CN101943411A - 用于低发热值的有机物质的热处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低发热值的有机物质(x)的热处理的方法，在所述方法中，利用进给装置(1)将要被处理的物质送至传送器装置(3)，该传送器装置(3)连接到基本为汤姆逊转化炉类型的处理空间(2)。为了提高要被处理的物质的发热值，通过传送器装置(3)将具有低发热值的物质(x)与至少一种具有较好发热值的有机物质(w)一起进给到处理空间(2)。

Description

用于低发热值的有机物质的热处理的方法

技术领域

本发明涉及一种用于低发热值的有机物质的热处理的方法，在该方法中，利用进给装置将要被处理的物质送至传送器装置，该传送器装置连接到基本为汤姆逊转化炉(Thompson Converter)类型的处理空间。利用相对于该处理空间封闭的传送器装置使要被处理的物质在该处理空间中沿其纵向移动。将通过从处理空间到传送器系统中包含的要被处理的物质的热传递形成的热解气体传送到设在该处理空间中的燃烧空间中，以便燃烧该气体，利用排放装置将由此形成的烟气从处理空间排放出，并且从传送器装置排放出被热处理的物质以便进行进一步的处理。

背景技术

用于上述目的的常规汤姆逊转化炉类型的设备的使用是基于要被处理的物质向设在该设备的处理空间中的一个或多个螺旋传送器的进给，利用该螺旋传送器，要被处理的物质在该处理空间的纵向方向上被传递，同时被间接加热。利用从螺旋传送器向要被处理的物质传递的热在螺旋传送器中被炭化(碳化/carbonized)的物质被从传送器的一端排放至收集传送器，该收集传送器将被炭化的物质传递出处理空间。在这样的方案中，在螺旋传送器中产生的热解气体通常在要被处理的物质中沿其行进方向从螺旋传送器的排放端被携带到收集室，并且进一步到连接导管以到达在螺旋传送器空间下方的燃烧炉，在该燃烧炉中该热解气体被燃烧。燃料气体离开该燃烧炉，进入螺旋传送器空间，其中燃料气体中包含的热在经排放组件从处理空间被排出之前，通过对流换热被传递至螺旋传送器中。

这种设备的启动需要在开始实际的炭化处理之前，例如利用在燃烧炉中燃烧的固体燃料将燃烧炉整个加热到足够高的温度，以使得热解气体能够燃烧，并且使该系统然后以被称为自持方式的方式工作。由于此原因，该方案繁琐并且尤其在初始启动方面很慢。

当前还存在一些上述类型的方案，其中燃烧炉具有煤油燃烧器以保持辅助火焰，从而提供了另外的实施方式，在该实施方式中，在与螺旋传送器装置的传递方向相反的方向上传送的热解气体被携带至燃烧炉以便在燃烧器火焰中燃烧。

尤其利用诸如上述方法对低发热值的有机物质的处理在经济上是不合理的，这是因为，首先，要被处理的物质的发热值对于要从燃烧过程获得的正的热平衡是不足的。例如，在潮湿物质的处理中，干燥物质含量的下限通常为28-30％。目前，上述类型的设备的最大不便在于，由于为加热螺旋传送器所施加的间接或对流传热所导致的它们的有限“体积效率[W/m³]”。一方面，这显著延长了在能够开始实际的连续炭化处理之前的设备的冷启动。另一方面，一个本质缺陷在于炉空间的预热需要在相对长的时间段中使用固体燃料，或者连续使用由单独的燃料产生的辅助火焰，以允许热解气体燃烧。因此，当前的技术尤其不能以合理投资和运作成本使具有低发热值的有机物质通过热处理被利用。

发明内容

本发明的一个目标是对于上述问题提供决定性的改进，从而能够显著提高本领域的技术水平。为此，本发明的方法的主要特征在于，为了提高要被处理的物质的发热值，通过传送器装置将具有低发热值的物质与至少一种具有较好发热值的有机物质一起进给到处理空间。

将描述的本发明的方法的最重要的优点包括本发明的方法的操作原理、适合于该方法的设备及该方法的使用的简单性和有效性。本发明的方法使得能够通过首先使用具有相对于环境基本气密的进给和排放部件的连续传送器装置，以技术上非常简单和高效的方式实现具有低发热值的有机物质的热处理。这使得可防止在传送器装置中向热解气体供给氧，其中根据逆流原理朝传送器装置的进给端行进的气体由于其中包含的热被传递到在相反方向上行进的要被处理的物质并且在该物质被进给到处理空间的同时对其加热/干燥，而被有效地冷却，因而使得热解气体在理想的温度下被传送至气体燃烧器以便燃烧。由于本发明的方法利用了大的燃烧空间，大的内部体积首先使得燃料气体能够如EU垃圾焚化指导中所要求的在超过850℃的温度下燃烧两秒钟的延迟时间。另外，对于SNCR氮还原(选择性非催化还原)有利的条件，即800到1100℃的温度和氧化气氛在燃烧空间的后部获得。

当向传送器装置的热传递通过来自一个或多个气体燃烧器的火焰和燃烧空间的壁的直接辐射热(该辐射热传递与温度的四阶成比例)在处理空间中进行，从而由于来自气体火焰的直接辐射比对流热传递更快地显著升高了传送器系统的表面温度而加速炭分离过程的启动时，根据本发明实现的设备的体积效率是最优的。因此，本发明的方法使得能够组装紧凑的、比对应的当前可用的设备小得多的、当然在投资、服务和维护成本方面比现有技术也便宜得多的设备。

本发明的方法的其它优选实施例在关于该方法的从属权利要求中被公开。

附图说明

下文，将参照附图详细说明本发明，在附图中：

图1作为示例示出其操作基于本发明的方法的设备的透视图；

图2示出说明类似设备的操作原理的纵向截面图；以及

图3a和3b示出其中应用本发明的方法的设备的两个可选PI图表的示例。

具体实施方式

本发明涉及一种通过热处理分离炭的方法，在该方法中，利用进给装置1将要被处理的物质x送至传送器装置3，该传送器装置3连接到基本为汤姆逊转化炉类型的处理空间2。利用相对于该处理空间2封闭的传送器装置3使要被处理的物质x在该处理空间2中沿其纵向移动，其中将通过从处理空间到传送器系统中包含的要被处理的物质x的热传递形成的热解气体y传送到设在该处理空间中的燃烧空间4中，以便燃烧该气体。利用排放装置5将由此形成的烟气y’从处理空间排放出，并且从传送器装置排放出热处理后的物质x’，以便进一步处理。为了提高要被处理的物质的发热值，通过传送器装置3将具有低发热值的物质x与至少一种具有较好发热值的有机物质w一起进给到处理空间2。

作为本发明的方法的一个优选实施例，在传送器装置3中通过逆流朝传送器装置的进给端I传送热解气体y，以便将热解气体中包含的热传递到在相反方向s上移动的要被处理的物质x，并且将冷却的热解气体y直接进给到气体燃烧器装置7以便进一步处理，例如图3a的示例性PI图表所示，或者如3b中所示进给到热交换器13和/或小的分离装置6，以便在热解气体燃烧之前分离其中包含的焦油。作为另一个优选实施例，通过连接到处理空间1外部的流动装置8将热解气体y传送至传送器装置3以便进一步处理。

作为另一个优选实施例，为了实现最好的加热效果，利用与传送器装置平行地设置到处理空间的进入壁2a上的一个或多个气体燃烧器7；7a在传送器系统3被引入处理空间2之后马上加热该传送器系统3。

作为本发明的方法的另一个优选实施例，利用具有相对于环境基本气密的进给和排放部件1a、1b的连续传送器装置3结合处理空间2处理要被处理的物质x、w，该装置例如利用被电动机o驱动并且被变频器无级调节的一个或多个螺旋传送器3a或类似装置实现。

例如可通过使用芬兰专利119125的进给装置和方法将要被处理的物质进给到传送器系统3，以便尤其首先以连续方式并且其次根据图3a和3b的PI图表的原理例如以如下方式实现要被处理的物质的过量供给，即，防止生产气体(废气/process gas)从该传送器装置或处理空间以不受控制的方式泄漏到环境中。

仍如附图中所示，当特别潮湿的物质x被处理时，优选地利用例如图1和2所示的两个连续进给器1；1a在传送器装置的纵向方向上将较干燥的物质w混合到其中，则通过所述进给器进给的物质在被螺旋传送器3a朝处理空间推动时混合。在此方面，当然还可使用例如图3b所示的PI图表的方案，潮湿的和干燥的物质x、w在单独的混合空间中混合，并且被一个传送器传送至传送器装置3。

作为本发明的方法的另一个优选实施例，通过在潮湿物质x中添加较干燥的物质和/或具有较好发热值的物质来提高要被处理的物质的发热值，所述物质基本为流体，例如油脂废物、甘油和/或类似物。

进一步参考图2的实施方式，例如为一个或多个并行气体燃烧器7a的气体燃烧器装置7的空气供给由单独的助燃风机9实现。另一方面，喷射风机10也以优选的方式与属于气体燃烧器装置7的一个或多个气体燃烧器7a相结合地提供，以便通过喷嘴11将热解气体y抽吸入气体燃烧器。

特别地参照被作为示例提供的图3b的PI图表，根据一个优选实施例，利用静电沉淀器(electrostatic precipitator/ESP)分离热解气体y中包含的焦油p。

进一步参考图3b的优选实施方式，热处理后的炭化物质x’、w’被从处理空间2中去除，然后在步骤A中被研磨，并且从小的分离装置6获得的焦油p被混合在其中。作为另一个优选实施例，被研磨的、炭化的物质x’、w’和混合在一起的焦油p在步骤B中被一个或多个压块机压成团块。

作为另一个优选实施例并且参照图2和3的原理，通过利用附加的喷嘴装置z将含氨的介质例如尿素喷雾、氨水溶液等进给到燃烧空间4，以在处理空间中执行氮还原。通过将上述喷嘴装置放置在气体火焰的燃烧区所到达处以外，使得通过喷嘴装置喷射出的介质蒸发，从而剩余的氨被混合并且具有足够的时间作用在烟气上，以便实现显著的氮还原。此外，本发明的方法还优选地利用例如lambda传感器确保在燃烧时保持连续的过量空气。

作为又一个优选实施例，在将热解气体y供给小的分离装置6之前，将热解气体冷却到大约30℃。相应地，优选地在450℃的温度下从处理空间2去除热处理后的炭化物质x’。

作为又一个优选实施例并且特别地参考图2中公开的原理，例如为一个或多个螺旋传送器3a的传送器装置3的传输功率在处理空间的纵向方向s上改变，以便特别地从该传送器装置3的进给端I朝其排放端II减小要被处理的物质x的层厚度。在此情况下，传送器装置3优选地通过在其前端具有一个或多个较小螺距并且在其后端具有一个或多个较大螺距的螺旋传送器3a实现。

很明显，本发明并不局限于上文提出的或说明的实施例，而是可在基本发明思想范围内根据每个使用目的和应用进行修改。因此，很明显，首先，在本发明的方法中，例如可在燃烧处理中利用本身已知的常规控制技术和自动化，例如热解气体的燃烧中所需的氧分析仪和温度传感器和/或如图3a和3b的示例性PI图表中的预热燃烧器。类似地，例如在要被处理的物质的处理中可使用这样的螺旋传送器装置，即，该螺旋传送器装置具有使得能够通过螺旋传送器装置的无级操作调节实现最优的炭化和最终温度的必要控制装置。当然，优选地为应用本发明的方法的设备提供例如光学火焰监测分析仪以及如附图中的连接到传送器装置的“喷管(torch tube)”12，以允许在必要时通过如图3a和3b的PI图表中所示的单独燃烧器中的燃烧释放热解气体，因此该喷管用作使得能够实现设备的快速应急切断的安全阀。

Claims (10)

1.一种用于具有低发热值的有机物质(x)的热处理的方法，在所述方法中，利用进给装置(1)将要被处理的物质送至传送器装置(3)，该传送器装置(3)连接到基本为汤姆逊转化炉类型的处理空间(2)，利用相对于处理空间(2)封闭的传送器装置(3)使要被处理的物质在所述处理空间中沿所述处理空间的纵向移动，其中将通过从所述处理空间到所述传送器系统中包含的要被处理的物质的热传递形成的热解气体(y)传送到设在所述处理空间中的燃烧空间(4)中，以便燃烧该热解气体，利用排放装置(5)将由此形成的烟气(y’)从所述处理空间排放出，并且从所述传送器装置排放出经过热处理的物质(x’)以便进行进一步处理，其特征在于，为了提高要被处理的物质的发热值，通过传送器装置(3)将具有低发热值的物质(x)与至少一种具有较好发热值的有机物质(w)一起进给到处理空间(2)中。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在传送器装置(3)中作为逆流朝所述传送器装置的进给端(I)传送热解气体(y)，以便将热解气体中包含的热传递给在相反方向(s)上行进的要被处理的物质(x，w)，并且将冷却的热解气体(y)例如进给到气体燃烧器装置(7)或者热交换器(13)和/或小的分离装置(6)，以便进一步处理。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，通过连接到处理空间(2)外部的流动装置(8)将热解气体(y)传送至传送器装置(3)以便进一步处理，和/或为了实现最有效的加热效果，利用与传送器装置平行地设置在处理空间的进入壁(2a)上的一个或多个气体燃烧器(7；7a)在传送器系统(3)被引入处理空间(2)之后马上加热该传送器系统(3)。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，通过具有相对于环境基本气密的进给和排放部件(1a，1b)的连续的传送器装置(3)并结合处理空间(2)来处理要被处理的物质(x，w)。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，传送器装置(3)由被电动机(o)驱动的并且例如被变频器无级调节的一个或多个螺旋传送器(3a)或类似装置实现。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于，利用在传送器装置(3)的纵向方向(s)上连续的两个进给器将要被处理的物质(x，w)送至传送器装置(3)，这样被传送的物质当在传送器系统(3)中朝处理空间行进时被混合。

7.根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于，要被处理的物质(x，w)在单独的混合空间中被混合，然后在一个进给器上被传送至传送器装置(3)。

8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于，通过在例如为潮湿物质的具有低发热值的物质(x)中添加较干燥的物质和/或基本为液态物质例如油脂废物、甘油和/或类似物的具有较好发热值的物质，来提高要被处理的物质的发热值。

9.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于，例如为一个或多个并行气体燃烧器(7a)的气体燃烧器装置(7)的空气供给由助燃风机(9)实现，和/或喷射风机(10)与属于气体燃烧器装置(7)的一个或多个气体燃烧器(7a)结合使用，以便通过喷嘴将热解气体(y)抽吸入气体燃烧器。

10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其特征在于，利用附加的喷嘴装置(z)将含氨介质，例如尿素喷雾、氨水溶液等进给到燃烧空间(4)，以在处理空间中执行氮还原。

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