专利名称：用于回收煤灰的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于回收煤灰的装置和方法，尤其涉及一种用于回收煤灰的装置和方法，其中用于回收煤灰的装置包括未燃烧煤灰回收单元和轻骨料制造单元且该装置设置在现有的热电厂，且其中在热电厂生成的煤灰完全通过煤灰回收装置用于特定用途。
背景技术：
如图1所示，在使用煤发电的热电厂，通常通过将煤粉碎到特定尺寸以促进煤的燃烧来发电，就是说，准备粉碎的煤粉，并将粉碎的煤粉送入煤燃烧的锅炉，与此同时，产生高温和高压的蒸汽，并将生成的蒸汽送入蒸汽轮机中。特别地，煤通常含有大约2 — 15%的不可燃灰分，也就是煤灰。因此，当粉碎的煤粉送入锅炉，大约占粉碎煤粉20 %比率的煤灰被燃烧的高温热量溶解，大量颗粒压缩并落入锅炉的底部，粉碎煤粉的大约80%燃烧并随同废气的流动而分散，而含在分散的煤粉中的煤灰通过灰尘收集单元如静电集尘器收集。这种落入锅炉底部的煤灰叫做“底灰”。在粘附到炉壁、过热器、回热器或类似装置后，底灰颗粒由于其重力落入锅炉底部，并具有大约1 一 5mm的粒度。底灰颗粒在锅炉底部收集并用研磨器研磨，然后送入灰转运柜。转运柜中的底灰颗粒通常以填埋方式处理。因为底灰具有不规则粒度和分布以及次质量，它完全填埋到建到海里的防波提内。另外，这种从流化床锅炉分散并通过静电集尘器收集的煤灰被称为“飞灰”，其在省煤器或空气预热器下的漏斗中收集并被静电集尘器捕获且在静电集尘器下的漏斗中收集。这种在省煤器或空气预热器下的漏斗中收集的飞灰具有0.3-0. 1 的粒度且大约占产生的煤灰的5%，这种被静电集尘器捕获且在静电集尘器下的漏斗中收集的飞灰具有各种粒度，这取决于煤的种类或燃烧状况，大约占生成的煤灰的75 - 80%，且大部分被回收。 没有回收的飞灰送入灰转运柜并在灰填埋场处理，像底灰的处理方式一样。在填埋场处理的包含飞灰和底灰的不均勻混合物的煤灰被称为“回收灰”，而取决于回收灰填埋处理的地点和时间，回收灰的物理性质有很大差别。由于该缺点，为了将回收灰用于混凝土骨料和类似物，储存在灰池的回收灰根据粒度筛选并经过水洗步骤和类似步骤。即使回收灰以这种方式回收，仍然存在以下问题，即经过筛选步骤的残留煤灰应当经过处理。此外，在为回收利用回收灰而附加的步骤中，回收灰的仅一部分的使用导致骨料制造成本的增加，且由于资源回收的效率而不符合要求。在韩国，在2002年生成了大约110万吨的煤灰，而煤灰的回收有确保并维持填埋场困难的问题，由于灰尘排放以及回收的煤灰在雨季流出而污染周边环境，填埋场附近的居民忍受着不便。美国专利号5992336揭示了通过再燃烧底灰和煤的混合物以减少煤的费用和浪费。然而，存在以下问题，即生成的煤灰应当在再燃烧步骤后处理。此外，韩国专利登记号0447739揭示了一种包含底灰的混凝土合成物及其制备方法，其中底灰分为粗骨料和细骨料，用作混凝土骨料的替代品。此外，韩国专利登记号 0470676揭示了一种使用底灰的混凝土合成物，作为用于混凝土混合的骨料的替代品，且韩国专利登记号0668953揭示了一种使用回收煤灰修正混凝土的精确度、压缩强度和衰变 (slump)的方法。然而，当回收的煤灰或底灰如上所述作为混凝土骨料替代品回收时，回收的煤灰和底灰在作为混凝土骨料使用时，取决于粒度而具有不同的含水量，这对于确保由煤灰和底灰制得的混凝土的衰变(slump)和强度是困难的，因为它们包含不同比率的未提炼的飞灰并具有非常不一致的粒度分布，并且底灰的强度不同取决于粒度和形态。因此，在混凝土中实际使用回收的煤灰是相当困难的。此外，为了以稳定方式用回收灰或底灰制造混凝土， 有必要在水洗步骤后执行将回收灰或底灰分为粗骨料和细骨料的步骤，但这些额外的步骤如粒度分离步骤会增加骨料的制造成本且由于资源回收的效率而不符合需要。由于这些原因，在经济和技术上，回收灰的使用没有提供满意的结果。因此，本发明做出许多尝试以解决上述在背景技术中存在的问题，结果发现当一种包含未燃烧煤灰回收单元和轻骨料制造单元的煤灰回收装置设置在热电厂并用于回收在热电厂生成的各种类型的煤灰(飞灰，底灰，回收灰等)时，在热电厂生成的每种类型的煤灰可以完全回收以用于特定用途，而不像背景技术中每种类型的煤灰部分回收，从而完成本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于回收煤灰的装置和方法，其使得在热电厂生成的每种类型的煤灰完全回收以用于特定用途，而不像背景技术中每种类型的煤灰部分回收。为了达到上述目标，本发明提供一种用于回收煤灰的装置，该装置包括未燃烧煤灰收集单元，用于选择性地回收未燃烧的具有2mm或更大的粒度的煤灰，煤灰从通过燃烧煤产生电力的热电厂生成；以及骨料制造单元，用于使用煤灰制造骨料，煤灰是在通过未燃烧煤灰回收单元回收未燃烧煤灰后的剩余。本发明还提供一种用于回收煤灰的方法，其中通过用于回收煤灰的装置回收煤灰以用于特定用途，煤灰从包含飞灰、底灰、回收灰以及它们的混合物的组中选择。本发明还提供一种用于制造轻骨料的方法，该方法包括以下步骤(a)研磨燃烧过的煤灰或具有小于2_粒度的煤灰，煤灰通过未燃烧煤灰回收单元回收，回收单元包括 筛选器20用于筛选在热电厂生成的煤灰，根据粒度使用多种筛；多个第一供给筒21用于分别存储筛选器20筛选的煤灰；磁力分离器22使用电磁石将存储在第一供给筒21中的煤灰分离为燃烧部分和未燃烧部分；多个第二供给筒23用于分别回收被磁力分离器22分离的煤灰部分；未燃烧煤灰筒M用于回收具有特定粒度或更大粒度的来自第二供给筒23的未燃烧煤灰并存储回收的未燃烧煤灰；以及底灰筒25用于回收燃烧的煤灰或来自第一供给筒21和第二供给筒23的具有小于2mm粒度的煤灰；(b)通过将磨成的煤灰和用于骨料的原料混合并捏炼来制备骨料混合物；(c)通过将制备的骨料混合物成型为骨料形式制造骨料形式的材料以及(d)通过煅烧骨料形式的材料来制造骨料。
图1显示流程，其中在传统的热电厂生成煤灰。图2大略地显示流程，其中在热电厂回收煤灰，热电厂包括根据本发明的用于回收煤灰的装置。<附图主要部分的附图标记说明>
I热电厂
II回收灰回收单元
III 未燃烧煤灰回收单元IV 轻骨料制造单元1 煤仓2 精磨机3 锅炉燃烧室4:漏斗5 省煤器6 飞灰7 空气预热器8 静电集尘器9 飞灰10 水塔11烟囱12 底灰13 灰转运柜14 飞灰存储槽15 精炼单元16 精炼灰筒17 非精炼灰存储槽18 灰池19 洗涤器20 筛选器21 第一供给筒22 磁力分离器23 第二供给筒24 未燃烧煤灰筒25 底灰筒26 研磨机27 第一煤灰筒28 第二煤灰筒29 计量给煤机30 粘土和疏浚沙筒31 烘干机32 高速磨粉机33 原料筒/计量给煤机34 捏合机35 真空挤压机36 制粒机37 挤压材料存储筒38 成型材料存储筒39 旋转烘干室40 仓库41 回转炉42 废热供给管43 排风管44 冷却器45 骨料100 成型单元-
具体实施例方式
一方面，本发明提供一种用于回收煤灰的装置，该装置包括未燃烧煤灰收集单元，用于选择性地回收未燃烧的具有2mm或更大的粒度的煤灰，煤灰从通过燃烧煤产生电力的热电厂生成；以及骨料制造单元，用于使用煤灰制造骨料，煤灰是在通过未燃烧煤灰回收单元回收未燃烧煤灰后的残余。
另一方面，本发明提供一种用于回收煤灰的方法，其通过使用用于回收煤灰的装置，从包含飞灰、底灰、回收灰以及它们的混合物的组中选择回收煤灰，以用于特定用途。在另一方面，本发明还提供一种用于制造轻骨料的方法，该方法包括以下步骤 (a)研磨燃烧过的煤灰或具有小于2mm粒度的煤灰，煤灰通过未燃烧煤灰回收单元回收，回收单元包括筛选器20用于筛选在热电厂生成的煤灰，根据粒度使用多种筛；多个第一供给筒21用于分别存储筛选器20筛选的煤灰；磁力分离器22使用电磁石将存储在第一供给筒 21中的煤灰分离为燃烧部分和未燃烧部分；多个第二供给筒23用于分别回收被磁力分离器22分离的煤灰部分；未燃烧煤灰筒M用于回收来自第二供给筒23的具有特定粒度或更大粒度的未燃烧煤灰并存储回收的未燃烧煤灰；以及底灰筒25用于回收来自第一供给筒 21和第二供给筒23的燃烧的煤灰或具有小于2mm粒度的煤灰；
(b)通过将研磨的煤灰和用于骨料的原料混合并捏炼来制备骨料混合物；
(c)通过将制备的骨料混合物成型为骨料形式制造骨料形式的材料
(d)通过煅烧骨料形式的材料制造骨料。在下文中，将结合附图标记详细描述本发明。首先，如图1所示，在传统的热电厂，从煤仓供给的煤被研磨机压成粉，然后供给到锅炉燃烧室，煤粉在燃烧室燃烧。在该步骤生成的飞灰通过静电集尘器收集并存储在飞灰储存槽中，然后通过精炼单元精炼。精炼过的煤灰主要作为混凝土混合物在现成的混合混凝土工厂中使用。此外，一部分通过静电除尘器收集的飞灰和底灰一起送入灰池，在灰池填埋飞灰。因此，从传统的热电厂回收的煤灰具有以下问题，由于只选择应用了煤灰的部分特性，煤灰没有全部回收。为解决该问题，根据本发明，如图2所示，在传统热电厂中设置一种用于回收煤灰的装置。该用于回收煤灰的装置包括回收未燃烧煤灰的未燃烧煤灰收集单元III，从而回收的煤灰可以作为燃料回收；以及骨料制造单元IV，在其中使用回收的煤灰和其残余物制造骨料。当使用该用于回收煤灰的装置时，在热电厂中生成的煤灰完全回收，以用于燃料和骨料的用途。根据本发明的未燃烧煤灰回收单元III是将未燃烧煤灰作为燃料回收的部分。在该未燃烧煤灰回收单元，在热电厂的锅炉3的底部生成的煤灰(底灰)和在静电集尘器8中生成的煤灰(飞灰)可以通过包括多个筛网(未图示)的筛选器20根据粒度分离。在此，煤灰的分离根据粒度优选地通过将煤灰分离为5mm或更大尺寸，2 — 5mm以及小于2mm实现。在粒度分离步骤后，具有5mm或更大粒度的煤灰被回收为粗骨料，而具有2 — 5mm粒度的煤灰被回收为细骨料，这样它们可以根据用于路面基层材料(road base materials)或混凝土次级产物(secondary products)需要的粒度供给。具有2mm或更小粒度的煤灰颗粒含有大量的细粉，且由于该原因，回收这样的煤颗粒用在路面基层材料是困难的。因此，具有2mm 或更小粒度的煤灰颗粒被完全回收为轻骨料。然而，煤灰根据粒度分离并不局限在上述粒度，煤灰可以分离为各种粒度。使用上述方法根据粒度分离的煤灰通过磁力分离器22分离为包含未燃烧过的煤灰的煤灰部分以及包含几乎没有或没有未燃烧过的煤灰的煤灰部分。包含未燃烧的煤灰的煤灰部分输送到未燃烧煤灰筒对，从而它可以随后和煤燃料混合作为发电燃料使用。同时，含有几乎没有或没有未燃烧的煤灰的烧过的煤灰部分存储在底灰筒25中。
同时，根据本发明的未燃烧煤灰回收单元III还可以包括煤灰回收单元II用于回收在灰池中回收的煤灰，从回收的回收煤灰去除杂质并筛选具有特定粒度或更大粒度的未燃烧煤灰。在此，该特定粒度优选是2mm或更大，但不限于此。在本发明，煤灰回收单元II从灰池18中回收回收灰(包括飞灰和底灰)，从回收灰中去除盐，污染物，杂质和类似物并将回收灰输送到灰转运柜13。在此，可以通过使用洗涤器19洗涤和脱水回收灰去除回收灰中的盐、污染物、杂质和类似物。在根据本发明的骨料制造单元IV中，在未燃烧的煤灰通过未燃烧煤灰回收单元 III回收为发电燃料后残余的煤灰可以回收用于特定用途。尤其地，可以使用残余的煤灰制造轻骨料。 在根据本发明的骨料制造单元IV中，在上述未燃烧煤灰回收单元III中回收为发电燃料，其残余的煤灰使用研磨机26研磨为大约300-600 的粒度。这是因为，如果在制造骨料时构成成型材料的颗粒不一致或过大，骨料在干燥或煅烧步骤将很有可能破裂或损坏，且最终的骨料产品的物理性能如强度或吸水率会受到不利影响。上述研磨的煤灰存储在第一煤灰筒27中，且收集在热电厂的静电集尘器8中的煤灰(飞灰)通过精炼单元15输送到第二煤灰筒观中。然后，存储在第一煤灰筒27中的煤灰和存储在第二煤灰筒观中的煤灰可以通过计量给煤机(metering feeder) 29以适合用于特定用途的重量和容量计量。同时，粘土或疏浚的沙存储在粘土 /疏浚沙筒30中，然后在烘干机31中干燥以维持成型材料的可塑性。然后，它通过高速磨粉机32研磨并可以通过原料筒/计量给煤机33 计量和存储合适的重量和容量以用于特定用途。如上述计量的煤灰和粘土或疏浚的沙输送到捏合机34中，在其中混合并捏炼它们从而它们可以容易地与用于骨料的原料混合。经过上述混合步骤的煤灰的混合物和添加剂可以通过如真空挤出机35和制粒机 36的成型单元100形成为骨料形式，但本发明的范围并不局限为该成型方法，轻骨料可以通过各种成型方法成型。真空挤出机35可以用于形成需要高比重和强度的骨料或者用于构建需要耐用性的建筑构造的骨料。制粒机36可以用于制造特定用途的具有低比重或小粒度的骨料产品。通过该成型方法制造的骨料存储在成型材料存储筒37和38中，然后其需要的量输送到旋转烘干室39烘干。烘干的骨料存储在仓库40中。煤燃料发电后残留的余热可以作为热源在旋转烘干室39中使用。在上述成型步骤后，存储在仓库中的烘干的骨料可以在合适的用于特定用途的温度和时间状态下在回转炉41中煅烧，从而制造骨料45。根据用于回收煤灰的该方法，其中可以通过使用本发明的回收煤灰的装置从包含飞灰、底灰、回收灰以及它们的混合物的组中选择回收煤灰，以用于特定用途，这可以阻止当废物输送到回收工厂时周边环境发生的污染，可以减少运输花费，可以完全回收在热电厂中生成的煤灰，而不像背景技术，其中部分地回收煤灰用于有限的用途。根据本发明的用于制造轻骨料的方法，可以通过回收并研磨燃烧过的煤灰制造轻骨料，且煤灰具有小于2mm的粒度，存储在未燃烧煤灰回收单元II的底灰筒25中，将研磨的煤灰与用于骨料的原料混合并捏炼以制备骨料混合物，通过将制备的骨料混合物成型为骨料形式制造骨料形式的材料，并通过煅烧成型的骨料形式的材料制造骨料。在本发明，用于骨料的原料可以是粘土或疏浚的沙。实施例在下文，本发明将结合实施例的标记进一步详细描述。对于本领域技术人员来说， 很明显的这些实施方式只是用于示意性目的，且本发明的范围不应当限制到以下实施方式。实施例1 测量化学物质并沥滤(leaching)原料的有害物质
制造骨料所需的红粘土(Asan Industrial Co. , Ltd. , Hongsung, Choongchungnam-do,韩国),疏浚的沙(Young-Heung 热电厂,韩国)禾口回收灰(Young-Heung 热电厂，韩国)的化学成分根据韩国标准L4007 (粘土的化学分析方法)的化学分析和测试方法测量。此外，包含在其中的浙滤的有害物质使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪 (ICP-AES instrument) (J0VINYV0N 138 ultima2c,荷兰)测量。结果，如下面表1所示，回收灰含有大量未燃烧碳，表明它可以作为发电燃料回收。疏浚沙显示和红粘土相似的化学成分，表明它可以用于增加与其混合的原料的成型性和塑料强度，并因此可以作为制造轻骨料的原料使用。然而，疏浚沙含盐，这样，当将它取出到外面并填埋时，导致(incurred)费用如运输费用，或者当它存储在发电厂后丢弃在海中时，它会带来环境问题。因此，当疏浚沙作为制造轻骨料的原料用在发电厂时，原料成本可以减少，而且由疏浚沙所导致的环境污染同样会减少。[表 1]
权利要求
1.一种用于回收煤灰的装置，该装置包括未燃烧煤灰回收单元，用于选择性地回收，从通过燃烧煤产生电力的热电厂生成的煤灰中具有2mm或更大粒度的未燃烧煤灰；以及骨料制造单元，用于使用通过未燃烧煤灰回收单元回收未燃烧的煤灰后残余的煤灰制造骨料。
2.根据权利要求1的用于回收煤灰的装置，其特征在于，未燃烧煤灰回收单元还包括装置用于回收灰池中回收的煤灰，从回收的煤灰去除杂质并筛选具有2mm或更大粒度的未燃烧煤灰。
3.根据权利要求1的用于回收煤灰的装置，其特征在于，未燃烧煤灰回收单元包括装置用于通过颗粒和磁力分离步骤回收具有2mm或更大粒度的未燃烧煤灰，并输送该未燃烧煤灰到热电厂。
4.根据权利要求1的用于回收煤灰的装置，其特征在于，未燃烧煤灰回收单元包括 筛选器00)用于筛选在热电厂生成的煤灰，根据粒度使用多种筛；多个第一供给筒用于分别存储筛选器OO)筛选的煤灰； 磁力分离器0 使用电磁石将存储在第一供给筒中的煤灰分离为燃烧部分和未燃烧部分；多个第二供给筒03)用于分别回收被磁力分离器02)分离的煤灰部分； 未燃烧煤灰筒04)用于回收来自第二供给筒的具有特定粒度或更大粒度的未燃烧煤灰并存储回收的未燃烧煤灰；以及底灰筒0 用于回收来自第一供给筒和第二供给筒的燃烧的煤灰或具有小于特定粒度的煤灰，并存储回收的煤灰。
5.根据权利要求1的用于回收煤灰的装置，其特征在于，骨料制造单元包括 研磨机06)用于回收存储在未燃烧煤灰回收单元III的底灰筒05)中的煤灰并研磨回收的煤灰；第一煤灰筒(27)，用于存储通过研磨机06)的研磨的煤灰； 第二煤灰筒( )，用于存储从热电厂I生成的飞灰；计量给煤机09)用于以适合用于特定混合比率的重量和容量来计量存储在第一煤灰筒(XT)和第二煤灰筒08)中的煤灰；捏合机(34)，用于将通过计量给煤机09)计量的煤灰与用于骨料的原料混合并捏炼； 成型单元(100)，用于通过捏合机(34)将混合捏炼的混合物成型为骨料形式； 旋转烘干室(39)，用于烘干成型单元(100)中的混合物形成的骨料形式； 回转炉(41)，用于煅烧在旋转烘干室(39)中干燥的混合物并制造骨料。
6.根据权利要求5的用于回收煤灰的装置，其特征在于，旋转烘干室(39)与热电厂连接并使用该热电厂的余热。
7.一种用于回收煤灰的方法，其特征在于，通过使用权利要求1到6任一项所述的用于回收煤灰的装置，从飞灰、底灰、回收灰以及它们的混合物组成的组中选择回收煤灰，以用于特定用途。
8.一种用于制造轻骨料的方法，该方法包括以下步骤(a)研磨燃烧的煤灰或具有小于2mm粒度的煤灰，煤灰通过未燃烧煤灰回收单元回收，回收单元包括筛选器(20)，用于筛选在热电厂生成的煤灰，根据粒度使用多种筛；多个第一供给筒(21)，用于分别存储筛选器00)筛选的煤灰；磁力分离器(22)，使用电磁石将存储在第一供给筒中的煤灰分离为燃烧部分和未燃烧部分；多个第二供给筒(23)，用于分别回收被磁力分离器0 分离的煤灰部分；未燃烧煤灰筒(M)，用于回收来自第二供给筒(2 的具有特定粒度或更大粒度的未燃烧煤灰并存储回收的未燃烧煤灰；以及底灰筒 (25)，用于回收来自第一供给筒和第二供给筒03)的燃烧的煤灰或具有小于2mm粒度的煤灰；(b)通过将研磨的煤灰和用于骨料的原料混合并捏炼来制备骨料混合物；(c)通过将制备的骨料混合物成型为骨料形式制造骨料形式的材料；以及(d)通过煅烧骨料形式的材料制造骨料。
9.根据权利要求8的用于制造轻骨料的方法，其特征在于，用于骨料的原料是粘土或疏浚沙。
全文摘要
本发明涉及一种用于回收煤灰的装置和方法，尤其涉及一种回收煤灰的装置和方法，其中用于回收煤灰的该装置包括未燃烧煤灰收集单元和轻骨料制造单元，设置在现有的热电厂中，且在其中使用煤灰回收装置将热电厂生成的煤灰完全回收并用于特定用途。根据本发明，可以在废物运输到回收工厂时阻止周边环境受到污染，还可以减少运输费用。此外，煤灰完全回收用于特定用途，这样可以利用煤灰中含有的未燃烧碳。此外，煤灰可以回收作为具有严格标准的混凝土混合物。此外，本发明可以阻止填埋废物和回收废物导致的环境污染，从而减少土地损失和资源浪费。
文档编号B09B3/00GK102164685SQ200980134194
公开日2011年8月24日 申请日期2009年7月3日 优先权日2008年7月4日
发明者郑荣镐 申请人:世乐格林株式会社