CN106414678A - 将煤或焦炭与第二燃料一起使用来烧工业炉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于烧工业炉、特别是用于发电的工业炉的工艺，其中将煤或焦炭与以大于约3mm厚度的尺寸的丸粒的形式并且具有约16GJ/吨或更大的热值的包括纤维素和塑料的第二燃料一起研磨为如下粉末：其中约95重量％或更多具有小于2mm的粒度和其中粒度分布的d50在约5和约100μm之间，其中将所述粉末注入到所述炉子的火焰中。在该工艺中，所述研磨在辊式碾磨机或者球磨机中进行，并且与所述煤一起使用的丸粒的量优选为相对于所述煤的约3重量％或更多。

Description

将煤或焦炭与第二燃料一起使用来烧工业炉的方法
技术领域
本发明涉及将粉末状煤或焦炭与第二燃料(secondary fuel)一起使用来烧工业炉的方法。
背景技术
使用粉末状煤或者焦炭的工业炉被用在例如热电站或者热电厂中用于产生电力和/或热。使用粉末状煤或者焦炭的炉子还被用于水泥窑。在电厂的炉子中，煤的使用比焦炭的使用更普遍；在高炉中更经常地使用焦炭和在水泥窑中常用任一者。
热电站是其中原动机是蒸汽驱动的电厂。水被加热，变成蒸汽并且使蒸汽涡轮旋转，所述蒸汽涡轮驱动发电机。在其通过所述涡轮之后，蒸汽在冷凝器中被冷凝并且被循环至对其进行加热的地方。在热电站的设计方面的最大变化是由于通常用于加热水的不同化石燃料资源引起的。有时除了发电之外，某些热电厂还被设计成产生热能用于如下工业用途：区域供暖、水的脱盐、水泥窑等。
许多热站使用煤作为主要燃料。将原煤通过卡车、驳船、散货船或者铁路车辆从煤矿运输至电站站坪。在站坪处收到的煤可具有不同尺寸。所述煤可原样使用，或者可被传送至破碎机，所述破碎机将所述煤破碎至约3/4英寸(19mm)尺寸至约1.2英寸(30mm)等。来自储煤区的原始进料煤任选地被破碎，并且被传送至煤进料斗而去往在锅炉处的碾磨机(mill)(粉碎机)。
所述煤接着被粉碎为非常细的粉末。所述粉碎机可为辊式碾磨机(滚筒研磨机(grinder)、或者碗式碾磨机)、球磨机(球式碾磨机)、或者其它类型的研磨机。研磨(grinding)和碾磨(milling)通常作为同义词使用，并且这些措辞在本说明书中也作为同义词使用。
通常，使用烟煤，但是所述炉子也可用粉末状焦炭或者其它品质的煤来烧。烟煤比焦炭软。
在全球范围内，加注化石燃料的热电厂产生向大气的人为CO2排放的大部分，并且减少这些的努力是变化的和广泛的。
所述努力之一包括使用有机材料例如锯木屑、或者木丸粒(木屑棒，woodpellet)、污泥丸粒(sewage sludge pellet)等作为电厂和窑中的燃料。然而，这样的共烧受许多因素显著影响。相对近的出版物(Co-firing wood pellets with coad；World-Generation，2011年6月/7月,第23卷第3期)解释到，共烧可以许多方式进行：(i)间接共烧；这意味着单独地准备和燃烧另外的燃料，并且将该热与主要来源的热组合。显然，这是昂贵的方法，因为必须建造完整的另外的炉子。(ii)在单独注入的情况下直接共烧；这意味着，使燃料准备好用于燃烧(例如通过分开碾磨)，并且将该燃料用单独的喷杆添加至火焰。这需要额外的规划和投资，这仍然(经常)是经济上不可行的；(iii)在没有单独注入的情况下直接共烧；在此情况下，将该另外的燃料与任选被破碎的(但是尚未粉末化的)煤混合，并且将该燃料物流指向碾磨站以制备用于炉子的粉末。考虑到成本，该最后提到的方法被认为是优选的方法。然而，通常认可的是，对于大多数第二燃料无法使用该方法，或者例如，对于锯屑，最大仅几个百分数。问题通常被认为在于碾磨操作和/或燃烧，通过第二燃料未产生足够的能量。
在B.Livingstone的论文“Direct injection advances biomass cofiring inlarge coal fired plants”；PEI(Power Engineering International),2008年7月1日(XP055139025)中可找到可比较的信息。该论文的主要焦点是经研磨的生物质的直接注入，其中将生物质在区别于煤碾磨操作的碾磨操作中研磨。进一步地，被认为适宜使用的量看起来被显著高估。
进一步地，已知将作为绒毛的包含塑料的废弃物共烧。这需要显著的投资来处理所述绒毛，并且降低了燃烧器(燃烧炉，burner)的效率，因为颗粒如此大，以致于燃尽时间增加。
在JP 2000/256504中，提出使用废塑料作为另外的来源用于与煤一起研磨。未描述丸粒(pellet)，并且因此废弃物物流将由非常像绒毛的不规则形式构成。绒毛的使用严重妨碍所述废弃物材料的运输。此外，煤与塑料材料的共研磨在锤式碾磨机(锤磨机)中在室温下进行。因此，虽然描述了共研磨，但是该共研磨不是在像电厂中通常做的那样研磨煤的工艺条件下。在其中将煤研磨的工艺中，使用加热的气体(通常空气)，该气体也被用于将经研磨的颗粒鼓吹(或者运输)至炉子。该气体通常被加热直至至少约200℃或更高(入口温度)，而出口温度通常为约70℃或更高。在这样的高温下，可预计，塑料将熔融，导致加工问题。
US6635093、WO2008/107042和WO2010/012510描述了适合于在加注粉末状煤燃料的炉子中使用的丸粒。为了实现合适的燃尽时间，重要的是，将丸粒研磨至主要地小于2mm的颗粒。碾磨在单独的研磨机中进行，并且示出了空气湍流碾磨机。经研磨的颗粒优选地被直接鼓吹到火焰中。其它参考文献提及锤式碾磨机、或者销式碾磨机用于研磨丸粒。所有这些碾磨机均是高维护和/或在产量方面(相对)低的。
发明内容
本发明的一个目的是提供将粉末状煤与第二燃料一起使用来烧工业炉的工艺，其中所述第二燃料用作直接共烧燃料，而无需单独的碾磨或者注入。
该目的通过提供如下的用于烧工业炉的工艺而实现：其中将煤或焦炭与以大于约3mm厚度的尺寸的丸粒的形式并且具有约16GJ/吨或更大的热值的包括纤维素和塑料的第二燃料一起共研磨为具有如下粒度的粉末：其中所述粉末的约95重量％或更多具有小于2mm的粒度和其中粒度分布的d50在约5和约100μm之间，其中将所述粉末注入到所述炉子的火焰中。
本发明此外提供所述第二燃料在使用粉末状煤或焦炭作为主要燃料的炉子中作为无需单独注入的直接共烧燃料的用途。
优选地，相对于所述煤或焦炭，使用约3重量％或更多的所述丸粒。更优选地，使用约5重量％或更多，如例如，约5重量％、约7重量％、约10重量％、或者约15重量％。通常，所述量将为约30重量％或更少，和为了容易的加工，约20重量％或更少可为优选的。
所述碾磨优选地在辊式碾磨机(也称为碗式碾磨机或者滚筒研磨机)或者球磨机中发生，因为这些碾磨机在维护方面低并且具有高的产量。锤式碾磨机、空气湍流碾磨机(超级转子)或者销式碾磨机在维护方面高、和/或在产量方面低，并且当将丸粒和煤一起在这样的碾磨机中研磨时不是得到小尺寸丸粒颗粒以及小尺寸煤颗粒。鉴于这些问题，优选不使用锤式碾磨机、空气湍流碾磨机(超级转子)或者销式碾磨机。
预料不到的是，可将包含塑料的丸粒、和包含甚至相对大量塑料的丸粒在碾磨操作中共研磨，因为该碾磨操作是在高于所述丸粒中存在的塑料膜(主要是聚乙烯)的熔融温度的温度下进行的。实验显示，未观察到辊式碾磨机的壁或者筒的积垢(fouling)，即使当于在例如电厂中的研磨操作中常用的温度下操作时也是如此。
使用具有显著量的塑料的丸粒的优点是，热值可显著高于(即使是干燥的)木丸粒的热值。因此，与使用木丸粒相比，未必损害、或者至少较少损害所述燃烧器的效率。进一步地，这些丸粒可为相对致密和硬的，意味着这些可被容易和有效地运输。
结果也是预料不到的，因为煤碾磨设备典型地被设计用于碾磨相对硬的、脆的材料。所述燃料丸粒由于塑料的存在而比煤或焦炭韧性得多，并且因此典型地在不同碾磨机中(例如根据EP2307531B1在空气湍流碾磨机(超级转子)中)研磨。然而，本发明显示，在通常用于研磨100％的煤和/或焦炭的设备中、更特别地在辊式碾磨机或球磨机中，通过如下，可将这样的韧性的、更具弹性的丸粒研磨：将这些与煤和/或焦炭共研磨。
具体实施方式
本发明涉及用于烧工业炉的工艺，其中将煤或焦炭与以大于约3mm厚度的尺寸的丸粒的形式并且具有约16GJ/吨或更大的热值的包括纤维素和塑料的第二燃料一起共研磨为具有如下粒度的粉末：其中所述粉末的约95重量％或更多具有小于2mm的粒度并且其中粒度分布的d50在约5和约100μm之间，其中将所述粉末注入到所述炉子的火焰中。
在根据本发明的工艺中，以所需要的比例，将所述煤(或焦炭)和所述丸粒混合，之后进入所述研磨机，或者将两者均进料至所述研磨机。因此，所述研磨机的出口包含所述煤(或焦炭)和所述丸粒两者的小的-经研磨的-颗粒。将该小颗粒的物流鼓吹到所述炉子的火中。
所述研磨机、或者碾磨机可为辊式碾磨机、球磨机、或者其它类型的研磨机。在欧洲，辊式碾磨机是最常用的；这些研磨机也被称作碗式碾磨机、滚筒研磨机或者立辊式碾磨机。球磨机不同于碗式碾磨机，因为在球磨机中，研磨是由自由移动的球形物体导致的，而在碗式碾磨机中，研磨是由相对于所述碾磨机的外表面处于固定位置(除了可能地一些横向运动等)的轮或者圆柱形/圆锥形物体导致的。下文中，表述辊式碾磨机和碗式碾磨机可互换地使用。
在一个实施方式中，本发明的工艺包括使用辊式碾磨机。
在另一实施方式中，本发明的工艺包括使用球磨机。
通常，使用烟煤，但是所述炉也可用粉末状焦炭或者其它品质的煤和焦炭来烧。烟煤的使用是优选的。
所述研磨机可用加热的气体操作，以干燥所述粉末状煤(其可具有相对于干材料最高达10-12重量％的水分)。而且，所述加热的气体将所述煤预热，使得在燃烧期间的热释放更高效。该气体(通常空气)流还被用于将所述粉末(由对煤进行研磨和在本发明中还由经研磨的丸粒得到的粉末)运输到所述炉子中。所述气体在进入时通常具有超过200℃的温度。所述研磨机由此在升高的温度下操作，这也是由于由研磨本身导致的热耗散。所述碾磨机中的温度可容易达到120℃或更高，并且预计，包含塑料的丸粒的共研磨将导致所述研磨机的表面的积垢，因为聚乙烯在约100-120℃熔融。然而，在如本专利申请中所描述的测试中未观察到积垢。
因此，在一种优选实施方式中，所述研磨机是用流动气体操作的，其中所述流动气体在进入所述碾磨机时处于约164℃或更高的温度。
该流动气体用于将所述煤和所述第二燃料两者的经研磨的颗粒鼓吹到所述炉子中。
本发明的工艺优选地用流动气体进行以运输所述粉末，该流动气体在进入所述碾磨机时具有超过200℃的温度。通常，在所述碾磨机的入口处所述流动气体的温度将为约300℃或更低、优选地约250℃或更低。
离开所述研磨机的材料的输出温度通常将为约60℃或更高，并且优选为约70℃或更高。输出温度通常将为约130℃或更低、优选约110℃或更低。
离开所述研磨机的所述材料的输出温度优选地将为约77℃-约90℃。
将与所述煤或焦炭一起使用的丸粒的量可在大的范围内变化。显然，当使用越多的丸粒时，来自煤或焦炭的CO2排放减少，因为燃烧了越多的再循环材料。
优选地，相对于所述煤或焦炭，使用约3重量％或更多的所述丸粒。更优选地，使用约5重量％或更多，如例如约5重量％、约7重量％、约10重量％、或者约15重量％等。然而，小于3重量％仍然容许使用CO2中性的另外的燃料，并且因此不排除这样的低的量。通常，第二燃料的最大量没有限制，除非出于技术原因，例如碾磨设备实现不了良好的粒度，碾磨设备经历在研磨机中材料的积累，和/或积垢开始在碾磨设备中累积。因此，通常，预计，将使用约30重量％或更少、例如约20重量％或更少的第二燃料。
研磨之后的粒度将很大程度上取决于所述燃烧器的要求。大颗粒(例如最高达5mm)将几乎不存在，但是少量这样的颗粒的存在可无害。优选地，不存在或者存在约1重量％或更少的5mm或更大的颗粒。优选地，在所述粉末状燃料中存在约2重量％或更少的约3mm或更大的颗粒。大于2mm的颗粒的量通常为约5重量％或更少、优选约3重量％或更少、更优选约2重量％或更少、和最优选约1重量％或更少。
这些较大的粒度(即大于2mm的尺寸)是对在两个维度中具有这样的大的尺寸的颗粒测量的。所述较大的颗粒通常为塑料箔颗粒，并且这些颗粒的厚度通常为至多200μm。因此，优选地，在筛分实验中具有超过2mm尺寸的所述颗粒的约95％或更多在一个维度中具有约500μm或更小、优选地约200μm或更小的尺寸。
优选地，在碾磨之后大于90μm的颗粒的量为约50％或更少、优选地约30重量％或更少。通常，大于90μm的颗粒的量为约5重量％或更多、优选地约10重量％或更多。该量优选地是通过在物理筛子上面筛分而测量的。
优选地，碾磨之后的d90为约0.5mm或更低、更优选地约0.3mm或更低、和最优选地0.2mm或更低。
优选地，碾磨后的d50为50μm或更低、更优选地约40μm或更低。优选地，d50为约10μm或更高。
d90和d50可由通过用63、90、200、315、630、1000、2000、3150和5000μm的标准筛的筛分分析测量的粒度分布而计算。小于60μm的d50是外推值；通常，当将尺寸在对数坐标上作图时，在所述筛子中的颗粒的量与尺寸显示出很大程度上线性的关系。也可用激光粒度计数器测量粒度分布。
上述优选的粒度是经良好研磨的煤的特征，而不管是否存在丸粒。
本发明中使用的丸粒包括纤维素和塑料并且通常具有约3mm厚度或更大的尺寸，通常具有约16GJ/吨或更大的热值，并且优选地具有约15w％或更少的相对于干丸粒的水分百分数并且优选地具有约20重量％或更少的灰分含量。
优选地，所述丸粒的堆密度(振实)为约350kg/m3或更高、优选地约400kg/m3例如约430或450kg/m3。通常，密度为约600kg/m3或更低，例如约550kg/m3或更低。可注意到，绒毛(适合于燃烧的非造粒的(非丸粒状)废弃物)通常具有在150和200kg/m3之间的密度并且有时略微更高，但是据发明人所知，从未高于300kg/m3。
优选地，所述丸粒的强度为约5kgf或更大、优选地约8kgf或更大、更优选地约10kgf或更大。通常，所述强度为约40kgf或更小、经常约25kgf或更小。然而可具有甚至更硬的丸粒(例如具有最高达70kgf或更小、例如60kgf或更小的强度)。具有约30kgf或更小的强度可为优选的。硬度可用可得自Amandus Kahl GmbH&Co KG,Hamburg的Kahl丸粒硬度测试仪测量。足够的强度具有如下优点：所述丸粒具有相对高的密度，其容许高效的运输，并且所述强度排除在运输期间大量细粒的形成。Kahl丸粒硬度测试仪是工业上的标准测试方法之一。
所述丸粒的热值优选为约18GJ/吨或更大、20GJ/吨或更大，并且可为例如21GJ/吨、22GJ/吨或者约23GJ/吨。所述热值通常为约25GJ/吨或更小。所述热值取决于所述丸粒中的塑料材料的量，并且越高的热焓反映越高的塑料含量。热值将因灰分的量而被降低。
所述丸粒的相对于干燥丸粒的水分含量为约15重量％或更少、优选约10重量％或更少、和最优选约7重量％或更少。通常，所述水分含量将为约1重量％或更多、和经常地约2重量％或更多。
所述丸粒的灰分含量通常为约20重量％或更少、优选地约18重量％或更少、更优选地约15重量％或更少、和最优选约13重量％或更少。通常，所述灰分含量将为约4重量％或更多，并且经常地约6重量％或更多，但是较低的灰分含量是优选的。
所述丸粒可由废弃物混合物制备。纤维素/塑料废弃物混合物例如源自工业、家庭、城市或者市政废弃物。该物流经常包括相对高百分数的惰性材料、特别是沙子。而且，存在来自纸再循环过程的废弃物。在后一情况下，所述废弃物混合物(所谓的摈弃(reject)物流)是由在纸再循环过程中制浆和分离出纸浆之后获得的，并且除了塑料之外仍然包括纸废弃物。
用于本方法中的纤维素/塑料废弃物颗粒的混合物可为任何包括纤维素和热塑性材料的废弃物混合物。优选地，纤维素和热塑性材料构成所述废弃物混合物的组分的重要部分，并且优选地它们总计构成所述废弃物混合物的至少30重量％、更优选至少40重量％、和最优选至少50重量％，基于所述固体组分的总量。然而，可使用包括约70重量％或更多、或者甚至约80重量％的纤维素/塑料废弃物材料的经预处理的废弃物物流。
通常，所述纤维素/塑料废弃物混合物源自家庭废弃物(包括市政和城市废弃物)和/或工业废弃物物流。所述纤维素材料可源自例如纸、纸板、纸杯、木头、尿布、绷带、和织物，例如棉、粘胶纤维和人造丝。所述纤维素材料可包括有机材料，例如面包、肉和蔬菜废弃物等，其实际上被视为纤维素纤维。
所述热塑性材料可源自例如包装材料例如聚合物箔材料。原则上，在所述纤维素/塑料混合物中可存在所有类型的热塑性聚合物。通常存在的热塑性聚合物的实例为(取代的)聚烯烃；聚苯乙烯；聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚酰胺，以及其共聚物和混合物。所述热塑性材料还可包括卤化的聚合物例如聚(氯乙烯)(PVC)，虽然这不是优选的。在一种优选的实施方式中，将大部分含氯的聚合物材料除去。
所述纤维素/塑料废弃物混合物中的热塑性材料通常主要基于聚乙烯均聚物和/或共聚物。通常，所述热塑性材料包括至少60重量％、优选至少70重量％、更优选至少75重量％和最优选至少80重量％的聚乙烯均聚物和/或共聚物。
可用于获得用于制造合适丸粒的纤维素/塑料废弃物混合物的工业废弃物物流是在纸再循环过程中在分离出大多数纸浆之后获得的纸摈弃物流。如与市政废弃物物流一样，该废弃物物流包含塑料箔、金属、和其它不期望的材料。
通常，用于与本方法一起使用的纤维素/塑料废弃物颗粒的混合物包括10-85重量％的热塑性材料和15-90重量％的纤维素材料，各自基于所述纤维素和热塑性材料的总干重。所述混合物的实际组成边界取决于所述混合物的初始水分含量和所述混合物在其离开干燥器时的期望的水分含量。
在本发明的第一优选实施方式中，使用由市政废弃物(MSW，市政固体废弃物)获得的废弃物物流。这样的物流通常包含15-30％的水分，和常常20-25％的水分。此外，该物流包含相对多的惰性材料、常常约15重量％或者更多，和经常地15-20重量％。而且，该物流可包含一些有机材料，对于本发明而言其可被认为等同于纤维素纤维。优选地，所述废弃物材料的有机组分(排他性地，基于纤维素的废弃物，例如纸和纸板)总计达小于30重量％、优选地小于20重量％、和更优选地小于10重量％。
在本发明的第二优选实施方式中，使用由纸再循环废弃物得到的废弃物物流。这样的物流通常包含30-65重量％的水分、和常常40-60重量％的水分。另外，该物流包含相对高的量的含氯的材料、常常约1重量％或更多和常常1-2重量％、但是有时甚至2.5重量％或更多。惰性材料的量通常比MSW中小，并且通常小于15重量％、和常常小于10重量％(基于干物质)。
混合废弃物物流、和例如将纸摈弃物添加至MSW废弃物、将塑料级分添加至纸摈弃物等等可为有用的。
可将纤维素/塑料废弃物混合物加工成燃料丸粒。为了获得可燃烧的材料，所述纤维素/塑料废弃物混合物的处理包括若干纯化步骤。对于来自纸加工的废弃物物流-其包含大量水-通过压力将部分水从所述纤维素/塑料废弃物混合物除去。
对于废弃物的大多数来源，通常，通过热干燥将水分除去。但是，如果使用足够干燥的废弃物物流，干燥不是必要的。
除了纤维素和热塑性材料之外，用于本方法中的纤维素/塑料废弃物颗粒的混合物还包括其它材料例如金属、石头、例如沙子、陶瓷材料或者玻璃。优选的是，将这些污染物尽可能除去，因为它们可妨碍所述纤维素/塑料废弃物混合物的进一步加工，例如造粒步骤；和获得有用的燃料。由于这些材料无法燃烧(下文中也称为不可燃材料)，它们使燃料的热值降低并且使灰分含量提高。所述纤维素/塑料废弃物混合物还可包含热固化性材料(树脂)，其通常是可燃的并且因此不需要被除去。然而，这些树脂质材料通常难以造粒，并且因此也优选地将较大部分除去和/或研磨为小颗粒(例如小于10mm的尺寸)。
通常，至少除去重质的、大的和/或不可燃的材料，例如大的石头、混凝土、金属块等。对于该目的而言，筛分可为合适的，另外在分拣带上的手工分拣、或者其中通过空气分级将轻质(纸-塑料)级分从其它材料分拣出来的过程也是合适的。对于纸摈弃废弃物物流，该步骤通常不是必要的。此外，从废弃物处理公司(例如从材料回收或者分拣设施)可得到没有这样的重质材料的废弃物物流。优选地，在该阶段用磁体和涡电流系统可将大的铁和非铁金属部分除去。
在进一步的预加工步骤中，将所述废弃物在撕碎机中处理以获得一定尺寸的颗粒材料，例如所有部分小于200mm、优选地约150mm或更小，例如约100mm、约120mm或者约80mm。通常，所述尺寸是作为长度给出的，这暗示着所述材料的95重量％在一个维度上具有所给长度的最大尺寸。可将所述材料切割成还更小的块(例如小于50mm)，但是由于导致过度磨损并且可损伤所述撕碎机的固体材料残留物例如玻璃、石头等的存在，这不是优选的。在所述方法的该阶段中，所述切割通常以约60mm或更大、优选地约80mm或更大的块发生。当然，所述废弃物物流将始终还是包含较小的部分，但是这些不必在所述撕碎机中切碎。
含氯的箔部分的除去通常在单独的步骤中进行。这样的分离步骤优选地包括含氯的箔或部分的光学分拣。例如NIR分析设备对带上的含氯的组分(部件)进行定位，之后自动除去装置具体地将所述塑料部分取出。所述除去装置可为将塑料块从所述带吹下的压缩空气，或者可为拾取装置。另外，为了高效分离，优选地，所述箔部分的尺寸为约60mm或更大。通常，所述尺寸将为小于25cm、优选地约15cm或更小。许多较小的部分(例如小于30mm)也可被扫除(purify)，但是，实现高效扫除是更困难的。
通常，将所述废弃物物流干燥，例如在带式干燥器上、或者在滚筒筛干燥器中干燥，至合适百分数的水分，其容许制备具有所需量的水分的丸粒。通常，将所述废弃物物流干燥至5-20重量％的水分百分数(基于干重)。造粒可以导致具有小于15重量％水分、优选小于10重量％水分的丸粒的方式进行。
在干燥之后，可视需要进行风力筛分、小金属部分的除去、含氯的塑料的进一步除去等等。
在一个具体实施方式中，所述丸粒可由其中热塑性材料的含量为至少40重量％的纤维素/塑料混合物制成。在该实施方式中，由所述纤维素/塑料废弃物混合物可获得高热值燃料。在制造丸粒之前，添加一些热塑性材料(通常不含氯)以提高由所述纤维素/塑料废弃物混合物获得的燃料的热值、和/或以降低所述纤维素/塑料废弃物混合物的氯含量可为期望的。
在进一步的实施方式中，所述丸粒包含足够的塑料材料(其在造粒步骤期间充分熔融)，使得所述丸粒是疏水性的(即，排斥水)。这具有如下优点：所述丸粒可仅仅在户外保存，而无需掩护物等(如例如在与所述煤或焦炭相同的燃料库中那样)。通常，所述丸粒在它们包含约40重量％的塑料、优选约50重量％的塑料时是足够疏水性的。
在还另外的实施方式中，所述丸粒可由如下的纤维素/塑料废弃物混合物制成：其中纤维素占20-70重量％和热塑性材料占70-20重量％。对于这样的混合的废弃物物流的高效处理存在特定需要，因为难以以高效方式将纤维素或塑料分离出来。
所述纤维素/塑料颗粒的混合物的进一步加工尤其是包括在存储之前压实。后者压实方法优选地在造粒装置中进行，所述造粒装置产生具有优选约20mm或更小、更优选约16mm或更小、例如6、8或2mm直径的丸粒。通常，所述丸粒的尺寸将为约3mm或更大。非常适用的方法描述于EP-A-1083 212中以及US-A-5,342,418中。具有合适的造粒方法的其它参考文献包括WO2008/106993和EP-B-2307531。
所述丸粒可容易存储和运输至另一地点供进一步使用。
在另一实施方式中，压实成具有约25mm或更小的直径(厚度)的丸粒是以软丸粒的形式进行的。这样的丸粒仍然可良好地运输并且也可用于例如水泥窑中而无需研磨。
如在本发明的背景技术部分中所解释的，在热电厂中使用工业炉来发电。该类型的工业炉对于燃尽时间是特别苛刻的。本发明的工艺在烧发电用工业炉的工艺中是特别适合的。
本发明进一步涉及如下丸粒在使用粉末状煤作为主要燃料的工业炉中作为第二燃料的用途：所述丸粒包括纤维素和塑料，具有大于约3mm厚度的尺寸，并且具有约16GJ/吨或更大的热值，其中所述丸粒由于与所述煤一起研磨而用作无需单独注入的直接共烧燃料。
所述工业炉优选为用于发电的炉子。
所述丸粒的该用途优选地用其优选项描述于上文的丸粒、以优选项如以上描述的工艺进行。技术人员将理解，所有这些优选项可组合。
通过以下实施例进一步描述本发明，所述实施例不能被认为是本发明的限制。
实验A-C和实施例1-5
用烟煤(美国蒸汽锅炉用煤0x50mm，因此包括细粒的煤和最高达5cm的煤)和根据EP-A-1 083 212制造的丸粒进行共碾磨实验。
在所述研磨实验之前筛分大于30mm的煤颗粒，因为实验室研磨机无法处理大于30mm的尺寸。然而，这些实施例中使用的进料是与去往电厂中的碾磨机的进料可比较的。所使用的煤包含11.3重量％的水分、11.2％的灰分、和26GJ/吨总热值。
所述丸粒包含3.0-3.3％的水分和11.8重量％灰分(基于干燥丸粒)。所述丸粒中塑料和纤维素的量分别为25重量％或更多和35重量％或更多。有机材料的评价不是那么容易，并且所述数字是下限值，因为可存在更多的塑料或纤维素材料。所述塑料级分中聚乙烯的量为约70％。热值为21GJ/吨。使用8和12mm直径的丸粒尺寸。测试7个8mm丸粒和4个12mm丸粒的硬度。各个丸粒的读数(Khal)对于8mm丸粒在16和21kgf之间，和对于13mm丸粒在13和21kgf之间。
使用Technical Laboratory碗式碾磨机SM04/2。首先，将所述碗式碾磨机用400kg/h的烟煤加载量校准，以具有约15重量％的R90(即，大于90μm的颗粒)，其为与电厂条件类似的状态。在大量实验中，在称取丸粒和所述煤之后将丸粒添加至所述煤，之后添加至旋转进料器以保证所述碾磨机中的正确浓度。
所述研磨机设置为分别127rpm的碗转速与800rpm的电机转速、50巴研磨压力和20巴背压。有效力为11.4KN。旋转分级器装备有8个翼(24个翼是可能的)并且对于煤以134rpm翻转(turning)，而不是在所述实验中旋转。挡环高度为20mm。分级器温度设置为86℃。1043m3的气体流量运输0.4kg燃料/m3气体。入口处气体的温度为217℃，和出口89℃。这导致用于烟煤研磨的碾磨机的平稳运行。在短时间内记录了恒定参数。对于最佳条件，通过改变气体流量(约5％)而略微调整该工艺。1.7kW的功耗(比功耗4.3kWh/t)以及在碗和液压缸之间几乎没有距离表明研磨过程容易。
作为参照，将所述碾磨机用仅烟煤(400kg/h，设置1)在条件(气体流量1051m3/h，89℃分级器温度，5.8kWh/t)下再次校准。所述碗式碾磨机平稳地运行(约1-5kW的功耗幅度)而没有任何湍动。当通过恒定的工艺参数指示稳态时，取样得到黑色粉尘，其特征在于如下的粒度分布：19.9％大于90μm(R90值)、和1.7％的水分和在1mm(0.03％残留物)和63μm(66.5％通过)之间。产品的显微分析显示球形煤碎片并且定性地证实这些结果。
在第一共碾磨设置(实施例1)中，将5％的具有8mm直径的丸粒与烟煤混合并且添加至所述碾磨机。碾磨机的声音和振动变高是研磨过程的第一证据。与校准状态相比，运行没有之前平稳但是是可接受的。工艺参数显示平衡状态，即使信号的强度放大并且以下参数改变也是如此。特别是功耗和甚至更特别地比功耗证明成功碾磨(平均3.5kW，8.8kWh/t，间歇性的在10kW以上)。基于R90值(22.8％)，样品3的粒子(grain)尺寸分布增加很少程度(最大粒子(corn)3.15mm，0.11％)。产品的水分处于与参照样品中相同的范围中。显微术揭示了在所述球形煤颗粒内长丝的某些份额。所述纤维的尺寸为大约1-2mm(长度)和0.01毫米(直径)。
随着丸粒的量渐增(实施例2和3)，工艺参数的幅度和周期性(功耗、方式(way)、气流压力)朝着较低值略微变化。由于丸粒的越高输入导致在所述碾磨机中体积大的(大量的，voluminous)中间体，因此压力差在可接受和可管理范围内变高。结果，样品几乎未显示出朝着粗粒子的趋势(22.6％和27.7％R90，气体流量：约1020m3/h)，最大粒子(corn)变成5mm(0.3％和0.2％)并且干燥行为几乎相同(1.7％水分)。
对于接下来的试验(trial)系列的实验，将所述碾磨机进行气体吹扫并且用100％烟煤校准。在实施例4中，将95％煤和5％的12mm丸粒的混合物插入到所述工艺中。由于在碗和液压缸之间形成了4mm碎粉(grist)层并且功耗以及比功耗与实施例1(3.5kW和8.8kWh/t)相比降低(2.6kW和6.5kWh/t)，因此在此情况下，共碾磨看上去更有效和高效。在坐标格内的图形的几何形状和位置几乎相同(最大粒子(corn)尺寸更高：5mm，0.03％残留物)并且是相同结果(21.6％R90，1057m3/h气体流量)的证明。对于该样品而言，与对于源自共研磨工艺的其它样品相比，显微镜研究的结果是相同的：显微长丝分散在球形颗粒内。最后，在实施例5中，丸粒的份额增加至10％加载量。而功率参数显示相同的量(2.8kW，7.0kWh/t)和品质。经由筛分分析发现粗粒子(34.9％R90，1022m3/h气体流量)。这证实了对于其中发现相同效果的实施例3所进行的观察。
结果总结于接下来的两张表中：
结论
-研究证明了将煤和5-10重量％的量的具有8mm和12mm直径的丸粒共碾磨的可行性。
-各设置的干燥效果几乎相同(1.7％-2.0％水分，在分级器之后的出口空气温度90℃-74℃)。
-显微研究证明丸粒的成功研磨，因为可在煤粉尘内看到μm级别的长丝。
-当在所述试验之后操作所述SM04研磨机时，未发现内表面被熔融的塑料涂覆，即使将最高达200℃-225℃的热气体鼓吹到所述碾磨机中也是如此。在研磨期间，所述碾磨机内的温度变得暂时在至少125℃。
经研磨的燃料粉末良好地适合用于烧工业炉。

Claims (15)

1.用于烧工业炉的工艺，其中将煤或焦炭与以大于约3mm厚度的尺寸的丸粒的形式并且具有约16GJ/吨或更大的热值的包括纤维素和塑料的第二燃料一起共研磨为如下粉末：其中所述粉末的约95重量％或更多具有小于2mm的粒度和其中粒度分布的d50在约5和约100μm之间，其中将所述粉末注入到所述炉的火焰中。
2.根据权利要求1的工艺，其中所述碾磨在辊式碾磨机或者球磨机、优选辊式碾磨机中进行，辊式碾磨机也称作碗式碾磨机。
3.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述粉末状燃料的d50为50μm或更低、优选地约40μm或更低，同时所述d50为约10μm或更高。
4.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述粉末状燃料的d90为0.5mm或更低、优选地约0.3mm或更低、更优选地约0.2mm或更低。
5.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述丸粒具有约3mm或更高、优选地约5mm或更高的厚度并且20mm或更低、优选地约16mm或更低的厚度。
6.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述丸粒包括约40重量％或更多、优选地约50重量％或更多(相对于干燥丸粒)的量的纤维素和塑料，和其中优选地所述热塑性材料包括至少60重量％的聚乙烯均聚物和/或共聚物。
7.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述丸粒包括约20重量％或更多、优选地约40重量％或更多(相对于干燥丸粒)的量的塑料。
8.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述丸粒具有约18GJ/吨或更大、优选地约20GJ/吨或更大的热值。
9.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述丸粒的强度为约5Kgf或更大、优选地约10Kgf或更大，和其中所述强度为约70Kgf或更小、或者约30Kgf或更小。
10.根据前述权利要求任一项的工艺，其中与所述煤一起使用的丸粒的量为相对于所述煤的约3重量％或更多、更优选约5重量％或更多，和其中与所述煤一起使用的丸粒的量通常为约30重量％或更少、优选约20重量％或更少的第二燃料。
11.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述研磨机是用流动气体操作的，其中所述流动气体在进入所述碾磨机时处于约164℃或更高、优选约200℃或更高的温度。
12.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述工业炉为用于发电的热电站的炉子。
13.如下丸粒在使用粉末状煤作为主要燃料的工业炉中作为第二燃料的用途：所述丸粒包括纤维素和塑料、具有大于约3mm厚度的尺寸并且具有约16GJ/吨或更大的热值，其中所述丸粒由于与所述煤一起研磨而用作无需单独注入的直接共烧燃料。
14.根据权利要求13的用途，其中所述工业炉为用于发电的热电站的炉子。
15.根据权利要求13-14任一项的用途，其中所述丸粒具有根据权利要求5-9任一项的特性的一种或多种，和/或其中所述工艺根据权利要求2-4、10-11任一项进行。
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