專利名稱：用于操作熔爐的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于操作熔爐的方法，并且更具體地講，涉及通過包括向熔爐中引入含水粘土用于操作熔爐例如流化床反應(yīng)器的方法。
背景技術(shù)：
燃燒過程可用于發(fā)電廠熔爐以產(chǎn)生用于操作鍋爐或蒸汽發(fā)生器的熱量，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生電力。用于這樣過程的燃料可包括煤、石油焦和/或得自生物質(zhì)的生物燃料。該燃料可包括含有堿的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它含堿材料可用于該過程例如，以捕獲環(huán)境污染物。一些發(fā)電廠可包含采用例如，有時(shí)稱為“流化床燃燒”過程的方法進(jìn)行操作的系統(tǒng)。這樣過程的一個(gè)實(shí)例為循環(huán)流化床燃燒過程，后者可用于產(chǎn)生電力。循環(huán)流化床反應(yīng)器的一些實(shí)例可包括氣化器、燃燒器和蒸汽發(fā)生器，并且通常，循環(huán)流化床反應(yīng)器具有直立的熔爐或鍋爐。在操作期間，燃料例如微粒狀燃料被引入到熔爐的較低部分，并且主要和次要?dú)怏w例如空氣可通過熔爐的底部和/或側(cè)壁供給。燃料的燃燒發(fā)生于燃料顆粒和其它固體顆粒，例如其可被包含在用于二氧化硫捕獲中的碳酸鈣和/或惰性材料的床。例如，流化床反應(yīng)器(即熔爐)可被安裝以在燃燒過程期間將燃料顆粒和其它材料的床懸掛在主要和/或次要?dú)怏w的向上吹動噴射流之上。向上吹動噴射流促進(jìn)流體顆粒與其它物料的混合，其通過，例如減少不合需要的排放和增加燃燒與傳熱效率用于改善燃燒。夾帶于床中的廢氣和/或固體顆粒可經(jīng)排氣口，例如熔爐的上部離開熔爐并可傳到顆粒分離器。在顆粒分離器中，大部分或基本上全部的固體顆粒可與廢氣分離。通常，采用切向力以從廢氣分離顆粒的一個(gè)或更多個(gè)旋風(fēng)分離器與熔爐連接。在正常運(yùn)行期間，旋風(fēng)分離器能夠自廢氣分離約99. 9%的顆粒。然后廢氣與任何剩余的固體顆?；蝻w塵可在被最終釋放進(jìn)入大氣之前通過另外的處理單元。例如，在大氣循環(huán)流化床系統(tǒng)中，廢氣流經(jīng)鍋爐并經(jīng)過其包含供水的鍋爐管， 提供熱量以將水轉(zhuǎn)化為蒸汽。然后蒸汽可用于驅(qū)動蒸汽輪機(jī)，產(chǎn)生電力。廢氣可通過熱交換器以回收至少一部分在燃燒過程期間產(chǎn)生的熱量，并且廢氣可通過環(huán)境處理單元以減少不合需要的排放水平，例如污染物如氮氧化物(“NOx”)、硫氧化物(“SOx”)和/或顆粒物質(zhì)(“PM，，)。自顆粒分離器回收的固體顆粒例如底灰可返回到循環(huán)流化床反應(yīng)器的床用于隨后的反應(yīng)和/或自床除去。在加熱的底灰中含有的能量可在該灰被循環(huán)到循環(huán)流化床反應(yīng)器之前至少部分地回收，例如回收于集成的流化床熱交換器中。一種例證性的集成流化床熱交換器為INTREX 蒸汽過熱器(Foster Wheeler Ltd. ；Clinton, NJ，美國)。在這樣的熱交換器中，在旋風(fēng)分離器中分離的底灰可在返回到循環(huán)流化床反應(yīng)器之前忽略INTREX 蒸汽過熱器。期待采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它流化床熱交換器。燃料顆粒的燃燒和/或其它材料(例如碳酸鈣)的加熱可導(dǎo)致加熱含堿材料，以使其中包含的堿性化合物被釋放。所釋放的堿性化合物可與灰或其它無機(jī)組分(例如硫、 氯和/或硅)反應(yīng)，其可導(dǎo)致不合需要的沉積物、灰積聚和/或腐蝕發(fā)生于流化床組件暴露的表面區(qū)域(例如爐壁和/或鍋爐管)。這樣的沉積物和腐蝕可由于增加與檢修相關(guān)的停機(jī)時(shí)間而導(dǎo)致較低效率的操作和/或生產(chǎn)損失。不受到理論的限制，堿性化合物可以液體或蒸汽形式釋放，其可被夾帶于流化床中或與構(gòu)成流化床的顆粒一起存在。堿性化合物可引起灰顆粒粘在一起，導(dǎo)致不合需要的灰積聚(例如在鍋爐管上)和反應(yīng)器系統(tǒng)表面污垢。 不受到理論的限制，灰的堿性組分和硅質(zhì)組分可形成在反應(yīng)器表面形成結(jié)晶/無定形沉積物的低共熔混合物。因此，可以合乎需要的是在堿性化合物與灰和/或其它無機(jī)組分反應(yīng)之前自熔爐除去至少一部分堿性化合物，例如以減少或預(yù)防不合需要的沉積物和/或腐蝕。Davidsson等在標(biāo)題為“在35MW循環(huán)流化床鍋爐中于生物質(zhì)燃燒期間的高嶺土加 A (Kaolin Addition during Biomass Combustion in a 35MW Circulating Fluidized Bed-Boiler) ”，能量與燃料(Energy & Fuels) 2007，21，1959-1966 文章中描述了向循環(huán)流
化床鍋爐中加入高嶺土。Davidsson等具體指出采用以產(chǎn)品名稱htrafil C 下銷售并得
自Liierys Minerals Ltd.的高嶺土，并且說明加入該高度加工處理的高嶺土導(dǎo)致自熔爐除去堿。尤其是，Davidsson等所采用的高嶺土為高度加工處理的并可具有非常低的水分和/ 或鐵含量。盡管Davidsson等向循環(huán)流化床鍋爐中加入的高嶺土可導(dǎo)致自熔爐除去堿，但 Davidsson等所描述的方法可遭受多重可能的缺點(diǎn)。例如，所加入的高嶺土為高度加工處理的，細(xì)粉狀高嶺土，并且不合需要地是大部分的高嶺土由煙道廢氣攜帶出循環(huán)流化床反應(yīng)器，并且因此僅有相對小部分的高嶺土剩余在熔爐中。這可由例如高嶺土的細(xì)度造成，36% 的高嶺土具有小于Iym的粒度分布，和55%具有小于2 ym的粒度分布。Davidsson等指出不合需要地是大量的高嶺土在飛灰中停止。另外，Davidsson等所使用的高嶺土由于有時(shí)與這樣高度加工處理的高嶺土有關(guān)的成本而可能沒有足夠的成本效率。鑒于這些可能的缺點(diǎn)，可以合乎需要的是確認(rèn)一種用于自熔爐(例如流化床反應(yīng)器的熔爐)除去堿的較低成本的方法。發(fā)明概述在以下描述中，某些方面和實(shí)施方案將變得明顯。應(yīng)該理解所述方面和實(shí)施方案可在其最廣泛的意義上實(shí)踐而不具有這些方面和實(shí)施方案的一個(gè)或更多個(gè)特征。應(yīng)該理解這些方面和實(shí)施方案僅為例證性的。本公開的一個(gè)方面涉及一種用于在含堿材料存在下燃燒燃料的方法。該方法可包括向被裝配用于燃燒燃料的熔爐中引入燃料、碳酸鈣和含水粘土，其中所述含水粘土具有至少約5% (重量)的含水量。該方法還包括燃燒至少一部分燃料，以使含水粘土被至少部分地焙燒并且被至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于熔爐中的堿。本公開的另一個(gè)方面涉及一種操作流化床反應(yīng)器的方法。該方法包括向流化床反應(yīng)器中引入含堿材料和含水粘土。如在此使用的，“含堿材料”和“堿性化合物”指包含堿金屬和/或堿土金屬碳酸鹽和/或氫氧化物，和/或堿金屬和/或堿土金屬的鹽和/或離子的材料。含水粘土具有至少約5% (重量)的含水量。該方法還包括加熱至少一部分含堿材料和含水粘土，以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒并且所焙燒的粘土吸收至少一部分存在于流化床反應(yīng)器中的堿。該方法還包括除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土和自流化床反應(yīng)器吸收的堿。按照仍另一個(gè)方面，用于減少流化床反應(yīng)器中堿性灰積聚的一種方法包括向流化床反應(yīng)器中引入含堿材料和向流化床反應(yīng)器中引入含水粘土，其中所述含水粘土具有至少約5% (重量)的含水量。該方法還包括加熱含堿材料和含水粘土，以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒并且至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于流化床反應(yīng)器中的堿。該方法還包括除去至少一部分被焙燒的粘土和自流化床反應(yīng)器吸收的堿。在仍另一個(gè)方面，用于操作流化床反應(yīng)器的方法包括向用于燃燒燃料的熔爐中引入含水粘土、流化介質(zhì)和燃料，以使在其中提供流化床。至少一部分流化床包含與堿性化合物相關(guān)的灰顆粒。范圍在約30% -約50%范圍內(nèi)的一定量的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。該方法還包括加熱至少一部分燃料和含水粘土，以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒。該方法也包括使堿性化合物與至少一部分被至少部分地焙燒的粘土反應(yīng)，其中所述被至少部分地焙燒的粘土包含具有許多吸附部位的固體材料顆粒，所述吸附部位用于吸收至少一部分堿性化合物。除了以上闡述的結(jié)構(gòu)和程序化安排以外，實(shí)施方案可包括多種其它的措施，例如下文解釋的那些措施。應(yīng)該理解前面的描述和以下描述兩者僅為例證性的。實(shí)施方案的描述現(xiàn)將對多種例證性的實(shí)施方案詳細(xì)地作出參考。燃料可在熔爐中被燃燒以產(chǎn)生熱，并且所產(chǎn)生的熱量可依次用于例如經(jīng)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生電力。加熱燃料和/或與燃燒過程有關(guān)的材料(例如碳酸鈣)可導(dǎo)致熔爐中堿的釋放。按照一些實(shí)施方案，含水粘土可被加入到熔爐中，并且熱量可至少部分地焙燒含水粘土，以致于至少部分地焙燒的粘土可用作熔爐中至少一部分堿的吸附劑。按照一些實(shí)施方案，操作循環(huán)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的一種方法可至少包括向循環(huán)流化床熔爐(例如反應(yīng)器)中引入含堿材料，向循環(huán)流化床反應(yīng)器中引入具有至少約5%含水量(例如含水量在約5% (重量)_約15% (重量)的范圍內(nèi))的含水粘土，并自循環(huán)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)除去至少一部分粘土(例如被至少部分地焙燒的含水粘土部分)。按照一些實(shí)施方案，含水粘土可包括塊狀粘土，例如可部分地被干燥至含水量在至少約(重量)_至少約50% (重量)的含水粘土。按照一些實(shí)施方案，塊狀粘土可部分地被干燥至含水量在約4% (重量)_約16% (重量)的范圍內(nèi)，例如約8% (重量)_約 12% (重量)(例如約10% (重量))、約5% (重量)-約10% (重量)或約10% (重量)-約15% (重量)。在一個(gè)實(shí)施方案中，塊狀粘土可包括具有約1英寸或更小尺寸的含水粘土團(tuán)塊。 在其它的實(shí)施方案中，塊狀粘土可包括具有約3/4英寸或更小，例如約1/2英寸或更小尺寸
7的含水粘土團(tuán)塊。在其它的實(shí)施方案中，塊狀粘土可包括具有約1/4英寸或更小(例如約 1/8英寸或更小)尺寸的含水粘土團(tuán)塊。在其它的實(shí)施方案中，塊狀粘土可包括具有最大塊尺寸不大于約3英寸，例如不大于約2英寸或不大于約1英寸的含水粘土團(tuán)塊。在一些實(shí)施方案中，塊狀粘土可包括具有最大塊尺寸在約0. 25英寸-約2英寸，例如約0. 25英寸-約 1英寸范圍內(nèi)的含水粘土團(tuán)塊。按照一些例證性的實(shí)施方案，含水粘土可包括一種或更多種塊狀粘土、已被切碎和/或壓碎的粘土、非為改善性能而處理的粘土、高嶺土、球狀粘土(例如包含約20-80%高嶺土、10 % -25 %云母和/或6 % -65 %的石英的粘土)以及得自高嶺土采礦操作的蓋層的粘土(例如得自位于被開采高嶺土礦床上材料的粘土)。按照一些實(shí)施方案，含水粘土可具有至少約9m2/g，例如至少約10m2/g或至少約15m2/g的BET表面積。一些實(shí)施方案的含堿材料可用作用于燃燒的燃料。例如，含堿材料可包括一種或更多種煤、石油焦和生物燃料(例如得自生物質(zhì)的燃料)。例證性的煤來源包括(但不限于)褐色煤(brown coal)、褐煤(lignite)和煙煤例如東部煙煤、煉焦煤、侏羅紀(jì)煤、三疊紀(jì)煤、二疊紀(jì)煤和石炭紀(jì)煤。在其它的實(shí)施方案中，含堿材料基本上不存在于用于燃燒的燃料中。按照一些實(shí)施方案，含堿材料可包含碳酸鈣。在一些實(shí)施方案中，碳酸鈣可作為微粒狀石灰?guī)r、大理石、白堊、白云石、霰石沙、海貝殼、珊瑚和/或其混合物提供。在一個(gè)實(shí)施方案中，含堿材料可包括得自海產(chǎn)起源的沉積物的碳酸鈣，例如其中堿可包括來自海水的殘余鹽。按照一些實(shí)施方案，燃料和/或含堿材料及含水粘土可在供給至熔爐之前組合。 例如，燃料和/或含堿材料及含水粘土可在燃燒之前混合和/或摻混。在一些實(shí)施方案中， 煤和石油焦中的至少一種可與含水粘土混合和/或摻混。在其它的實(shí)施方案中，碳酸鈣可與含水粘土混合和/或摻混。在仍然其它的實(shí)施方案中，含水粘土可被直接加入到流化床反應(yīng)器系統(tǒng)中。例如，含水粘土可被加入到熔爐中或者含水粘土可被加入到重力供料至熔爐的底灰流中。按照一些實(shí)施方案，燃燒可發(fā)生于熔爐中，例如一種其為用于經(jīng)例如蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生電力的流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的一部分的熔爐。例如，熔爐可為循環(huán)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的一部分。熔爐可為用于燃燒本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的含堿材料的其它系統(tǒng)的一部分。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可在循環(huán)流化床反應(yīng)器中被至少部分地轉(zhuǎn)化為焙燒的粘土。在一些實(shí)施方案中，被至少部分地焙燒的粘土可用于吸收至少一部分存在于流化床反應(yīng)器中的堿。在一些實(shí)施方案中含水粘土可至少兩次被引入到循環(huán)流化床反應(yīng)器中。在一些實(shí)施方案中，至少一部分含堿材料可與至少一部分含水粘土摻混，然后所摻混的含堿材料與含水粘土被引入到循環(huán)流化床反應(yīng)器中。按照一些實(shí)施方案，至少一部分含水粘土可被引入到循環(huán)流化床反應(yīng)器的較低部分。在一些實(shí)施方案中，至少一部分含水粘土可被引入到循環(huán)流化床反應(yīng)器的后端。在一些實(shí)施方案中，至少一部分含水粘土可被引入到循環(huán)流化床反應(yīng)器的上部。按照一些實(shí)施方案，至少一部分含水粘土可被引入到集成流化床熱交換器的灰漿側(cè)。在一些實(shí)施方案中，在含堿材料與含水粘土被引入到熔爐之前，對含堿材料與含水粘土中至少一種的尺寸進(jìn)行至少一種物理改性處理。例如，物理改性處理可用于減少含堿材料與含水粘土中至少一種的尺寸至，例如約1英寸或更小。在一些實(shí)施方案中，例證性的物理改性處理可減少含堿材料與含水粘土中至少一種的尺寸至約3/4英寸或更小，例如至約1/2英寸或更小。在一些實(shí)施方案中，例證性的物理改性處理可減少含堿材料與含水粘土中至少一種的尺寸至約1/4英寸或更少(例如至約1/8英寸或更小)。在其它的實(shí)施方案中，含堿材料與含水粘土中至少一種可包含具有最大塊尺寸不高于約3英寸，例如不高于約2英寸或不高于約1英寸的含水粘土團(tuán)塊。例證性的物理改性處理可包括碾磨、捶打、輥壓、干燥、研磨、篩分、擠壓、靜電分離、液體分類和空氣分類中的至少一種。按照一些實(shí)施方案，例證性的方法可包括自熔爐除去一部分被至少部分地焙燒的粘土的步驟。例如，可定期除去一部分被至少部分地焙燒的粘土。在一些實(shí)施方案中，例如， 一旦床在流化床反應(yīng)器中達(dá)到預(yù)定的高度，可除去(例如經(jīng)泵送)至少一部分流化床。在一些實(shí)施方案中，自循環(huán)流化床反應(yīng)器除去被至少部分地焙燒的粘土可為基本上連續(xù)的。在一些實(shí)施方案中，可在流化床反應(yīng)器外部位置除去一部分被至少部分地焙燒的粘土。例如， 可在流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的顆粒分離器出口除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土。在一些實(shí)施方案中，可在通過集成流化床熱交換器之后除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土。在一些實(shí)施方案中，可自旋風(fēng)分離器的頂部出口除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土，并且這樣的部分可經(jīng)纖維過濾器和袋濾室中的至少一種除去。按照一些實(shí)施方案，惰性材料可被引入到熔爐中。例證性的惰性材料可包括例如并不限于沙、燃料殘?jiān)?或石膏。在一些實(shí)施方案中，可選擇精細(xì)的惰性材料以改善可與熔爐關(guān)聯(lián)的一種或更多種旋風(fēng)分離器中的分離效率。在一些實(shí)施方案中，可選擇粗糙的惰性材料以增加流化床的體積。被引入到熔爐中的含水粘土的量可基于例如足以維持鍋爐效率的量進(jìn)行選擇。鍋爐效率的一個(gè)量度涉及鍋爐蒸汽溫度。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可以足以維持鍋爐蒸汽溫度在約930°C -約1010°C范圍內(nèi)的量，例如足以維持鍋爐蒸汽溫度在約950°C -約 1010°C范圍內(nèi)的量加入。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可以足以維持鍋爐蒸汽溫度在約 970°C -約1010°C范圍內(nèi)的量，例如足以維持鍋爐蒸汽溫度在約1000°C -約1010°C范圍內(nèi)的量加入。例如，對于一些流化床反應(yīng)器，可加入在約25-約85噸/天范圍內(nèi)的含水粘土 (例如塊狀半干高嶺土)量，例如可加入在約40-約50噸/天范圍內(nèi)的量。例如，對于相對低硫燃料，可加入約35噸/天的含水粘土，并且對于相對高硫燃料，可加入約50噸/天的含水粘土。燃料可包括例如約85%石油焦(pet coke)和約15%煤的組合，總計(jì)約100噸 /小時(shí)的燃料。用于在此公開的例證性方法的含水粘土可具有可測量的含水量。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可具有至少約(例如至少約5%)的含水量。例如，含水粘土的含水量可在約5% (重量)-約15% (重量)的范圍內(nèi)，例如約8% (重量)-約12% (重量)。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可具有在約9% (重量)_約11% (重量)范圍內(nèi)的含水量，例如約10% (重量)(例如塊狀粘土具有約10%的含水量)。用于在此公開的例證性方法的含水粘土可采取多種形式和/或可能已經(jīng)經(jīng)歷多種處理過程。例如，含水粘土可包括切碎和/或壓碎的粘土。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可為非為改善性能而處理的粘土。如在此使用的，非為改善性能而處理的粘土可包括沒有受到至少一種選自粘土的分散、用水?dāng)嚢?、選擇性絮凝、臭氧漂白、選分、磁力分離、化學(xué)濾取、泡沫浮選和脫水的處理的粘土。在一些實(shí)施方案中，至少一部分含水粘土可為高嶺土例如具有式Al2Si2O5(OH)4的含水硅鋁酸鹽。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可包括球狀粘土。 在一些實(shí)施方案中，含水粘土可包括得自高嶺土采礦操作的蓋層的粘土。在一些實(shí)施方案中，含水粘土可為得自具有至少約15%含水量的粗粘土的粘土。例如，含水粘土可包括蒙脫石高嶺土。用于在此公開的例證性方法的含水粘土可為含水粘土的組合。例如，至少一種含水粘土可被選擇以向含水粘土組合物提供粘合強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，至少一種含水粘土可被選擇以增加含水粘土組合物的粗糙度。按照一些實(shí)施方案，用于在此公開的例證性方法的含水粘土可具有可測量的BET 表面積。例如，BET表面積可為至少約9m2/g，例如，BET表面積可為至少約10m2/g或至少約 15m2/g.用于在此公開的例證性方法的含水粘土可具有可測量的粒度。在此所指的粒度及其它粒度性質(zhì)例如粒度分布(“psd”)，可采用如Micromeritics Corporation提供的 SEDIGRAPH 5100儀器測量。例如，給定顆粒的尺寸可根據(jù)其經(jīng)懸浮液沉積物的當(dāng)量直徑球體的直徑即當(dāng)量球直徑或“esd”表示?？蓽y量的粒度可表示含水粘土的相對粗度。在一些實(shí)施方案中，約30% -約50% 的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約35% -約45%的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約30% -約40%的含水粘土具有小于約1 μ m 的粒度。在一些實(shí)施方案中，約40% -約50%的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約60% -約80%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約65% -約75%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約 60% -約70%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約70% -約80% 的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。用于在此公開的例證性方法的含水粘土可具有可測量的洗滌篩渣，例如可測量的 +325洗滌篩截留值。例如，+325目洗滌篩截留值可為約0.5% -約9%。在一些實(shí)施方案中，+325目洗滌篩截留值可為約0.5%-約8%。在一些實(shí)施方案中，+325目洗滌篩截留值可為約0. 5% -約5%。在一些實(shí)施方案中，+325目洗滌篩截留值可為約0. 5% -約1. 5%。 在一些實(shí)施方案中，+325目洗滌篩截留值可為約4%-約5%。在一些實(shí)施方案中，+325 目洗滌篩截留值可為約1%-約4.5%。在一些實(shí)施方案中，+325目洗滌篩截留值可為約 4. 5% -約 9%。在此公開的例證性方法可與多種燃料和/或含堿材料一起使用。在一些實(shí)施方案中，該燃料可包含堿性材料。按照一些實(shí)施方案，燃料可包括煤。例證性的煤來源包括(但不限于)褐煤和煙煤例如東部煙煤、煉焦煤、侏羅紀(jì)煤、三疊紀(jì)煤、二疊紀(jì)煤和石炭紀(jì)煤。按照一些實(shí)施方案，與在此公開的例證性方法相關(guān)的燃料可包括石油焦例如得自煉油廠煉焦器和裂化單元的碳質(zhì)固體。在一些實(shí)施方案中，燃料可包括石油焦的沙。在一些實(shí)施方案中，燃料可包括煤和石油焦的組合。按照在此公開的一些例證性方法，增加加入到反應(yīng)器系統(tǒng)中的含水粘土的量可允許減少循環(huán)流化床反應(yīng)器中燃燒的煤量。例如，對于引入到系統(tǒng)中的約一份(重量)的含水粘土，引入到系統(tǒng)中的煤量可被減少達(dá)約5份(重量)的煤。按照一些實(shí)施方案，與在此公開的例證性方法相關(guān)的燃料可包括得自例如生物質(zhì)的生物燃料。例證性的生物質(zhì)來源可包括(但不限于)木屑顆粒、稻草顆粒、泥炭、木質(zhì)纖維素、廢生物質(zhì)例如甘蔗渣、麥稈、玉米桿、燕麥桿和/或生物質(zhì)能例如芒屬(Miscanthus) 種的草。在一些實(shí)施方案中，含堿材料可包括被選擇用于減少至少一種SOx和NOx的材料。 例如，被選擇用于減少至少一種SOx和NOx的含堿材料可包括碳酸鈣。例如，碳酸鈣可得自海洋。按照一些實(shí)施方案，該材料可包括至少一種SOx-和NOx-吸氣劑。按照一種例證性方法，操作流化床反應(yīng)器系統(tǒng)用于使燃料反應(yīng)的一種方法可包括向具有其中提供流化床的反應(yīng)器小室(chamber)的反應(yīng)器系統(tǒng)中引入固體材料顆粒、流化介質(zhì)和燃料。流化床可包含與至少一種堿性化合物相關(guān)的灰顆粒。例證性方法可進(jìn)一步包括使至少一種堿性化合物與至少一部分固體材料顆粒反應(yīng)。在一些實(shí)施方案中，固體材料顆?？删哂性S多吸附位點(diǎn)用于吸附至少一種堿性化合物。固體材料顆?？砂辽僖环N含水粘土。至少一種含水粘土可在反應(yīng)器系統(tǒng)中加熱以使至少一種含水粘土的至少一部分被至少部分地?zé)Y(jié)。所反應(yīng)的固體材料顆?？勺苑磻?yīng)器小室除去。在一些實(shí)施方案中，約30% -約50%的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約35% -約45%的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約 30% -約40%的含水粘土具有小于約Iym的粒度。在一些實(shí)施方案中，約40% -約50% 的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約60% -約80%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約65% -約75%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約 60% -約70%的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，約70% -約80% 的含水粘土具有小于約2 μ m的粒度。粒度測量可通過例如如先前定義的標(biāo)準(zhǔn)沉降圖“psd” 分析方法定義。除了含水粘土以外，在一些實(shí)施方案中，固體材料顆?？砂琒Ox-和NOx-吸氣劑中的至少一種和/或惰性材料。一種例證性的SOx-吸氣劑可包括例如(并且不限于)碳酸鈣。例證性的惰性材料可包括例如沙、石膏和/或燃料殘?jiān)?br> 實(shí)施例循環(huán)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)采用石油焦和煤的組合物作為燃料進(jìn)行操作。包含細(xì)顆粒蒙脫石高嶺土粘土的一種含水粘土樣品(參見以下的例證性特性數(shù)據(jù)表)被與煤進(jìn)行摻和。煤具有約12% -約15%范圍內(nèi)的含水量，而含水粘土具有8% -12%范圍內(nèi)的含水量。 含水粘土和煤混合物與石油焦一起被供給至循環(huán)流化床反應(yīng)器。含水粘土/煤與石油焦的比例為約20%粘土 /煤與約80%石油焦，其中含水粘土加入速率在25噸/天-45噸/天的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在含堿材料存在下燃燒燃料的方法，所述方法包括 向被裝配用于燃燒燃料的熔爐中引入燃料和碳酸鈣；向所述熔爐中引入具有至少約5%重量含水量的含水粘土 ；和加熱至少一部分所述燃料、碳酸鈣和含水粘土，以使至少一部分所述含水粘土被至少部分地焙燒并且所述被至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于所述熔爐中的堿。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土具有約5%重量-約15%重量范圍內(nèi)的含水量。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土具有約8%重量-約12%重量范圍內(nèi)的含水量。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含塊狀粘土。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含已進(jìn)行切碎和壓碎處理中的至少一種的粘土。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含非為改善性能而處理的粘土。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含高嶺土。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含球狀粘土。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含得自高嶺土采礦操作的蓋層的粘土。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土具有至少約9m2/g的BET表面積。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土具有至少約15m2/g的BET表面積。
12.權(quán)利要求1的方法，其中含水粘土包含得自具有至少約15%含水量的粗粘土的粘土。
13.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括在向所述熔爐中引入所述燃料、碳酸鈣和含水粘土部分之前使至少一部分所述燃料、碳酸鈣和含水粘土相互混合。
14.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括將所述熔爐合并至流化床反應(yīng)器系統(tǒng)中。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述流化床反應(yīng)器系統(tǒng)為循環(huán)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述加熱步驟導(dǎo)致焙燒至少一部分所述含水粘土，并且所述方法還包括經(jīng)所焙燒的粘土吸收熔爐中的至少一部分堿；和自熔爐除去至少一部分所焙燒的粘土和所吸收的堿。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述燃料為煤、石油焦或生物燃料或者任何上述燃料的組合。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述含水粘土包含具有不大于約3英寸尺寸的含水粘土團(tuán)塊。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約2英寸或更小的尺寸。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約1英寸的尺寸。
21.一種用于操作流化床反應(yīng)器的方法，所述方法包括 向流化床反應(yīng)器中引入含堿材料；向所述流化床反應(yīng)器中引入含水粘土，所述含水粘土具有至少約5%重量的含水量； 加熱至少一部分所述含堿材料和含水粘土，以使至少一部分所述含水粘土被至少部分地焙燒并且被至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于所述流化床反應(yīng)器中的堿；和自所述流化床反應(yīng)器除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土和所吸收的堿。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述流化床反應(yīng)器為循環(huán)流化床反應(yīng)器。
23.權(quán)利要求21的方法，所述方法還包括在向所述流化床反應(yīng)器中引入所述含堿材料和含水粘土之前使至少一部分含堿材料和含水粘土組合。
24.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土具有至少約4%重量-約16%重量范圍內(nèi)的含水量。
25.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土具有至少約8%重量-約12%重量范圍內(nèi)的含水量。
26.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含塊狀粘土。
27.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含已進(jìn)行切碎和壓碎處理的至少一種的粘土。
28.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土具有至少約9m2/g的BET表面積。
29.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土具有至少約15m2/g的BET表面積。
30.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含非為改善性能而處理的粘土。
31.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含高嶺土。
32.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含球狀粘土。
33.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含得自高嶺土采礦操作的蓋層的粘土。
34.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含得自具有至少約15%含水量的粗粘土的粘土。
35.權(quán)利要求21的方法，其中所述含堿材料為用于燃燒的燃料。
36.權(quán)利要求35的方法，其中所述燃料包含煤和石油焦中的至少一種。
37.權(quán)利要求35的方法，其中所述燃料包含生物燃料。
38.權(quán)利要求21的方法，其中所述含堿材料包括碳酸鈣。
39.權(quán)利要求21的方法，其中含水粘土以足以保持鍋爐廢氣溫度在約930°C-約 1010°C范圍內(nèi)的量引入到所述流化床反應(yīng)器中。
40.權(quán)利要求21的方法，其中約30%-約50%范圍的量的含水粘土具有小于約Ιμπι 的粒度。
41.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土包含具有不大于約3英寸尺寸的含水粘土團(tuán)塊。
42.權(quán)利要求41的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約2英寸的尺寸。
43.權(quán)利要求42的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約1英寸的尺寸。
44.權(quán)利要求21的方法，其中在約60%-約80%范圍內(nèi)的量的含水粘土具有小于約 2μπι的粒度。
45.權(quán)利要求21的方法，其中所述含水粘土具有在約0.5%-約8%范圍內(nèi)的+325目截留值。
46.一種用于減少流化床反應(yīng)器中堿性灰積聚的方法，所述方法包括 向所述流化床反應(yīng)器中引入含堿材料；向所述流化床反應(yīng)器中引入含水粘土，所述含水粘土具有至少約5%重量的含水量； 加熱所述含堿材料以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒并且被至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于所述流化床反應(yīng)器中的堿；和自所述流化床反應(yīng)器除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土和所吸收的堿。
47.權(quán)利要求46的方法，其中所述流化床反應(yīng)器為循環(huán)流化床反應(yīng)器。
48.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含塊狀粘土。
49.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含已進(jìn)行切碎和壓碎處理的至少一種的粘土。
50.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土具有至少約9m2/g的BET表面積。
51.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土具有至少約15m2/g的BET表面積。
52.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含非為改善性能而處理的粘土。
53.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含高嶺土。
54.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含球狀粘土。
55.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含得自高嶺土采礦操作的蓋層的粘土。
56.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含得自具有至少約15%含水量的粗粘土的粘土。
57.權(quán)利要求46的方法，其中所述含堿材料為用于燃燒的燃料。
58.權(quán)利要求57的方法，其中所述燃料包含煤和石油焦中的至少一種。
59.權(quán)利要求57的方法，其中所述燃料包含生物燃料。
60.權(quán)利要求46的方法，其中所述含堿材料包括碳酸鈣。
61.權(quán)利要求46的方法，其中所述含水粘土包含具有不大于約3英寸尺寸的含水粘土團(tuán)塊。
62.權(quán)利要求61的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約2英寸的尺寸。
63.權(quán)利要求62的方法，其中所述含水粘土團(tuán)塊具有不大于約1英寸的尺寸。
64.一種用于操作流化床反應(yīng)器的方法，所述方法包括向用于燃燒燃料的熔爐中引入含水粘土、流化介質(zhì)和燃料，以使其中提供流化床，至少一部分所述流化床包含與至少一種堿性化合物相關(guān)的灰顆粒，其中約30% -約50%范圍的量的含水粘土具有小于約1 μ m的粒度；加熱所述含水粘土和燃料，以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒；和使至少一種堿性化合物與至少一部分被至少部分地焙燒的粘土反應(yīng)， 其中被至少部分地焙燒的粘土包含具有許多吸附位點(diǎn)的固體材料顆粒，所述吸附位點(diǎn)用于吸附至少一部分的至少一種堿性化合物。
65.權(quán)利要求64的方法，其中在約60%-約80%范圍內(nèi)的量的含水粘土具有小于約 2μπι的粒度。
66.權(quán)利要求64的方法，其中所述含水粘土具有至少約5%重量的含水量。
67.權(quán)利要求64的方法，其中所述燃料包括煤和石油焦中的至少一種。
全文摘要
一種用于操作熔爐例如流化床反應(yīng)器的方法，所述方法包括向所述熔爐中引入含堿材料和含水粘土，所述含水粘土具有至少約5％重量的含水量。該方法還包括加熱至少一部分所述含堿材料和含水粘土，以使至少一部分含水粘土被至少部分地焙燒并且被至少部分地焙燒的粘土吸收至少一部分存在于所述熔爐中的堿。該方法還包括自所述熔爐除去至少一部分被至少部分地焙燒的粘土和所吸收的堿。
文檔編號B01D53/00GK102264454SQ200980153641
公開日2011年11月30日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者B·E·利奇, T·E·蘭頓 申請人:肯塔基-田納西克萊公司