CN101524695B - 利用电厂飞灰生产漂珠的方法 - Google Patents

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Abstract

利用电厂飞灰生产漂珠的方法及其设备，是为了解决现有技术存在的燃煤产生大量的煤灰，不能有效利用，既浪费资源，又污染环境以及目前采用的比重法直接从煤灰中分离漂珠，生产效率及产量低，产品质量难以控制等问题而设计的。采用自行设计的利用飞灰生产漂珠的设备，以燃气作为送粉剂(飞灰)的方法，将飞灰直接送入燃烧室。在燃烧室中飞灰在燃气和纯氧产生的高温高速气流中直接融化飞灰成为液滴，从而生产出漂珠产品。使飞灰重燃将粉煤灰转化成高附加值的产品漂珠，其生产设备和工艺非常简单，生产效率高，具有很强的实用性。由于漂珠的用途很广，可作为塑料和橡胶的填料、优质保温材料、建筑材料和先进复合材料等。因此本发明具有很好的市场应用前景和产业化前景。

Description

利用电厂飞灰生产漂珠的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产漂珠的方法及其设备，尤其涉及一种利用电厂飞灰生产漂珠的方法及其设备。本发明制备的漂珠主要作为塑料和橡胶的填料、优质保温材料、建筑材料和先进复合材料等，属于材料制造及应用领域。
背景技术：
目前国内外基本都采用比重法直接从煤灰中分离漂珠，但由于粉煤灰中的漂珠含量一般只有1-2％左右，因此生产效率很低，而且产品质量(包括粒度、成分、漂珠的内部结构等)难以控制，产量也不高。如“BT Horsfield，Treatment of metal oxides，美国专利法1871792”介绍的一种利用高速气流纯化熔化的金属氧化物的方法(如氧化硅材料等)，其粒度大小和均匀性难以控制。“Ho-Sung Kim，A nozzle for production of cenosphere frommolten a sh，澳洲专利”介绍的一种特殊设计的喷嘴从重熔的电厂灰生产漂珠，其中的生产装置难以工程化，一是高温材料问题难以解决，二是产率过低。“Charles D.Hendricks，Jackson C.Koo，San Ramon；Allan Rosencwaig，Method for introduction of gases into microspheres，美国专利4297798”介绍的一种向微球中引入气体的方法和装置，对漂珠的生产具有一定的借鉴意义，但方法难以应用于漂珠的生产。
我国是以煤炭为主要一次能源的国家，煤炭产量列世界首位，大部分电力依靠燃煤产生，每年由于燃煤产生大量的煤灰，如不进行有效利用，既浪费资源，又污染环境。我国近几年每年的煤炭产量为22-24亿吨，按平均10-15％灰含量计，每年至少产生2-3亿多吨煤灰，其中大部分为飞灰，因此每年有大量的煤灰需要处理。我国目前煤灰的利用水平很低，仅用于制水泥、路基材料等，利用率还达不到总量的10％。
发明内容：
本发明为了解决现有技术存在的由于我国每年燃煤产生大量的煤灰，如不进行有效利用，既浪费资源，又污染环境。但目前煤灰的利用水平很低，仅用于制水泥、路基材料等，利用率还达不到总量的10％。目前采用的比重法直接从煤灰中分离漂珠，存在生产效率及产量很低，产品质量难以控制等问题。本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用电厂飞灰生产漂珠的方法及其设备，其方法是通过下述步骤实现的：
采用自行设计的利用电厂飞灰生产漂珠的设备，将粒度为200μ以下的飞灰装在飞灰仓中；将燃料气罐中的燃料气经由燃料气入口，并携带来自飞灰仓中的飞灰进入喷嘴的内管；经喷嘴的出口进入燃烧室；小型空分机产生的纯氧由入口进入喷嘴的外管，经喷嘴的出口进入燃烧室；燃料气与纯氧在燃烧室中混合并燃烧，燃烧室中的燃烧区温度为1500-2200℃，产生的高温将飞灰颗粒熔化成分散的液滴，同时其中的可燃组分与氧燃烧，从而在熔化的飞灰颗粒中产生气泡；熔化的飞灰颗粒在燃烧室的后半部分冷却凝固，从而形成中空的漂珠；漂珠随气流经燃烧室出口进入气固分离器进行分离，其中漂珠进入漂珠产品仓，气体则由尾气排放口排出。
利用电厂飞灰生产漂珠的设备主要包括燃料气罐、飞灰仓、喷嘴、小型空分机、燃烧室、气固分离器和尾气排放口；所述燃料气罐、飞灰仓和小型空分机经喷嘴与燃烧室连通，燃烧室出口经气固分离器与尾气排放口连通，在气固分离器下方设有漂珠产品仓；所述喷嘴由同心耐热的内管和外管构成，所述内管为燃料气和飞灰的进料管，由燃料气罐的燃气入口和飞灰仓与喷嘴的内管连通；所述外管为纯氧的进气管，由小型空分机的纯氧进口与喷嘴的外管连通；所述喷嘴的内管和外管的自由端口伸进燃烧室内为喷嘴的出口。
本发明的有益效果：采用自行设计的利用飞灰生产漂珠的设备和方法，使飞灰重燃将粉煤灰转化成高附加值的产品漂珠，生产设备和工艺非常简单，生产效率高，具有很强的实用性。由于漂珠的用途很广，可作为塑料和橡胶的填料、优质保温材料、建筑材料和先进复合材料等。因此本发明具有很好的市场应用前景和产业化前景。本发明具有以下特点：
(1)装置和工艺简单，高效率，低成本。本发明在工艺和设备的设计上 采用了独特的思路。在自行设计的利用飞灰生产漂珠的设备采用燃气做为送粉剂，将飞灰直接送入燃烧室。在燃烧室中飞灰在燃气和纯氧产生的高温高速气流中直接融化飞灰成为液滴，从而生产出漂珠产品。
(2)利用飞灰中的未燃碳和过量的氧燃烧产生的气体生成漂珠的中孔，既降低飞灰的碳含量，又提高漂珠的生产率。纯化过程与生产过程一起完成。
(3)生产的漂珠没有大粒度颗粒，经过分级后，直接产出高品质的漂珠产品。
(4)利用飞灰重燃过程生产漂珠，是直接利用燃烧过程的热，热效率高，飞灰转化成漂珠的转化率可达到60％以上。
(5)投资小，见效快，投资回收期短。以年产6万吨漂珠的中小厂为例，产业化投资预算为：设备约8000万元，年纯经济效益为8200万元，当年可收回投资，还可安置就业人员12-15人。
附图说明：
图1利用电厂飞灰生产漂珠的设备的结构示意图
具体实施方式：
参看图1，利用电厂飞灰生产漂珠的方法及其设备，其方法是通过下述步骤实现的：
将粒度为200μ以下的飞灰装在飞灰仓3中；将燃料气罐1中的燃料气经由燃料气入口2，并携带来自飞灰仓3中的飞灰进入喷嘴4的内管4-2；经喷嘴4的出口7进入燃烧室8；小型空分机5产生的纯氧由入口6进入喷嘴4的外管4-1，经喷嘴4的出口7进入燃烧室8；燃料气与纯氧在燃烧室8中混合并燃烧，燃烧室8中的燃烧区温度为1500-2200℃，产生的高温将飞灰颗粒熔化成分散的液滴，同时其中的可燃组分与氧燃烧，从而在熔化的飞灰颗粒中产生气泡；熔化的飞灰颗粒在燃烧室8的后半部分冷却凝固，从而形成中空的漂珠；漂珠随气流经燃烧室出口9进入气固分离器10进行分离，其中漂珠进入漂珠产品仓11，气体则由尾气排放口13排出。
利用电厂飞灰生产漂珠的设备，主要包括燃料气罐1、飞灰仓3、喷嘴4、小型空分机5、燃烧室8、气固分离器10和尾气排放口13；所述燃料气罐1、 飞灰仓3和小型空分机5经喷嘴4与燃烧室8连通，燃烧室出口9经气固分离器10与尾气排放口13连通，在气固分离器10下方设有漂珠产品仓11；所述喷嘴4由同心的耐热内管4-2和外管4-1构成，所述内管4-2为燃料气和飞灰的进料管，由燃料气罐1的燃气入口2和飞灰仓3与喷嘴4的内管4-2连通；所述外管为纯氧的进气管，由小型空分机5的纯氧进口6与喷嘴4的外管4-2连通；所述喷嘴4的内管4-2和外管4-1的自由端口伸进燃烧室8内为喷嘴出口7。在所述喷嘴4位于燃烧室8的入口端处装有旋流器。在所述气固分离器10与尾气排放口13之间装有引风机12。
实施例
利用电厂飞灰生产漂珠的设备由燃料气罐、飞灰仓、喷嘴、小型空分机、燃烧室、气固分离器和尾气排放口等主要部分组成。将电厂燃烧产生的粒度为200μ以下的飞灰装在飞灰仓3中，燃料气罐1中的燃料气如甲烷或乙炔等由燃料气入口2进入喷嘴4，并携带飞灰由喷嘴的出口7进入燃烧室8。喷嘴4由同心管组成，内管4-2为燃料气和飞灰的进料管。外管4-1为纯氧的进气口。小型空分机5产生的纯氧由纯氧的入口6进入喷嘴，也由喷嘴的出口7进入燃烧室。燃料气与纯氧在燃烧室8中混合并燃烧，燃烧室中的燃烧区温度为1500-2200℃，产生的高温将飞灰颗粒熔化成分散的液滴，同时其中的可燃组分与氧燃烧，从而在熔化的飞灰颗粒中产生气泡。熔化的飞灰颗粒在燃烧室8的后半部分冷却凝固，从而形成中空的漂珠。漂珠随气流经燃烧室出口9进入气固分离器10进行分离，其中漂珠进入漂珠产品仓11，气体则由引风机12送入尾气排放口13。
利用电厂飞灰生产漂珠的设备主要包括燃料气罐1、飞灰仓3、喷嘴4、小型空分机5、燃烧室8、气固分离器10和尾气排放口13；其核心部件为喷嘴部件4，喷嘴4由同心耐热钢管构成，内管4-2为燃料气和飞灰的进料管。外管4-1为纯氧的进口。纯氧经喷嘴4外管4-1的出口7进入燃烧室8，燃料气与飞灰的混合物则由喷嘴4内管4-2的出口74进入燃烧室8。喷嘴在燃烧室8的入口端加有旋流器，以保证氧气进入燃烧室后产生足够强的涡流，从而与燃烧气和飞灰的混合物进行充分混合。
利用电厂飞灰生产漂珠的方法及其设备的投资和经济效益预算表
  装备成本
  原料价格(含运费)   50   元/吨
  产品(现行)市场价   1900   元/吨
  产量   10   吨/小时
  装备造价(含附属设备)   0.8   亿元
  设备设计寿命   15   年
  产出效益
  年产量   6   万吨/年
  产值   11400   万元/年
  成本
  原料消耗   20   万元/年
  设备折旧   533   万元/年
  人员工资   90   万元/年
  运行和维护费用   800   万元/年
  总成本   1443   万元/年
  纯效益   8264   万元/年
  投资回收期   1.0   年
以年产6万吨漂珠的中小厂为例，产业化投资预算为：设备约8000万元，年纯经济效益为8200万元，当年可收回投资，安置就业人员12-15人。

Claims (1)

1.利用电厂飞灰生产漂珠的方法，是通过下述步骤实现的：
将粒度为200μ以下的飞灰装在飞灰仓(3)中；将燃料气罐(1)中的燃料气经由燃料气入口(2)，并携带来自飞灰仓(3)中的飞灰进入喷嘴(4)的内管(4-2)；经喷嘴(4)的出口(7)进入燃烧室(8)；小型空分机(5)产生的纯氧由入口(6)进入喷嘴(4)的外管(4-1)，经喷嘴(4)的出口(7)进入燃烧室(8)；燃料气与纯氧在燃烧室(8)中混合并燃烧，燃烧室(8)中的燃烧区温度为1500-2200℃，产生的高温将飞灰颗粒熔化成分散的液滴，同时其中的可燃组分与氧燃烧，从而在熔化的飞灰颗粒中产生气泡；熔化的飞灰颗粒在燃烧室(8)的后半部分冷却凝固，从而形成中空的漂珠；漂珠随气流经燃烧室出口(9)进入气固分离器(10)进行分离，其中漂珠进入漂珠产品仓(11)，气体则由尾气排放口(13)排出。
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