)器(1)中產(chǎn)生的排放氣體可在氣體冷卻器(4)中，這產(chǎn)生冷凝物，該冷凝物進一步在冷凝物冷卻器(7)中冷卻，這產(chǎn)生能量。通過使用空氣增濕和顆粒物分離技術(shù)，該排放氣體和多余冷凝物可被清潔，該設(shè)施的能量效率可被提高。該方法可用于多種燃料和轉(zhuǎn)化技術(shù)。
文檔編號C10J3/48GK102471711SQ201080036238
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者J·D·本特森 申請人:達爾能源控股有限責(zé)任公司