CN101351272A - 飞灰中的未燃碳的除去方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供低成本且在短时间内除去飞灰中的未燃碳的方法。向飞灰中直接添加捕集剂并在混合机(5)中进行搅拌、混合后在混合槽(7)中加入水形成浆，在液中搅拌装置(9)中施加剪切力后在浮选机(15)中浮选分离未燃碳。

Description

飞灰中的未燃碳的除去方法
技术领域
本发明涉及飞灰中的未燃碳的除去方法，特别是涉及从煤火力发电厂等排出的飞灰中含有的未燃碳的除去方法。
背景技术
煤作为确认可采储量超过200年的能源可以长期稳定利用，因此煤火力发电的构成比率有逐年增加的趋势，预计煤灰(下文称为“飞灰”)的产生量今后会进一步增大。
在该状况下，从环境保护、资源的有效利用方面考虑必须大量地有效利用飞灰。
为了扩大飞灰的用途和利用量，有必要通过从飞灰中除去未燃碳提高品质，由此，例如带来作为水泥混合剂等的利用扩大。
因此，本申请人发明了如图8所示的在混合槽62中，向飞灰60中加入水生成浆，通过液中搅拌装置66施加高剪切力，并通过浮选机72有效地除去飞灰中的未燃碳的方法。(参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利第3613357号
发明内容
上述专利文献1中记载的方法中，如图9(a)所示，将油性的捕集剂92添加到含有大量的与油分无亲和性的水93的浆中后，通过液中搅拌装置66施加剪切力，为了使如图9(b)所示的使捕集剂92到达附着在飞灰90上或游离的未燃碳91，有必要在上述剪切力中进一步附加排除水93的能量或与未燃碳91的含量相比添加大量的捕集剂92。
但是，在任意一种方法中，由于液中搅拌装置66的动力增加且必需长时间的搅拌，存在从飞灰中除去未燃碳的成本增大的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供以低成本且在短时间内除去飞灰中的未燃碳的方法。
为了达成上述目的，本发明提供飞灰中的未燃碳的除去方法，该方法的特征在于，通过在混合机中向飞灰中添加0～40重量％的水和捕集剂并进行搅拌生成混合物，向上述混合物中进一步添加水生成浆，对上述浆施加剪切力，向上述施加了剪切力的浆中添加起泡剂，进行搅拌的同时供给空气，由此浮选分离上述飞灰中的未燃碳。
根据本发明，由于在不形成浆的程度下向含有水分的飞灰中添加捕集剂并进行搅拌、混合，因此不仅无须从飞灰和捕集剂之间排除水，而且可以减少搅拌、混合所需要的动力能量。
此外，上述混合机优选为高速流动型混合机或螺带式掺混机。
高速流动型混合机有桨式搅拌机、Eirich混合机和亨舍尔混合机等。
根据本发明涉及的飞灰中的未燃碳的除去方法，可以降低液中搅拌装置的动力，且通过使捕集剂的添加量最优可以减少在飞灰中的残留量，所以可以以低成本且在短时间内得到品质高的飞灰。
附图说明
[图1]为本发明的实施方式的设备系统的系统图。
[图2]为表示第一实施方式的混合机的结构的截面图。
[图3]为表示第二实施方式的混合机的结构的截面图。
[图4]为表示第三实施方式的混合机的结构的截面图。
[图5]为表示第四实施方式的混合机的结构的截面图。
[图6]为表示第四实施方式的混合机的变形例的截面图。
[图7]为第一实施方式的混合机两段串联连接时的系统图。
[图8]为以往的发明的实施方式的设备系统的系统图。
[图9]为对施加剪切力前后的浆的状态进行说明的图，(a)表示施加剪切力前的状态，(b)表示施加剪切力后的状态。
具体实施方式
基于图1对本发明的实施方式进行说明。图1表示用于实施本发明的设备系统的系统图。
本系统主要由向飞灰中添加捕集剂并进行混合的混合机5，向混合的飞灰和捕集剂中加入水生成浆的混合槽7，对该浆施加高剪切力的液中搅拌装置9，向施加了高剪切力的浆中添加起泡剂产生气泡的调整槽12，通过边搅拌浆边供给空气、使飞灰中的未燃碳附着而浮起进行分离的浮选机15，从由上述浮选机15分离的沉淀物分离回收飞灰的固液分离器17和用于将同样地用上述浮选机15分离的浮起物脱水并回收未燃碳的脱水机23构成。
以下具体说明构成设备系统的装置。
飞灰箱1用于贮藏从未图示的煤火力发电厂排出的飞灰，在煤火力发电厂的锅炉中燃烧时以未燃的状态残留的碳成分附着或包含于该飞灰。
定量供给装置2用于从贮藏在飞灰箱1中的飞灰切出规定量并供给到混合机5中，例如使用旋转阀等。
捕集剂箱3用于贮藏捕集剂，捕集剂通过捕集剂用泵4供给到混合机5中。作为捕集剂，可以为煤油、轻油或重油的任意一种。
混合机5为向飞灰中直接添加捕集剂并进行搅拌、混合的同时施加剪切力的高速流动型混合机。
要说明的是，与飞灰相比捕集剂的量极少，因此在飞灰中可以添加不形成浆程度的40重量％以下、从防止飞灰的起尘和降低飞灰之间的粘合力方面考虑优选添加5～15重量％的用于雾化捕集剂的水。
该混合机的第一实施方式如图2所示。图2为表示第一实施方式涉及的混合机的结构的截面图。
本实施方式的混合机30A被称为所谓的桨式搅拌机，形成在纵置的中空圆筒状的容器31内从上方插入具有多个L字型的搅拌叶片32的旋转轴33的结构。在本体31的上方配置有由飞灰箱1供给规定量的飞灰F的定量供给机2和将从捕集剂箱3通过泵4供给的含有水的捕集剂G散布的喷雾器34。
对供给到混合机30A中的飞灰F与捕集剂G一起在容器内通过用电动机35旋转的搅拌叶片32进行搅拌、混合的同时施加剪切力，从未图示的排出口排出。
本混合机30A具有结构和操作简单的特征。
混合机的第二实施方式如图3所示。图3表示第二实施方式的混合机的结构的截面图，对与图2相同的部分附以相同的符号。
本实施方式的混合机30B被称为Eirich混合机(日本Eirich公司产品)，形成在倾斜设置的中空圆筒状的容器36内的偏心位置从上方插入具有小的搅拌叶片37的搅拌器38的结构。所述容器36和搅拌器38在互为反方向上旋转。此外，在倾斜设置的容器36内的底面附近的顶部配置有刮板39。
供给到本混合机30B中的飞灰F和捕集剂G与容器36一起旋转的同时，通过在偏心位置进行反旋转的搅拌器38的搅拌叶片37施加高剪切力。此外，随着容器36的旋转搬运到顶部的飞灰F和捕集剂G由于通过刮板39翻转，所以促进容器36的上下方向的混合。
如此，本混合机30B具有可以同时进行致密且均一的混合和施加高剪切力的特征。
混合机的第三实施方式如图4所示。图4表示第三实施方式涉及的混合机的结构的截面图，对与图2相同的部分附以相同的符号。
本实施方式的混合机30C被称为亨舍尔混合机(三井三池化工机社产品)，形成在纵置的中空圆筒状的容器42内的底面附近设置安装在旋转轴43上端的L字型搅拌叶片44的结构。旋转轴44垂直贯通容器42的底面并与驱动机45连接。在容器42的侧面下部，向着斜下方安装有排出口46。
对供给到本混合机30C中的飞灰F和捕集剂G通过高速旋转的搅拌叶片44进行对流搅拌和混合搅拌的同时施加剪切力后，通过排出口46排出。
本混合机30C具有可以在短时间内进行混合和施加剪切力的特征。
混合机的第四实施方式如图5所示。图5为表示第四实施方式涉及的混合机的结构的示意图。
本实施方式的混合机50被称为螺带式掺混机，包括具有形成底面向下方形成凸状的半圆筒形状的长方体的本体51和在其内部在轴方向上平行设置的旋转轴52。在相互相反方向上移送对象物的螺旋带状的叶片53a、53b以螺旋状包围旋转轴52的方式设置在旋转轴52上。本体51的上面与供给规定量的飞灰F的定量供给机2连通，此外在本体51内的上部在轴方向上平行设置散布捕集剂G的喷雾管54。
喷雾管54可以如图6所示设置在旋转轴52的内部。
供给到本混合机50中的飞灰F与从上部或旋转轴内的喷雾管54喷雾的捕集剂G一起通过用电动机55旋转的螺旋带状的叶片53，从侧面看成横八字状运动地进行搅拌、混合，从排出口56取出。
本混合机50具有结构简单且可以处理大容量的飞灰的特征。
对于上述任意一个实施方式的混合机，优选多台混合机串联连接构成多段式的混合机以可以连续且有效地进行飞灰与捕集剂的混合。
混合机5串联多段连接而成的结构例如图7所示。图7为第一实施方式的混合机30A二台连接的情况，对与图2相同的部分附以相同的符号。
对供给到第一段混合机中的飞灰F与捕集剂G在混合机30A内进行混合，并施加剪切力后，通过排出口57供给到第二段混合机中。对供给到第二段混合机中的混合物F’与通过配管58供给的捕集剂G进行再次混合并施加剪切力。
混合机的连接方法不限于图7所示的方法，根据目的性能可以连接三台以上，此外当然也可以将其它实施方式的混合机在相同的实施方式之间或在不同的实施方式之间连接多台。
混合槽7用于通过向用混合机5混合的飞灰和捕集剂中混合来源于水供给装置6的水制备浆。
液中搅拌装置9用于通过高速搅拌对用混合槽7制备的浆施加高剪切力，对未燃碳的表面进行改性。
调整槽12用于向从液中搅拌装置9排出的浆中，添加从起泡剂箱10通过泵11供给的起泡剂并进行混合，由此浆处于易产生气泡的状态。
浮选机15用于通过将通过泵13送来的浆搅拌的同时供给空气，使未燃碳附着在产生的气泡上而浮起进行分离。此时的空气的供给方法优选为通过浮选机15的搅拌机的旋转吸入空气的方式或通过未图示的空气供给设备(鼓风机等)强制性地吹入空气的方式。
浮选机15中的作为浮起物分离的未燃碳通过配管22被送到脱水机23中。此外，将作为浮选机15的沉淀物回收的未燃碳分离后的浆通过泵16送到固液分离器17中。
固液分离器17用于将送来的浆分离为飞灰和水，分离的飞灰以饼的形式被送到干燥机18中。此外，分离的水通过循环用配管27通过泵26返回到混合槽7中，作为浆生成用的水被再利用。
干燥机18用于通过热风炉21产生的热风对饼形式的飞灰进行干燥，干燥后的飞灰形成作为分离了未燃碳的制品的飞灰20，用于水泥的混合材料等。
袋滤器19用于通过过滤收集来回收干燥机18中的干燥过程产生的飞灰的微粉，回收的飞灰也形成作为制品的飞灰17。
脱水机23用于将在浮选机15中作为浮起物分离的未燃碳脱水。作为该脱水机23，例如有压滤机等，此时浮起物通过用过滤器压榨进行脱水。
脱水后的未燃碳25可以用作燃料，其一部分作为燃料被供给到热风炉21中，用于向干燥机18中产生热风。
用脱水机23分离的水被向循环用配管24输送，与上述从固液分离装置17分离的水同样地在混合槽7中被再利用。
接着参照图1对使用上述系统从飞灰分离未燃碳的方法进行说明。
从飞灰箱1通过定量供给装置2切出飞灰并投入到混合机5中，与从捕集剂箱3供给的捕集剂一起进行搅拌、混合的同时施加剪切力。
此外，在混合机5中，由于直接搅拌、混合粉末状的飞灰，与浆的情况不同，不存在水，所以不需要用于从飞灰与捕集剂之间排除水的动力能量，且添加的捕集剂可以容易地到达飞灰。此外，由于搅拌时对飞灰中的未燃碳施加剪切力，可以负担由下游的步骤中的液中搅拌装置9应该施加的剪切力的一部分，所以可以仅降低该部分的液中搅拌装置9的动力能量。
混合机5中的捕集剂的添加量在使用煤油作为捕集剂时，相对于浆约为0.05～10重量％左右。
而且，由于捕集剂相对于飞灰的量极其少，因此相对于飞灰添加40重量％以下、优选5～15重量％的用于将捕集剂雾化的水。
此外，由于对飞灰每单位重量施加10～50kWh/m3、优选20～40kWh/m3的剪切力，可以使液中搅拌装置9的动力能量降低50％左右。
如此搅拌、混合且施加了剪切力的飞灰和捕集剂的混合物被移送至混合槽7中。
在混合槽7中，通过向上述混合物中加入来源于水供给装置6的水并进行混合生成浆。此时的浆浓度优选为10～30重量％。
然后，通过对该浆用液中搅拌装置9充分混合、搅拌施加高剪切力。通过该高剪切力对浆中含有的未燃碳的表面进行改性，提高与捕集剂37的亲和性，从而提高后述步骤的浮选机15中的浮选漂浮性。
接着，将施加了高剪切力的浆送到调整槽12中，通过添加起泡剂并进行混合形成易产生气泡的状态。然后，在浮选机15中进行搅拌的同时供给空气，使飞灰36中含有的未燃碳与捕集剂37一起附着在气泡上浮起而进行分离。
由于如此作为浮起物分离的未燃碳含有大量水分，为了用作燃料在脱水机23中进行脱水。
此外，分离了未燃碳的浆作为沉淀物回收，在固液分离器17中分离水后，在干燥机18中干燥得到作为产品的飞灰20。此外，通过将在干燥机18中形成微粉的飞灰用袋滤器19回收，可以提高作为产品的飞灰20的收率。
要说明的是，在固液分离器17和脱水机23中分离得到的水可以通过循环用配管27被送到混合槽7中，作为用于生成浆的水被再利用。

Claims (3)

1.飞灰中的未燃碳的除去方法，其特征在于，通过在混合机中向飞灰中添加0～40重量％的水和捕集剂并进行搅拌生成混合物，向所述混合物中进一步添加水生成浆，对所述浆施加剪切力，向所述施加了剪切力的浆中添加起泡剂，进行搅拌的同时供给空气，由此将所述飞灰中的未燃碳浮选分离。
2.权利要求1所述的飞灰中的未燃碳的除去方法，其特征在于，所述混合机为高速流动型混合机。
3.权利要求1所述的飞灰中的未燃碳的除去方法，其特征在于，所述混合机为螺带式掺混机。
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