分级燃烧制造技术

本发明专利技术涉及用于燃烧湿的原料的分级燃烧，由如下步骤构成：被设计成流化床燃烧的预燃烧、在热交换器中的热传递、灰尘分离和后燃烧。所述分级燃烧的特征在于，在所述热交换器中的热传递时，对来自所述预燃烧的废气加以冷却，并且为了所述预燃烧对燃烧空气进行加热，随后将燃烧空气供应给所述预燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分级燃烧
本专利技术涉及用于燃烧湿的原料的分级燃烧，包括被设计成流化床燃烧的预燃烧且包括后燃烧，其中，通过换热器把原料的所需要的热值减小到最小值。
技术介绍
有机含量高的湿的物质是在工业过程中经常出现的产物或副产品。所提出的目标始终都是在能量上利用这些物质，或者至少减少待消纳处理的物质的量。这些物质大多被事先干燥。这一点要求特别高，如果所述干燥是必需的处理步骤，以便在后续步骤中在能量上利用于是干燥的物料，并且如果湿的物料在未经事先的干燥时若无外界加热就没有足够的自身能量来维持燃烧。此外，如果设备的功率范围变小，要求就会提高。在这种要求下，现有技术往往没有提供解决方案或令人满意的解决方案，特别是如果这些解决方案若无外界辅助能量就无法再足以应付。特别是对于泥浆、这里尤其对于淤泥、进一步地对于发酵残留物来说就是这种情况。在淤泥情况下产生了如下问题：机械地脱水能进行到最多大约25％的固体含量。为了燃烧，通常需要固体含量至少为40％。这里所使用的燃烧设备无法提供用来使得泥浆从25％的干燥物质干燥到40％的干燥物质的热量，因而始终都需要外部的热量，或者更普遍地说，需要通过燃烧昂贵的初级燃料来产生外部能量，以便维持过程。湿的原料的绝热燃烧温度应比较低，以便达到用于顺利燃烧的足够的温度。作为辅助，可能需要在高温燃烧之后使得废气的废热在进入到燃烧室中之前传递至燃烧空气，以便提高燃烧的温度水平。但这是不可能的，因为燃烧后的废气通常具备腐蚀性，会侵蚀换热器的金属表面。这种换热器无法长久地工作。燃烧固体通常需要相当多的过量空气，过量空气进一步减少了供干燥所用的热量。可用的热量即使采用补偿技术也无法再足以提供干燥热量。为了干燥淤泥，需要附加的能量。出于这个原因，使用小型分散设备的技术目前是未知的。当今的现有技术是，把充其量机械地脱水的淤泥从多个污水净化设备汇集到一个大型的、中央的且固定的作为流化床燃烧的应用设备，作为单一燃烧机构-其功率通常大于20MW，或者作为在燃煤发电站中的联合燃烧机构-其燃烧功率通常为500-2000MW。这种设备把多个地区的全部污水净化设备都汇总起来。这种设备通常设计成固定的流化床。这种燃烧机构是已知的，比如在维基百科中以关键词“流化床燃烧”加以描述。它们广泛地、大规模地应用于超过10MW的功率范围内，特别是应用在用于发电的发电厂中，或者应用在垃圾焚烧中，或者用于燃烧热学地干燥的淤泥。在这种设备中，废气清洁在冷却过程结束时进行，或者在利用废气中含有的热量情况下在大约150-200℃的温度下进行，通常使用布袋除尘器，很少使用电除尘器。这种燃烧的原理基于在由热的底料比如石英砂构成的流化床中燃烧碎化的燃料，石英砂或者还有其他底料的通常的粒度约为0.8-1mm的等效直径。为了有益于或者避免与其他材料发生各种反应，可以对底料掺杂。燃料和底料共同地通过添加流化介质比如空气或蒸汽而保持悬浮，并由此流化。碎化的燃料颗粒具有大的表面积，从而能够实现充分的燃尽。底料流化导致非常充分的冲流物交换和热交换，从而在流化床中产生基本上均匀的温度。底料为加入的燃料物质流赋予了该温度，作为反应温度。底料温度可通过设备控制来确定。在此，可以使得有害气体特别是氧化氮的形成保持较少。对于根据现有技术的大型设备，预燃烧区(流化床)和后燃烧区(顶燃)直接彼此邻接。燃料的燃烧一次性地进行，也就是说，并不在任何位置从外界再次给废气供应热量或者在非化学反应区域中吸取热量。灰尘分离在燃烧结束之后进行。在DE10143427A1中记载了一种用于热学地回收利用生物质的装置，其中，各种不同的生物材料联合成具有规定的热值的混合物，并在固定的流化床中气化。该装置可以利用燃烧的废热对燃料进行预先干燥。该专利技术的主要关注点是，通过利用有机洗涤液(油)洗涤来使得长分子链的碳氢化合物(焦油)清除掉在气化时产生的可燃气体，以及使用带焦油的油作为在引燃喷射式发动机中的引燃油，在该引燃喷射式发动机中可燃的气体也要燃烧。该设备用于产生炉煤气，而非主要用于干燥潮湿的物料。该说明书绝对没有关于把可能的预先干燥与汽化器整合的论述。由DE102006053337A1已知另一种燃烧设计方案。在该文献中记载了一种用于在煤尘燃烧中使得生物质与有机废料联合燃烧以便产生蒸汽的装置。为了使得用于被潮湿地供应的二次燃料的相关的干燥器工作，把燃烧废气流的一部分输出，并供应给与干燥器连接的换热器。由于采用了多种不同的燃料，在DE102006053337A1中记载的设备繁琐，尤其是该设备用于产生蒸汽，而并非专门设计用于干燥生物质或淤泥。该设备的主要特征是，燃烧中的热平衡由初级燃料决定。二次燃料的水含量、进而蒸汽量-与二次燃料的能量含量有关-并不关键。热力学上的整合的任务在该方法中并未提出，因而当然也未得以完成。在DE102014106901A1中描述了一种汽化器和一种用于由含碳的原料产生可燃的气体的方法。该专利技术详细地介绍了汽化器中的可行的方法流程。在气体净化(除尘)之前对来自汽化器的废气进行冷却，这仅仅是为了在气体净化中产生通常低于汽化器工作温度的材料工艺的温度。燃烧气体可以混合有水蒸汽。未规定混合循环的废气。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出开篇所述类型的带有固定的流化床燃烧的分级燃烧，其中，可以采用潮湿的物料，该燃烧具有根据本专利技术的如下重要特征：相比于目前可行的现有技术，原料还可用于水含量明显较高并且热值明显较低的情况，而该设备却能量自给自足。该目的通过根据权利要求1的分级燃烧得以实现。本专利技术的分级燃烧的优选改进可由从属权利要求得到。本专利技术的介绍主要针对原料“淤泥”进行，因为这里的经验和现有技术最清楚，以便介绍本专利技术。但本专利技术也可被考虑用于全部其他的下述原料，比如发酵残留物、落叶、草切料、水藻、水葫芦、食品工业废料，即使这在个别情况下在下面未分别单独地提及。本专利技术的主题是一种方法，其能实现使得湿的原料在经过机械的脱水之后借助于移动的、分散的、形成气泡的流化床燃烧在能量上得到回收利用，从而为了维持过程无需外界热量或外界能量。在本专利技术的方法中，设备规格取决于湿的原料的分散的产生量的需求，即例如取决于各个污水净化设备的规格。300kW功率的设备例如适合于机械地脱水的泥浆年产生量约为3000t的污水净化设备，这相当于约有4000住户的社区。根据现有技术，这种规格的污水净化设备不能回收利用淤积的淤泥本身，而是必须繁琐地将所述淤泥-在经过可能的暂存之后-带到中央的回收利用设备，并且还要为了验收而付钱。使用本专利技术的设备不仅节省了暂存、运输和消纳处理的费用，而且还产生了磷含量高的矿物肥料，这种肥料产生了积极的经济意义。相比于中央的大型设备，分散的、小规模的材料回收再利用在居民中享有很高的接受度，从而首次通过分散地产生肥料也能在有用的农业中产生接受度。有时该设备还产生可用的余热。该移动的设备的最大规格局限于约3MW。如果需要在流化床燃烧之外对湿的原料进行预先干燥，则根据本专利技术，这利用在流化床燃烧的废气中含有的废热进行，而无需从外界供应热量。整个设备的主要特征是，在生物质或泥浆经过机械式的脱水之后，如前所述，无需在流化床燃烧和必要时整合的干燥器之外进行热学的干燥。本专利技术当然也可以扩展至大型设备，所述大型设备于是当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于燃烧湿的原料的分级燃烧，由如下步骤构成：被设计成流化床燃烧的预燃烧、在热交换器中的热传递、灰尘分离和后燃烧，其特征在于，在所述热交换器中的热传递时，对来自所述预燃烧的废气加以冷却，并且对燃烧空气进行加热，以进行预燃烧，随后将燃烧空气供应给所述预燃烧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 DE 102016213954.11.用于燃烧湿的原料的分级燃烧，由如下步骤构成：被设计成流化床燃烧的预燃烧、在热交换器中的热传递、灰尘分离和后燃烧，其特征在于，在所述热交换器中的热传递时，对来自所述预燃烧的废气加以冷却，并且对燃烧空气进行加热，以进行预燃烧，随后将燃烧空气供应给所述预燃烧。2.如权利要求1所述的分级燃烧，其特征在于，为了所述预燃烧和/或所述后燃烧，燃烧空气是新鲜空气与来自所述后燃烧的循环废气的混合物。3.如前述权利要求中任一项所述的分级燃烧，其特征在于，所述燃烧空气为了所述预燃烧在所述热交换器中加热到至少200℃，优选加热到至少400℃。4.如权利要求2或3所述的分级燃烧，其特征在于，所述新鲜空气为了所述预燃烧和/或所述后燃烧而在另一热交换揣中被所述后燃烧的废气预热。5.如权利要求4所述的分级燃烧，其特征在于，来自所述后燃烧的废气的一部分热能在进入到所述另一热交换器中之前用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：施万蒂亚·M·施雷德勒尔，托马斯·施蒂尔，汉斯·沃纳，
申请(专利权)人：弗罗拉德瑞有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE