加压富氧燃烧方法

加压富氧燃烧方法
【专利摘要】本发明提供了一种富氧燃烧(oxycombustion)方法，在所述方法中向燃烧室进料燃料、助燃物和处于杨氏模量≥104MPa的内聚团聚物形式下的化合物，所述燃烧室是等温且无火焰的。
【专利说明】加压富氧燃烧方法
[0001] 本发明设及一种燃烧方法，其允许获得来自于烟道气的有机颗粒物的实质性消除 并在同时获得尺寸或直径小于1微米的无机粒子的数量分布积分的更显著的急剧降低，最 终获得与天然背景的无机粒子尺寸的数量分布积分几乎相同量级的无机粒子尺寸的数量 分布积分值。
[0002] 更具体来说，本发明设及一种燃烧方法，其允许获得来自于烟道气的有机颗粒物 的实质性消除并在同时获得尺寸小于0.1微米的无机粒子的数量分布积分的显著降低，粒 子尺寸小于1皿的无机灰分的W重量份计的浓度非常低，低于W干重计O.Olmg/Nm3烟道气。
[0003] 更具体来说，本发明允许获得低于650，000、优选地低于300，000、更优选地低于 200,000(l/cm3或粒子数/cm3烟道气）的直径小于化m的无机粒子的数量分布积分值，低于 400，000、更优选地低于200，000、更优选地低于120，000的直径小于0.1皿的无机粒子的数 量分布积分值;所述数量分布积分值使用撞击器化PI(Decati)，通过分析可W使用后文中 描述的3MW等溫和无火焰燃烧室获得的烟道气来确定，所述燃烧室在13绝对己（12相对己或 barg)的压力和1430°C的溫度下运行，将碳作为燃料并将90体积％的氧作为助燃物进料，在 从所述燃烧室排出的烟气中存在浓度为3体积％的氧，将煤作为35重量％的在水中的浆液 进料，将氧与含有55体积％的水蒸气的再循环烟气混合进料。
[0004] 在现有技术中已知，任何类型燃料的燃烧都产生颗粒物或粉尘，运意味着固体粒 子含有未燃烧/部分燃烧的有机物质(BC-炭黑，烟复;或0C-有机碳)和无机物质例如盐和金 属氧化物(其中包括重金属例如Ni、V、Se、化等)两者。
[0005] 就粉尘对人类健康的影响而言，值得强调的是直到最近，没有获得清晰的流行病 学数据。然而，源自于人类生理知识的普遍担忧特别受到关注，并且预期排放颗粒物的更显 著的效应来自于具有较小直径例如低于1皿直至10纳米的粒子。事实上一直定性地认为，由 亚微米粒子引起的具体危害更高，运归因于它们与邮邻并且可渗透到血液循环系统的人类 组织(例如肺泡)发生严格且持久接触的固有能力(《气溶胶KAerosols)第5章，第354页，图 5.18)。换句话说，据信除了在燃烧室的烟道气中释放的排放物类型的固有危害性之外，固 体粒子越小，危害越大。
[0006] 就环境方面而言，已在考虑烟气粉尘对全球变暖W及在设及可疑危险物时对空气 和地球污染两者的潜在影响。
[0007] 对人类健康的潜在影响的关注导致了几项毒理学和环境研究，并在最近几十年中 呈指数增长。然而，正在进行的流行病学研究尚未影响到强制于烟气排放的法规，因为它设 及亚微米粒子的总容许数目的限度。同样地，对它们固有的危害性仍不存在任何区别对待， 目前的法规仍然并且仅仅是基于排放物的有害效应的整体认识。例如，法规仍维持用排放 的PM 10颗粒物(表示具有<10皿的尺寸的颗粒物的首字母缩略词）的总重量(模糊不清)表 述的排放限度，并且详细地对于最严格的法规来说，值为W干重计<l〇mg/Nm3排放烟气。表 征方法和从其获得的值两者似乎都没有将危害的评估考虑在内。
[000引代表了可归因于总颗粒物内较小粒子部分的最大重要性的PM 2.5指标(直径<2.5 微米的总粒子)的使用，仅在几项毒理学研究中进行了理论性应用，与国家法规无关。
[0009] 但是，近些时候，通过本领域文献获得的越来越多且可靠的毒理学数据，已经允许 对颗粒物的危害性和最小粒子的最大影响(PM 2.5指标的更大的流行病学显著性）W及尤 其是BC和0C两者W及重金属如依次的儀、饥、砸、铅的对人类健康的影响与排放之间的显著 关联性得出清楚的结论。
[0010] 在 2012 年的最近的匹兹堡 PCC 年会（PCC conference of Pittsburgh) (Pittsbur曲 Coal Conference)上，美国能源部（DOE化S Energy D邱a;rtment))的最终研 究使用令人震惊的指标勾勒出了清晰的因果关联性:预期寿命缩减2.5岁。所述研究具有象 征性的标题:为何花费如此长的时间才发现？(Why did it化ke so long to find out?)。 运项研究反映出由6口4(环境保护局巧11￥；[1'0皿6]1化1?1'〇16(31:;[0]14邑6]1巧））在2012年3月的 美国国会（Congress of the United States)上提呈的长篇报告（参见：EPA-45(VS-12- 001;在线:http://www.epa.gov/blackcarbon)。
[0011] 运一问题潜在地设及燃料的所有用途，从自牵引到电站到使用生物质的家庭取暖 等。
[0012] 运必定会在将来、在遥远的将来引起越来越具体的法规，因为目前没有可用的技 术解决方案。事实上，亚微米颗粒物在可用的工业技术的"技术限度"之外，即它避开了对大 于1WI1粒子尺寸有效的已知的烟道气后处理工业技术。即使是对烟道气进行一系列更多装 置的操作，例如使用套筒过滤器过滤然后使用静电过滤再接着使用湿法静电过滤，也只是 对大于1WI1的粒子尺寸有效(效率>80%)。因此，燃烧烟气的非常严格的清洁只能W低的装 置效率W及因此非常显著的成本和复杂性来进行。
[0013] 同样并且并行地，开发不释放溫室气体(也就是说包括C〇2捕集）的发电技术的活 动与后处理后烟道气中残留的颗粒物对C〇2捕集系统效率的影响运一技术难题有冲突。在 点火后C〇2捕集(在空气中燃烧后从烟道气捕集)的情形中，颗粒物严重干扰例如在C〇2捕集 中作为活性试剂的分子(胺类）。运降低了过程效率并因此提高了所需投资和产生的总电力 的寄生性消耗两者。在开发例如通过将空气切换为氧气W在烟气中获得浓缩的C〇2来改良 燃烧过程的技术的情形中，颗粒物的存在需要特殊且昂贵的烟气清洁操作，W便可W获得 可W被进料到高效压缩旋转机，而不积累在将C〇2输送并重新导入地下的下游系统中的C〇2 气体。简单的C〇2压缩的CAPEX(资本支出）与0PEX(运行支出）之间的比较，W及正在进行并 且因此必须包括烟气清洁的工业发展计划(例如美国的化化regen 1和2)的相关成本估算， 是相当明显的。
[0014] 因此，最新的证据指向由使用常规技术的燃烧工厂产生的亚微米颗粒物对人类健 康和环境两者的影响，W及对正在开发的使用C〇2捕集W降低溫室效应（目标:降低对环境 的整体影响）的技术的成本因素的影响。
[0015] 因此，考虑到常规烟气清洁技术的限制，普遍感觉到了需要在一开始就对燃烧过 程本身进行干预，W便避免超细(亚微米)颗粒物的燃烧烟气的形成和排放。
[0016] 如上所述，颗粒物由未燃烧或部分燃烧的粒子(有机颗粒物)和无机粒子(特别是 金属)两者形成。
[0017] 在关于燃烧的现有技术中，排放颗粒物的浓度通常W相对于产生或排放的烟气的 体积单位的重量(最高10皿或最高2.5皿的粒径重量分布的积分)来表示。粒子尺寸小于1皿 的单位烟气体积的粒径分布的重量积分值不被考虑在内。更不用说，甚至没有间接提及烟 气中灰分粒子的亚微米数量分布。例如，可w提到一些有关燃烧的专利。
[0018] 本
【申请人】名下的EP 1，616,129设及一种用于处理各种不同类型材料例如废物的 无火焰燃烧方法，其中反应器中冷区的形成被减少，所述方法在等溫或准等溫条件下进行， 在高于1，300K的溫度和高于大气压的压力下运行，将氧化剂与水、水蒸气或再循环气体混 合进行进料。在所述专利中陈述了燃烧烟气含有ppm量级的非常低的T0C(总有机碳(Total 化ganic化rbon))量W及相同数量级的飞灰量。
[0019] 运项专利没有给出关于烟气中粒子的数量分布的任何指示。
[0020] USP 8,453,583描述了一种在1，300K至2,500K范围内的溫度下使用液体、固体和 气体燃料的燃烧方法，助燃物是氧，燃烧在"模糊的"和红外福射下，优选地在压力和用再循 环烟气稀释的氧气下，并通过向引入的燃料添加水/水蒸气来进行。
[0021] 所述燃烧是彻底的，并且产生的烟气不含有机颗粒物:T0C<lppm，并且未检测到烟 复。在所述分析时，碳低于灵敏度极限（<0.01重量％)。收集在滤网上并使用在水中的释放 试验进行筛选的烟气中的残留灰分，也给出了可W忽略的未燃烧产物浓度值，接近分析的 灵敏度极限(<0.01重量％)。
[0022] 运项专利没有给出关于烟气中灰分粒子的亚微米重量分布和亚微米数量分布的 任何指示，更不用说关于直径小于0.1微米的粒子的分布的指示。
[0023] 根据运两项专利的教示，进入的灰分被烙化，在烙融状态下合并，并通过在燃烧室 的耐火壁上巧塌而与烟气分开。然而，尽管分离的数量效率高（>99%)，但使用连续过程 化PI型分析仪(运是一种收集关于粒子(在运一教示的情形中是无机粒子)群体相对于它们 的直径的重量和数量分布的数据的撞击器)进行的离开燃烧室的烟气的性质研究指出，残 留粒子的分布W刚好高于微米的值（1-3WI1)为中屯、，上限高于7-祉m，所述分布对低于1微米 的值是开放式的。
[0024] 正如所述，根据W重量计的量，所述燃烧室中的分离效率是高的，并且通过可用于 评估烟画处的PM 10限度的技术所确定的烟气中残留粒子的量，远低于该限度，甚至相对于 所述限度最多为1/1(KEPA方法201A--来自于静态来源的PM10和PM2.5排放的确定KEPA Method 20lA-Determination of PMlOand PM 2,5Emissions from Stationary Sources)〇
[0025] 本
【申请人】已发现，在运两项专利中描述的方法中，烟气中亚微米群体的分数几乎 不受影响。
[00%] EP 2,220,198描述了一种使用无火焰且等溫的燃烧室的燃烧方法，其中向所述燃 烧室添加烙化溫度低于或等于1450K的化合物。通过运种方式，将烟气中直径小于2.5WI1的 粒子(PM 2.5)的重量浓度降低到约1 Oiig/Nm3的值。
[0027]运项专利也没有给出关于烟气中小于1皿的粒子的数量分布的任何指示。
[00%] EP 2,227,521设及一种在无火焰且等溫的燃烧室中的燃烧方法，其中将具有低于 或等于1450K的烙化溫度的化合物和硫或含硫化合物用作添加剂。在燃烧烟气中，在PM2.5 降低的同时，基础灰分也减少，后者被转化成不再对燃烧室的壁和用于下游热回收的设备 具有攻击性的化合物。
[0029] 运项专利也没有给出关于离开燃烧室的烟气中粒子的数量分布的任何指示。
[0030] 然而，通过如上所述的化PI分析仪获得的粒子尺寸数量分布的实验检测到的类型 (比重量分布更加显著），不显著改变它的典型特征性分布曲线。
[0031] EP 2,227,523设及一种在等溫且无火焰的燃烧室中进行的燃烧方法，其中使用硫 或含硫化合物作为添加剂。通过运种方式，排出的燃烧烟气不再对设备的与烟气发生接触 的部分具有攻击性。
[0032] 在运项专利中，也没有关于烟气中灰分的亚微米粒子尺寸数量分布的指示。
[0033] 因此，感觉到需要获得一种方法，其在维持上述燃烧方法的性能的同时，允许将小 于1皿的燃料无机灰分的粒子尺寸数量分布的部分显著降低至少约一半直至比初始值低约 6-8倍，并达到接近于天然背景的粒子尺寸数量分布，其对人类健康、对C〇2捕集方法具有清 晰可见的优点，用于烟气清洁的工厂的效率提高，并且实质上消除了烟气中的有机颗粒物 (未燃烧的产物）。
[0034] 本发明的目的是一种富氧燃烧(oxycombustion)方法，其中向燃烧室进料燃料、助 燃物和处于内聚团聚物(coherent aggregate)形式下的化合物，所述内聚团聚物具有下述 特征:足够的内聚力例如给出>l〇4MPa的杨氏模量值，它们的粒径分布为至少60重量％的 团聚物具有大于75皿的粒子尺寸，所述团聚物在进入到所述燃烧室的入口处具有上述性 质，所述团聚物相对于所述燃料灰分的量在>5重量％到最多1:1重量比的范围内，所述燃 烧室是等溫且无火焰的。
[0035] 所述燃烧室优选地在1，400K至2,200K之间、更优选地1，500K-1，800K之间的溫度 下运行。
[0036] 所述燃烧室优选地在压力下运行。
[0037] 可W在所述燃烧室中使用的压力在103k化至约6,000k化、优选地200k化至4， eOOkPa、更优选地500kPa至3,000k化的范围内。
[0038] 燃料灰分如ASTM D3174中所述在600°C下耗尽后测定。
[0039] 所述助燃物是氧，其与水、水蒸气混合或与再循环烟气混合使用，优选地与后者混 合使用，更优选地所述再循环烟气从离开能量回收设备的烟气获取。
[0040] 氧：（水/水蒸气）的摩尔比优选地在约1:0.4至约1:3之间。
[0041] 当使用与氧混合的再循环烟气时，烟气中水/水蒸气的量高于30体积％。任选地， 可W向所述再循环烟气添加水。烟气中氧：（水/水蒸气）的摩尔比如上所定义。
[0042] 在本发明的方法中使用的氧是纯氧，或者也可W使用工业级氧，即滴度高于80体 积％的氧。
[0043] 工业级氧(滴度>80体积％ )通过从空气低溫蒸馈或通过在沸石上的差异吸收或通 过在高溫下使用陶瓷膜的分离等来获得。工业级氧是可商购的。
[0044] 在本发明的富氧燃烧方法中，也可W使用高纯度工业级氧(>98.5体积％)。通常， 也可W使用滴度为92-94%VSA(真空摇摆吸附）和88-92%VPSA(真空变压吸附）的氧。正如 所述，氧滴度的下限为约80体积％，补足到100的余量由惰性气体和/或氮气形成。本发明的 方法中的助燃物通常相对于化学计算量过量使用。在烟气中优选地存在值为1至3摩尔％的 氧(即未转变的氧）。
[0045] 燃料意指含有至少一种可W用氧来氧化并产生热生成的物质的混合物。
[0046] 所述燃料与水或水蒸气混合来进料，水/水蒸气的量等于所述燃料的至少30重 量％。
[0047] 在与燃料的混合物中，水/水蒸气的量相对于燃料重量不高于90重量％、优选地不 高于80重量％。添加的水量超过90重量％可^显著降低热回收效率。
[0048] 可W使用的燃料是液体、固体、气体燃料。
[0049] 在固体燃料中，可W使用通过加热进行烙化/液化并作为粘稠液体进料的控类固 体。
[0050] 也可W将固体燃料气化并将得到的粗气体进料到本发明的燃烧室。作为可W在本 发明的方法中使用的燃料，可W提到的有例如源自于糖的生物质、动物粉、煤、来自于中和 反应的工业废物、高沸点炼油厂馈分化igh-boiling ref inery fractions)、渐青和油页 岩、焦油砂的加工废料、泥煤、废溶剂、潜脂(pitches)、总体来说工业过程的残料和废料，包 括市政废物的残留级分，任选地包含CDR(来自于废物的燃料）。也可W使用油来源的液体燃 料乳液。
[0051] 作为气体燃料，也可W使用CH4、低分子量控类(例如乙烧、丙烷、下烧）、合成气。 [0化2] 所述团聚物的粒度测量粒子尺寸分布通过例如ASTM C136-06来确定。
[0053] 所述团聚物的粒子尺寸优选地不高于约900WI1，优选地低于或等于700WI1，更优选 地低于或等于500皿，最优选地低于300皿。
[0054] 所述团聚物的杨氏模量的上限可W为约106MPa。
[0055] 优选地，相对于燃料灰分，团聚物的进料量>10重量％，更优选地>20重量％。
[0056] 所述团聚物与所述燃料分开或与其混合进料到所述燃烧室。
[0057] 符合本发明的团聚物具有高的内聚力，正如通过杨氏模量值所示出的。因此，所述 团聚物是内聚性材料。本发明的团聚物不包含未显示出包含在上述限度之间的杨氏模量值 的粉末或非内聚性材料。
[0058] 本
【申请人】出人意料且令人吃惊地发现，如果所述燃料已含有杨氏模量在上述限度 之内的团聚物并且W重量计的相对于燃料灰分的相关量等于或高于上面报道的下限，则不 必须向所述燃料添加本发明的团聚物。然而，本
【申请人】发现，从工业观点来看，W上面报道 的量添加符合本发明的团聚物是优选的，因为对于包含在燃料中的团聚物而言，进料的燃 料通常固有地不均匀(不可重复）。
[0059] 可W按照本发明使用的团聚物是具有上面提到的特征(杨氏模量、粒度分布)的材 料。可W提到的是例如二氧化娃、娃酸盐、侣娃酸盐、氧化巧、氧化侣、碱性憐酸盐等。
[0060] 在本发明的富氧燃烧方法中，在可使用的团聚物中，优选地排除膨润±。
[0061] 优选使用的团聚物是来自于本发明的燃烧过程的玻璃状炉渣，在燃烧室底部被分 离。一般来说，运些炉渣在玻璃状珠子的形式下被分离，具有几毫米例如2-3mm的尺寸，并经 历研磨步骤W获得上面指出的用于本发明的方法的粒度测量值。
[0062] 从其他燃烧过程获得的炉渣也可W使用，只要它们显示出上面提到的本发明的团 聚物的特征即可。
[0063] 可W预先包含在燃料灰分中的团聚物的量可W通过XRF射线衍射测量术(X射线巧 光）来测定，并将得到的数据用CQPA(化学定量相分析)技术处理，W便确定相应的矿物质 (2013 年 9 月匹兹堡煤炭年会会议录（Pittsburg Coal Conference,Sept.2013, Proceedings)，Zdenek Klika, I .Kolomaznik，"使用化学定量相分析方法的煤中矿物质含 量的关键评估"（Critical Evaluation of Mineral Contents in Coal using Chemical Quantitative Phase Analysis Method))〇
[0064] 在所筛选的材料或矿物质的杨氏模量值不能立即获得的情形中，作为团聚物的内 聚力的定性指标，可W使用在矿物学中公知的莫氏硬度量表。在该量表中高于3的硬度值指 示杨氏模量包含在上面报道的限度内。
[0065] 因此，具有高于3的硬度的团聚物可W使用在本发明的方法中。
[0066] 本发明人令人吃惊地并出人意料地发现，在般烧后显示出高于3的莫氏硬度值的 材料可W作为团聚物用于进料到本发明的燃烧室，尽管起始原料具有较低的莫氏硬度，例 如2至3之间的莫氏硬度。般烧优选地在高于1，100K的溫度下进行。在添加到燃烧室之前，对 具有2至3之间的莫氏硬度的材料进行般烧。或者，般烧也可W直接在燃烧室中进行。
[0067] 在本发明的方法中，作为任选的组分，也可W添加烙化溫度低于1，450K、优选地高 于800K的低烙点化合物，优选地处于低烙点盐和/或低烙点氧化物及其混合物的形式下，其 量用进料的燃料灰分的重量％表示，在从〇%、优选地从约>5%至约《10%的范围内。由本
【申请人】进行的试验显示，如果W高于上述限度的量使用运些低烙点化合物，在烟气中存在 亚微米无机粒子尺寸的数量分布积分的提高。
[0068] 正如所述，本发明的燃烧室是等溫的，此时反应器的内部溫度在所述反应器的整 个体积内几乎是均匀的。根据本发明，在等溫燃烧室的含义内包括准等溫反应器，根据本发 明，所述准等溫燃烧室的所有区域中的溫度相对于基线(平均)燃烧溫度在最多±5%的范 围内。运意味着事实上在所述燃烧室中不存在明显更冷的区域。
[0069] 正如所述，本发明的燃烧室是无火焰的，即燃烧过程发生在整个燃烧室体积中而 不形成火焰锋。
[0070] 作为等溫反应器的实例，参见EP 1，616，129。作为无火焰反应器的实例，参见本申 请人名下的USP 8,453,583，其通过参考并入本文。
[0071] 在本发明的方法中，燃料在燃烧室中的停留时间优选地在0.5秒至30分钟、更优选 地2至10秒的范围内。如果需要，也可W使用更长的时间。
[0072] 紧接燃烧室底部，连接有W液体状态落于燃烧室下部中的烙融灰分的收集容器。 在所述收集容器中使用例如水浴将灰分冷却，并W固体玻璃化状态转移到静态沉降器中。
[0073] 当在本发明的燃烧方法中获得的烟气被用于利用水蒸气或热产生能量W用于其 他应用时，在燃烧室的出口处，将所述热烟气通过与冷的再循环烟气（在热回收后再循环 的）W使气态混合物的最终溫度约为l，l〇〇K的热烟气/冷烟气比率混合，进行冷却。通过离 开热回收的烟气的严格再循环，由此获得的溫度降低的发生不伴有循环的洽惩罚（等洽运 行），并且它对产生的水蒸气的热能没有影响，因为可W被满轮机接受的SH(超热)水蒸气溫 度的技术最大值是903K。因此上述溫度降低不隐含从热能向机械/电能的转换循环得率的 任何惩罚，相反允许增加使用通过烟气与水/水蒸气之间的壁热交换进行热回收的设备的 净优点，所述壁使用通常在常规电厂中用于同样操作的材料建造。
[0074] 所述燃烧室优选为耐火的。在本发明的燃烧室中使用的耐火材料根据现有技术优 选为侣的，并添加有约10 %的铭和任选地约4 %的错。
[0075] 所述燃烧的烟气净气态产物可W通过层压至大气压从相关的加压回路中移除。当 需要从烟气回收C〇2并且烟气具有巧0体积％的水/水蒸气含量时，优选的解决方案是在压 力下运行中和(洗涂)步骤。
[0076] 本发明的方法允许从烟气本质上消除有机颗粒物(未燃烧的）并急剧降低粒子尺 寸低于1WI1的无机化合物的粒子尺寸数量分布积分。正如上面指出的，本发明的方法还允许 减少并简化用于烟气后处理的装置操作。
[0077] 此外，在本发明的燃烧室中，在优选的溫度范围内，并且对于优选地>2sec的适合 的停留时间来说，形成的化学物质与燃料中包含的不可燃灰分(氧化物混合物)烙化在一起 并经历液体聚结直至作为液滴巧塌在燃烧室壁上，并W基本上定量的方式(相对于灰分余 量>99 %川欠集在燃烧室的底部处。
[0078] 在本发明中，已发现不存在烟复，正如由碳和沈M分析两者所指出的。
[0079] 烟复意指采取尺寸为约lOnm直至约10皿的团聚物形式的可燃有机材料，更具体来 说是指由于不完全燃烧而残留在烟气中的其组成除了富含碳和氨之外还显著富含氧的有 机大分子(通过氧化反应被部分降解的控类分子）。
[0080] 在本发明的方法中，还获得了将在重量粒子尺寸分布/对数粒子尺寸图中所述分 布的在重量分布的中屯、峰左侧的部分压缩的效果，所述中屯、峰被设定在粒径为2-4WI1的值 附近。
[0081] 在定量水平上，通过使用化PI分析仪，发现烟气中的亚微米粒子级分从可W按照 上面指明的现有技术教示获得的O.lmg/Nm3左右的值减小到使用本发明方法的0.01mg/Nm3 的值。
[0082] 在本发明的方法中，任选地存在的离开燃烧室的具有大于2-化m的粒子尺寸的颗 粒物部分，可W通过已知的竞争性方法(旋风分离器、过滤器、干法和湿法静电过滤器、湿法 涂气等)容易地从烟气移除，同时不形成对于燃烧后从烟气的分离过程来说关键的亚微米 部分(副产物），或者直接在燃烧中强烈减少它的形成。
[0083] 考虑到关于燃烧室的现有技术，由本
【申请人】使用本发明获得的结果是相当令人吃 惊和出人意料的，因为减少如上所报道的对人类健康如此有害的亚微米粒子的数量分布积 分的问题，从未被顾及和/或解决。因此在现有技术中，没有关于如何解决运个问题的指示。
[0084] 对于C〇2回收和储存来说，同样的问题也是相关的，因为重要的是烟气不含大数量 的亚微米粒子(参见上文）。
[0085] 在已确立的燃烧室现有技术中，已知可W使用各种不同种类的燃料，可W含有被 称为灰分的不可燃粒子的气体、液体和固体燃料。包含在燃料中的运些灰分粒子在后文中 被称为"初级灰分"。
[0086] 所述初级灰分在燃烧室中具有两种结果：少部分(进入的灰分的3-5%)结合到部 分燃烧/未燃烧燃料的粒子(烟复），W给出在燃烧室中与烟气分开的重灰分(并且也作为下 游能量回收设备表面上的污物），而对于显著部分(>95%)来说，它们与烟气一起作为飞灰 从燃烧室出去。所述初级灰分由具有非常不平坦的表面和相当随机的形状的粒子形成。然 而，它们在维度上可W用"等效球体"代表，其直径、面积和体积可W是确定的。
[0087] 初级灰分具有非常大的直径分布，范围从0.01WI1到数百微米，所述直径在商品化 燃料中包含的灰分的电子显微术表征的协助下测定。
[0088] 来自于燃料燃烧的衍生/残留灰分是在燃烧中经历过热处理或任选地化学处理的 灰分，可能与进入的灰分不同，并被称为"次级灰分"。
[0089] 不考虑变成重灰分的少部分，所述次级灰分实质上构成了所述飞灰，并且随着初 级灰分的粒子直径的变化维持它们的分数的非常大的重量分布。
[0090] 用于灰分分离的装置操作对于直径〉60-80mi的粒子来说非常高效。随着直径减 小，效率微弱降低，直至在1至10皿之间的粒径范围内效率突然快速下降到巧％。
[0091] 因此，在使用已确立的工业技术进行烟气后处理后，直径分布重量分布为纵坐 标并W直径的对数为横坐标作图，参见附图）在右侧>10皿的部分上中断，而在几微米至lOy m之间的范围内仅仅是减少。
[0092] 利用静电分离器并随后利用湿法静电分离器的更严格的分离，只在1至10WI1的粒 径范围内有效，在小于1皿时效果很小。
[0093] 尺寸低于him、特别是低于0.1WI1的粒子的数量分布没有显著改变;事实上，飞灰的 重量值PM 10(或每Nm3中直径小于10WI1的所有粒子的重量(参见上面注明的方法））不同于 PM 2.5值(直径小于2.5皿的粒子），因为后者辨别的是与常规后处理分离技术的效率损失 相对应的粒子尺寸。在已确立的燃烧技术中，飞灰粒子是从随着燃料进入的飞灰得到的有 机物(烟复、部分燃烧的燃料)和无机物(氧化物和金属盐，未燃烧)两者。
[0094] 可W使用上面提到的专利的教示获得的结果在描述上有差异。
[00M]用于烟复的取样和表征的先进方法是可用的。取样通过Andersen探头进行，随后 在具有0.化m截留值的娃酸盐纤维板上过滤，然后冷凝并部分但代表性地回收直径在0.01- 0.1皿范围内的级分。烟复的表征通过电子显微镜(SEM)与光谱学技术邸X的组合来进行，并 利用烟复粒子相对于无机灰分的强烈形态差异（漂珠（cenosphere)和空屯、微珠 (plerosphere)) W及由碳X谱图给出的结果两者。
[0096] 利用上述技术进行的烟气粒子表征显示，USP 8，453,583的教示给出的结果表明， 烟复典型的粒子结构(炭黑、有机碳)从收集到的飞灰中消失(不能检测到）。
[0097] 存在允许测定总碳(作为元素碳和任何存在的有机化合物的碳的总和）的粉尘表 征方法，其检测下限至少达到0.01重量％的浓度。
[0098] 按照USP 8,453,583的教示获得的飞灰中残留碳的分析显示它低于0.01重量％， 确认了使用上面注明的形态表征方法通过电子显微镜获得的结果。
[0099] 对于无机灰分、盐和金属氧化物来说，符合USP 8,453,583的教示的燃烧方法通过 烙融聚结和从烟气分离，允许将高百分率的随着燃料进入的灰分(相对于总输入灰分>99重 量％)保留在燃烧室中。
[0100] 对于在燃烧室壁上与大量烙融灰分聚结的重金属、氧化物和盐来说，获得了烟气 与烙融灰分之间的分配向烙融灰分的迁移。
[0101] 然而，尽管数量效果可观，但通过化PI撞击器获得的粒子尺寸的数量分布分析显 示，小于1WI1的颗粒物(亚微米颗粒物，不能使用已确立的工业技术移除）的群体数仍然高。
[0102] 例如，从通过化PI处理的离开本发明燃烧室的烟气的12次ELPI(参见下文)撞击祀 的相关数据，画出了在本发明随附的图中报道的图表。
[0103] 为了更好地理解本发明的结果，值得将所述结果与本
【申请人】进行的参考例进行比 较，W便证明本发明的令人吃惊且出人意料的结果。在实践中，也考虑到下面报告的实施 例，必须顾及所述参考例是由本
【申请人】进行的（内部）比较性实例，用于显示相对于没有W 任何方式提到本发明的技术难题的现有技术，使用本发明获得的优点。
[0104] 在按照USP 8,453,583的教示进行的参考例1中，尽管获得了在烙融炉渣形式下保 留在燃烧室中的灰分的高得率，但粒子尺寸的数量分布的左侧部分(亚微米)显示出与在常 规燃烧过程中获得的没有差异的曲线形状（图1B)。具体来说，1WI1左侧上的粒子群体数大。 为了比较，应该考虑到在"天然背景"中，由于直径在0.007-0.1WI1范围内的群体数在3，000 至20,000个粒子/cm3之间，微粉尘的数量分布积分事实上未改变。正如已经描述的，现有技 术的教示对烟气中灰分的重量数量有效，但是它们对减少粒子尺寸数量分布左侧上的部分 不起作用(没有效果），正如由亚微米粒子的数量分布所证实的。
[0105] 实施例2在与实施例1相同的条件下进行，但是向燃烧室添加了低烙点盐硫酸钟。
[0106] 重量浓度的降低是显著的。大部分重金属与烟气分开并优选地收集在液体炉渣 中，其在燃烧室的底部处被回收。
[0107] 然而，0.1至1皿之间的粒子尺寸的数量群体(图2B)仍然非常丰富。
[0108] 根据本
【申请人】的非约束性解释，当随着燃料向燃烧室添加低烙点化合物时，获得 了对粒子聚结有活性的燃烧室区的拓宽，运引起粒子群体的每个个体的理论活性浓度的降 低，但是仅仅降低到一定限度，高于所述限度时，具有较高蒸气压的低烙点化合物在烟气冷 却步骤期间在燃烧室的出口处重整为次级粒子，其是粒子群体的亚微米个体。
[0109] 事实上，无机物质(氧化物和盐)在蒸气分子状态下给出过饱和现象的倾向存在实 验证据。因此，运些蒸气随着烟气从燃烧室出来，特别是在水溶性化学物质在水性溶液中被 进料到燃烧室（即W分子状态进料到燃烧室）的情况下。
[0110] 在3MW热(MWth)电厂试验燃烧室上进行的试验显示，不存在在水性溶液中进料的 具有600至1200K的烙化溫度的水溶性氧化物和盐的液体炉渣在燃烧室中的聚结和分离/沉 淀。作为另外的实例，一些在相同的3MWth装置燃烧室上，使用辅助燃料和在水性溶液中与 亚硫酸盐一起进料的氯化钢盐(Tm 830°C)，W便在反应环境中产生S〇2并将氯化物定量转 化成硫酸盐(Tm 850°C )的试验，总是不变地产生粉尘含量在W干重计几十g/Nm3烟气量级 上的烟气，也就是说，所有进入的材料都在离开的烟气中。
[0111] 运种现象在参考例3中进行说明，在上面解释的原因的支持下，并且在已经描述的 限度内，所述参考例3显示了残留灰分的组成的逐渐变化的效应，其从非常接近于进入燃烧 室的灰分的组成变化到富含添加的低烙点化合物的组成并进一步到化学定量的组成(灰分 +低烙点化合物）。
[0112] 令人吃惊且出人意料地发现，在本发明的方法中，在燃烧室中施加的压力可W影 响亚微米粒子群体的数量分布积分的减小，尽管由盐和金属氧化物引起的烟气的非常大的 过饱和将阻止沿着运条道路前进。
[0113] 实施例4在参考例1的条件下进行，但是使用了 12barg(13绝对己）的压力并且添加 了符合本发明的团聚物(在运种情况下团聚物是包含在灰分中的团聚物）。烟气中灰分重量 浓度的降低甚至更加显著。获得了没有对细小粒子的损失进行校正的数量分布图（图3B)。 在校正后，在所述数量图中0.01至0.1微米之间的粒子分数(分别为约100,000和150,000 1/cm3)再次升高，然而没有显示出在参考例1中描述的趋势。具有最大值的趋势事实上未被 排除，因为随着进料燃料中灰分组成的变化运种情况总是存在的。
[0114] 在重量分布/对数粒子尺寸图中，注意到直径在0.1至化m之间的粒子群体的量明 显减少，但它仍然是显著的。
[0115] 正如已经描述的，本
【申请人】令人吃惊且出人意料地发现，通过分开地或与符合本 发明的团聚物、即杨氏模量〉l〇4MPa的团聚物混合地添加或"接种"燃料，获得了亚微米粒子 的减少，使得数量分布积分的峰值不超过W干重计100，000-150，000个粒子/cm3烟气。
[0116] 在实施例5中，通过施加12barg的压力并通过向燃料添加相对于由本发明的燃烧 室产生的灰分W重量％计〇.6%的用漉式磨碎机粗磨过的玻璃化炉渣(60%的粒子的粒径〉 75曲1，最大粒径<600曲1)，获得了重量分布图（图4A)和数量分布图（图4B)。图4B显示，在本实 施例中获得的烟气中粒子的数量分布积分与天然背景的数量分布积分几乎没有太大差异， 并且此外粒子主要由碱±金属和侣娃酸盐形成，因此粒子组成也接近于天然背景的粉尘。
[0117] 根据本
【申请人】的解释，尽管对本发明没有约束性并且没有限制性，但据推测在燃 烧室中，液体/蒸气聚结的缓慢阶段是布朗阶段。
[0118] 已知布朗扩散参数D具有两个区间，其具有两种不同趋势，所述两个区间区分如 下：
[0119] Dp〉〉入
[0120] 〇口<<入
[0121] 化是所研究的假设粒子的直径，A是粒子的平均自由程，其符合Knudsen方程：
[0122] Kn = VDp。
[0123] 当化〉〉A时，布朗扩散参数D是1/化的函数，也就是说，由于核的数目是函数f(D)， 因此参与聚结现象的质量是函数f (化2)。
[0124] 当Dp<<入时，D是1/Dp2函数，并且质量是函数f(Dp)。
[0125] 换句话说，当化〉〉A时，所述现象是快的并且通过表面捕集，也就是说相对最大的 粒子起到小分子的清除剂的作用。
[0126] 当化<<A时，粒子尺寸生长现象缓慢。
[0127] 运也解释了取决于在燃烧室中烟气停留时间(几秒)的显著的过饱和现象。
[01巧]根据Knudsen理论，Stokes参数A随着压力增加而减小。
[0129] 因此，对于化<<A来说，压力不作用于聚结现象，但事实上拓宽了其中聚结现象快 的具有尺寸化的粒子的区域。
[0130] 使用杨氏模量在上面报道的限度内的灰分进行接种，引入了已经具有化〉〉A的核 (本发明的团聚物），并且W相同的方式起作用。
[0131] 正如所述，本发明的团聚物可W从结构脆弱的氧化物和盐获得，所述氧化物和盐 具有上述限度内的杨氏模量并使用常用技术进行研磨W便获得上面注明的粒度，所述团聚 物在本发明的燃烧室的条件下，由于溫度和它们正如由弹性模量值所显示的固有的脆性的 组合效应，通过非常强烈且重复的热膨胀而破裂(破碎）。添加在燃烧室的底部处产生的玻 璃状炉渣是优选的，因为运非常高效(低的添加浓度），并且它们不增加所产生的待丢弃的 玻璃状炉渣的量(它们封闭了进入的灰分上的平衡）。
[0132] 通过运种方式，可W获得低烙点添加剂的效应，也就是说拓宽包含处于可W聚结 的液体状态的粒子的燃烧室体积，而没有蒸气/小液体粒子增加的副作用。
[0133] 正如已经描述的，氧化物/盐/固有地脆弱的颗粒可能已经存在于燃料中。
[0134] 在化石燃料、生物质、含有可观的惰性填料的废物的情形中，充分的性质研究W确 定燃料中存在的灰分的矿物学性质，允许确立待添加的团聚物的量。
[0135] 获得的关于无机粒子尺寸的数量分布积分的减小的结果不依赖于进料到燃烧室 中的燃料的灰分(例如来自于基于憐酸盐的生物质的灰分)的化学组成，并且也不依赖于团 聚物的组成(盐或金属氧化物），只要所述团聚物具有按照本发明所定义的特征即可。
[0136] 本发明的方法允许在改变进入的灰分的化学组成的情况下试验烙化聚结现象，并 且在几种灰分组成的情况下偏好将灰分保留在燃烧室中，W便维持灰分保留在燃烧室中的 高效率，并在燃烧室底部处分离的烙融灰分中输送尽可能最大量的随着燃料进入的重金 属。
[0137] 本发明的另一个目的是可W使用本发明的方法获得的烟道气。
[0138] 更具体来说，本发明的烟气的特征在于实质上没有有机烟气颗粒物(T0C，总有机 碳），其根据碳测定的残留重量浓度低于W干重计O.Olmg/Nm3烟气，并且当使用下述试验 时，直径小于1WI1的粒子的数量分布积分值低于650,000,优选地低于300,000,更优选地低 于200，000(1/cm3，即粒子数/cm3);并且尺寸小于0.1WI1的粒子的数量分布积分值低于400， 000，更优选地低于200，000，更优选地低于120，000:在13绝对己（12相对己）的压力和1430 °C的溫度下运行的热3MW等溫且无火焰燃烧室中，将煤作为燃料并将90体积％的氧作为助 燃物进料，在离开燃烧室的烟气中存在浓度为3体积％的氧，将煤作为35重量％的在水中的 浆液进料，将氧与含有55体积％的水蒸气的再循环烟气混合进料，并且所述数量分布积分 使用撞击器ELPI来测定。
[0139] 可W使用本发明的方法获得的，在W粒子数/cm3为纵坐标并W粒径皿数的对数为 横坐标的图中显示出直径小于0.1微米的无机粒子的数量分布积分的值为120,000的烟气， 不能通过现有技术的任何已知方法来获得。
[0140] 正如所述，使用本发明的燃烧方法，获得了：
[0141] -烟气的有机颗粒物的显著消除，并且降低到非常低的重量浓度，其W干重计低于 O.Olmg/Nm3烟气(根据碳来测定），
[0142] -无机灰分的粒子尺寸小于1WI1的级分的显著消除，或者更准确来说，可W减小所 述无机粒子尺寸(直径)的数量分布积分，使得有可能达到接近天然背景的无机粒子尺寸的 数量分布的数量分布。
[0143] 更优选地，本发明允许获得的粒子尺寸小于1WI1的无机粒子的级分的数量分布积 分相对于可W使用作为由本发明人进行的内部比较性试验的参考例所获得的小于1WI1的数 量分布减小到约一半，它也可能达到相对于直径小于0.1微米的粒子的数量分布来说低约 6-8倍的值，也就是说获得的数量分布几乎接近于天然背景的无机粒子尺寸的数量分布，并 且相对于本文中随附的参考例降低不到5-6倍。 实施例
[0144] 性质研究
[0145] 燃料灰分的测定
[0146] 灰分的测定按照ASTM D3174试验或使用已知用于运种测定的在约600°C的溫度下 进行的任何热解方法来进行。
[0147] 重金属的测定
[0148] 燃料中存在的重金属的测定在从燃料获得的灰分上，利用等离子体技术例如ICP- 0ES来进行。
[0149] 烙解溫度的测定
[0150] 烙解溫度按照ASTM D 1857-87试验来测定。
[0巧1] 团聚物粒度的测定
[0152]团聚物粒度的测定通过ASTM C136-06方法来进行。
[。巧引燃料灰分中团聚物的量的测定
[0154]所述测定通过XRF射线衍射(X射线巧光)来进行，并将获得的数据用CQPA技术(化 学定量相分析)来处理W重现矿物质组分。
[01巧]烟复分析
[0156] 分析如下进行:通过Andersen探头对烟气进行取样，然后在具有0. lym截留尺寸的 娃酸盐纤维板上过滤，然后进行冷凝步骤，最后回收直径为0.01-0.1皿的粒子级分。表征通 过电子显微镜(SEM)与光谱技术抓X的组合来进行，并且是基于烟复粒子相对于无机灰分的 净形态差异(漂珠和空屯、微珠）（利用电子显微镜可检测的最小粒径：10-50nm)W及碳X谱图 (灵敏度极限为0.01重量％)。
[0157] 团聚物的杨氏模量的测定
[0158] 杨氏模量使用ASTM E1876-09方法来测定。
[0159] 烟气中的粒子重量和数量分布
[0160] 所述分析利用粉尘连续分析仪(撞击器化LPI(Decati)来进行。所述分析仪具有12 个通道，用于在粒径化的基础上对粉尘进行分类。所述方法允许获得报告了随着粒径在 0.007皿至10皿的范围内变化的典型重量和数量分布的曲线的图。大于10皿的级分通过放 置在ELPI分析仪入口处的在取样的烟气上运行的旋风分离器"切掉"。所述分析仪被提供有 12个用于粒子尺寸分析的通道。每个所述12个通道的中屯、点在下文中报告。
[0161]
[0162] 例如，第一通道化1的中屯、点为0.01皿，并具有0.007至0.015皿的粒子截留值;通 道化12的中屯、值为3.99,并收集直至上限lOwii的粒子。
[0163] 粒径的重量和数量分布通过专用软件(软件化PI)来获得。将化PI分析仪降下，W 便获得从0.06至0.007皿的最小粒子的精细扫描(0.007是撞击器化PI的粒子尺寸的最低灵 敏度极限），将DMA(ISAIE)仪器放置到位。
[0164] 在后文中报告的图中，将重量/数量分布(纵坐标)相对于Wmi为单位的粒径的对 数(横坐标)作图。更详细来说，在所述图中，在重量分布的情形中纵坐标报告了灰分浓度 [mg/Nm3 ]，在数量分布的情形中纵坐标报告了粒子数/cm3 [ 1/cm3 ].
[01化]参考例A
[0166] 在运个实例中，给出了 "天然背景"的意义的实际表述。
[0167] 作为自然条件，地球大气的空气含有亚微米粒子。运种亚微米粒子群体数通常被 称为"天然背景"。其数目和亚微米数量分布的积分值两者受到气候条件和人类活动的影 响。
[0168] 图0-A报告了使用撞击器化PI测定的天然背景的粒子尺寸数量分布的典型图。所 述图尚未对存在的最小粒子(细粒)的量进行校正。
[01~]参考例1
[0170] 燃烧过程按照USP 8,453,583，在31胖*11的热动力下运行的试验工厂中进行。将在 能量回收后与氧助燃物混合的再循环烟气进料到燃烧室。烟气含有处于蒸气状态下的水， 其量等于55体积％。氧/再循环烟气的体积比为1/2。氧被过量进料，W使离开的烟气中氧的 百分率约为3体积％。燃烧室在3ba巧的压力和1430°C的溫度下运行。
[0171] 烟气在燃烧室的下游，在用冷再循环烟气回火后取样。
[0172] 作为燃料使用乌克兰无烟煤(分析报告在实施例4中），将其在棒磨机中湿研磨，并 使用螺杆累作为含有30-31重量％的水的浆液，在燃烧室的燃料注入喷嘴的压力下累送。干 燥的粉状煤的流速为400Kg/h。离开燃烧室的烟气中残留粉尘的取样显示碳含量低于分析 极限（<0.01重量％ )，并且正如通过电子显微术证实的，不存在烟复粒子。在燃烧烟气的样 品中，在20min的取样时间段中固体的总重量浓度的平均值为W干重计304mg/Nm3烟气，其 通过在相同的取样时间段中在燃烧室出口处的撞击器化PI测定。使用相同的取样时间，通 过烟气的分批过滤方法、Andersen探头和在陶瓷纤维收集滤膜上过滤，平行地测定总固体 浓度值。
[0173] 图1A和1B分别表示燃烧烟气中粒子的重量分布（浓度mg/Nm3)和数量分布（粒子 数/cm3)。
[0174] 在烟气的后处理中，在套管滤器上然后在静电滤器上过滤，随后进行水蒸气冷凝， 导致粒子总浓度的最终值W干重计<l〇mg/Nm3烟气，也就是说在排放限度之内，运是由于除 去了直径大于2.39皿(对应于ELPI的通道11和12)的粒子并且显著减少了直径在0.95至1.6 皿之间化LPI的通道9和10)的粒子群体。
[0175] 图1B的图（数量分布)显示了直径在1至0.01WI1之间的粒子的群体数保持基本上不 变。
[0176] 参考例2
[0177] 运个实例按照EP 2,220,198的教示进行。
[0178] 重复参考例1，但是W相对于燃料灰分计算等于3重量％的量添加低烙点盐硫酸钟 (烙点为1，340K)。燃料灰分的量相对于干煤重量约为0.5%。
[0179] 烟气取样时间长度为25min。并行地，也在陶瓷纤维滤器上进行烟气取样。取样的 烟气的粉尘中存在的碳低于分析极限(<〇.〇l%peso)，并且不存在烟复。
[0180] 烟气中粒子的总重量浓度的平均值为W干重计8.3mg/Nm3烟气，用于平均的点值 在W干重计2.3至20.8111邑/佩3烟气的范围内。
[0181] 图2A的粒子重量分布图相对于图1A显示出粒子的显著减少(参考纵坐标比例尺）。 大多数重金属从烟气分离并优选地积累在燃烧室底部处收集的液体炉渣中。
[0182] 所述获得的图没有对粒子损失进行校正。在校正后，在数量图中，0.01至0.1之间 的分数再次升高，但是没有显示出实施例1中所描述的趋势。
[0183] 图2B的粒子群体的数量分布图显示出直径在0.1至化m之间的粒子的群体数仍然 非常丰富。
[0184] 在陶瓷滤器上收集的烟气灰分的抓X分析证实，相对于煤灰+添加剂的入口组成， 离开燃烧室的灰分中一贯地富集有钢、钟、儀。
[01化]参考例3
[0186]本实例使用与实施例1相同的试验性富氧燃烧厂来进行。压力维持在3barg，但溫 度被降低到1350°C。所使用的燃料是W245Kg/h的流速进料的柴油。还向燃烧室W378 1/h 的流速进料23g/l化Cl水性溶液，在所述溶液中事先分散有浓度为12g/l的采取可润湿粉 末形式的硫。
[0187] 观察到ELPI分析仪被快速饱和/堵塞。因此，获得的值显得不是显著的。
[0188] 同样地，在陶瓷滤器上的分批取样受到陶瓷滤器堵塞的负面影响，所述堵塞在自 取样烟气流开始起几分钟后发生。获得的粉尘总浓度值约为W干重计30g/Nm3烟气。热回收 厂中的热交换快速恶化至不得不中断试验的程度。
[0189] 在所述试验后，燃烧室的目测检查没有显示出耐火壁上存在液体炉渣沉积物(可 W被容易地识别为白色沉积物)的任何迹象。在钢平衡的基础上，可W确认离开燃烧室的灰 分的量基本上等于进入燃烧室的量，也就是说，保留在燃烧室内部的分数可W忽略。
[0190] 考虑到NasS化在1350°C下的蒸气压等同于W干重计几十毫克/Nm3烟气量级的化合 物量，可W得出结论，在离开燃烧室的烟气中发生硫酸钢蒸气的显著的过饱和现象。
[0191] 实施例4
[0192] 重复参考例1，但是对于燃烧室减溫来说，用水蒸气代替再循环烟气并且将过程压 力提高到12ba;rg。
[0193] 所使用的燃料是含有W重量计等于18%的量的灰分(通过般烧获得）的煤。通过 XRF分析(X巧光)获得的灰分组成(重量％ )如下：
[0194]
[01M]高的二氧化娃含量允许得出结论，即使不进行原始矿物质的CQPA重建，灰分也含 有高于总灰分量的20重量％的量的莫氏硬度高于3的团聚物。
[0196] 从W68min的取样时间长度进行的化PI表征，得到粉尘的总浓度的平均值为W干 重计1.06mg/Nm3烟气，用于平均的时间点值在W干重计0.8至1.4mg/Nm3烟气的范围内。运一 数字与从陶瓷滤器上的分批过滤(样品收集时间为68min;延长取样平行地允许在陶瓷纤维 滤器上收集足够的材料)获得的值相符。
[0197] 通过将在参考例2中获得的分布曲线与实施例4的分布曲线进行比较，发现相对于 图2A的重量分布曲线，图3A的曲线在0.1皿直至满刻度(10皿)的范围内明显更低。
[0198] 所述获得的图没有对细粒损失进行校正。在校正后，0.01至0.1之间的分数再次升 高，但是没有显示出实施例1中所描述的趋势。
[0199] 在表示数量分布的图3B中，观察到相对于图2B直径在0.1至1皿之间的粒子的数量 分布积分降低超过一半，但是它仍然相当高。
[0200] 实施例5
[0201] 重复参考例4,但是向煤浆液添加下列添加剂：
[0202] -在先前的燃烧试验中在燃烧室底部处收集的玻璃化炉渣。相应的量等于相对于 煤灰分的量14.8重量％ (相对于干煤为约2.7重量％ )，
[0203] -实施例2的低烙点化合物，其量与实施例2中报道的相对于燃料灰分的量相同。
[0204] 所述玻璃化炉渣的杨氏模量为约6x 104MPa。
[0205] 所述玻璃状炉渣被事先研磨W便获得对于至少70重量％的粒度分布来说100至 500WI1之间的粒度。
[0206] 炉渣向煤浆液的添加，在混合机-均质机中，在通往燃烧室喷嘴的浆液进料累的上 游，^10.51^/11的速率进行(如上所述，相对于煤灰分14.8重量％)。
[0207] 对烟画处积分和重量粒子分布(在烟气后处理后）的值进行评估。重量分布曲线显 示在图4A中，数量分布曲线在图4B中。
[0208] 图3A和4A的重量分布曲线之间的比较显示，在后者中粒子的总浓度强烈降低。
[0209] 从数量分布图4B获得了直至1皿和直至0.1皿的数量积分的积分。计算出该值相对 于图3B的图的相应值约为1/3。
[0210] 观察到粒子数量分布的积分值与图0-A的天然背景相差不是非常远。
【主权项】
1. 一种富氧燃烧方法，其中向燃烧室进料燃料、助燃物和处于内聚团聚物形式下的化 合物，所述内聚团聚物具有下述特征:杨氏模量多10 4MPa，粒度分布为至少60重量％的团聚 物具有大于75μπι的尺寸，所述团聚物在被引入到所述燃烧室内时具有上述性质，在燃料灰 分上团聚物的量在多5重量％到最多1:1重量比的范围内，所述燃烧室是等温且无火焰的。2. 权利要求1的富氧燃烧方法，其中所述燃烧室在1，400Κ-2,200Κ范围内的温度下运 行。3. 权利要求1-2的富氧燃烧方法，其中所述燃烧室在103kPa至6,000kPa范围内的压力 下运行。4. 权利要求1-3的富氧燃烧方法，其中所述助燃物是与水或水蒸气混合或与再循环烟 气混合使用的氧。5. 权利要求4的富氧燃烧方法，其中氧：（水/水蒸气)的摩尔比在1:0.4至1:3之间。6. 权利要求4-5的富氧燃烧方法，其中在与氧混合使用的再循环烟气中，水/水蒸气的 量高于30体积％，氧：（水/水蒸气）的摩尔比如权利要求5中所定义。7. 权利要求1-6的富氧燃烧方法，其中将所述燃料与水/水蒸气混合，所述混合物中水/ 水蒸气的量以相对于所述燃料的重量的百分数计为至少30%并且不高于90%。8. 权利要求1-7的富氧燃烧方法，其中所述燃料是液体、固体、气体燃料，并且选自通过 加热进行熔化/液化并作为粘稠液体进料的烃类固体、生物质、动物粉、煤、来自于中和反应 的工业废物、高沸点炼油厂馏分、沥青和油页岩、焦油砂的加工残料、泥煤、废溶剂、褡脂、工 业过程残料和废料、油来源的液体燃料乳液、液体烃类、甲烷、低分子量烃类、合成气。9. 权利要求1-8的富氧燃烧方法，其中所述团聚物具有不大于900μπι的粒径。 1 〇.权利要求1 -9的富氧燃烧方法，其中所述团聚物的杨氏模量不高于106MPa.11. 权利要求1-10的富氧燃烧方法，其中将所述团聚物与所述燃料分开地进料到所述 燃烧室或以混合物进料到所述燃烧室。12. 权利要求1 -11的富氧燃烧方法，其中所述团聚物被包含在所述燃料中。13. 权利要求1 -12的富氧燃烧方法，其中所述团聚物是矿物质。14. 权利要求1-13的富氧燃烧方法，其中所述团聚物是在所述燃烧室的底部分离的来 自于燃烧过程的玻璃状炉渣。15. 权利要求1-14的富氧燃烧方法，其中使用根据莫氏硬度表硬度高于3的材料作为团 聚物。16. 权利要求1 -15的富氧燃烧方法，其中所述燃料在所述燃烧室中的停留时间在0.5秒 直至30分钟的范围内。17. 权利要求1 -16的富氧燃烧方法，其中所述燃烧室是耐火的。18. 使用权利要求1 -17的方法可获得的烟道气。19. 权利要求18的烟道气，其根据碳测定的TOC含量低于以干重计0.01mg/Nm3烟气；当使 用下述试验时，在无机灰分中，尺寸<1M1的粒子的数量分布积分低于650 ,ΟΟΟ/cm3,尺寸〈0. Ιμπι的粒子的数量分布积分低于400 ,ΟΟΟ/cm3:在13绝对巴的压力和1430°C的温度下运行 的3MW热燃烧室中，将碳作为燃料并将90体积％的氧作为助燃物进料，在所述烟气中存在浓 度为3体积％的氧，将煤作为35重量％的与水的浆液进料，将氧与含有55体积％的水蒸气的 再循环烟气混合进料，所述数量分布积分使用撞击器ELPI (Decat i)来测定。
【文档编号】F23L7/00GK106062151SQ201480076379
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月12日
【发明人】马斯莫·马拉瓦斯, 格拉齐亚·迪萨尔维娅
【申请人】伊蒂股份有限公司