旋转炉底部灰分再生体系制造技术

旋转炉底部灰分再生(RBAR)体系(100)包括从炉中接收含有反应物颗粒(10)的灰分(17)的圆柱体(110)，所述反应物颗粒(10)为具有未反应核(13)的部分反应的石灰石化合物。传感器(140)感测圆柱体(110)内的物理参数。控制器(170)接收传感器(140)的输出和指示未反应核(13)的量的信息并使流体致动器(135)从多个喷雾嘴(131)喷射适当量的再生流体调节器(135)到在圆柱体(110)内的不同位置以调节温度并使反应物颗粒(10)具有需要含量的再生流体。这使得反应物颗粒(10)被再生和再使用。这导致石灰石费用降低和灰分处理体系的过热程度降低。

Ash regeneration system at the bottom of rotary furnace

Rotary furnace bottom ash (RBAR) regeneration system (100) includes receiving containing reactant particles from the furnace (10) ash (17) of the cylinder (110), the reactant particles (10) with unreacted core (13) part of the reaction of limestone compounds. The sensor (140) senses the physical parameters in the cylinder (110). The controller (170) receiving sensor (140) and the output indicates the unreacted core (13) of the amount of information and make the fluid actuator (135) from a plurality of spray nozzles (131) jet regeneration fluid suitable equivalent regulator (135) to the cylinder (110) in different positions to adjust the temperature and the reactant particles (10) with the regeneration fluid need content. This allows the reactant particles (10) to be regenerated and used again. This leads to a reduction in limestone cost and a reduction in the degree of superheat of the ash treatment system.

【技术实现步骤摘要】
旋转炉底部灰分再生体系本申请是以下申请的分案申请：申请日：2011年2月10日；申请号：2011100388386；专利技术名称：“旋转炉底部灰分再生体系”。相关申请的交叉引用本专利技术要求2010年2月11日提交的标题为“ROTARYBOTTOMASHREGENERATIONSYSTEM(旋转炉底部灰分再生体系)”的同时待审的美国临时专利申请序列号61/303,491的权益，该申请以引用的方式全文结合到本文中。
本专利技术涉及炉灰分中吸着剂的再活化，更具体地讲，用于冷却、水合和再活化炉底部灰分中未利用的硫治理吸着剂。
技术介绍
在燃烧诸如煤炭的含有硫化合物的燃料期间，产生SO2、SO3(统称为“SOx”)气体。除了是温室气体之外，这些气体在释放时与水化合产生硫酸(H2SO4)，硫酸对许多生态体系具有危险性。通常使用粉碎的石灰石来中和并消除SOx气体。在循环流化床(CFB)炉(其可为锅炉体系的一部分)中，将粉碎的石灰石加到粉碎的燃料中以在燃烧期间中和SOx气体。燃烧产生石灰石产物，该产物由大量的氧化钙(CaO，未反应的石灰)和硫酸钙(CaSO4)和少量的碳酸钙(CaCO3)组成。大量的石灰石不与SOx气体反应，因此通常使用约两倍化学计量量的石灰石来实现令人满意的SOx气体捕获。过量未反应的石灰石与从固体燃料燃烧中产生的灰分一起除去。有两种来自CFB的净排放灰分流，即底部灰分和飞灰。灰分通常含有由未利用的CaO组成的石灰石产物。通常将底部灰分、石灰石副产物和未反应的石灰冷却并作为废料丢弃。一种这类用于冷却底部灰分的装置为旋转灰分冷却器(RAC)。RAC为一端具有入口且相对端具有出口的旋转圆柱形管路。其具有穿过管路壁的冷却管道。在入口处接收热的底部灰分，随着管路旋转通过内螺旋翅片将热底部灰分移动到出口。等到底部灰分在出口处时，其已被冷却到适当温度。随后将底部灰分与其它废物一起处置。常规RAC装置几乎没有或没有传感或调节装置。它们经设计而设置，且在发生不可接受的升温时没有灰分的精密温度控制措施。升温可出于许多原因而发生，例如炉操作方面的异常改变、异常工艺条件、变化的燃料供给或其它控制器故障。过热的底部灰分温度可能破坏灰分处理体系且可能损害该体系。过热的温度还可引起难以用环境可接受的方式运输和处置灰分。并且，大量未使用的石灰石被废弃，增加了操作成本且产生了需要处置的其它废料。因此，需要更准确地监测底部灰分和通过重新使用底部灰分中未反应的CaO来增加石灰石利用率的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术可涵盖用于处理循环流化床炉或功能类似的装置/设备中的底部灰分17的旋转炉底部灰分再生(RBAR)体系100。其包括旋转圆柱体110，其经调适以在其入口端接收所述灰分；至少一个传感器140，其布置在圆柱体110内，其经调适以测量诸如温度和湿度的物理参数且产生至少一种代表所测量物理参数的输出信号；至少一个喷雾嘴131，其经调适以接收诸如水的再生流体或碱性(碱)水溶液并将其喷射到圆柱体110的不同区域。再生流体调节器135将再生流体提供给喷雾嘴131以在起动时将预定量的再生流体喷射到圆柱体110的所选区域中。所连接的控制单元170从传感器读取信息并接收关于反应物颗粒10内的未反应核13的质量的输入。控制单元170计算将在各位置处喷射的再生流体的适当量以使反应物颗粒10吸附足以处于“需要含量”范围内的再生流体。随后开动流体调节器135以从喷嘴131中的每一个中喷射所计算的量。需要含量范围为使全部未反应核13完全反应所需再生流体的约5-25%。本专利技术还可涵盖处理来自循环流化床炉的底部灰分17的方法。将底部灰分17置于旋转圆柱体110中。感测沿圆柱体110内部的温度。将不同量的再生流体喷射到处于圆柱体110内的不同位置的灰分17上以产生所要温度梯度，随后将计算量的水喷射到灰分内的未反应石灰石产物颗粒10上，以使颗粒10再活化，但在灰分17中未产生过量水以便保持灰分处于湿含量的“干燥”范围，其通常为0-5%重量。本专利技术还可涵盖处理来自循环流化床炉的灰分17的方法，做法是：将所述底部灰分17置于旋转圆柱体110中；将水喷射到圆柱体110的第一区域中以冷却灰分17；将水喷射到圆柱体110的第二区域中以使所述灰分17中存在的CaO颗粒10水合并再活化。举例来说，来自典型石油焦炭燃烧CFB的底部灰分中的CaO将从23%重量减少到至少13%重量。这相当于石灰石消耗降低至少25%。附图说明被视为本专利技术的主题在本申请文件结尾处的权利要求书中特别指出并明确要求保护。结合附图自以下详述显而易见本专利技术的上述和其它特征和优势，其中：图1为CFB炉的底部灰分中典型的部分反应的反应物颗粒10的横截面图；图2表示正在水合的图1的反应物颗粒10；图3表示已经水合后的图2的反应物颗粒10；图4表示再次用于中和SO2气体的图3的反应物颗粒10；且图5为根据本专利技术的旋转炉底部灰分再生(RBAR)体系的示意图。具体实施方式理论图1为已与SO2和/或SO3化合物(统称为“SOx”)部分反应的典型石灰石(CaCO3)颗粒的横截面图。这些被称为反应物颗粒10。这些通常落入CFB炉的底部灰分中。在燃烧期间，反应物颗粒10的外部暴露表面上的CaO与烟道气中的SOx反应以形成覆盖反应物颗粒10的CaSO4壳11。CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+热(方程式1)由于SOx气体不能穿过反应物颗粒10到达其核13，核13由未反应的CaO构成。CaSO4壳11围住核13。此时，反应物颗粒10变得没有反应性。核13仍为可用材料，只是SOx气体不能抵达。该未使用的核13(通常可为反应物颗粒10的50%重量)通常作为废物丢弃。因此，如果最大限度地利用这些颗粒，则可显著降低石灰石成本。CaO的反应性相当强。其与水发生放热反应。众所周知：CaO+H2O→Ca(OH)2+热(方程式2)方程式2的该放热反应足以使另外存在的水立刻变成蒸汽。这使得核13内的压力大大增加。如果有足够的CaO反应，则压力可增加到足以使外壳11破裂。迅速膨胀的蒸汽是引起爆米花爆裂的机理。已经确定，如果满足适当条件，颗粒10将像爆米花一样爆裂以暴露核13。离开颗粒的蒸汽还可以将颗粒弱化到RBAR和CFB中的处理和磨损(即颗粒的机械破碎)可进一步暴露未利用的CaO的程度。图2显示正水合的图1的反应物颗粒10。表示诸如水、碱性物质的水溶液和另外蒸汽的再生流体浸过壳11并进入核13中。在图2中，CaO与水根据方程式2反应，产生大量热。如果存在适当量的水，则将过量水加热成蒸汽并使反应物颗粒10处于适当温度。在图3中，蒸汽产生足以使外壳11破裂的压力，留下延伸到核13中的裂缝15。逸散的蒸汽由该图中的箭头指示。此时颗粒10被再生并能够再次使用。在图4中，将图3的再生颗粒10引入具有SO2的烟道气中。SO2穿过裂缝15并与CaO反应。这根据以下方程式3捕获在CFB中燃烧期间释放的SO2。CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+热(方程式3)。如果使用适当量的再生流体且在适当温度下施用于颗粒10，则会发生壳11开口。如果提供太多再生流体，固体最终会变湿变粘，引起不可接受的处理问题。另外，这可导致温度迅速降到足以妨碍产生足够内部蒸汽以引起爆裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理具有反应物颗粒的来自循环流化床炉的热底部灰分的方法，各反应物颗粒具有部分反应的外壳和未反应的内核，其包括以下步骤：a. 将所述底部灰分提供到具有多个用于沿圆柱体的长度喷射再生流体的喷嘴和多个与圆柱体的内壁接触的冷却管的旋转圆柱体；其中所述圆柱体具有具备螺旋翅片的内壁，所述翅片突出到所述圆柱体内以便于物理破碎和粉碎反应物颗粒并使底部灰分移动远离入口和从出口移出；b. 冷却所述底部灰分，其中当底部灰分以相对于所述冷却管中的流体的流动方向逆流的方式向圆柱体出口行进经过圆柱体的长度时被冷却；c. 感测所述圆柱体内部的物理条件；d. 接收所述旋转圆柱体内未反应核的质量的指示；e. 从所感测的物理条件和未反应核的质量计算将喷射的再生流体的量以使所述反应物颗粒具有在“需要含量”范围内的再生流体浓度；f. 从所述圆柱体内的多个喷嘴喷射所述计算量的再生流体到所述底部灰分上，以使所述反应物颗粒的壳开口，暴露出所述未反应的内核，因此使其再活化。

【技术特征摘要】
2010.02.11 US 61/303491;2011.01.19 US 13/0092621.一种处理具有反应物颗粒的来自循环流化床炉的热底部灰分的方法，各反应物颗粒具有部分反应的外壳和未反应的内核，其包括以下步骤：a.将所述底部灰分提供到具有多个用于沿圆柱体的长度喷射再生流体的喷嘴和多个与圆柱体的内壁接触的冷却管的旋转圆柱体；其中所述圆柱体具有具备螺旋翅片的内壁，所述翅片突出到所述圆柱体内以便于物理破碎和粉碎反应物颗粒并使底部灰分移动远离入口和从出口移出；b.冷却所述底部灰分，其中当底部灰分以相对于所述冷却管中的流体的流动方向逆流的方式向圆柱体出口行进经过圆柱体的长度时被冷却；c.感测所述圆柱体内部的物理条件；d.接收所述旋转圆柱体内未反应核的质量的指示；e.从所感测的物理条件和未反应核的质量计算将喷射的再生流体的量以使所述反应物颗粒具有在“需要含量”范围内的再生流体浓度；f.从所述圆柱体内的多个喷嘴喷射所述计算量的再生流体到所述底部灰分上，以使所述反应物颗粒的壳开口，暴露出所述未反应的内核，因此使其再活化。2.权利要求1的方法，其中所述感测物理条件的步骤包括以下步骤：在沿所述圆柱体内部的各喷嘴处感测物理条件；且所述计算步骤包括以下步骤：从所感测的物理条件和未反应核的质量计算将从各喷嘴喷射的再生流体的量以使所述反应物颗粒具有在需要含量范围内的再生流体浓度；且所述喷射步骤包括以下步骤：从所述圆柱体内的多个喷嘴中的每一个中喷射针对相应喷嘴计算的一定量的再生流体到所述底部灰分上以使所述反应物颗粒具有在所述需要含量范围内的再生流体浓度，引起所述反应物颗粒的壳开口，暴露出所述未反应的内核，使其再活化。3.权利要求1的方法，其中所述需要含量范围为使所有所述未反应核完全反应所需再生流体的化学计量量的5-25%。4.权利要求1的方法，其中所述再生流体为水。5.权利要求1的方法，其中所述再生流体为蒸汽和碱的水溶液。6.权利要求1的方法，其中所述再生流体为浓度小于1.0N的NaOH水溶液。7.权利要求5的方法，其中所述再生流体还包含蒸汽。8.权利要求1的方法，其中所述喷射计算量的再生流体的步骤在所述圆柱体内与小于700℉的温度有关的位置处开始，所述温度为可进行有效水合的温度。9.一种处理来自循环流化床炉的具有反应物颗粒的热底部灰分的方法，其包括以下步骤：将所述底部灰分提供到具有多个用于沿圆柱体的长度喷射再生流...

【专利技术属性】
技术研发人员：IF阿布杜拉利，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH