焚烧炉灰的处理方法和设备的制作方法
【专利摘要】对来自焚烧设备(10)的灰分进行处理的方法，包括：从焚烧炉收集灰分；向气化／玻璃化反应器(12)加料收集的灰分和另外的进料；在气化／玻璃化反应器(12)中使该灰分和另外的进料玻璃化，从而形成熔料的熔渣；使该熔渣从气化/玻璃化反应器流出，并在气化／玻璃化反应器之外固化；使该灰分和该另外的进料中的挥发性组分气化；以及使用气化／玻璃化反应器(12)中产生的合成气增强该焚烧炉(10)热环境。
【专利说明】焚烧炉灰的处理方法和设备
发明领域
[0001]本发明涉及用于安全、经济地处置废弃物的处理焚烧炉的灰分产物的方法和设备。
【背景技术】
[0002]常见的化石燃料发电设备和其他焚烧设备，如废弃物焚烧炉，产生来自燃料燃烧的作为残余物留在燃烧室中的大量的底灰，以及在烟囱排放中随着气体燃烧产物(管道气体)排出的飞灰。灰分产物可包括其被认为是对环境有害的大量有毒物质，如单质金属、金属氧化物、硫和氯。灰分组分经常导致限制灰分的排放，并可能在收集和将灰分运送到有害废物站点上需要大量的费用，所述站点可能不方便选址，并需要大量的安置费，且这种站点自身形成环境的危害。
[0003]通过各种处理加工灰分，从而形成意欲导致减少的危害并减少安置费用的建议已经被提出。这些建议在很大程度上未被采用，且对更为有效和节约的处理灰分存在需要和需求。
【发明内容】
[0004]在第一方面中，处理来自焚烧装置的灰分的方法包括:从焚烧炉收集灰分；向气化/玻璃化反应器加料收集的灰分和另外的进料；在气化/玻璃化反应器中使该灰分和另外的进料玻璃化，从而形成熔料的熔渣；使该熔渣从气化/玻璃化反应器流出，并在气化/玻璃化反应器之外固化；使该灰分和该另外的进料中的挥发性组分气化；以及使用气化/玻璃化反应器中产生的合成气增强该焚烧炉的热环境。
[0005]另一方面中，设备包括焚烧炉，气化/玻璃化反应器，第一加料通道，其用于将底灰从焚烧炉底部输送到气化/玻璃化反应器，焚烧炉排气飞灰回收系统，第二加料通道，其用于将由该回收系统收集的飞灰输送到气化/玻璃化反应器，以及笫三通道，其用于将气化/玻璃化反应器中生成的合成气送回到焚烧炉。
[0006]另一方面中，处理来自焚烧装置的灰分的方法包括:从焚烧炉收集灰分，将收集的灰分加料到玻璃化反应器，在玻璃化反应器中使该灰分玻璃化，从而形成熔料的熔渣，使该熔渣从玻璃化反应器中流出并在该玻璃化反映器外固化，使该灰分和该另外的进料中的挥发性组分气化，以及将该玻璃化反应器中生成的管道气送至热交换器，其中该热交换器连接到接收来自焚烧炉的排出物的热回收蒸汽产生器。
[0007]另一方面中，设备包括焚烧炉，玻璃化反应器，第一加料通道，用于将底灰从焚烧炉底部输送到气化/玻璃化反应器，焚烧炉排气飞灰回收系统，其包括热回收蒸汽产生器，第二加料通道，其用于将由该回收系统收集的飞灰输送到玻璃化反应器，以及玻璃化反应器排气飞灰回收系统，其包括连接到该热回收蒸汽产生器的热交换器。
【专利附图】
【附图说明】[0008]图1为实例的灰分处理系统的方框图。
[0009]图2为另一实例的灰分处理系统的方框图。
[0010]图3为实例的灰分处理系统一些部分的示意性说明。
[0011]图4为另一实例的灰分处理系统一些部分的示意性说明。
[0012]
【发明内容】
[0013]对其中底灰和飞灰之一或者两者可以为了处置而进行处理的设备和方法进行说明。在各种实施方式中，该方法可以包括以下的的所有或者一些步骤，如:从焚烧炉排放物收集飞灰或者从焚烧炉收集底灰，将收集的飞灰和底灰加料到气化/玻璃化反应器(GVR)，可选地，将除了灰分以外的另外的进料提供给GVR，该进料可以是任意适合气化的物质如城市固体废物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)、生物质、煤、有害废物、医用废物、煤或者其他含碳产品的液体废物流体、或者这些物质的任意组合，使灰分以及在该进料中任意其他惰性成分在GVR中玻璃化，从而形成包括来自该进料的大量(比如，高达约90%或更多)有害物质的熔料的熔渣，使熔渣从GVR流出并在GVR外固化以为安全处理不危害环境做准备，气化飞灰、底灰和另外的进料中的挥发性组分，以及将GVR中生成的任意合成气送回到焚烧炉，其可以在焚烧炉中燃烧以增强焚烧炉的热环境。
[0014]实施该方法的设备可以采取各种形式，其中，包括整个系统中的部分的组合，焚烧炉、气化/玻璃化反应器(GVR)、如等离子体气化/玻璃化反应器(PGVR)、将底灰从焚烧炉底部输送到GVR的第一加料管、可包括一个或多个热回收蒸汽产生器(或者锅炉或者热交换器)的焚烧炉排气飞灰回收系统、洗涤器、以及在焚烧炉和排放烟囱之间的袋式过滤器、以及将由回收系统收集的飞灰输送到GVR的第二加料管。该GVR可以包括熔渣出炉口以及可提供外部熔渣容器来固化熔渣。
[0015]可以包括该方法或者设备的多种变形。如，可以将底灰和飞灰一起加料、或者分开加料到GVR中，且可以将该灰分与、或者不与其他进料一起加料。如果使用等离子体气化、玻璃化反应器(PGVR),与等尚子体电弧枪焰一起或者分开，可以将灰分、和如果使用的其他物质通过PGVR的碳质床之上的装料口(或者加料槽)或者通过风口加料到碳质床中。包括利用等离子体电弧枪焰的特定物质的注射的一种设备在由Dighe申请的、发明名称为“Plasma Fired Feed Nozzle，”的美国专利N0.4761793中给出，此处将其全文引为参考。
[0016]实施方式包括了那些，将气化器的气体产品物作为合成气提供给焚烧炉和/或热交换器提供的情况，该热交换器可与焚烧炉排气系统的热交换器蒸汽产生器相互连接。
[0017]在以下说明方法和设备中的另外可选择生变形，其全部是适合灰分处理的技术的实例。
[0018]应该被理解的是，所述的发明主题提供了在灰处理中改善的经济效果的机会。可获得的有利方面中，不仅仅更易于处理金属及由于形式改变(或玻璃化)带来的灰分的其他有毒成分，从而从那些不太可能溶出的组分中将其固化，而且还分解了有毒物质如二噁英和呋喃。
[0019]参考图1，示出系统，其包括焚烧炉10以及气化/玻璃化反应器(GVR) 12。焚烧炉10具有底灰出口 13。提供从焚烧炉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将底灰从焚烧炉提供到GVR。
[0020]焚烧炉10包括排气出口 15，通过管路16形式的通道连接到飞灰回收系统18，其在本实例中包括串联的热回收蒸汽产生器(或者锅炉)20，洗涤器22以及袋式过滤器24，将来自它们每个的一些飞灰分别从那些单个部件的出口 20a、22a和24a回收。
[0021]蒸汽产生器20被示出为具有锅炉给水的提供(BFW)，以及蒸汽出口(如，提供给涡轮用于动力产生)。
[0022]从出口 20a、22a和24a回收的飞灰、和附带的其他物质，在管路26形式的通道中结合一起，该管路26连接到管路28形式的通道，以用于将飞灰供给GVR12。从出口 20a、22a和24a收集的一些组分可通过滑流管路30退出管路26，从而在所述系统外进行进一步的处理和排放。通常意欲设计并运行该系统以使飞灰和相关物质通过管路28从管路26加料到GVRl2的量最大。
[0023]将灰分回收到气化器中仍可导致一些挥发性金属回到焚烧炉中。由于不是所有的金属都可以从熔渣中除去，某些金属(如汞、铅、锌及其他)可在灰分流中积聚。滑流可以用于平衡灰分流中的这些金属。滑流可具有比原始灰分流小得多的质量。
[0024]来自焚烧炉排放物15的一些气态物质和其他物质可通过飞灰回收系统18而不被收集，且这样的气态物质和其他物质可以作为烟?气从出口 32排出。洗涤器22和袋式过滤器24和/或其他可能的设备可提供时排放物的充分的收集和清洗，这样通过出口 32的烟囱气安全地排放到大气中。不需要排出所有的二氧化碳；如需要，任意燃烧产物可以有用地回收到GVRl2中。
[0025]除了熔渣形成物之外，GVRl2的工作还使来自管路14和28的飞灰流的飞灰及其有毒组分如二恶英和呋喃的显著分解。熔渣在其为熔料(或者玻璃体)形式时可通过底部出炉口 12a从气化器12排出，并由管路34引导到用于固化的容器(未示出)中。固化的溶渣可包含在GVR中处理的大量金属和飞灰(以及来自可能使用的其他进料的)的其他不需要元素。此处记的任意熔渣形成方法可包括向GVR添加造渣剂。
[0026]此外，图1的实例示出用于可作为用于在焚烧炉10中燃烧的合成气体通过管路36加料的GVR气态产物的GVRlO的上出口 12b。
[0027]表I和2具有代表图1所示系统性能的数据。
[0028]表I
[0029]
【权利要求】
1.处理来自焚烧装置的灰分的方法，该方法包括: 从焚烧炉收集灰分； 向气化/玻璃化反应器加料收集的灰分和另外的进料； 在气化/玻璃化反应器中使该灰分和另外的进料玻璃化，从而形成熔料的熔渣； 使该熔渣从气化/玻璃化反应器流出，并在气化/玻璃化反应器之外固化； 使该灰分和该另外的进料中的挥发性组分气化；以及 使用气化/玻璃化反应器中产生的合成气增强该焚烧炉的热环境。
2.权利要求1的方法，其中该另外的进料包括如下至少之一: 城市固体废物(MSW)、RDF、生物质、煤、有害废物、医用废物、煤或者其他含碳产物的液体废物流体、或者其组合。
3.权利要求1的方法，其中该灰分包括: 将底灰和飞灰一起或者分开加料到气化/玻璃化反应器中。
4.权利要求1的方法，其中将该灰分通过气化/玻璃化反应器碳质床之上的装料口或者加料槽加料。
5.权利要求1的方法，其中将该灰分通过风口加料到气化/玻璃化反应器的碳质床中。
6.权利要求1的方法，其中将该灰分单独或者随着等离子电弧枪焰一起加料到气化/玻璃化反应器中。
7.权利要求1的方法，其中该熔渣包括来自该另外的进料的有害物质。
8.权利要求7的方法，其中该熔渣包括来自该另外的进料的最多约90%的有害物质。
9.权利要求1的方法,进一步包括: 将次化学计量量的空气、氧气、或者两者供给到气化/玻璃化反应器。
10.设备,包括: 焚烧炉； 气化/玻璃化反应器； 第一加料通道，其用于将底灰从焚烧炉底部输送到气化/玻璃化反应器； 焚烧炉排气飞灰回收系统； 第二加料通道，其用于将由该回收系统收集的飞灰输送到气化/玻璃化反应器；以及 第三通道，其用于将气化/玻璃化反应器中生成的合成气送回到焚烧炉。
11.权利要求10的设备，进一步包括: 连接到该第二加料通道的滑流出口。
12.权利要求10的设备，其中该气化/玻璃化反应器包括用于熔渣固化的外部熔渣容器和熔渣出炉口。
13.权利要求10的设备，其中该气化/玻璃化反应器包括: 等离子体气化/玻璃化反应器(PGVR)。
14.权利要求10的设备，其中焚烧炉排气飞灰回收系统包括在焚烧炉和排放烟囱之间的如下的一项或多项: 热回收蒸汽产生器、锅炉、热交换器、洗涤器、以及袋式过滤器，。
15.处理来自焚烧装置的灰分的方法，该方法包括:从焚烧炉收集灰分； 将收集的灰分加料到玻璃化反应器； 在玻璃化反应器中使该灰分玻璃化，从而形成熔料的熔渣； 使该熔渣从玻璃化反应器中流出并在该玻璃化反应器外固化； 使该灰分和该另外的进料中的挥发性组分气化； 以及将该玻璃化反应器中生成的管道气送至热交换器，其中该热交换器连接到接收来自焚烧炉的排出物的热回收蒸汽产生器。
16.权利要求15的方法，进一步包括: 将另外的进料加料到玻璃化反应器中，其中该另外的进料包括如下至少一项:城市固体废物(MSW)、RDF、生物质、煤、有害废物、医用废物、煤或者其他含碳产物的液体废物流体、或者其组合。
17.权利要求15的方法，其中该灰分包括: 一起或者分开送入玻璃化反应器的底灰和飞灰。
18.权利要求15的方法，其中将该灰分通过玻璃化反应器的碳质床之上的装料口或者加料槽加料。
19.权利要求15的方 法，其中将该灰分通过风口加料到玻璃化反应器的碳质床中。
20.权利要求15的方法，其中将该灰分单独或者随着等离子电弧枪焰一起加料到玻璃化反应器的碳质床中。
21.权利要求15的方法，其中该熔渣包括来自该另外的进料的有害物质。
22.权利要求21的方法，其中该熔渣包括来自另外的进料的最多约90%的有害物质。
23.权利要求15的方法，进一步包括: 将化学计量量的空气、氧气、或者两者提供到玻璃化反应器。
24.权利要求15的方法，进一步包括: 将空气、氧气、或者两者提供到玻璃化反应器，其中氧气的量超过化学计量量。
25.设备，包括: 焚烧炉； 玻璃化反应器； 第一加料通道，用于将底灰从焚烧炉底部输送到气化/玻璃化反应器； 焚烧炉排气飞灰回收系统，其包括热回收蒸汽产生器； 第二加料通道，其用于将由该回收系统收集的飞灰输送到玻璃化反应器；以及 玻璃化反应器排气飞灰回收系统，其包括连接到该热回收蒸汽产生器的热交换器。
26.权利要求25的设备，其中该玻璃化反应器包括: 用于将另外的进料加料到玻璃化反应器中的口，其中该另外的进料可包括如下至少一项:城市固体废物(MSW)、RDF、生物质、煤、有害废物、医用废物、煤或者其他含碳产物的液体废物流体、或者其组合。
27.权利要求25的设备，其中该焚烧炉排气飞灰回收系统进一步包括连接在该焚烧炉和排放烟囱之间的如下的一项或多项: 洗涤器和袋式过滤器。
28.权利要求25的设备，其中该玻璃化反应器排气飞灰回收系统进一步包括连接在该焚烧炉和排放烟囱之间的如下一项或多项: 洗涤器和袋式过滤器。
29.权利要求25的设备，其中该玻璃化反应器包括用于熔渣固化的外部熔渣容器和熔渣出炉口。
30.权利要求25的设备，其中该玻璃化反应器包括: 等离子体玻璃化反 应器。
【文档编号】B03B9/04GK103608115SQ201280018309
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年4月12日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】K·O·希克斯, S·查夫达, J·桑托伊恩尼, A·戈罗德斯基, P·范尼尔洛普 申请人:阿尔特Nrg公司