CN101573183B - 烟灰中的未燃碳除去装置 - Google Patents

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Abstract

一种烟灰中的未燃碳除去装置，能够与烟灰的性状对应地高效分离未燃碳。包括：浆调制槽(10)，将水(c)加入烟灰(a)中而生成浆(d)；捕收剂添加装置(20)，将捕收剂(e)添加至上述浆(d)中；立式的表面改性装置(30)，对添加了捕收剂后的浆高速搅拌而施加剪切力，从而使捕收剂(e)附着在该浆中的未燃碳(b)的表面上；调节槽(60)，将起泡剂(f)添加至借助该表面改性装置而被表面改性了的浆(d’)中；浮选机(70)，从添加了起泡剂后的浆中和气泡(n)一起浮选未燃碳(b)而进行分离。

Description

烟灰中的未燃碳除去装置
技术领域
本发明涉及一种烟灰中的未燃碳除去装置，更具体而言，涉及一种从在烧煤火力发电厂及流化床燃烧炉等中产生的烟灰中高效地除去未燃碳的烟灰中的未燃碳除去装置。
背景技术
在烧煤火力发电厂及流化床燃烧炉等中产生的烟灰(FA)被用于水泥及人造轻质骨材料的原料或者混凝土用混合材料等。
但是，在将烟灰作为混凝土的混合材料使用时，因为含在烟灰中的未燃碳吸收AE剂、减水剂等，所以需要预先估计吸收量而额外地补充AE剂、减水剂，不经济。此外，未燃碳具有防水性，因此有未燃碳在混凝土的浇注时从混凝土分离而浮起并在混凝土的浇接缝部产生由于未燃碳导致的黑色部等弊端。进而，在烟灰中的未燃碳的含有量多时，还存在烟灰彼此的结合力不足而使人造轻质骨料的品质降低的问题。
因此，提出了一种将未燃碳分离的方法：在烟灰中加入水而制浆，在制浆了的烟灰中添加煤油等捕收剂，进而借助高速剪切搅拌器进行未燃碳的表面的改性而使捕收剂附着在未燃碳的表面上，然后，添加起泡剂而借助浮选法将未燃碳分离(例如，参照专利文献1。)。
如图7所示，高速剪切搅拌器1包括卧式的搅拌器主体2、将搅拌器主体2内分割为多个室3的圆环状的多个分隔壁4、贯通搅拌器主体2的轴线方向的旋转轴5、以及被固定在旋转轴5上且在各个室3内旋转的多个搅拌叶片6，借助搅拌叶片6对添加了捕收剂后的浆施加剪切力，因此需要高精度地保持分隔壁4与搅拌叶片6之间的间隙或搅拌器主体2与搅拌叶片6之间的间隙。此外，因为轴长长，所以在高速剪切搅拌器的制造及维修方面需要有很高的技术。图中，符号7是马达，8是减速器。
此外，以往的高速剪切搅拌器由于搅拌器主体2和旋转轴5是卧式，因此搅拌器主体2与旋转轴5的间隙的轴密封是不可缺少的。进而，以往的高速剪切搅拌器因为搅拌器主体2是卧式的，所以在进行规模扩大时，浆入口与浆出口之间的距离增长，难以对应于烟灰的生成条件例如燃烧温度及燃烧方法或者煤的种类及组成等而自由地改变表面改性的处理时间及处理条件等。
专利文献1：日本专利第3613347号说明书
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的是提供一种烟灰中的未燃碳除去装置，在使用基于表面改性的浮选法来除去烟灰中的未燃碳时，与以往的高速剪切搅拌器相比虽然结构简单，但能够与烟灰的性状对应地高效分离未燃碳。
为了解决上述的课题，本发明如下地构成。
技术方案1中的烟灰中的未燃碳除去装置包括：浆调制槽，将水加入烟灰中而生成浆；捕收剂添加装置，将捕收剂添加至上述浆中；立式的表面改性装置，对添加了捕收剂后的浆进行高速搅拌而施加剪切力，从而使捕收剂附着在该浆中的未燃碳的表面上；调节槽，将起泡剂添加至借助该表面改性装置而被表面改性了的浆中；浮选机，从添加了起泡剂后的浆中和气泡一起浮选未燃碳而进行分离。
技术方案2中的烟灰中的未燃碳除去装置，在技术方案1中，其特征为，上述表面改性装置构成为串联地连接多台表面改性机而多级地施加剪切力，所述表面改性机具备立式的搅拌槽、和具有搅拌叶片的立式的搅拌机。
技术方案3中的烟灰中的未燃碳除去装置，在技术方案1中，其特征为，上述表面改性装置由立式多级式搅拌槽构成，所述立式多级式搅拌槽包括：立式的搅拌槽、多级地设置在该搅拌槽的内表面上的环状的分隔壁、设置在上述搅拌槽的轴芯部的旋转轴、以与上述分隔壁交替的方式设置在该旋转轴上的搅拌叶片。
技术方案4中的烟灰中的未燃碳除去装置，在技术方案1至3的任意一项中，其特征为，在对添加了捕收剂后的浆施加剪切力时，施加每单位浆量10～100Kw/m3的搅拌力。
技术方案5中的烟灰中的未燃碳除去装置，在技术方案2或3中，其特征为，使搅拌槽与搅拌叶片之间的间隙为2～100mm。
技术方案6中的烟灰中的未燃碳除去装置，在技术方案2中，其特征为，借助连接管连接相邻的立式的搅拌槽，并且在上述连接管上设有绕过既定的搅拌槽的旁路。
如上所述，技术方案1中的发明包括：浆调制槽，将水加入烟灰中而生成浆；捕收剂添加装置，将捕收剂添加至上述浆中；立式的表面改性装置，对添加了捕收剂后的浆进行高速搅拌而施加剪切力，从而使捕收剂附着在该浆中的未燃碳的表面上；调节槽，将起泡剂添加至借助该表面改性装置而被表面改性了的浆中；浮选机，从添加了起泡剂后的浆中和气泡一起浮选未燃碳而进行分离，因此，不仅不需要对添加了捕收剂后的浆进行高速搅拌而施加剪切力的表面改性装置的轴密封，而且与以往的卧式的高速剪切搅拌器相比，能够减小表面改性装置的设置面积。因此，也能够改善维护时的维修性及操作性等。
技术方案2中的发明中，上述表面改性装置构成为串联地连接多台表面改性机而多级地施加剪切力，所述表面改性机具备立式的搅拌槽和具有搅拌叶片的立式的搅拌机，因此，与以往的卧式的高速剪切搅拌器相比，尽管装置简单，但是能够与烧粉煤燃烧锅炉及流化床燃烧炉的烟灰等各种烟灰的性状对应地高效地进行未燃碳的表面改性，即能够高效地进行捕收剂向未燃碳表面的附着。
此外，以往的卧式的高速剪切搅拌器因为搅拌器主体与旋转轴是卧式的，所以搅拌器主体与旋转轴之间的间隙的轴密封是不可欠缺的，但本发明的表面改性装置中搅拌槽是立式的，所以不需要搅拌机的轴密封。因此，也能够改善维护时的维修性及操作性等。此外，本发明能够通过增减搅拌槽的使用台数而与烟灰的生成条件例如燃烧温度及燃烧方法或煤的种类及组成等对应地任意变更处理时间及处理条件等。此外，本发明能够通过增加搅拌槽的台数和尺寸而简单地将表面改性装置规模扩大。
技术方案3中的发明中，上述表面改性装置由立式多级式搅拌槽构成，所述立式多级式搅拌槽包括立式的搅拌槽、多级地设置在该搅拌槽的内表面上的环状的分隔壁、设置在上述搅拌槽的轴芯部的旋转轴、以与上述分隔壁交替的方式设置在该旋转轴上的搅拌叶片，因此，使对添加了捕收剂后的浆进行高速搅拌而施加剪切力的旋转轴的密封不仅仅只存在于单侧，而且与以往的卧式的高速剪切搅拌器相比，能够减小表面改性装置的设备面积。
附图说明
图1是本发明的烟灰中的未燃碳除去装置的框图。
图2是本发明的烟灰中的未燃碳除去装置的概略构成图。
图3是表面改性机的主要部分放大俯视图。
图4是表面改性机的主要部分放大侧视图。
图5(a)是添加捕收剂时的状态图，图5(b)是表面改性时的状态图，图5(c)是浮选机时的状态图。
图6是本发明的立式多级式搅拌槽的包括局部剖面的侧视图。
图7是以往的高速剪切搅拌器的包括局部剖面的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
本发明的烟灰中的未燃碳除去装置如图1所示，主要包括浆调制槽10、表面改性装置30、调节槽60和浮选机70，用于除去烟灰a中的未燃碳b。图中，符号c表示水，e表示捕收剂，f表示起泡剂，a’表示灰分。
如图2所示，浆调制槽10为了将水c与烟灰a混合而生成浆d而设置，具有用于搅拌浆d的搅拌叶片11。在烟灰浓度为5～40wt％或10～25wt％的范围内调制浆d。
该浆调制槽10在其上游设有未图示的烟灰容器和供水设备，在其下游设有将浆d供给至表面改性装置30的泵12。在泵12的下游设有收纳煤油、汽油、柴油等捕收剂e的捕收剂容器20、将捕收剂容器20内的捕收剂e添加至浆d的泵21、和捕收剂注入管22。该捕收剂注入管22与连接浆调制槽10和表面改性装置30的供浆管13连接，以便将捕收剂e添加至供浆管13内的浆d中。作为捕收剂的添加量优选在0.01～3.0wt％(对于烟灰)或0.05～1.0wt％(对于烟灰)的范围。
表面改性装置30为了对添加了捕收剂的浆施加剪切力而对未燃碳的表面进行改性而设置，通过经由连接管32串联地连接多个表面改性机31而构成。表面改性机31分别包括立式的搅拌槽33和设置在该搅拌槽33内的立式的搅拌机34。搅拌机34包括旋转轴35、设置在旋转轴35的顶端的搅拌叶片36、使搅拌叶片36高速旋转的马达37。
作为搅拌叶片的形状优选侧视为长方形。此外，如图3所示，也可以在搅拌叶片36的顶端设置磨擦体45从而在磨擦体45和搅拌槽33的内壁面之间磨擦未燃碳的表面。作为该磨擦体45的形状，如图3所示，可以是俯视为凸透镜形，但也可以是梯形及三角形等。只要是能够在磨擦体45和搅拌槽33的内壁面之间磨擦未燃碳的表面的形状即可。
此外，搅拌叶片36的顶端与搅拌槽33的内壁面之间的间隔(间隙)L优选为2～100mm或5～50mm的范围。在搅拌叶片36的顶端与搅拌槽33的内壁面之间的间隙不足2mm时，因为在表面改性机的制造方面要求高精度，所以使制造成本增高。此外，在搅拌叶片36的顶端与搅拌槽33的内壁面之间的间隙超过100mm时，未燃碳的表面改性的效力降低。
此外，搅拌叶片36施加每单位浆量10～100Kw/m3的搅拌力(搅拌动力)，优选施加每单位浆量30～5Kw/m3的搅拌力(搅拌动力)。在搅拌叶片36的搅拌动力不足每单位浆量10Kw/m3时，难以进行未燃碳的表面改性。另一方面，在搅拌叶片36的搅拌动力超过每单位浆量100Kw/m3时，虽然能够进行未燃碳的表面改性，但是使电力消耗量飞跃地增加。此外，因为也增加了搅拌槽内部的磨损，所以不经济。
此外，浆的滞留时间被设定为0.1～10分钟，优选设定为0.5～5分钟。在浆的滞留时间不足0.1分钟时，难以进行未燃碳的表面改性。另一方面，在浆的滞留时间超过10分钟时，未燃碳的表面改性不再继续进行，所以增大设备成本、运转成本而不经济。
该表面改性装置30包括多台(图中为3台)的表面改性机31，各表面改性机31借助具有泵38的连接管32而被串联地连接。进而，该表面改性装置30设有绕过最末尾(第3个)的表面改性机31的旁路39，使得被上游即第1、第2表面改性机31a、31b改性了的浆能够绕过第3表面改性机31c。旁路39的入口40与第2连接管32连接，旁路39的出口41与第3连接管32连接。旁路39具有阀42，第2连接管32在比旁路39的连接点更靠下游侧具有阀43。
调节槽60将被泵51从起泡剂容器50供给的起泡剂f添加至从表面改性装置30供给的浆中而将它们低速地混合，并在内部具有搅拌叶片61。
作为起泡剂，优选使用MIBC(甲基异丁基甲醇)等。作为起泡剂的添加量优选20～5000ppm或100～1000ppm。在起泡剂的添加量不足20ppm时，令气泡的产生不足。另一方面，在起泡剂的添加量超过5000ppm时，令起泡剂成本增大。此外，令烟灰的回收率降低。进而，由于过剩的气泡会导致周围被污染。
在该调制槽60的下游配置有用于将添加了起泡剂后的浆d″供给至浮选机70的泵62。浮选机70是使改性后的未燃碳附着在气泡上而使其浮起、从而将未燃碳(泡沫)与除去了未燃碳的烟灰(尾料)分离的装置，使用以往已知的公知的浮选机。
作为上述的表面改性装置30，如图6所示，能够使用立式多级式搅拌槽101。该立式多级式搅拌槽101包括立式的搅拌槽102、多级地设置在搅拌槽102的内表面上的环状的分隔壁104、设置在搅拌槽102的轴芯部的旋转轴105、以与上述分隔壁104交替的方式设置在该旋转轴105上的搅拌叶片106。另外，图中的符号109是浆导入口、110是浆排出口。此外，搅拌槽102与搅拌叶片106之间的间隙、搅拌叶片106的搅拌力(搅拌动力)、浆的滞留时间等被设定为与前例相同。
接着，说明上述未燃碳除去装置的作用。
在本发明的情况下，根据烟灰的性状预先确定表面改性机的使用台数。例如，在表面改性比较容易的烟灰(例如烟煤的烟灰)时，表面改性机的使用台数为少数(图中为2级)，在表面改性难的烟灰(例如一般煤的烟灰)时，表面改性机的使用台数为多级(图中为3级)。另外，在说明的情况中，说明表面改性机的使用台数为2级的情况。在该情况中，旁路39的阀42为“开”，第2连接管32的阀43为“关”。
在图2中，烟灰a被供给至浆调制槽10，且与水c混合而成为浆d。此时，浆的烟灰的浓度例如被调制为5～40wt％。该浆d被泵12供给至第1表面改性机31a，而在其中途，从捕收剂容器20添加既定量(例如0.01～3.0wt％(对于烟灰))的捕收剂e。
被供给至第1表面改性机31a的浆d以及捕收剂e被高速旋转(例如200～10000rpm)的搅拌叶片36施加剪切力。被第1表面改性机31a施加了剪切力的浆d及捕收剂e被供给至第2表面改性机31b，进一步被施加剪切力。这样地对浆及捕收剂施加剪切力是为了对未燃碳的表面进行改性而使浮选浮游性提升，参照图5(a)～图5(c)说明这一点。
在只将捕收剂混合至浆状的烟灰中时，如图5(a)所示，只不过成为在水c中混合了烟灰a、未燃碳b、和捕收剂e的状态。在这样的状态下即便将浆供给至浮选机，与捕收剂一起附着在气泡上的未燃碳的量也很少，因此不能够通过浮选高效地除去烟灰中的未燃碳。
但是，若对图5(a)的浆及捕收剂施加剪切力而进行表面改性，则在浆中的未燃碳b、烟灰a、捕收剂e的各飞散粒子的表面过渡地产生活性能量，表面更加亲油化。并且，亲油化了的未燃碳b与捕收剂e的各粒子表面密接而降低相互的表面能量，其结果，如图5(b)所示，捕收剂e附着在未燃碳b上。
因此，在使用浮选机进行浮选时，如图5(c)所示，附着了捕收剂e的未燃碳b附着在气泡n上而浮起，因此能够使未燃碳b的浮选浮游性提升。
从第2表面改性机31b排出的改性浆d’通过旁路39被供给至调节槽60。在该调节槽60中，添加既定量(例如20～5000ppm)的MIBC(甲基异丁基甲醇)等起泡剂f。被添加了起泡剂f的浆d″被供给至浮选机70且被浮选。
含有未燃碳的泡沫(未燃碳)i借助未图示的压滤机进行固液分离，并回收未燃碳c。被压滤机脱出的水分被泵(未图示)供给至浆调制槽10，并被添加至新的烟灰中。另一方面，来自浮选机70的尾渣(烟灰)j利用未图示的固液分离器(离心脱水机)进行固液分离，并将灰分作为产品用于水泥混合材料等。
工业实用性
该发明优选适用于从在烧煤火力发电厂及流化床燃烧炉等中产生的烟灰中高效地除去未燃碳的情况。

Claims (3)

1.一种烟灰中的未燃碳除去装置，包括：浆调制槽，将水加入烟灰中而生成浆；捕收剂添加装置，将捕收剂添加至上述浆中；立式的表面改性装置，对添加了捕收剂后的浆进行高速搅拌而施加剪切力，从而使捕收剂附着在该浆中的未燃碳的表面上；调节槽，将起泡剂添加至借助该表面改性装置而被表面改性了的浆中；浮选机，从添加了起泡剂后的浆中和气泡一起浮选未燃碳而进行分离，
上述表面改性装置构成为串联地连接多台表面改性机而多级地施加剪切力，所述表面改性机具备立式的搅拌槽、和具有搅拌叶片的立式的搅拌机。
2.如权利要求1所述的烟灰中的未燃碳除去装置，其特征为，在对添加了捕收剂后的浆施加剪切力时，施加每单位浆量10～100Kw/m3的搅拌力。
3.如权利要求1所述的烟灰中的未燃碳除去装置，其特征为，使搅拌槽与搅拌叶片之间的间隙为2～100mm。
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