DE69634008T2

DE69634008T2 - Vorrichtung und verfahren zur kohlenstoffentfernung aus flugaschen

Info

Publication number: DE69634008T2
Application number: DE69634008T
Authority: DE
Inventors: Alan Bachik
Original assignee: Us Scientific Houston LLC; U S Scientific LLC
Current assignee: Us Scientific Houston LLC; U S Scientific LLC
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2016-03-20
Also published as: DE69634008D1; CA2215792A1; EP0850387A4; US5868084A; CN1185827A; US6202573B1; ZA962255B; CN1131959C; EP0850387B1; TR199700992T1; CA2215792C; AU721215B2; PL322334A1; US5749308A; TW399136B; EA199700252A1; WO1996029546A1; AU5558996A; EP0850387A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Kohlegefeuerte Kraftwerke und andere industrielle Anlagen erzeugen große Mengen von Kohlenasche, allgemein als Flugasche bekannt. Flugasche ist ein Abfallprodukt des Kohleverbrennungsprozesses und muss wegen Umweltvorschriften richtig entsorgt werden. Die großen Mengen von Flugasche, die in den Vereinigten Staaten jährlich produziert werden, bilden daher eine signifikante Entsorgungsbelastung für die Industrie. Obwohl Flugasche als ein Abfallprodukt einiger industrieller Anlagen charakterisiert werden kann, ist eine vorteilhafte Verwendung der Flugasche als Additiv für Beton gut etabliert worden, vorausgesetzt, dass die Flugasche keine übermäßigen Mengen von Restkohlenstoff enthält, die von dem Kohleverbrennungsprozess übrig geblieben ist. Große Volumina von Flugasche mit niedrigem Kohlenstoffgehalt können als Puzzolanmaterial in Betongemischen verwendet werden, sowohl als partieller Portlandzementersatz als auch als Mineraladditiv. Die Verwendung von Flugasche erhöht die Qualität des Produkts, indem sie die Festigkeit vergrößert, die Sulfatbeständigkeit erhöht und eine wirtschaftlichere Betonherstellung ermöglicht. Jedoch ist die Verwendung von Flugasche, die übermäßige Kohlenstoffmengen enthält, nicht akzeptabel.
Viele kohlegefeuerten Kraftwerke erzeugen Flugasche mit geringen Mengen von Restkohlenstoff, bezeichnet als Abbrandverlust oder LOI. Jedoch erzeugen zahlreiche Kraftwerke und andere Anlagen Flugasche mit LOI-Pegeln oberhalb jenem, der in Beton verwendet werden sollte. Diese Hoch-LOI-Flugasche kann in ein verkäufliches Produkt umgewandelt werden, wenn die Restkohlenstoffmenge auf oder unter akzeptable Kohlenstoffpegel reduziert wird. Typischerweise sind LOI-Pegel von etwa 3% oder darunter für Flugasche, die als Betonadditiv verwendet werden soll, akzeptabel.
Es sind zahlreiche Prozesse vorgeschlagen oder angewendet worden, den Kohlenstoff zu beseitigen. Z. B. ist eine Kohlenstoffreduktion in Flugasche durch elektrostatische Trennung in einem Artikel von David R. Whitlock beschrieben worden, mit dem Titel "Electrostatic Separation of Unburned Carbon From Fly Ash" der International Separation Systems, Inc., der hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird. Der Artikel schlägt die Anwendung eines elektrostatischen Prozesses vor, der beinhaltet, Separatoren durch Kontakt aufzuladen. Dies ist einer der zwei grundlegenden elektrostatischen Prozesse zur Trockenpartikelabtrennung. Ein eher konventioneller elektrostatischer Prozess enthält einen Drehtrommelseparator vom Coronatyp, ist jedoch zur Kohlenstoffreduktion in Flugasche unpraktisch.
Ein anderes Mittel zur Kohlenstofftrennung aus Flugasche ist durch Flotation mit Tallöl und Kerosin versucht worden. Jedoch hat sich dieses Verfahren, wegen der kapitalintensiven Ausstattung und den Betriebsausgaben, die während dieses Prozesses auftreten, als nicht wirtschaftlich erwiesen. Mechanische Sieb- und Luftklassifikationsverfahren haben auch nur begrenzten Erfolg gebracht. Relativ große Mengen von Flugasche sind zur Verarbeitung gemäß diesen Verfahren nicht geeignet, wegen der Einschränkung dieser Verfahren auf die Größe und Gewichtsverteilung von Flugasche, die verarbeitet werden kann.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Flugaschekörnern sind in JP01286943A für Mitsubishi Heavy Ind. Ltd. beschrieben. Ein anderes Verfahren ist im U.S. Patent Nr. 5,390,611 für Richard E. John beschrieben, wo die Flugasche durch elektrische Mittel in einem rechteckigen Kanal durch Strahlung erhitzt wird und durch Förderschnecken durch den Kanal gezogen wird. Ein kleines Volumen von Luft und zusätzlichem Sauerstoff wird in den Kanal durch die Förderschnecken gefördert, um die Zündung des Kohlenstoffs in der Flugasche zu unterstützen. Dieses Verfahren hatte, wegen der geringen Volumina nutzbarer Flugasche, die produziert wird, nur begrenzten Erfolg.
Eine andere Arbeit konzentriert sich auf die Verwendung von Fluidbettverbrennungsmitteln, um Kohlenstoff aus Flugasche zu entfernen. In der Schrift "Beneficiation of Fly Ash by Carbon Burnout" von J. S. Cochram und T. J. Boyd. Dieses Verfahren leidet an einer hohen Empfindlichkeit auf die Variabilität in Aschen von verschiedenen Quellen aufgrund signifikanter Unterschiede in den Fluidisierungs- und Mischeigenschaften, den Selbstzündtemperaturen, Reaktionszeiten und der Neigung, gesinterte Agglomerate zu bilden. Zusätzlich avisiert dieser Ansatz die Verwendung großer und hochentwickelter Luft/Einstell- und Verteilungssysteme, die auch Gaspartikelseparatoren verwenden. Der Betrieb und die Steuerung des Prozesses involviert Präzision und erlaubt nur eine geringe Variabilität in den einzelnen Betriebsparametern, ohne andere signifikant zu beeinflussen.
Ähnlich zeigt das U.S. Patent Nr. 5,160,539 für Cochran ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kohlenstoffverbrennung aus feinen Partikeln von Flugasche in einem trockenen blubbernden Fluidbett aus zuvor eingeführten Flugaschepartikeln. Das Verfahren hat auch eine Neigung dahingehend, ein Sintern und eine Agglomeration der Flugasche hervorzurufen, was bei Flugasche, die in Beton verwendet werden soll, unerwünscht ist.
Das U.S. Patent Nr. 4,663,507 für Trerice diskutiert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren und Messen des Kohlenstoffgehalts in Flugasche, die Mikrowellenenergie verwendet, um eine Verbrennung des Kohlenstoffs zu induzieren. Das U.S. Patent 4,705,409 für Trerice ist eine Ausscheidung des U.S. Patents Nr. 4,663,507.
Das deutsche Patent Nr. 2,611,213 für Steag AG diskutiert die Herstellung qualitativ hochwertiger Klinkerziegel aus Flugasche und Ton, wo die Flugasche anfänglich in der Gegenwart eines Brennstoffs, wie etwa Kohlestaub oder Brenngas, geröstet wird. Für den Brennvorgang wird eine externe Brennstoffquelle verwendet.
Das sowjetische Patent Nr. 734,162 diskutiert ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Flugasche zur Reduktion von deren Kohlenstoffgehalt, das einen massiven Wärmeträger, wie etwa Quarzsand, verwendet und Aggregate von Flugasche erzeugt, anstatt feine Partikel.
Das japanische Patent Nr. 57,179,067 für Kobe Steel KK involviert das Sintern von Flugaschekörnern zur Bildung eines leichtgewichtigen Aggregats anstatt feiner Partikel. Das japanische Patent Nr. 57,100,972 für Kobe Steel KK diskutiert auch ein Verfahren zum Sintern von Flugaschekörnern.
Die in den obigen Druckschriften diskutierte Technik belässt einen nicht befriedigten Bedarf der Industrie nach einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Reduktion von Kohlenstoff in Flugasche, die einfacher sind und günstiger zu bauen und zu betreiben sind. Eine solche Vorrichtung würde z. B. ohne hochentwickelte Steuergeräte und teueren Gas/Partikelseparatoren auskommen. Auch ist eine Vorrichtung erforderlich, die das Problem des Sinterns von Flugasche zur Bildung von Agglomeraten löst, ohne die anderen physikalischen Eigenschaften der Flugasche zur Verwendung in Beton nachteilig zu beeinflussen. Ferner ist eine Vorrichtung erforderlich, die die Ausgangsvolumenanforderungen der Betonindustrie nach Flugasche zur Verwendung als puzzologisches Beigemisch ausreichend erfüllt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Beseitigen von Kohlenstoff aus Flugasche gerichtet. In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Verfahren die Schritte: Transportieren eines Flugaschebetts durch eine Zündkammer; Kontaktieren der Flugasche in der Zündkammer mit sauerstoffhaltigem Gas bei einer Temperatur, die zumindest die Zündtemperatur von Kohlenstoff hat, über einen ausreichenden Zeitraum zum Zünden des Kohlenstoffs in der Flugasche; Transportieren des Flugaschebetts und des gezündeten Kohlenstoffs zu einer Brennkammer; Halten der Kohlenstoffverbrennung in der Brennkammer bei einer die Verbrennung erhaltenden Gastemperatur und Sauerstoffwerten über eine ausreichende Zeit zum Reduzieren des Kohlenstoffgehalts der Flugasche auf einen gewünschten Wert; und Wiedergewinnen der Flugasche aus der Brennkammer. In einer anderen Ausführung erfolgen sowohl die Zündung als auch das Brennen in einer einzigen Kammer. In dem Zündschritt trifft, im bevorzugten Verfahren, ein aufwärtsfließender sauerstoffhaltiger Gasstrom auf ein Bett der Flugasche an einer Mehrzahl von Stellen entlang der Unterseite des Betts, um zumindest einen Teil des Kohlenstoffgehalts der Flugasche an der Mehrzahl von Stellen zu zünden, wobei die Bedingungen dieses Kontakts beibehalten werden, um ein Anheben der Flugasche und Übertragung in den Gasstrom zu vermeiden.
Die Vorrichtung der Erfindung enthält ein Gefäß, zumindest einen Träger für ein Flugaschebett, der in dem Gefäß beweglich angeordnet und so konstruiert ist, dass in einer Zündposition sauerstoffhaltiges Gas gegen das Flugaschebett an einer Mehrzahl von Stellen entlang der Unterseite des Betts auftreffen kann, sowie ein Mittel zum Auftreftenlassen des Gasstroms nach oben gegen das Flugaschebett, während ein Anheben der Flugasche und Übertragung in den Gasstrom vermieden wird.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auf ein Gefäß gerichtet, das eine Zündkammer und eine Brennkammer aufweist; zumindest einen Träger für ein Flugaschebett, der in dem Gefäß beweglich angeordnet und konstruiert ist, um den Durchtritt eines sauerstoffhaltigen Gasstroms zum Kontakt des Flugaschebetts zu erlauben; ein Mittel zum Bewegen des ein Flugaschebett enthaltenden Trägers durch die Zündkammer und die Brennkammer; sowie eine Leitung in Fluidverbindung mit der Zündkammer und der Brennkammer zum Transportieren von sauerstoffhaltigem Gas aus der Zündkammer zu der Brennkammer zum Kontaktieren der Flugaschebetten in jeder Kammer.
Eine alternative Ausführung der Erfindung beinhaltet das Anbringen des Flugascheträgers direkt auf einem Zündförderer, der durch die Zündkammer und die Brennkammer hindurchläuft.
Die vorliegende Erfindung resultiert in einem effizienten wirtschaftlichen System zur Beseitigung von Kohlenstoff aus Flugasche. Einer vieler Vorteile, anderer als jener, die hierin anderweitig erwähnt sind, der bevorzugten Ausführung ist die Verwendung von zwei Prozesskammern anstatt nur einer. Dies erlaubt, nach der Kohlenstoffzündung, dass das Abbrennen des Großteils des Kohlenstoffs in einer separaten Umgebung stattfindet, die relativ niedrige Temperatur- und Sauerstoffpegel in dem Oxidationsgasstrom für einen fortgesetzten Kohlenstoffabbrand involviert. Dies ist vorteilhaft für die sich selbst erhaltenden Kohlenstoffverbrennungseigenschaften des Kohlenstoffs in der Flugasche, um einen wirtschaftlichen Prozess zu erreichen. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Reduktion oder Beseitigung von Sinterproblemen.
Noch weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen, die zum Zwecke der Offenbarung angegeben sind, und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Vorrichtung zum Erzeugen nicht gesinterter Flugasche mit einem reduzierten Kohlenstoffgehalt, umfassend: ein Gefäß mit einer Zündkammer und optional einer Brennkammer; zumindest eine Trägervorrichtung für Flugasche, wobei die Vorrichtung beweglich in dem Gefäß positioniert ist; eine Einrichtung zur Bewegung der einen oder der mehreren Trägervorrichtungen, welche Flugasche aufweisen, durch die Zündkammer und die Brennkammer; und eine Einrichtung zum Transportieren von sauerstoffhaltigem Gas durch die Zündkammer und, sofern vorhanden, durch die Brennkammer, für einen Kontakt mit der Flugasche in jeder Kammer, wobei zumindest eine Trägervorrichtung so konstruiert ist, dass sie einen Kontakt des sauerstoffhaltigen Gasstroms mit der Flugasche ermöglicht; dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung ein Gitter aufweist oder porös und/oder gasdurchlässig ist, wodurch sie im Gebrauch einen strukturellen Träger für eine Ascheschicht erhalten und vorsehen kann.
Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Verfahren zur Senkung des Kohlenstoffanteils von Flugasche an, welches die Schritte umfasst: Transportieren von Flugasche durch eine Zündkammer; Kontaktherstellung zwischen der Flugasche in der Zündkammer mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur, die zumindest der Zündtemperatur von Kohlenstoff entspricht, über einen ausreichenden Zeitraum zum Zünden des Kohlenstoffs in der Flugasche; optionales Transportieren der Flugasche und des gezündeten Kohlenstoffs zu einer Brennkammer; Halten der Kohlenstoffverbrennung auf einer die Verbrennung erhaltenden Gastemperatur und Sauerstoffwerten über einen ausreichenden Zeitraum zur Reduzierung des Kohlenstoffanteils der Flugasche auf einen gewünschten Wert; Wiederherstellung der Flugasche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche während der Verbrennung als ein ununterbrochenes, gasdurchlässiges Bett getragen wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schema einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung, das ein Gefäß mit einer Zündkammer und einer Brennkammer und mehrere Flugascheschichten, die in Gestellen suspendiert sind, die gleichzeitig durch die Zündkammer hindurchtreten.
2 ist ein Teilschema einer bevorzugten Ausführung der in der Praxis dieser Erfindung verwendeten Träger mit Darstellung der Suspension einer Flugascheschicht in Kanälen in dem Oxidationsgasstrom.
3 ist ein schematisches Diagramm einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung, wobei die Flugasche in Kanälen suspendiert ist, die mit einem Förderer verbunden sind, der sich kontinuierlich oder intermittierend durch die Zündkammer bewegen kann.
4 ist ein Schema einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung, wobei die Flugasche in Kanälen suspendiert ist, die mit einem Förderer verbunden sind, der mit einem oder mehreren Winkeln durch den Zündabschnitt läuft.
5 ist ein Schema einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung, wobei die Flugasche in Kanälen suspendiert ist, die mit einem Förderer verbunden sind, der durch den Zündabschnitt in mehreren im Wesentlichen horizontalen Durchgängen läuft.
6 ist ein Schema einer alternativen Ausführung der Erfindung, worin sowohl das Zünden als auch der Kohlenstoffabbrand innerhalb einer einzigen Kammer durchgeführt werden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf eine neue Vorrichtung 1 zur Reduktion von Kohlenstoff in Flugasche gerichtet. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist in 1 gezeigt, wo ein Kohlenstoffbeseitigungsgefäß eine Zündkammer und eine Brennkammer aufweist. Wie am besten in 2 zu sehen, wird Flugasche 6 in Trägern 2 gehalten. Wieder in Bezug auf 1 sind die die Flugasche enthaltenden Träger 2 innerhalb der Vorrichtung positioniert, um zu erlauben, dass eine Zündung des Kohlenstoffs in der Zündkammer 7 stattfindet. Die Zündkammer 7 ist bevorzugt um ihren horizontalen Umfang herum rechteckig, kann jedoch jede Form haben, die groß genug ist, um die Träger 2 aufzunehmen. Es können ein oder mehrere Träger 2 verwendet werden. Die Träger 2 sind bevorzugt in einer Gruppenanordnung oder einem Gestell 22 verbunden. In dieser Ausführung werden die Träger 2 bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander an jedem Ende mit einer Stange oder einer anderen Vorrichtung zusammengehalten, die entlang der Länge der Enden verlaufen. Die Stangen können an der Seite oder am Boden der Träger, oder in irgendeinem anderen zahlreicher Verfahren angebracht sein. Die Konstruktion der Trägerverbinder liegt im Kenntnisbereich des normalen Fachmanns. Das Gestell 22 wird vom Zündförderer 19, durch die Zündkammer 7 und nach der Zündung, von der Zündkammer 7 zur Brennkammer 10 gefördert. Gasdurchtrittslücken 3 werden bevorzugt durch den Abstand der Träger 2 auf dem Gestell 22 erreicht. Die einzelnen Träger 2 an jedem Gestell 22 werden bevorzugt platziert, um zu erlauben, dass die Lücken 3 in einem Gestell 22 direkt unter der Mittellinie des einzelnen Trägers 2 des nächsten Gestells 22 über diesem auftreten, während sie sich in der Zündkammer 7 befinden. Diese Anordnung resultiert in einer vorteilhaften Gasströmungsanordnung zum Auftreffen, da die Lücken zwischen den Trägern 2 jedes anderen Gestells 22 versetzt sind.
Die Träger 2 werden zu Beginn des Prozesses bevorzugt durch einen Lader 8 geladen. Das Laden kann durch irgendein geeignetes Mittel für die Zufuhr und Verteilung von Flugasche in den Trägern 2 erreicht werden, das graduell genug ist, um zu vermeiden, dass während des Ladens zu viel der Flugasche von den Trägern 2 durchfällt oder entweicht, und ist bevorzugt ein Trichter. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung enthält einen Sammler 20, der während des Ascheladens direkt unter den Trägern 2 platziert wird und der heruntergefallene Asche sammelt, und Teil eines Mittels 21 bereitstellt, um etwaige Flugasche zurückzuführen, die während des Ladens von den Trägern 2 heruntergefallen oder entwichen ist. In einer anderen bevorzugten Ausführung könnte während des Ascheladens eine flache Barriere oder Platte 20 direkt unter den Trägern 2 platziert werden, um zu verhindern, dass Asche hindurchfällt, indem ein Brückeneffekt der Asche über den oberen Bereichen des Trägers 2 ermöglicht wird, und das Mittel 21 könnte eine mechanische oder pneumatische Vorrichtung sein, um etwaige Asche zurückzubringen, die hindurchfällt.
Nach dem Laden des Trägers 2 mit Flugasche werden die Gestelle 22 durch einen Förderer 19 oder eine andere Bewegungsvorrichtung in die Zündkammer 7 transportiert. Der Förderer 19 kann von irgendeinem in der Industrie allgemein bekannten Typ sein, der in der Lage ist, die Gestelle 22 in einer gesteuerten relativ vibrations- und stoßfreien Weise zu transportieren, während eine im Wesentlichen konstante vertikale Orientierung der Träger 2 beibehalten wird. Die Konstruktion eines solchen Förderers 19 liegt im Kenntnisbereich des normalen Fachmanns.
An der Zündkammer 7 vereinigen sich die Gestelle 22 mit anderen Gestellen 22 in einer vertikalen Stapelanordnung, die bevorzugt einen bestimmten vertikalen Abstand 25 zwischen den Gestellen 22 hat. Die Anzahl der Gestelle 22, die sich zu jeder gegebenen Zeit in der Zündkammer 7 befinden, kann variiert werden und ist unter anderen Dingen durch den Platz begrenzt, der in der Kammer zur Verfügung steht, und dem maximal zulässigen Druckabfall durch die aufeinanderfolgenden Gestelle 22, wie sie durch die Auswahl und die Beschränkungen des Gasbehandlungs- und Verteilungssystems vorgegeben werden. In anderen Worten, der Oxidationsgasstrom ist bevorzugt in der Lage, sich durch alle Gestelle mit einer Rate und einer Temperatur zu bewegen, die eine Zündung aufrechterhält. Eine andere Variable bei der Bestimmung der Anzahl von Gestellen 22 zum Platzieren in der Kammer 7 ist der zwischen den Gestellen 22 gewünschte Platz. Bevorzugt werden ein bis zehn Gestelle verwendet, und weiter bevorzugt drei bis sechs Gestelle, wobei aber die am meisten bevorzugte Ausführung vier oder fünf Gestelle verwendet.
Es kann auch ein Mittel 28 zum Rechen oder physikalischen Stören der oberen Abschnitte der Flugascheschichten angewendet werden, bevorzugt, nachdem zumindest eine geringfügige Zündung stattgefunden hat. Dieses Rechenmittel 28 kann von irgendeinem festen oder beweglichen Typ einer Vorrichtung sein, die in der Lage ist, der oberen Flugascheschicht eine physikalische Störung zu verleihen. In der bevorzugten Ausführung ist das Rechenmittel 28 eine Stange mit nach unten weisenden Stiften. Die Störung der oberen Flugascheschicht (bevorzugt etwa die obere Hälfte der Asche), nachdem eine geringfügige Zündung stattgefunden hat, trägt dazu bei, ein etwaiges Sintern der ganz oben liegenden Ascheschicht zu verzögern, und erleichtert die Entfernung von Kohlendioxid aus der Ascheschicht, das während der Kohlenstoffverbrennung erzeugt wird.
Die Zeitsteuerung der Bewegung der Gestelle 22 in und aus der Zündkammer 7 ist eine Funktion der gewünschten Produktionsrate und der Oxidationsgastemperatur (die die Zündzeit beeinflusst). Die Zeit in der Zündkammer liegt bevorzugt im Bereich von etwa 1,0 bis etwa 6,0 Minuten. In einer bevorzugten Ausführung sind die vier Gestelle 22 in der Zündkammer 7 in einer Position für angenähert ein Viertel der gesamten Gasauftreff-Aussetzzeit stationiert, wonach sie gleichzeitig nach unten bewegt werden, um in der nächsttieferen Position zum Stand zu kommen, wobei insgesamt der gleiche angenäherte Abstand 25 beibehalten wird. Für andere Anzahlen von Gestellen würden andersartige Fraktionen der gesamten Kontaktzeit in jeder der entsprechenden Anzahl von Positionen verbracht werden. Alternative Ausführungen verwenden eine kontinuierliche Bewegung der Gestelle 22, während der gewünschte Abstand 25 beibehalten wird. Nachdem das unterste Gestell 22 die letzte Position in der Kammer 7 erreicht hat, wird es vom Förderer 19 aus der Zündkammer 7 heraus und in die Brennkammer 10 transportiert, wo es entladen wird.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt das Entladen der gezündeten Flugasche von den Trägern 2 durch ein Mittel 23 zum mechanischen Vibrieren des Gestells 22, mit der Unterstützung von der Kraft des Gases von dem Brennkammergasverteiler 15. Diese Kräfte negieren den Flugascheüberbrückungseffekt über den offenen Bereich der Träger 2 und erleichtern das Durchfallen der Asche von den Trägern 2 nach unten zur Oberfläche des Abbrandrezeptors 11. Es können auch andere allgemein verfügbare Mittel 23 angewendet werden, wie etwa mechanisches Abkippen, Schieben oder anderweitiges Entfernen der Asche aus den Trägern 2. In einer Ausführung könnte ein Mittel 23 eine Schaltstange sein, die auf eine feste Verlängerung (nicht gezeigt) des Trägers 22 schlägt und diese dreht. Der Abbrandrezeptor 11 kann eine Schale, ein Kasten, ein Förderer oder irgendeine Anzahl von Dingen sein, die Flugasche sammeln. Bevorzugt ist der Rezeptor 11 ein Förderer, wie etwa ein Förderer vom Rampen-Typ.
Der Gasstrom 5 wird in die Zündkammer 7 durch eine Gasbewegungsvorrichtung 9 beschleunigt, wie etwa ein Gebläse bzw. Lüfter, ein regeneratives Gebläse oder eine Kompressoranordnung 9, und in die Zündkammer 7, wo er durch einen Heizer 12 erhitzt werden kann. Alternativ kann das Gas zuerst erhitzt werden, entweder direkt oder indirekt, bevor es in die Zündkammer 7 strömt. Es kann eine Gaserhitzung durch irgendein in der Industrie allgemein bekanntes Mittel erreicht werden, und kann ein direktes oder indirektes Heizmittel enthalten. Der erhitzte Gasstrom 5 wird im Wesentlichen vertikal in die Zündkammer 7 gerichtet, und trifft auf aufeinanderfolgende Gestelle 22 von Flugascheschichten in den Suspensionskanälen 2. Es kann eine zusätzliche Sogeinführung durch Mittel, wie etwa Gebläse 13, angewendet werden, um dazu beizutragen, den Gasstrom und den dynamischen Druck des Gases beizubehalten, wenn es auf jedes Gestell 22 der Träger 2 trifft und dort vorbeiströmt, um das Entlüften des Gases durch den Kamin 14, den Brennkammergasverteiler 15 und die Gasverteilung durch eine Gasrückführschleife 16 zu unterstützen. Von der Rückführschleife 16 wird das Gas wieder in die Zündkammer 7 eingeführt, zur Wiederverwendung als oxidierendes auftreffendes Gas 5. Es kann ein Mittel, wie etwa ein Dämpfer 17, verwendet werden, um das Volumen des rückgeführten Gases durch die Gasrückführschleife 16 zu steuern. Es kann ein anderer Dämpfer 17 verwendet werden, um das Einlassgasvolumen in die Zündkammer 7 zu steuern.
Nach Durchtritt durch den Verteiler 15 wird das Gas in die Brennkammer 10 eingeführt, wo es, neben anderen Dingen, das Entladen der gezündeten Flugasche von den Trägern 2 unterstützt. Sobald die gezündete Flugasche von den Trägern 2 auf den Abbrandrezeptor 11 entladen ist, dauert der Kohlenstoffbrand fort, weil er dem heißen Gas ausgesetzt ist. Auch kann ein Mittel 26 zur unterstützenden Erhitzung dieses Gases verwendet werden, um eine erforderliche oder gewünschte Gastemperatur einzuhalten und zusätzliches Arbeitsgas zuzuführen. Dieses zusätzliche Heizmittel 26 kann irgendein Mittel sein, wie es in der Industrie allgemein bekannt ist, ist jedoch in der bevorzugten Ausführung ein allgemeiner selbstständiger direkt gefeuerter Brenner und kann irgendwo in der Brennkammer 10 angebracht werden. Das Brennkammergas kann aus der Brennkammer 10 durch irgendeine Vorrichtung, wie sie in der Industrie allgemein bekannt ist, abgeführt werden, ist jedoch in der bevorzugten Ausführung eine Auslassöffnung 24. Auch kann ein Sogeinlassgebläse 27 verwendet werden, um die effiziente Gasverteilung und Abführung aus der Brennkammer 10 zu unterstützen.
Wenn der verwendete Abbrandrezeptor ein Förderer ist, kann die Laufrate des Abbrandförderers 11 eingestellt werden, um für eine gewünschte Verweilzeit der Flugasche in der Brennkammer 10 vorzusehen, um ein bevorzugtes Niveau der Kohlenstoffentfernung zu erreichen. Auch kann, in Koordination mit dem Temperaturpegel des Gases in der Brennkammer 10, die Laufrate des Abbrandförderers 11 erhöht oder verringert werden müssen, wenn die Temperatur des Gases ansteigt bzw. abnimmt. Wenn man in der bevorzugten Ausführung annimmt, dass etwa 7% Kohlenstoff in dem hereinkommenden Flugaschestrom enthalten ist, wird die Flugasche von den Gestellen 22 etwa 6 bis etwa 9 Minuten in der Brennkammer 10 für eine fortgesetzte Kohlenstoffverbrennung verbringen. Die Kohlenstoffverbrennung kann fortgesetzt werden, bis im Wesentlichen der gesamte Kohlenstoff beseitigt ist. Bevorzugt wird die Verbrennung fortgesetzt, bis die Flugasche etwa 3 Gewichts-% Kohlenstoff oder weniger enthält.
Es ist ein Mittel 30 zum Rechen oder Rühren der gezündeten Flugasche in der Brennkammer 10 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass die gezündeten Kohlenstoffpartikel dem Oxidationsgas maximal ausgesetzt sind. Dieses Mittel 30 kann irgendeine Vorrichtung sein, die in der Industrie allgemein bekannt ist, und die die Asche trennt, recht oder rührt, und ist in einer bevorzugten Ausführung ein festes Gitter mit Stiften, die nach unten vertikal in die gezündete Flugascheschicht vorstehen, um ein Rechen des Flugaschebetts durchführen zu können, wenn die Flugasche auf dem Abbrandförderer 10 transportiert wird.
In Bezug auf die Zeichnungen zeigt 2 ein Teilschema einer bevorzugten Ausführung der Träger 2 für die Flugascheschicht 6 in dem Oxidationsgasstrom 5 sowie die Gasdurchtrittslücken 3, die für die Gaseinschränkung und den Vorbeiflug genutzt werden. Die Träger 2 können aus irgendeinem porösen und/oder gasdurchlässigen Materialtyp aufgebaut sein, der in der Lage ist, einer Hochtemperatur-Oxidationsumgebung zu widerstehen, während für eine adäquate strukturelle Stütze für die Ascheschicht 6 gesorgt wird. Zusätzlich sind die Träger 2 bevorzugt mit einer ausreichenden Gasdurchlässigkeit konstruiert, um eine maximale Flugaschen-Gasauftrefffläche zu ermöglichen, und ist auch bevorzugt konstruiert, um das Entweichen der Flugasche, insbesondere während des Transports, zu vermeiden. Es können zahlreiche Materialien und Vorrichtungen, die in der Industrie allgemein bekannt sind, für die Träger 2 angewendet werden, wobei aber die am meisten bevorzugte Ausführung ein #10 Drahtgitter verwendet, hergestellt mit einem Draht von etwa 0,064 Zentimeter (0,025 Zoll) Durchmesser, der für eine angenähert 56,3%ige direkte offene Fläche für das auftreffende Gas sorgt. Die direkte offene Fläche ist die Oberflächenausdehnung des Trägers, die offen ist, sodass ein Gas ungehindert dort hindurchtreten kann, um das Flugaschebett zu kontaktieren. Die Konstruktion ermöglicht, dass die Flugasche 6 nach dem Laden in Suspension gehalten wird, wobei sie eine hohe (56,3%) direkte offene Fläche für das auftreffende Oxidationsgas beibehält.
Kombinationen verschiedener Anzahlen von Drähten pro Quadratzentimeter (Gitter) und unterschiedliche Drahtdurchmesser ergeben einen Bereich von spezifischen offenen Nettoflächen. Die Breite jeder einzelnen Öffnung in dem Gitter kann ausgewählt werden, um den Nettoprozentsatz der direkt offenen Fläche zu maximieren, während die Breite jeder einzelnen Öffnung minimiert wird. Der Nettoprozentsatz der direkt offenen Fläche kann von 1–99% reichen. Ein bevorzugter Bereich der direkt offenen Fläche ist 40%–80%, und eine besonders bevorzugte Auswahl ist 56,3%. Der Bereich von Breiten für jede einzelne Öffnung ist bevorzugt von angenähert 0,0020 Zentimeter (0,0008 Zoll) bis angenähert 0,5 Zentimeter (0,2 Zoll), und in der bevorzugten Auswahl 0,191 Zentimeter (0,075 Zoll). Auch kann eine Kombination von mehr als einem Gitter in Aufeinanderfolge verwendet werden.
Ferner besteht in einer alternativen Ausführung der Erfindung das Gestell 22 aus Kanälen 2, ohne die oben beschriebenen Gasdurchtrittslücken 3. In dieser Ausführung wird der Gasdurchtritt durch das Gestell 22 dadurch erreicht, dass bestimmte Träger 2 leer gelassen werden. Bevorzugt wird jeder andere Träger 2 leer gelassen. Zusätzlich besteht, in einer noch anderen alternativen Ausführung der Erfindung, jedes Gestell 22 aus einer flachen Schicht aus Gitter oder einem anderen geeigneten Material. Dann wird Flugasche 6 intermittierend mit Abstand auf dem Gestell 22 angeordnet, um einen geeigneten Gasfluss durch das Gestell 22 zu erlauben.
Die Träger 2 können aus irgendeinem Material hergestellt sein, das allgemein bekanntermaßen zur Anwendung in Hochtemperatur-Oxidationsumgebungen geeignet ist, und ist in der am meisten bevorzugten Ausführung rostfreier Stahl. Andere geeignete Materialien des Trägers 2 würden perforiertes Metall beinhalten (bevorzugt rostfreier Stahl), perforierte Keramikmaterialien, gestrecktes Metall, gestanztes, geschlitztes, gebohrtes oder genutetes Metall, und eine Vielzahl von feuerfesten Materialien. Wenn ein Drahtgitter verwendet wird, ist es bevorzugt in Kanälen 2 konfiguriert, wie in 2 gezeigt, was intermittierende Gasdurchtrittslücken 3 ermöglicht. Die Gasdurchtrittslücken 3 ermöglichen, neben anderen Dingen, dass das Oxidationsgas 5 an der Flugasche 6 vorbei tritt und das Gas 5 auf die Flugasche 6 auftrifft, um einen kontinuierlichen Fluss und einen effektiven Wärmetransfer beizubehalten. Die Breite der Gasdurchtrittslücken 3 ist so zu bemessen, dass ein bevorzugter Betrag der Gasströmungseinschränkung eingehalten wird, der die Gasströmungsrate optimiert, um den dynamischen Druck des auf die Flugasche auftreffenden Oxidationsgasstroms 5 zu stabilisieren, um ein Anheben der Flugasche zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführung ist die Breite der Lücken 3 etwa 1,25 Zentimeter (0,5 Zoll). Es können zahlreiche Typen von Trägern 2 verwendet werden, einschließlich anderen Konstruktionen, die aus Drahtgitter hergestellt sind, wie oben diskutiert.
In einer bevorzugten Ausführung sind neunzehn Träger 2 angenähert parallel entlang ihren Längen mit einem strukturellen Träger, wie etwa einer Stange, verbunden, die entlang den Enden der Kanäle 2 an jedem Ende verläuft, wie oben beschrieben. Die Kanäle 2 sind angenähert 7,6 Zentimeter (3 Zoll) breit, etwa 2,5 Zentimeter (1 Zoll) hoch und etwa 1,69 Meter (5,54 Fuß) lang. Das Gestell, das durch die Verbindung der neunzehn Kanäle 2 erzeugt wird, hat die Dimensionen von angenähert 1,69 Meter mal 1,69 Meter (5,54 Fuß mal 5,54 Fuß). Bevorzugt sind die Enden der Kanäle 2 geschlossen. In einer anderen bevorzugten Ausführung sind zwölf Träger 2 im Wesentlichen parallel entlang ihren Längen mit einer strukturellen Tragstütze verbunden, die entlang den Enden der Kanäle 2 an jedem Ende verläuft. Die Kanäle 2 sind angenähert 7,6 Zentimeter (3 Zoll) breit, etwa 2,5 Zentimeter (1 Zoll) hoch und etwa 107 Zentimeter (42 Zoll) lang. Das Gestell, das durch die Verbindung der zwölf Kanäle 2 erzeugt ist, hat die Dimensionen von angenähert 112 Zentimeter mal 112 Zentimeter (44 Zoll mal 44 Zoll).
Theoretisch kann jede Breite oder Höhe oder Länge der Kanäle 2 verwendet verwenden. Diese Parameter werden typischerweise in Anpassung auf die Verarbeitung eines gewählten Flugaschevolumens ausgewählt. Die oben diskutierte erste bevorzugte Ausführung beinhaltet die Verarbeitung von etwa 4500 Kilogramm (5 Tonnen) pro Stunde hereinkommender Flugasche mit hohem Kohlenstoffgehalt. Die zweite beinhaltet die Verarbeitung von etwa 2300 Kilogramm (2,5 Tonnen) pro Stunde.
An den Strukturstützen der Gestelle 22 können Rollen oder andere Bewegungsvorrichtungen angebracht sein, um zu erlauben, dass die Gestelle 22 entlang Schienen oder anderen Vorrichtungen zur Bewegung auf oder durch den Förderer 19 bewegt werden.
Bevorzugt wird ein gleichmäßiger, richtig ausgerichteter Gasstrom 5 angewendet, der direkt auf die Flugascheschicht 6 auftrifft. Die Steuerung der Richtung, Gleichmäßigkeit und des dynamischen Drucks des Gasstroms kann durch den geeigneten Abstand und Orientierung der Gasdurchtrittslücken 3 unterstützt werden. Der Oxidationsgasstrom 5 kann eine vieler Zusammensetzungen haben, die allgemein in der Industrie bekannt sind, die sauerstoffhaltig ist, wobei eine bevorzugte Ausführung der Erfindung normale Luft verwendet. In einer anderen bevorzugten Ausführung ist das sauerstoffhaltige Gas primär aus O₂ und Inertgasen zusammengesetzt. In einer noch anderen bevorzugten Ausführung wird reines O₂ verwendet. Es kann auch Luft, die eine ergänzende Sauerstoffanreicherung enthält, verwendet werden. In der Zündkammer hat der Gasstrom bevorzugt etwa 5% bis etwa 100% O₂ pro Volumen. In der Brennkammer kann die Gaszusammensetzung pro Volumen von etwa 1% bis etwa 100% reichen. Der Oxidationsgasstrom 5 wird auf einen Temperaturpegel bei oder oberhalb jenem erhitzt, der erforderlich ist, um den Kohlenstoff mit Sauerstoff zu zünden und zu verbrennen. Dieser Zündtemperaturpegel ist eine Funktion der Menge des verfügbaren Sauerstoffs als Konzentrationsprozent, und beträgt minimal angenähert 400°C bis 425°C (750°F bis 800°F) bei Atmosphärendruck, wenn normale Luft verwendet wird. Es können auch andere Temperaturen verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie oberhalb jener liegen, die erforderlich ist, um die Kohlenstoffverbrennung mit dem gewählten Gasstrom zu unterstützen. Der gewählte Temperaturpegel wird die Zeit beeinflussen, die erforderlich ist, um die Kohlenstoffzündung und den Pegel der Kohlenstoffzündsättigung in der Flugascheschicht zu erreichen. In der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird Luft verwendet und auf einen Bereich von etwa 700°C bis etwa 985°C (1300°F bis etwa 1800°F) erhitzt, bevorzugt von etwa 815°C bis etwa 925°C (1500°F bis etwa 1700°F) und besonders bevorzugt auf angenähert 900°C bis 925°C (1650°F bis 1700°F).
Eine geringfügige Kohlenstoffzündung wird nach angenähert 2 Minuten in einer etwa 2,5 Zentimeter (1 Zoll) Aschenschichthöhe 4 erreicht, wobei eine gute Zündsättigung nach zusätzlichen angenähert 75 Sekunden fortgesetzt auftreffenden Gases stattfindet. Der Träger 2 ist, wie oben beschrieben, bevorzugt aus #10, 1,25 Zentimeter (0,025 Zoll) Drahtgitterkanälen konstruiert, die etwa 7,6 Zentimeter (3 Zoll) weit sind, mit Gasdurchtrittslücken 3 von etwa 1,25 Zentimeter (0,5 Zoll), kann jedoch auch aus anderen Kombinationen sein, beruhend auf der gewünschten Temperatur, Gaszusammensetzung und Strömungsrate des Oxidationsgases und der gewünschten Ascheschichthöhe 4. Die Strömungsrate des Oxidationsgases (bei Anwendung von Luft) beträgt bevorzugt zwischen etwa 1524 und etwa 2896 (50 und etwa 95), und weiter bevorzugt zwischen etwa 1829 und etwa 2438 (60 und etwa 80), am meisten bevorzugt zwischen etwa 1981 und etwa 2286 (60 und etwa 80), und am meisten bevorzugt zwischen etwa 1981 und etwa 2286 (65 und etwa 75) Standardkubikzentimeter/Minute pro Quadratzentimeter (Kubikfuß/Minute pro Quadratfuß) der Ascheaufprallfläche. In einer bevorzugten Ausführung unter Verwendung von Luft ist diese Strömungsrate 2134 (70) Standardkubikzentimeter/Minute pro Quadratzentimeter (Kubikfuß/Minute pro Quadratfuß) der Ascheaufprallfläche bei 925°C (1700°F). Die richtige Auswahl dieser Parameter ist für den normalen Fachingenieur aus dieser Offenbarung gut ersichtlich und kann in Anpassung an die gewünschten Ausgangsproduktionsziele eingestellt werden. Dies kann leicht dadurch erfolgen, dass die auftreffende Gasströmungsrate auf einen Maximalwert eingestellt wird, der ein Anheben und Übertragen der Asche in den Gasstrom vermeidet, nach Auswahl der Ascheschichthöhe 4 und des Abstands und der Orientierung der Gasdurchtrittslücken 3, um gewünschte Flugaschenverarbeitungsraten zu erreichen.
Nachdem die Kühlenstoffzündung erreicht ist, kann das Aussetzen der Flugascheschichten dem Oxidationsgasstrom fortgesetzt werden, um den Kohlenstoffabbrand abzuschließen. Dieses Aussetzen kann in der Zündkammer solange wie notwendig fortgesetzt werden, um den gewünschten Pegel des Kohlenstoffabbrands zu erreichen. Jedoch wird bevorzugt die die gezündete Kohle enthaltende Flugasche nicht dem gleichen Pegel des Oxidationsgasstroms für fortgesetzten Kohlenstoffabbrand ausgesetzt, sondern kann bei einer reduzierten Verbrennungsrate brennen oder schwelen, um hierdurch, aus ökonomischen Gründen, den Vorteil von deren selbsterhaltenden Kohlenstoffverbrennungseigenschaften zu nutzen. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass die Strömungsrate und/oder die Temperatur des Oxidationsgasstroms reduziert wird, oder dass das Aussetzen einem wiedergewonnenen und/oder recycleten Gasstroms genutzt wird. Dies kann in einer einzelnen Kammer in einem einzelnen Gefäß erfolgen, oder in zwei oder mehr separaten Kammern innerhalb eines einzelnen Gefäßes. Alternativ kann dies dadurch erfolgen, dass die schwelende Flugasche zwischen oder auf eine Mehrzahl separater Gefäße überführt wird. Die bevorzugte Ausführung der Erfindung, wie oben beschrieben, verwendet eine zweite Kammer 10, die ausreichende Bedingungen für eine fortgesetzte Kohlenstoffverbrennung der gezündeten Flugasche beibehält. Die zweite Kammer 10 verwendet keinen direkten Gasaufprall auf die im Gasstrom suspendierte Flugasche. Statt dessen wird bevorzugt ein wiedergewonnener/recycleter Gasstrom in die Kammer 10 eingeführt. Das Aussetzen der Flugasche diesem sauerstoffhaltigen Gas kann ferner durch ein Mittel 30 verbessert werden, das die Asche recht oder rührt. Der gezündete Kohlenstoff brennt gewöhnlich mit einer Rate weiter, die proportional zur Temperatur und dem Sauerstoffaussatz ist.
Mittel 18 zum Kühlen der Flugasche 6 können irgendwelche sein, die allgemein in der Industrie bekannt sind und dem Fachmann gut bekannt sind. In einer bevorzugten Ausführung ist das Mittel 18 ein Feststoffkühler, wie etwa ein Massenstromwärmetauscher. In einer anderen bevorzugten Ausführung kann das Mittel 18 ein Luftkühler sein, unter Verwendung eines zweiten Förderers vom Rampentyp, mit Querstromgebläsen, und vielleicht Rechen, die die Asche rühren und das Aussetzen der Kühlluft verbessern.
Sobald der gewünschte Kohlenstoffabbrand stattgefunden hat, wird die Flugasche 6 aus der Brennkammer 10 ausgegeben, bevorzugt durch den Abbrandförderer 11, oder wenn kein Förderer 11 verwendet wird, dann kann die Asche abgeführt werden. In allen Ausführungen können irgendwelche allgemein verfügbaren Mittel zum Abführen der Flugasche aus dem Abbrandrezeptor 11 angewendet werden, wie etwa Vibration, luftunterstützt oder mechanisch, und sie liegen gut in der Kenntnis des normalen Technikers. Die abgeführte Flugasche kann dann luftgekühlt oder zwangsgekühlt werden. Alternativ kann sie abkühlen gelassen werden, indem sie der Atmosphäre ausgesetzt wird.
Eine alternative Ausführung der Erfindung, wie in 3 gezeigt, umfasst die gleiche Anordnung wie die bevorzugte Ausführung von 1, außer, dass die Träger 2 direkt mit dem Zündförderer 19 verbunden sind, wobei der erhitzte Oxidationsgasstrom 5 einen einzigen Durchlauf durch die suspendierten Flugascheschichten 6 macht, bevor sie nach der Zündung auf den Abbrandrezeptor 11 abgeladen werden. Der Zündförderer 19 bringt die Träger 2 zum Lader 8 zurück, um Flugasche nachzuladen. Der Förderer 19 kann mit einer kontinuierlichen oder intermittierenden Bewegung arbeiten. Zusätzlich kann diese Anordnung ein Mittel 28 zum Rechen der oberen Ascheschicht verwenden, das fest oder beweglich ist. In jeder Ausführung der Erfindung kann entweder ein festes oder bewegliches Mittel 28 zum Rechen oder Verteilen der oberen Ascheschicht verwendet werden.
4 ist eine andere bevorzugte alternative Ausführung der Erfindung und umfasst eine ähnliche Vorrichtung wie die Ausführung von 3, außer dass die Träger 2 direkt mit einem Förderer 19 verbunden sind, der mit einem oder mehreren Winkeln durch die Zündkammer 7 läuft, während er die angenähert horizontale Orientierung der Träger 2 beibehält, um hierdurch zu ermöglichen, dass mehrere Durchläufe des Oxidationsgases auf die Flugascheschicht stattfinden. Der gewählte Förderwinkel kann von 0° bis 90° variieren, ist jedoch in der bevorzugten Ausführung 45°. Die Anzahl der Winkelumlenkungen in der Zündkammer 7 kann veränderlich sein, in Abhängigkeit von der gewählten Größe der Kammer und der gewünschten Verweilzeit der Träger 2 in der Kammer 7. Zusätzlich stellt die in 4 gezeigte alternative Ausführung ein Mittel 32 dar, um zu erlauben, dass ein Teil des heißen Oxidationsgasstroms 5 an der Zündkammer 7 vorbeiströmt und die Träger 2 in der Brennkammer 10 kontaktiert. Dieses Mittel 32 trägt auch dazu bei, die Zündung und Verbrennung der gezündeten Kohle in der Flugasche während des Laufs zu der Brennkammer 10 beizubehalten. Das Gas, das durch das Mittel 32 in die Brennkammer 10 eingeführt ist, kann das Entladen der Träger sowie den Beibehalt des fortgesetzten Kohlenstoffbrands in der Brennkammer 10 unterstützen. Das Entladen des Trägers 2 wird unterstützt, wenn der Gasstrom direkt auf die Asche 6 in den Trägern 2 gerichtet wird und kräftig genug ist, um ein Durchfallen und Übertragen der Flugasche hervorzurufen.
5 ist eine andere bevorzugte alternative Ausführung der Erfindung und umfasst eine ähnliche Anordnung wie in der Ausführung von 3, außer dass die Träger 2 direkt mit einem Fördermittel 19 verbunden sind, das mehrere im Wesentlichen horizontale Durchläufe durch die Zündkammer 7 durchführt, während es eine im Wesentlichen horizontale Orientierung der Träger 2 beibehält. Dies ermöglicht, dass das Oxidationsgas mehrere Male auf die Betten der Flugasche auftrifft. Die Länge und die Anzahl der horizontalen Durchläufe in der Zündkammer 7 können auch auf der Basis der gewünschten Kammergröße und der Arbeitseffizienz gewählt werden.
Eine noch andere alternative Ausführung der Erfindung ist eine solche, wo die Träger 2 eine im Wesentlichen vertikale Orientierung auf dem Förderer 19 in der Zündkammer 7 beinhalten, um hierdurch, aus wirtschaftlichen Gründen, zu erlauben, dass mehrere Durchläufe des Oxidationsgasstroms 5 stattfinden. Zusätzlich kann eine alternative Ausführung der Erfindung das Recycling und die Wiederverwendung eines Teils des aus der Brennkammer 10 abgeführten Gases zur Verwendung in der Zündkammer 7 nutzen. Die Volumensteuerung des rückgeführten Gases der Brennkammer 10 kann durch irgendein allgemein verfügbares Mittel erreicht werden, das in der Industrie bekannt ist, und ist in der bevorzugten Ausführung ein Schieber 17.
Das bevorzugte Verfahren dieser Erfindung ist ein neuartiger Prozess zum Verringern von Kohlenstoff in Flugasche. In der bevorzugten Ausführung wird Flugasche mit einem hohen Kohlenstoffgehalt in den Lader 8 gebracht, der die Flugasche in Träger 2 fördert, die Teil von Gestellen 22 sind. In einer bevorzugten Ausführung stimmt die Breite des Laders 8 mit der Länge des Trägers 2 überein. Alternativ kann ein kleinerer Lader 8 entlang der Länge jedes Trägers 2 vor- und zurücklaufen, um eine relativ gleichmäßige Flugascheschicht von angenähert 1 Zoll in jedem Träger 2 vorzusehen. Vorzugsweise sammelt ein Sammler 20 unter dem Lader 8 herabgefallene Flugasche und führt sie über ein Mittel 21 zum Lader 8 zurück. Wie oben diskutiert, ist der Lader bevorzugt ein Trichter, wobei aber das Laden auch durch irgendein anderes Mittel erreicht werden kann, das zum Zuführen und Verteilen von Flugasche geeignet ist, sodass es ausreichend allmählich ist, um kein zu starkes Durchfallen oder Entweichen der Flugasche von dem Träger 2 während des Ladens zu erleichtern. Das Mittel 21 kann ein Förderer oder eine andere Vorrichtung zum Bewegen von Feststoffen sein. Solche Vorrichtungen sind dem Fachmann gut bekannt. Sobald ein Gestell 22 von Trägern 2 mit Flugasche gefüllt worden ist, läuft er entlang dem Zündförderer 19 zu der Zündkammer 7. Der Förderer 19 kann von irgendeinem Typ sein, der in der Industrie allgemein bekannt ist und der in der Lage ist, die Gestelle 22 in einer gesteuerten, relativ vibrations- und stoßfreien Weise zu transportieren, während eine konstante, relativ horizontale Orientierung beibehalten wird. Die Konstruktion eines solchen Förderers 19 liegt innerhalb des Kenntnisumfangs eines Fachmanns. In einer bevorzugten Ausführung stehen vier Positionen in der Zündkammer 7 für die Gestelle 22 zur Verfügung. Ein Gestell 22 tritt zuerst an der oberen Position in der Kammer 7 in die Zündkammer 7 ein und bewegt sich dann aufeinanderfolgend in die Kammer hinunter zu drei tieferen Positionen. Die Zeit, die ein Gestell 22 in der Zündkammer 7 verbringt, kann wesentlich verändert werden, wie zwischen etwa 1 und etwa 20 Minuten, bevorzugt zwischen etwa 2 und etwa 10 Minuten und am meisten bevorzugt zwischen etwa 3 und etwa 5 Minuten. In einer bevorzugten Ausführung beträgt die Zeit etwa 3,5 Minuten. Die Gestelle 22 verbringen, an jeder der fünf Positionen, etwa ein Vierter ihrer Zeit in der Zündkammer 7. In einer anderen bevorzugten Ausführung stehen fünf Positionen in der Zündkammer 7 für die Gestelle 22 zur Verfügung. Ein Gestell 22 tritt zuerst an der oberen Position in der Kammer 7 in die Zündkammer 7 ein und bewegt sich dann aufeinanderfolgend die Kammer hinunter zu vier tieferen Positionen. Die Gestelle 22 verbringen, an jeder der fünf Positionen, etwa ein Fünftel ihrer Zeit in der Zündkammer 7.
Sauerstoffhaltiges Gas 5 strömt durch die Zündkammer 7 mit einer Temperatur und einer Strömungsrate, die den Kohlenstoff mit dem Sauerstoff zünden wird. In der bevorzugten Ausführung wird der Gasstrom 5 durch eine Gasbewegungsvorrichtung 9, wie etwa einem Lüfter oder einem regenerativen Gebläse oder einer Kompressoranordnung, in die Zündkammer 7 beschleunigt, wo er durch Heizer 12 direkt erhitzt wird. Alternativ kann das Gas zuerst erhitzt werden, entweder direkt oder indirekt, bevor es in die Zündkammer 7 strömt. Die Gasheizung kann durch irgendein Mittel erreicht werden, wie es in der Industrie allgemein bekannt ist, wie oben diskutiert, und kann ein direktes oder indirektes Heizmittel enthalten. Der erhitzte Gasstrom 5 wird direkt im Wesentlichen vertikal in die Zündkammer 7 geleitet und trifft auf die aufeinanderfolgend suspendierten Flugascheschichten 6 in den Aufhängungsgestellen 22 auf. Es können zusätzlich Sogeinleitungsmittel, wie etwa ein Gebläse 13, verwendet werden, um dazu beizutragen, den richtigen Gasstrom und den dynamischen Druck des Gases, wenn es auf jedes Gestell 22 auftrifft und dort hindurchströmt, beizubehalten, und um dazu beizutragen, das Gas durch den Kamin 14, durch die Rückführschleife 16 oder durch den Brennkammergasverteiler 15 zu entlüften.
In der Zündkammer 7 sind in der bevorzugten Ausführung die Gestelle 22 in eine vertikale Stapelanordnung mit Abstand angeordnet, der einen bestimmten vertikalen Abstand 25 beibehält. Die Anzahl der Gestelle 22, die sich zu jeder gegebenen Zeit in der Zündkammer 7 befinden, kann verändert werden und wird durch den in der Kammer 7 zur Verfügung stehenden Platz und aus den oben diskutierten anderen Gründen begrenzt. Bevorzugt sind von 1 bis 10 Gestelle 22 in der Zündkammer 7 gestapelt, weiter bevorzugt von 3 bis 6 Gestelle, wobei aber in der am meisten bevorzugten Ausführung 4 oder 5 Gestelle gestapelt sind.
Sobald die Flugasche in einem Gestell 22 zumindest einer geringfügigen Zündung unterzogen worden sind, kann sie durch das Rechenmittel 28 gerecht oder physikalisch verteilt werden. Das Mittel 28 stört angenähert die obere Hälfte der Flugascheschicht. Dieses Rechenmittel 28 kann irgendeine Vorrichtung vom festen oder beweglichen Typ sein, die in der Lage ist, auf die obere Flugascheschicht eine physikalische Störung auszuüben. In der bevorzugten Ausführung ist das Mittel 28 eine Stange mit nach unten weisenden Stiften.
Nachdem ein Gestell 22 die letzte Position in der Kammer 7 erreicht hat, wird es durch das Fördermittel 19 aus der Zündkammer 5 heraus und in die Brennkammer 10 transportiert, wo sie entladen wird. Das Entladen der gezündeten Flugasche von den Trägern 2 erfolgt bevorzugt durch ein Mittel 23 zur mechanischen Vibrieren der Gestelle 22, mit der Unterstützung der Kraft des Gases aus dem Brennkammergasverteiler 15. Nach dem Durchlauf durch den Verteiler 15 wird ein Teil des die Zündkammer 7 verlassenden Gases 5 in die Brennkammer 10 eingeführt, wo es teilweise das Entladen der gezündeten Flugasche von den Trägern 2 unterstützt. Diese Kräfte negieren den Flugascheüberbrückungseffekt über etwaige offene Bereiche der Träger 2 hinweg und begünstigen das Durchfallen der Asche von den Trägern 2 nach unten auf die Oberfläche des Abbrandrezeptors 11. Wie oben diskutiert, können andere allgemein verfügbare Mittel zum Entladen der Träger 2 verwendet werden.
Sobald sie sich in der Brennkammer 10 befinden, wird die Flugasche fortlaufend Heißgas 5 ausgesetzt, das durch den Brennkammergasverteiler 15 transportiert wird. Das fortgesetzte Aussetzen dem Oxidationsgasstrom 5 hält die Kohlenstoffverbrennung innerhalb der Brennkammer 10 bei. Ein Großteil des Kohlenstoffabbrands findet in der Brennkammer 10 in einer Umgebung statt, die bevorzugt weniger als die Temperatur und Sauerstoffpegel beibehält, die für die Kohlenstoffzündung in der Zündkammer verwendet werden. Alternativ kann ein Mittel 26 zur ergänzenden Erhitzung des Gases, das durch den Verteiler 15 in die Brennkammer 10 getreten ist, verwendet werden, um eine bestimmte Gastemperatur beizubehalten, oder um zusätzliches Arbeitsgas zuzuführen. In der bevorzugten Ausführung sei angenommen, dass sich in dem hereinkommenden Flugaschestrom etwa 7% Kohlenstoff befinden, wobei die Flugasche von den Gestellen 22 von etwa 6 bis etwa 9 Minuten in der Brennkammer 10 für die fortgesetzte Kohlenstoffverbrennung verbringen wird. Die Laufrate des Abbrandförderers 11 kann, wenn eine verwendet wird, eingestellt werden, um für die gewünschte Verweilzeit der Flugasche in der Brennkammer 10 zu sorgen. Die Kohlenstoffverbrennung kann fortgesetzt werden, bis im Wesentlichen der gesamte Kohlenstoff beseitigt ist. Bevorzugt wird die Verbrennung fortgesetzt, bis die Flugasche weniger als etwa 3 Gewichts-% Kohlenstoff enthält.
Das Brennkammergas wird aus der Kammer 10 durch irgendeine Vorrichtung ausgeworfen, die allgemein in der Industrie bekannt ist, ist jedoch in der bevorzugten Ausführung eine Auslassöffnung 24. Auch kann ein Sogeinführgebläse 27 verwendet werden, um eine effiziente Gasverteilung und die Abfuhr des Gases aus der Brennkammer 10 zu unterstützen.
Während sie sich in der Brennkammer 10 befindet, wird die Flugasche auf dem Abbrandrezeptor oder Förderer 11 durch ein Mittel 30 gerecht oder gerührt, um dafür zu sorgen, dass die Kohlenstoffpartikel dem Oxidationsgas stärker ausgesetzt sind. Dieses Mittel 30, wie oben diskutiert, kann irgendeine Vorrichtung sein, die in der Industrie allgemein bekannt ist, welche die Asche trennt, recht oder rührt, und ist in der bevorzugten Ausführung ein festes Gitter mit Stiften, die nach unten vertikal in die gezündete Schicht der Flugasche vorstehen, wobei sie ermöglichen, dass die Asche gerecht wird, wenn die Flugasche transportiert wird.
Wenn die Flugasche das Ende des Förderers 11 erreicht, wird sie bevorzugt in ein Feststoffkühlmittel 18 abgekippt, um zu erlauben, dass die Kohlenstoffreduzierte Flugasche 6 vor dem Abladen gekühlt wird. Jedoch ist die Zwangskühlung der Flugasche nicht in allen Ausführungen der Erfindung erforderlich, wie oben diskutiert. Die gekühlte Flugasche 6 kann auf einen Lastwagen, einen Speichersilo, ein Fass oder irgendeinen anderen Typ von Speicherbehälter, oder Abraumhalde abgeladen werden.
Zurück in Bezug auf den Oxidationsgasstrom 5, der durch das Sauggebläse 13 aus der Zündkammer 7 austritt, kann der Strom 5 auch durch eine Schleife 16 rückgeführt werden, zur Wiederverwendung in der Zündkammer 7. Es können Schieber 17 periodisch durch das Gasverteilersystem platziert werden, um den Gasstromfluss zu steuern. Die Auswahl und die Platzierung solcher Geräte liegt im Kenntnisbereich des normalen Technikers.
Ein alternatives Verfahren der Erfindung, in Bezug auf 3, umfasst das gleiche Verfahren wie oben diskutiert, außer dass in der Zündkammer 7 die Träger 2 direkt mit einem Zündförderer 19 verbunden sind. In diesem Verfahren macht der erhitzte Oxidationsgasstrom 5 einen einzigen Weg durch die suspendierten Flugascheschichten 6, bevor die Flugasche 6 auf den Abbrandrezeptor 11 abgeladen wird. Das Fördermittel 19 kann mit einer kontinuierlichen oder intermittierenden Bewegung arbeiten.
Ein anderes bevorzugtes alternatives Verfahren der Erfindung, in Bezug auf 4, umfasst ein Verfahren ähnlich der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung (in Bezug auf 1), außer, dass die Träger 2 direkt mit einem Zündförderer 19 verbunden sind, der mit einem oder mehreren Winkeln durch die Zündkammer 7 läuft, während er eine im Wesentlichen horizontale Orientierung der Träger 2 beibehält. Das Oxidationsgas trifft daher mehrere Male auf die Flugascheschichten. Wie oben beschrieben, wird die Auswahl der Winkel eine Wirkung haben, wie viele Durchläufe das Gas über jede Flugascheschicht macht. Gleichzeitig kann der Oxidationsgasstrom 5 zur Brennkammer 10 hinter eine Trennwand 32 kanalisiert werden. Das durch eine Trennwand 32 in die Brennkammer 10 geleitete Gas kann dazu benutzt werden, das Entladen der Träger 2 und den Beibehalt des fortgesetzten Kohlenstoffbrands in der Brennkammer 10 zu unterstützen, wie oben diskutiert.
Ein zusätzliches alternatives bevorzugtes Verfahren, in Bezug auf 5, umfasst ein ähnliches Verfahren wie jenem, das oben in Bezug auf 2 beschrieben ist, außer, dass die Träger 2 direkt mit dem Förderer 19 verbunden sind, der mehrere im Wesentlichen horizontale Durchläufe durch die Zündkammer 7 macht, um ein mehrfaches Auftreffen des Oxidationsgases auf die Flugascheschichten 6 zu erlauben.
Wie oben erwähnt, kann das Aussetzen der Flugascheschicht dem Oxidationsgasstrom in derselben Kammer wie das Zünden des Kohlenstoffgehalts der Flugasche fortgesetzt werden. 6 stellt eine Vorrichtung dar, die im Konzept der in 1 abgebildeten sehr ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass die Vorrichtung der 6 nur eine einzige Kammer 7 aufweist, anstelle der separaten Zündkammer 7 und der Brennkammer 10, wie in 1 gezeigt. D. h., eine separate Brennkammer ist optimal, obwohl in den meisten Fällen separate Kammern bevorzugt sind, um niedrigere Betriebskosten zu erreichen. In der Ausführung von 6 wird eine ausreichende Minderung des Kohlenstoffs in der Flugasche erreicht, während sich die Flugasche in der Kammer 7 befindet. Die Verweilzeiten in der Kammer 7 werden dementsprechend eingestellt, um eine ausreichende Zeit für den Abbrand des Kohlenstoffs auf den gewünschten Wert zu erlauben. Die Kammer 7 könnte auch in mehrere Zonen (nicht gezeigt) unterteilt sein, die reduzierte oder veränderliche Pegel des Oxidationsgasstromvolumens, des Sauerstoffpegels und der Temperatur nutzen, um die Verbrennungsrate zu steuern. Jede der anderen Ausführungen der Erfindung kann auch diese Mehrfachzonen-Merkmale verwenden. In Bezug auf 6 wird die Flugasche von den Trägern 2 durch ein Mittel 23 abgeladen und fällt in ein Mittel 18 zum Kühlen der Flugasche. Das Mittel 18 in 6 ist als ein Förderer 40 gezeigt, der die Flugasche zu einer Auslassschütte 41 transportiert. Das Mittel 18 kann auch Querstromgebläse 42 enthalten, die Kühlluft über die Flugasche auf dem Förderer 40 zirkulieren lassen, wenn der Rechen 30 die Flugasche rührt.
Einige allgemeine Maschinenbauelemente, wie etwa Messgeräte, Ventile, Steuergeräte und dgl. sind nicht gezeigt oder beschrieben, außer wenn dies zum Verständnis der Erfindung notwendig ist. Für den größten Teil liegt die Auswahl und Platzierung solcher Einrichtungen innerhalb der Kenntnis des normalen Technikers.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung ungesinterter Flugasche (6) mit einem reduzierten Kohlenstoffgehalt, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: ein Gefäß mit einer Zündkammer (7) und optional einer Brennkammer (10); mindestens eine Trägervorrichtung (2) für Flugasche, wobei die Vorrichtung beweglich in dem Gefäß positioniert ist; eine Einrichtung zur Bewegung der einen oder der mehreren Trägervorrichtungen (19), welche Flugasche aufweisen, durch die Zündkammer (7), und sofern vorhanden, durch die Brennkammer (10); und eine Einrichtung (15) zum Transportieren von sauerstoffhaltigem Gas durch die Zündkammer (7) und sofern vorhanden durch die Brennkammer (10), für einen Kontakt mit der Flugasche in jeder Kammer, wobei die genannte mindestens eine Trägervorrichtung (2) so konstruiert ist, dass sie einen Kontakt des genannten sauerstoffhaltigen Gasstroms (5) mit der Flugasche ermöglichet; dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Trägervorrichtung (2) ein Gitter umfasst oder porös und/oder gasdurchlässig ist, wodurch sie im Einsatz eine strukturelle Trägerfunktion für eine Ascheschicht (6) erhalten und vorsehen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung (15) zum Transportieren von sauerstoffhaltigem Gas unterhalb dem Bett der Flugasche angeordnet ist, so dass das genannte sauerstoffhaltige Gas auf die Flugasche trifft und von der Unterseite des Flugaschebetts durchströmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkammer (7) ferner durch Leitungen (15) für die Gaseinlassströmung in die und die Gasauslassströmung aus der Zündkammer gekennzeichnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkammer (7) ferner eine Gasbewegungsvorrichtung an der Einlassströmungsleitung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktionsgebläse (14) in die Auslassströmungsleitung für die Zündkammer integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recyclingschleife (16) für den Gasstrom (5) von der Auslassströmungs- zu der Einlassströmungsleitung der Zündkammer (7) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (15) zum Transportieren von sauerstoffhaltigem Gas durch die Kammern eine Leitung ist, die sich in Fluidübertragungsverbindung zwischen der Zündkammer (7) und der Brennkammer (10) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (16), die sich in Fluidübertragungsverbindung zwischen der Zündkammer (7) und der Brennkammer (10) befindet, ferner einen Brennkammer-Gasverteiler aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass der Auslassströmungsleitung für die Zündkammer (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) ferner eine Auslassöffnung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktionsgebläse (13) in die Auslassöffnung integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasheizvorrichtung in die Zündkammer (7) integriert ist, wodurch das sauerstoffhaltige Gas erhitzt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2) so verbunden sind, dass sie ein Gestell (22) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Träger (2) in einem Gestell (22) gleich neunzehn ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Gestelle (22) in der Zündkammer (7) gestapelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gestelle (22) gleich vier ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkammer (7) ferner eine Einrichtung (28) zum Rechen der Flugasche in den trägern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) ferner eine ergänzende Heizeinrichtung für den Gasstrom (5) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) ferner eine Einrichtung zum Entladen der Träger aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) ferner einen Brennrezeptor aufweist, der von den Trägern (2) entladene Flugasche sammelt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Brennrezeptor um eine Fördereinrichtung handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) ferner eine Einrichtung zum Rechen der Flugasche auf dem Brennrezeptor aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Einrichtung zur Bewegung des einen oder der mehreren Träger (2) um eine Zündfördereinrichtung (19) handelt, die direkt an den Trägern angebracht ist und durch die Zündkammer (7) und die Brennkammer (10) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündfördereinrichtung (19) einen im Wesentlichen horizontalen Durchlauf durch die Zündkammer (7) vornimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkammer (19) in zwei oder mehr Winkeldurchläufen durch die Zündkammer (7) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Partition einen Teil des sauerstoffhaltigen Gases zu der Brennkammer umleitet, so dass das genannte Gas bereits gezündeten Kohlenstoff berührt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündfördereinrichtung (19) im Wesentlichen mehrere Durchläufe durch die Zündkammer (7) vornimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gefäß ferner eine Einrichtung (18) zum Kühlen der verarbeiteten Flugasche umfasst.
Verfahren zur Senkung des Kohlenstoffanteils von Flugasche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Transportieren von Flugasche (6) durch eine Zündkammer (7); Kontaktherstellung zwischen der Flugasche in der Zündkammer mit einem sauerstoffhaltigen Gas auf einer Temperatur, die zumindest der Zündtemperatur von Kohlenstoff über einen ausreichenden Zeitraum zum Zünden des Kohlenstoffs in der Flugasche entspricht; optionales Transportieren der Flugasche und des gezündeten Kohlenstoffs zu einer Brennkammer (10); Halten der Kohlenstoffverbrennung auf einer die Verbrennung erhaltenden Gastemperatur und Sauerstoffwerten über einen ausreichenden Zeitraum zur Reduzierung des Kohlenstoffanteils der Flugasche auf einen gewünschten Wert; Wiedergewinnung der Flugasche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche (6) während der Verbrennung als ein ununterbrochenes, gasdurchlässiges Bett getragen wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bett von Flugasche (6) durch eine Zündkammer (7) transportiert wird, wo sie auf den erhitzten, sauerstoffhaltigen Gasstrom (5) trifft und danach zu einer Brennkammer (10) transportiert wird, wobei die Verbrennung des genannten Kohlenstoffanteils zur Erzeugung einer Flugasche mit reduziertem Kohlenstoffanteil aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Flugaschebett (6) in einer oder mehreren Trägervorrichtungen (2) transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der einen oder den mehreren Trägervorrichtungen (2) um Kanäle handelt.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (2) miteinander verbunden sind, so dass sie ein Gestell (22) bilden.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Transportierens des Flugaschebetts durch die Zündkammer (7) durch eine Zündfördereinrichtung (19) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Transportierens des Flugaschebetts zu der Brennkammer (10) durch die Zündfördereinrichtung (19) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass sich das sauerstoffhaltige Gas auf einer Temperatur im Bereich von 400°C bis etwa 985°C befindet.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas eine Temperatur von etwa 925°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem sauerstoffhaltigen Gas um Luft handelt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem sauerstoffhaltigen Gas um verhältnismäßig reines O₂ handelt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum für die Zündung im Bereich von etwa 1,0 Minuten bis etwa 6,0 Minuten liegt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, das der Zeitraum für die Zündung ungefähr 3,5 Minuten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufrechterhaltens der Kohlenstoffverbrennung in der Brennkammer (10) erhitztes, Sauerstoff führendes Gas verwendet, das aus der Zündkammer (7) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Wiedergewinnung der Flugasche (6) aus der Brennkammer (10) ferner die Abgabe des Flugaschebetts an eine Einrichtung (18) zum Kühlen der Flugasche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustände zur Erhaltung der Verbrennung des Kohlenstoffanteils derart gegeben sind, dass eine Anhebung und Übertragung der Flugasche (6) in den Gasstrom (5) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 29, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Transportieren der genannten Betten nach unten durch eine Kammer (7); Beaufschlagen zumindest eines Teils des genannten Gasstroms (5) aufeinander folgend auf die Unterseite von mindestens zwei der genannten Mehrzahl von Betten, wenn der genannte Gasstrom aufwärts durch die genannte Kammer strömt.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Strömungsrate des auf die Unterseite der genannten Betten auftreffenden Gasstroms (5) zwischen etwa 1524 und etwa 2896 Normalkubikzentimetern pro Minute je Quadratzentimeter der Aschenauftrefffläche liegt.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Betten seriell abwärts durch eine erste Kammer (7) in einem Gegenstromverhältnis mit mehrstufigem Kontakt zu einem aufwärts fließenden, sauerstoffhaltigen Gasstrom (5) transportiert werden, wobei in einer Mehrzahl der genannten Kontaktstufen der genannte Gasstrom an einer Mehrzahl von Positionen entlang der Unterseite des entsprechenden Betts auf die genannte Flugasche trifft, und wobei die Strömungsrate des genannten Gasstroms zwischen etwa 1524 und 2896 Normalkubikzentimetern pro Minute je Quadratzentimeter der Aschenauftrefffläche oder darunter liegt, um eine Anhebung und Übertragung der Flugasche in den Gasstrom zu verhindern, wobei der genannte Gasstrom auf eine Temperatur zwischen etwa 700°C und etwa 985°C vor den Kontakten mit den genannten Betten erhitzt wird, so dass in mindestens einer der genannten Kontaktherstellungsstufen der Gasstrom mindestens einen Teil des Kohlenstoffanteils der genannten Flugasche an einer Mehrzahl von Positionen entlang der Unterseite des entsprechenden Betts zündet, wobei der genannte Gasstrom als ein intermediärer Gasstrom aus den genannten Kontaktstufen austritt, wobei die darin durch die genannten Kontaktstufen erzeugte Flugasche und der darin enthaltene gezündete Kohlenstoff einen Kontakt mit mindestens einem Teil des genannten intermediären Gasstroms in einer Kohlenstoffbrennstufe unter Bedingungen herstellen, die dazu dienen, die Verbrennung des genannten Kohlenstoffanteils aufrechtzuerhalten, um ein Flugaschenprodukt zu erzeugen, das einen reduzierten Kohlenstoffanteil aufweist.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die genannte Kohlenstoffbrennstufe in der ersten Kammer (7) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die genannte Kohlenstoffbrennstufe in einer zweiten Kammer (10) erreicht wird, die auf einer Temperatur und einem Sauerstoffpegel gehalten wird, die kleiner oder gleich der Temperatur und dem Sauerstoffpegel in der genannten ersten Kammer (7) sind.
Verfahren nach Anspruch 49, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Übertragen der Flugasche mit darin gezündetem Kohlenstoffanteil nach den genannten Kontaktstufen aus den genannten Betten zu der genannten zweiten Kammer Bilden eines neuen Betts der genannten Flugasche und eines gezündeten Kohlenstoffanteils in der genannten zweiten Kammer; und Leiten eines zweiten sauerstoffhaltigen Gasstroms, der den genannten intermediären Gasstrom umfasst, in Kontakt mit dem genannten neuen Bett, so die genannte Kohlenstoffbrennstufe erreicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gefäß folgendes umfasst: eine einzelne Kammer (7), in der sowohl das Zünden als auch das Brennen ausgeführt werden; wobei die genannte zumindest eine Trägervorrichtung für ein Flugaschebett (6) beweglich in der genannten Kammer positioniert und so konstruiert ist, dass sie an einer Zündposition die Beaufschlagung und Durchströmung des sauerstoffhaltigen Gasstroms (5) an einer Mehrzahl von Positionen entlang der Unterseite des genannten Betts ermöglicht; eine Einrichtung zum Leiten des genannten Gasstroms nach oben in Richtung des genannten Flugaschebetts, während eine Anhebung und Übertragung der genannten Flugasche in den Gasstrom verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung ferner folgendes umfasst: eine Einrichtung (19) zur Bewegung des genannten Trägers zwischen der genannten Zündposition und einer oder mehreren anderen Positionen innerhalb der genannten Kammer; wobei die genannte Vorrichtung in der Lage ist, einen weiteren Kontakt des genannten Gasstroms mit dem genannten Flugaschebett zu bewirken, wenn sich das genannte Bett an mindestens einer der genannten anderen Positionen befindet.