RU2595747C2

RU2595747C2 - Способ и устройство для обработки донной золы и летучей золы сжигательной установки

Info

Publication number: RU2595747C2
Application number: RU2013150513/03A
Authority: RU
Inventors: Кент Олис ХИКС; Сурендра ЧАВДА; Джеймс САНТОИАННИ; Александр ГОРОДЕЦКИЙ; НИРОП Питер ВАН
Original assignee: АЛЬТЕР ЭнЭрДжи КОРП.
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2016-08-27
Also published as: US20150112114A1; US9669248B2; RU2013150513A; US20120264995A1; CN103608115B; US9314655B2; WO2012142253A3; EP2696982A2; WO2012142253A2; US9468787B2; US20150112115A1; CA2832895A1; CN103608115A

Abstract

Изобретение относится к способам и устройству для обработки зольных продуктов сгорания для безопасной и экономичной утилизации. Техническим результатом является улучшение термической среды сжигательной установки. Способ содержит этапы, на которых собирают золу от сжигательной установки, подают собранную золу и дополнительный подаваемый материал в реактор газификации/стеклования, проводят стеклование золы и дополнительного подаваемого материала в реакторе газификации/стеклования для образования шлака расплавленного материала, обеспечивают протекание шлака из реактора газификации/стеклования и его затвердевание за пределами реактора газификации/стеклования проводят газификацию летучих компонентов в золе и дополнительном подаваемом материале, подают воздух к зоне вторичного сгорания в реакторе газификации/стеклования, и сжигают синтез-газ, сгенерированный в реакторе газификации/стеклования в зоне вторичного сгорания для улучшения термической среды сжигательной установки. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам и устройству для обработки зольных продуктов сгорания для безопасной и экономичной утилизации.

Уровень техники

Типичные работающие на ископаемом топливе электростанции и другие сжигательные установки, такие как мусоросжигательные установки, производят в больших количествах донную золу, которая образуется в качестве остатка в камере сгорания после сжигания топлива, и летучую золу, выходящую с выпуском газообразных продуктов сгорания через дымовую трубу. Зольные продукты могут содержать в значительных количествах токсичные вещества, такие как элементарные металлы, оксиды металлов, сера и хлор, которые считаются опасными для окружающей среды. Состав золы часто приводит к ограничениям в отношении утилизации золы, и могут потребоваться значительные расходы на сбор и доставку золы на место захоронения опасных отходов, которое может иметь неудобное расположение и значительные утилизационные сборы, причем само это место остается опасным для окружающей среды.

Были сделаны предложения по превращению золы разнообразными способами переработки в форму, предназначенную для уменьшения опасности и сокращения расходов на утилизацию. Большая часть этих предложений не была принята, и по-прежнему существует потребность и намерение осуществления более эффективной и экономичной обработки.

Сущность изобретения

В первом аспекте способ для обработки золы от сжигательных установок включает: сбор золы от сжигательной установки; введение собранной золы и дополнительного подаваемого материала в реактор газификации/стеклования; стеклование золы и дополнительного подаваемого материала в реакторе газификации/стеклования для образования шлака расплавленного материала; обеспечение протекания шлака из реактора газификации/стеклования и его затвердевания за пределами реактора газификации/стеклования; газификацию летучих компонентов в золе и дополнительном подаваемом материале; и использование синтез-газа, образующегося в реакторе газификации/стеклования для улучшения температурных условий среды сжигательной установки.

В следующем аспекте устройство включает сжигательную установку, реактор газификации/стеклования, первый подающий канал для переноса донной золы из нижней части сжигательной установки в реактор газификации/стеклования, систему извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки, второй подающий канал для переноса летучей золы, собранной системой извлечения, в реактор газификации/стеклования, и третий канал для направления синтез-газа, образующегося в реакторе газификации/стеклования, обратно в сжигательную установку.

В следующем аспекте способ для обработки золы от сжигательных установок включает в себя: сбор золы от сжигательной установки, введение собранной золы в реактор стеклования, стеклование золы в реакторе стеклования для образования шлака расплавленного материала, обеспечение протекания шлака из реактора стеклования и его затвердевания за пределами реактора стеклования, газификацию летучих компонентов в золе и дополнительном подаваемом материале, и направление дымового газа, образующегося в реакторе стеклования, в теплообменник, в котором теплообменник присоединен к теплоутилизационному парогенератору, который принимает выпуски от сжигательной установки.

В следующем аспекте устройство включает сжигательную установку, реактор стеклования, первый подающий канал для переноса донной золы из нижней части сжигательной установки в реактор газификации/стеклования, систему извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки включающий теплоутилизационный парогенератор, второй подающий канал для переноса летучей золы, собранной системой извлечения, в реактор стеклования, и систему извлечения летучей золы из отходящего газа реактора стеклования, включающую теплообменник, присоединенный к теплоутилизационному парогенератору.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет блок-схему примерной системы для обработки золы.

Фиг. 2 представляет блок-схему еще одной примерной системы для обработки золы.

Фиг. 3 представляет схематическую иллюстрацию некоторых частей примерной системы для обработки золы.

Фиг. 4 представляет схематическую иллюстрацию некоторых частей еще одной примерной системы для обработки золы.

Подробное описание

Описаны устройство и способ, которые позволяют обрабатывать донную золу, летучую золу, или донную золу и летучую золу для утилизации. В разнообразных вариантах осуществления данный способ можно включать некоторые или все из следующих стадий, например, сбор летучей золы из выпусков сжигательной установки и донной золы от сжигательной установки, введение собранной летучей золы и донной золы в реактор газификации/стеклования (GVR), необязательное введение дополнительного подаваемого материала, отличного от золы, в реактор GVR, причем данный подаваемый материал может представлять собой любой материал, подходящий для газификации, такой как твердые бытовые отходы (MSW), полученное из переработанных отходов топливо (RDF), биомасса, уголь, опасные отходы, медицинские отходы, потоки жидких отходов угля или других углеродистых продуктов, или сочетание любых таких материалов, стеклование золы и любых других инертных ингредиентов, содержащихся в подаваемом материале, в реакторе GVR для образования шлака расплавленного материала, который включает в значительном количестве (например, вплоть до около 90% или более) опасного материала из подаваемого материала, обеспечение вытекания шлака из реактора GVR и его затвердевания за пределами реактора GVR в готовом виде для безопасной утилизации без ущерба для окружающей среды, газификацию летучих компонентов, которые содержат летучая зола, донная зола и дополнительный подаваемый материал, и направление любого синтез-газа, образующегося в реакторе GVR, обратно в сжигательную установку, где его можно сжигать для улучшения термической среды сжигательной установки.

Устройство для осуществления данного способа может принимать разнообразные формы, среди которых, в качестве частей общей системы, присутствуют в сочетании сжигательная установка, реактор газификации/стеклования (GVR), например, плазменный реактор газификации/стеклования (PGVR), первый подающий канал для переноса донной золы из нижней части сжигательной установки в реактор GVR, система извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки, которая может включать одно или несколько из таких устройств, как теплоутилизационный парогенератор (или бойлер, или теплообменник), скруббер и рукавный фильтр между сжигательной установкой и дымовой трубой, а также второй подающий канал для переноса летучей золы, собранной системой извлечения, в реактор GVR. Реактор GVR может включать в себя отверстие для выпуска шлака, и может быть предусмотрен внешний приемник шлака для затвердевания шлака.

Можно осуществлять многочисленные варианты данного способа или устройства. Например, донная зола и летучая зола могут поступать совместно или раздельно в реактор GVR, и зола может поступать отдельно или совместно с другим подаваемым материалом. Если используют плазменный реактор газификации/стеклования (PGVR), зола и другие материалы, если они используются, могут поступать через загрузочное окно (или подающий желоб) над углеродистым слоем реактора PGVR или через фурму в углеродистый слой, отдельно или совместно с выбросами плазменного факела. Одно устройство, которое включает введение дисперсного материала с выбросами плазменного факела, представлено в патенте США № 4761793 (Dighe) «Плазменное подающее сопло», который включается в настоящий документ посредством ссылки.

Варианты осуществления включают в себя такие варианты, в которых газообразные продукты реактора газификации поступают в форме синтез-газа в сжигательную установку и/или поступают в теплообменник, который может быть соединен с теплоутилизационным парогенератором системы отходящего газа сжигательной установки.

Все следующие необязательные варианты способа и устройства, которые описаны ниже, представляют собой примеры подходящих технологий обработки золы.

Считается, что описанный предмет настоящего изобретения предоставляет возможности для улучшенных экономических результатов обработки золы. В число достижимых полезных аспектов входит не только упрощение утилизации металлических и других токсичных составляющих ингредиентов золы вследствие изменения формы (или стеклования) и превращения в твердые материалы, из которых затруднена утечка указанных составляющих ингредиентов, но также разложение токсичных материалов, таких как диоксин и фуран.

Рассмотрим фиг. 1, представляющую систему, которая включает в себя сжигательную установку 10 и реактор газификации/стеклования (GVR) 12. Сжигательная установка 10 содержит выпуск 13 донной золы. Предусмотрен подающий контур или канал в форме канала 14 от выпуска 13 сжигательной установки 10 до GVR 12 для подачи донной золы от сжигательной установки в GVR.

Сжигательная установка 10 включает в себя выпуск 15 отходящего газа, который присоединен каналом в форме канала 16 к системе 18 извлечения летучей золы, которая в данном примере, включает соединенные последовательно теплоутилизационный парогенератор (или бойлер) 20, скруббер 22 и рукавный фильтр 24, причем от каждого из них некоторое количество летучей золы извлекается из выпусков 20a, 22a и 24a соответственно, данных отдельных компонентов.

Парогенератор 20 представлен с подачей подающей воды бойлера (BFW) и выпуском пара (который поступает, например, в турбину для производства электроэнергии).

Летучая зола и другие сопутствующие вещества, извлекаемые из выпусков 20a, 22a и 24a, объединяются друг с другом в канале в форме канала 26, который присоединен к каналу в форме канала 28 для подачи летучей золы в реактор GVR 12. Некоторые из составляющих ингредиентов, собранных из выпусков 20a, 22a и 24a, могут выходить из канала 26 по отводящему потоку каналу 30 для последующей обработки и утилизации за пределами описанной системы. Как правило, предусмотрено проектирование и использование системы для максимального повышения количества летучей золы и сопутствующего материала из канала 26, поступающего в реактор GVR 12 через канал 28.

Рециркуляция золы в реактор газификации может все же приводить к тому, что некоторые летучие металлы возвращаются в сжигательную установку. Поскольку не все металлы можно удалять в форме шлака, может происходить накопление определенных металлов (например, таких как ртуть, свинец, цинк и другие) в потоке золы. Отводимый поток можно использовать для нейтрализации таких металлов в потоке золы. Отводимый поток может иметь значительно меньшую массу, чем первоначальный поток золы.

Некоторые газообразные и другие материалы в выпусках 15 сжигательной установки могут проходить через систему 18 извлечения летучей золы без сбора, причем такие газообразные и другие материалы можно выводить в форме дымового газа через выпуск 32. Скруббер 22 и рукавный фильтр 24 и/или другие возможные устройства могут обеспечивать достаточный сбор и очистку выбросов, в результате чего становится безопасным выведение дымового газа через выпуск 32 в атмосферу. Не является обязательным выпуск всего диоксида углерода; может оказаться полезной рециркуляция любых продуктов сгорания обратно в реактор GVR 12, если это желательно.

Действие реактора GVR 12 приводит к значительному разрушению токсичных составляющих ингредиентов потоков летучей золы из каналов 14 и 28, таких как диоксин и фуран, в дополнение к образованию шлака. Шлак можно выпускать из реактора газификации 12 через нижнее выпускное отверстие 12a, когда он находится в расплавленной (или стеклообразной) форме, и направлять через канал 34 в приемник (не представлен на чертеже) для затвердевания. Затвердевший шлак обычно содержит в значительных количествах металлические и другие нежелательные элементы из летучей золы, а также из других подаваемых материалов, если их используют), которые обрабатывают в реакторе GVR. Любой способ образования шлака, который описан в настоящем документе, может включать введение флюсующих материалов в реактор GVR.

Кроме того, пример на фиг. 1 представляет верхний выпуск 12b реактора GVR 10 для газообразных продуктов реактора GVR, которые можно направлять через канал 36 в качестве синтез-газа для сгорания в сжигательной установке 10.

Таблицы 1 и 2 содержат данные, представляющие эксплуатационные характеристики системы, проиллюстрированной на фиг. 1.

Эти таблицы представляют количества компонентов в различных точках системы. Номера столбцов таблиц соответствуют отдельным цифрам на фиг. 1. Столбец 1 представляет донную золу от сжигательной установки 10, которая проходит через канал 14; столбец 2 представляет рециркулированную летучую золу, которая проходит через канал 28; столбец 3 представляет шлак, извлекаемый из реактора GVR через канал 34; столбец 4 представляет унос из реактора GVR (например, синтез-газ), который проходит через канал 36; и столбец 5 представляет отводимый поток из канала 30. Таблица 1 представляет количества в подаваемом состоянии при пуске, и таблица 2 представляет количества после того, как работающий реактор достигает состояние равновесия. Количества представлены в килограммах в сутки. К числу значительных явлений, которые проиллюстрированы этими данными, относится то, что полный выпуск золы с металлами и их оксидами, включая S и Cl, составляет 25000 кг/сутки в форме донной золы и 65000 кг/сутки в форме летучей золы (т.е. в сумме это составляет около 31000 кг/сутки), в то время как равновесный шлак составляет около 27400 кг/сутки (или около 88%) указанных материалов в данном примере, и остается лишь небольшое количество в отводимом потоке, которое подлежит утилизации другим способом.

Таблицы 1 и 2 также показывают, что содержание диоксинов и токсический эквивалент (TEQ) отводимого потока в столбце 5 сокращается по отношению к содержанию в суммарном количестве золы.

Некоторые сжигательные установки работают неэффективно и оставляют большое количество углерода в донной золе. Путем рециркуляции донной золы и возвращения газа, образующегося в реакторе газификации над решеткой сжигательной установки, температура сжигательной установки может увеличиваться, и в результате этого повышается расход углерода в самой сжигательной установке.

Фиг. 2 иллюстрирует еще одну примерную систему. Аналогичные части система на фиг. 2 обозначены такими же условными номерами, как на фиг. 1. К числу разнообразных отличий от системы на фиг. 1 относятся следующие: вместо подачи синтез-газа из реактора GVR 12 обратно в сжигательную установку 10, золу на фиг. 2 обрабатывают в реакторе стеклования (VR) 112. Энергия, используемая для стеклования инертных составляющих ингредиентов, может поступать от топлива, от потока отходов, имеющих подходящее энергосодержание, и/или посредством применения плазмы, которую используют, например, в плазменном реакторе стеклования. Реактор такого типа можно эксплуатировать в условиях окисления, таким образом, что газообразный выпускаемый продукт представляет собой дымовой газ. Дымовой газ, выходящий из верхнего выпуска 112b, проходит в следующую извлекающую золу систему 118, которая включает теплообменник 120, скруббер 122 и рукавный фильтр 124 с золой и, возможно, другими материалами, собранными из соответствующих выпусков 120a, 122a и 124a, которые поступают в канал 130 для выведения из системы и последующей обработки в другом месте. Газообразный поток, выходящий из системы 118, проходит через канал 132 в дымовую трубу вместе с газами в канале 32 из системы 18. Теплообменник 120 системы извлечения 118 имеет впуск для подающей воды бойлера (BFW), которая предварительно нагревается потоками, выходящими из реактора VR, и затем поступает в теплоутилизационный парогенератор 20 системы извлечения 18.

В системе на фиг. 2, реактор используют в качестве реактора стеклования, который способен полностью сжигать любой материал внутри емкости, превращая при этом в шлак любой зольный компонент в возможной степени. Вместо рециркуляции горячего газа обратно в сжигательную установку, тепло извлекают в теплообменнике и используют для нагревания подаваемой воды бойлера, которую использует теплоутилизационный парогенератор 20. После этого поток, выходящий из реактора стеклования, очищают и выпускают. Система на фиг. 2 позволяет выбирать очистное оборудование в зависимости от потока отходящего газа из реактора стеклования (например, меньший размер) и конкретных металлов/загрязняющих веществ в потоке отходящего газа из реактора стеклования. В целом, так можно получать улучшенную систему очистки, возможно, при сниженном уровне выпусков. В системе на фиг. 1 весь газ из реактора газификации возвращается в сжигательную установку.

Кроме того, система на фиг. 2 отличается от системы на фиг. 1 тем, что летучая зола, собранная системой извлечения летучей золы 18, поступает по каналу 27, присоединенному к каналу 14, который содержит донную золу от сжигательной установки 10, и летучая зола и донная зола поступают совместно в реактор VR 112.

Таблица 3 представляет суммарный поток, показывая еще более значительное снижение уровня золы, для которой требуется дополнительная обработка (утилизация опасных отходов). Металлы и оксиды, а также S и Cl, содержащиеся в шлаке из реактора VR, как представляет столбец 3, составляют около 90% этих ингредиентов в золе, как представлено в столбцах 1 и 2, и, соответственно, остается меньше золы для дополнительной обработки, как представлено в столбце 4. Кроме того, система на фиг. 2 обеспечивает значительное уменьшение выпускаемых количеств диоксинов и TEQ, для которых требуется дополнительная обработка. Разумеется, системы и способы, которые описаны в настоящем документе, можно надлежащим образом использовать даже и без таких результатов.

Разнообразные отличительные особенности системы на фиг. 2 можно использовать индивидуально в системе, таким образом, как представлено на фиг. 1, а также совместно в сочетании, как представлено на фиг. 2.

Скрубберы 22 и 122 описанных выше систем можно устанавливать таким образом, что впускаемые в них потоки от источника (не представлен на чертежах) в дополнение к компонентам 20 и 120, соответственно, включают количества очищающих веществ, таких как известь и активированный уголь.

Дополнительные аспекты систем, которые можно варьировать, включают: изменения впускаемых в реактор внешних подаваемых материалов, в том числе с использованием или без использования плазменных факелов; или изменения количества впускаемого в реактор воздуха или кислорода (например, чтобы обеспечить более или менее полное стехиометрическое сгорание), включая: для такой системы, которая представлена на фиг. 1 и предназначена, чтобы производить синтез-газ для сжигательной установки 10, субстехиометрические количества воздуха, и кислорода, или воздуха или кислорода, которые можно подавать (или впускать) в реактор 12, в то время как более полные стехиометрические количества могут присутствовать в реакторе такой системы, которая представлена на фиг. 2 и предназначена, чтобы производить дымовой газ. В других вариантах осуществления воздух, и кислород, или воздух и кислород можно подавать в реактор стеклования, в котором количество кислорода превышает стехиометрическое количество.

В следующем варианте осуществления система может быть оборудована необязательными работающими каналами и клапанами, таким образом, чтобы эта система могла работать в режиме синтез-газа или в режиме дымового газа, когда это желательно.

В качестве дополнения или альтернативы введения выпускаемого из GVR синтез-газа в сжигательную установку, как представлено на фиг. 1, синтез-газ может иметь и другие последующие применения, например, для производства любого одного или нескольких ресурсов, таких как тепло, пар, электроэнергия и жидкое топливо.

Для необязательной работы в режиме дымового газа может быть установлена дополнительная горелка в верхней части (например, в верхней части объема) реактора, чтобы сжигать синтез-газ, образующийся в нижней части реактора, в то время как воздух, кислород, или воздух и кислород добавляют к синтез-газу.

Любое такое производство дымового газа из синтез-газа можно также осуществлять, направляя синтез-газ в камеру сгорания, находящуюся снаружи относительно GVR.

Извлекающая золу система 118 на фиг. 2 представляет собой пример специализированной системы очистки газа, которую можно использовать для очистки дымового газа или синтез-газа, чтобы отделять частицы летучей золы, непрореагировавшего углерода, летучих металлов, серы и хлора, которые могут присутствовать.

Любые продукты очистной системы, такой как система 118, можно вводить обратно в любую сжигательную установку (или GVR) в качестве дополнения или альтернативы непосредственного выпуска дымового газа в атмосферу.

Система на фиг. 2 интегрирует паровую систему от бойлера/теплообменника на стороне реактора стеклования с паровой системой сжигательной установки. Паровая система реактора стеклования регенерирует некоторую дополнительную энергию, которая не была бы извлечена в других условиях. Углерод из донной золы и летучей золы сгорает в реакторах стеклования, и энергия регенерируется в форме тепла. Это тепло можно превращать в пар и объединять с паровой системой сжигательной установки для производства энергии.

Очевидно, что можно практически осуществлять также дополнительные модификации и сочетания модификаций описанных систем. Например, в любой системе, представленной на фиг. 1 или 2, включая упомянутые изменения, реактор можно непосредственно присоединять к сжигательной установке, или он может быть самостоятельным и присоединенным к сжигательной установке любыми требуемыми каналами (которые могут присутствовать в любой форме проходов, например, в форме системы металлических труб, трубопроводов или каменной кладки).

Фиг. 3 представляет обобщенное схематическое изображение примерной системы, в которой сжигательная установка 210 объединена или интегрирована с реактором 212, который находится вблизи подающего желоба 213 для подачи донной золы от сжигательной установки, который имеет опорную стойку 214, непосредственно присоединенную к реактору. В одном варианте осуществления проиллюстрированное устройство 213 подающего желоба может включать деталь внутренней отводящей катушки (не представлена на чертеже) для необязательного использования, такого как отвод золы из реактора 212 при выключении реактора. Кроме того, фиг. 3 дополнительно представляет выпуск синтез-газа 212b из реактора 212, который имеет непосредственное соединение с конструкцией сжигательной установки 210 в соединительном устройстве 236.

Устройство, представленное на фиг. 3, можно использовать для обработки в реакторе 212 донной золы от сжигательной установки 210 (как правило, ее количество значительно превышает количество летучей золы, которое, вероятно, будет производить сжигательная установка). Устройство на фиг. 3 можно дополнительно модифицировать для обработки летучей золы, например, согласно фиг. 1 или 2. Фиг. 4 представляет модификацию устройства на фиг. 3 с входным отверстием 228 для введения летучей золы в реактор 212. Используя пример на фиг. 3 и 4, определенные каналы на фиг. 1 и 2 можно заменять каналами других типов для введения золы дополнительных материалов в реактор.

Некоторые их отличительных особенностей устройства на фиг. 3, которые присутствуют (или необязательно присутствуют), представляют собой то, что воздух (кислород) для сжигательной установки 210 и реактора 212, благодаря своему близкому расположению, может поступать из того же воздуходувного источника (не представлен на чертеже). Это включает воздух для газификации в GVR 212, а также любой воздух для других целей, таких как сгорание синтез-газа GVR, если это желательно, и плазменного факельного газа или защитного газа, если его используют.

Фиг. 3 представляет примерный реактор 212, который включает впуск 238 воздуха в свою верхнюю область для сгорания синтез-газа. Такое расположение может быть также необязательно оборудовано горелкой (или запальным устройством) для синтез-газа, которые используют, когда это желательно. В данном примере верхняя часть реактора 212 называется термином «зона вторичного сгорания синтез-газа».

Фиг. 3 представляет примерный реактор 212, который представляет собой плазменный реактор GVR с плазменными факелами 240 для направления плазменного выброса в нижнюю секцию GVR (в которой, как правило, находится углеродистый слой).

Реактор 212 также имеет дополнительный впуск подаваемого материала (форсунку или фурму) 242 для любого подаваемого материала, вводимого в дополнение к донной золе из сжигательной установки 210. Дополнительный подаваемый материал может представлять собой любой из перечисленных выше материалов или другой материал, введение которого может быть желательным, включая такие материалы, как медицинские отходы, кокс (или другие углеродистые материалы), а также разнообразные смеси подаваемых материалов.

В нижней части реактора 212 находится выпускное отверстие 212a для выпуска шлака, который протекает через канал 234 в некоторый приемник. Хотя в описанных системах можно использовать реакторы разнообразных типов, преимуществом обладают плазменные GVR для газификации и/или стеклования золы. Особенный интерес представляет собой тип плазменных реакторов GVR, содержащих неподвижный слой, который образует углеродистый материал (например, металлургический кокс или другой углеродистый материал) в нижней части вертикальной конструкции реактора, с фурмами для плазменных факелов и для возможного впуска воздуха, других газов и/или дисперсных твердых материалов. Конкретные примеры подходящих плазменных реакторов GVR, а также описания углеродистых слоев, которые могут включать значительные количества углерода не только из ископаемого топлива, может представлять публикация патентной заявки США № 2010/0199557 от 12 августа 2010 г. (Dighe и др.), озаглавленная «Плазменный реактор газификации»; публикация патентной заявки США № 2012/00061618 от 15 марта 2012 г. (Santoianni и др.) и публикация патента США № 13/199813 от 09 сентября 2011 г. (Gorodetsky и др.), причем все они включатся посредством ссылки в настоящий документ в отношении своих описаний плазменных реакторов GVR, систем газификации и их эксплуатации.

Кроме того, реакторы PGVR и их разнообразные применения описывают, например, патент США № 7632394 (Dighe и др.), выданный 15 декабря 2009 г. и озаглавленный «Система и способ для переработки тяжелых углеводородов»; и публикация патентной заявки США № 2009/0307974 (Dighe и др.), озаглавленная «Система и способ для сокращения парникового газа и переработки биомассы», которые включены посредством ссылки в настоящий документ в отношении своих описаний реакторов PGVR и способов, осуществляемых с их применением.

Хотя в данном документе описаны разнообразные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть, однако, очевидным, что специалисты в данной области техники могут предложить разнообразные модификации, изменения и приспособления этих вариантов осуществления для достижения некоторых или всех преимуществ настоящего изобретения. Таким образом, предусмотрено, что описанные варианты осуществления включают все такие модификации, изменения и приспособления без выхода за пределы объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Claims

1. Способ обработки золы от сжигательных установок, содержащий этапы, на которых:
собирают золу от сжигательной установки;
подают собранную золу и дополнительный подаваемый материал в реактор газификации/стеклования;
проводят стеклование золы и дополнительного подаваемого материала в реакторе газификации/стеклования для образования шлака расплавленного материала;
обеспечивают протекание шлака из реактора газификации/стеклования и его затвердевание за пределами реактора газификации/стеклования;
проводят газификацию летучих компонентов в золе и дополнительном подаваемом материале;
подают воздух к зоне вторичного сгорания в реакторе газификации/стеклования, и
сжигают синтез-газ, сгенерированный в реакторе газификации/стеклования в зоне вторичного сгорания для улучшения термической среды сжигательной установки.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительный подаваемый материал содержит, по меньшей мере, один из следующих материалов:
твердые бытовые отходы (MSW), полученное из переработанных отходов топливо (RDF), биомасса, уголь, опасные отходы, медицинские отходы, потоки жидких отходов угля или других углеродистых продуктов или их сочетание.

3. Способ по п. 1, в котором зола содержит этап, на котором: вводят донную золу и летучую золу в реактор газификации/стеклования совместно или раздельно.

4. Способ по п. 1, в котором подают золу через загрузочное окно или подающий желоб выше углеродистого слоя реактора газификации/стеклования.

5. Способ по п. 1, в котором подают золу через фурму в углеродистый слой реактора газификации/стеклования.

6. Способ по п. 1, в котором подают золу в реактор газификации/стеклования отдельно или совместно с выбросами плазменного факела.

7. Способ по п. 1, в котором расплавленный шлак включает в себя опасный материал из дополнительного подаваемого материала.

8. Способ по п. 7, в котором расплавленный шлак включает в себя вплоть до около 90% опасного материала из дополнительного подаваемого материала.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
вводят субстехиометрические количества воздуха, кислорода, или воздуха и кислорода в реактор газификации/стеклования.

10. Устройство для обработки зольных продуктов сгорания, содержащее:
сжигательную установку;
реактор газификации/стеклования;
впуск воздуха в зоне вторичного сгорания в реакторе газификации/стеклования,
горелку в зоне вторничного сгорания,
соединительное устройство, выполненное с возможностью соединения зоны вторичного сгорания в реакторе газификации/стеклования напрямую со сжигательной установкой,
первый подающий канал для переноса донной золы из нижней части сжигательной установки в реактор газификации/стеклования;
систему извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки;
второй подающий канал для переноса летучей золы, собранной системой извлечения, в реактор газификации/стеклования; и
третий канал для направления продуктов сгорания синтез-газа, образующихся в реакторе газификации/стеклования, обратно в сжигательную установку.

11. Устройство по п. 10, дополнительно содержащее:
выпуск отводимого потока, присоединенный ко второму подающему каналу.

12. Устройство по п. 10, в котором реактор газификации/стеклования включает в себя отверстие для выпуска шлака и внешний приемник шлака для затвердевания шлака.

13. Устройство по п. 10, в котором реактор газификации/стеклования содержит:
плазменный реактор газификации/стеклования (PGVR).

14. Устройство по п. 10, в котором система извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки содержит одно или более из следующих устройств:
теплоутилизационный парогенератор, бойлер, теплообменник, скруббер и рукавный фильтр между сжигательной установкой и дымовой трубой.

15. Способ обработки золы от сжигательных установок, содержащий этапы, на которых:
собирают золу от сжигательной установки;
вводят собранную золу в реактор стеклования;
проводят стеклование золы в реакторе стеклования для образования шлака расплавленного материала;
обеспечивают протекание шлака из реактора стеклования и его затвердевание за пределами реактора стеклования;
проводят газификацию летучих компонентов в золе и дополнительном подаваемом материале; и
направляют дымовой газ, образующийся в реакторе стеклования, в теплообменник, причем теплообменник присоединен к теплоутилизационному парогенератору, который принимает выпуск от сжигательной установки.

16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором:
вводят дополнительный подаваемый материал в реактор стеклования, в котором дополнительный подаваемый материал содержит, по меньшей мере, один из следующих материалов: твердые бытовые отходы (MSW), полученное из переработанных отходов топливо (RDF), биомасса, уголь, опасные отходы, медицинские отходы, потоки жидких отходов угля или других углеродистых продуктов или их сочетание.

17. Способ по п. 15, в котором зола включает в себя:
донную золу и летучую золу, поступающую в реактор стеклования совместно или раздельно.

18. Способ по п. 15, в котором подают золу через загрузочное окно или подающий желоб выше углеродистого слоя реактора стеклования.

19. Способ по п. 15, в котором подают золу через фурму в углеродистый слой реактора стеклования.

20. Способ по п. 15, в котором подают золу в реактор стеклования отдельно или совместно с выбросами плазменного факела.

21. Способ по п. 15, в котором расплавленный шлак включает в себя опасный материал из дополнительного подаваемого материала.

22. Способ по п. 21, в котором расплавленный шлак включает в себя вплоть до около 90% опасного материала из дополнительного подаваемого материала.

23. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором:
вводят стехиометрические количества воздуха, кислорода, или воздуха и кислорода в реактор стеклования.

24. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором:
подают воздух и/или кислород в реактор стеклования, в котором количество кислорода превышает стехиометрическое количество.

25. Устройство для обработки зольных продуктов сгорания, содержащее:
сжигательную установку;
реактор стеклования;
первый подающий канал для переноса донной золы из нижней части сжигательной установки в реактор газификации/стеклования;
систему извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки, включающую в себя теплоутилизационный парогенератор;
второй подающий канал для переноса летучей золы, собранной системой извлечения, в реактор стеклования; и
систему извлечения летучей золы из отходящего газа реактора стеклования, включающую теплообменник, присоединенный к теплоутилизационному парогенератору.

26. Устройство по п. 25, в котором реактор стеклования включает в себя:
отверстие для введения дополнительного подаваемого материала в реактор стеклования, причем дополнительный подаваемый материал может включать, по меньшей мере, один из следующих материалов: твердые бытовые отходы (MSW), полученное из переработанных отходов топливо (RDF), биомасса, уголь, опасные отходы, медицинские отходы, потоки жидких отходов угля или других углеродистых продуктов или их сочетание.

27. Устройство по п. 25, в котором система извлечения летучей золы из отходящего газа сжигательной установки дополнительно содержит одно или несколько из следующих устройств:
скруббер и рукавный фильтр, установленные между сжигательной установкой и дымовой трубой.

28. Устройство по п. 25, в котором система извлечения летучей золы из отходящего газа реактора стеклования дополнительно содержит одно или несколько из следующих устройств:
скруббер и рукавный фильтр, установленные между сжигательной установкой и дымовой трубой.

29. Устройство по п. 25, в котором реактор стеклования включает в себя отверстие для выпуска шлака и внешний приемник шлака для затвердевания шлака.

30. Устройство по п. 25, в котором реактор стеклования содержит:
плазменный реактор стеклования.