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1、(10)申请公布号 CN 102989584 A (43)申请公布日 2013.03.27 C N 1 0 2 9 8 9 5 8 4 A *CN102989584A* (21)申请号 201210451324.8 (22)申请日 2012.11.13 B03C 3/04(2006.01) (71)申请人江苏省电力设计院 地址 210009 江苏省南京市鼓楼区新模范马 路5号 (72)发明人范仁东 高嘉梁 王志斌 陈杰 (74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人董建林 许婉静 (54) 发明名称 一种燃煤锅炉烟气飞灰中炭的收集方法和设 备 (57) 摘要 本发明提供。
2、了一种燃煤锅炉烟气飞灰中炭的 收集方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利 用电晕极使烟气流中的炭粒和灰粒带负电；步骤 2，利用收集极沉积所述炭粒和灰粒；步骤3，经过 所述炭粒和灰粒与电极的接触之后，利用静电场 吸走炭粒，从而分离所述炭粒和灰粒。本发明还提 供了执行上述方法的选炭设备。本发明基于炭粒 和灰粒的导电性差异，将炭粒从锅炉烟气流中分 离出来，从而可回收大量有价物质炭，可大量节约 能源,提高粉煤灰资源化程度和价值,也有利于 提高粉煤灰的利用率，提高锅炉除尘效率，减少大 气中粉尘排放量。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局。
3、 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种烟气灰中炭的收集方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，利用电晕极使烟气流中的炭粒和灰粒带负电； 步骤2，利用收集极沉积所述炭粒和灰粒； 步骤3，经过所述炭粒和灰粒与电极的接触之后，利用静电场吸走炭粒，从而分离所述 炭粒和灰粒。 2.根据权利要求1所述的收集方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：在重力作用下 使所述炭粒和灰粒从所述收集极进入布置正、负电极的选炭段；在所述炭粒和灰粒与所述 正、负电极之一接触之后，通过所述正、负电极之间的静电场吸走炭粒。 3.根据权利要求1所述的收集方法，其特征在于，。
4、所述步骤3具体包括：在所述炭粒和 灰粒与所述收集极接触之后，通过其它相反电性的电极与所述收集极之间的静电场吸走炭 粒。 4.根据权利要求1所述的收集方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：在所述炭粒和 灰粒与所述收集极接触之后，通过其它相反电性的电极与所述收集极之间的静电场吸走部 分炭粒；在重力作用下使所述灰粒与残余炭粒进入布置正、负电极的选炭段；在所述灰粒 和残余炭粒与所述正、负电极之一接触之后，通过所述正、负电极之间的静电场吸走炭粒。 5.根据权利要求2或4所述的收集方法，其特征在于，所述选炭段具有多级所述正、负 电极，经上一级正、负电极分离后的所述灰粒和残余炭粒在重力作用下进入下一级正、负。
5、电 极继续进行分离。 6.一种选炭设备，其特征在于，包括：设置电晕极、收集极的颗粒收集段，布置正、负电 极的选炭段，集灰斗以及集炭斗；所述电晕极产生负离子及电子以便使烟气流中的炭粒和 灰粒带负电；所述收集极带正电以便沉积所述炭粒和灰粒；所述选炭段的正、负电极之一 接收所述炭粒和灰粒，另一电极与其相对设置并通过静电场吸走炭粒；分离后的所述灰粒 和炭粒分别向下落入集灰斗以及集炭斗。 7.根据权利要求6所述的选炭设备，其特征在于，所述电晕极和收集极之间还具有汇 集极。 8.一种选炭设备，其特征在于，包括：电晕极、收集极、汇集极、集炭极、集灰斗以及集 炭斗；其中，所述电晕极产生负离子及电子以便使烟气流。
6、中的炭粒和灰粒带负电；所述收 集极带正电以便沉积所述炭粒和灰粒；所述汇集极、集炭极与所述收集极相对设置，用于将 与所述收集极接触之后的炭粒通过集炭极、汇集极与收集极之间的静电场吸至汇集极和集 炭极之间；分离后的所述灰粒和炭粒分别向下落入集灰斗以及集炭斗。 9.一种选炭设备，其特征在于，包括：设置电晕极、收集极、汇集极、集炭极的颗粒收集 段，布置正、负电极的选炭段，集灰斗以及集炭斗；其中，所述电晕极产生负离子及电子以便 使烟气流中的炭粒和灰粒带负电；所述收集极带正电以便沉积所述炭粒和灰粒；所述汇集 极、集炭极与所述收集极相对设置，用于将与所述收集极接触之后的部分炭粒通过汇集极、 集炭极与收集极之。
7、间的静电场吸至汇集极和集炭极之间，然后落入集炭斗；所述选炭段的 正、负电极之一接收收集极上的所述灰粒和残余炭粒，另一电极与其相对设置并通过静电 场吸走残余炭粒，所述残余炭粒落入所述集炭斗；分离后的所述灰粒向下落入集灰斗。 10.根据权利要求6、7或9中任意一项所述的选炭设备，其特征在于，所述选炭段具有 多级所述正、负电极，经上一级正、负电极分离后的所述灰粒和残余炭粒在重力作用下进入 权 利 要 求 书CN 102989584 A 2/2页 3 下一级正、负电极继续进行分离。 权 利 要 求 书CN 102989584 A 1/4页 4 一种燃煤锅炉烟气飞灰中炭的收集方法和设备 技术领域 000。
8、1 本发明属于固体废弃物综合利用领域，更具体地，涉及一种燃煤锅炉烟气飞灰中 炭的收集方法和设备。 背景技术 0002 燃煤锅炉飞灰（粉煤灰）作为一种工业固体废弃物, 由于受锅炉运行条件、煤种的 影响, 煤炭燃烧往往不充分, 致使粉煤灰中有未燃尽炭, 造成大量资源浪费。 0003 从粉煤灰中收集炭，现有的收集工艺和方法，都是先由锅炉除尘器将含尘烟气中 的飞灰收集下来，然后输送储存，再采用一定的工艺和方法从储存的灰中获得炭。这些方法 存在能耗大、系统工艺复杂、磨损严重、影响粉煤灰活性和综合利用等缺点。 发明内容 0004 为了克服现有的从粉煤灰中收集炭工艺和方法存在的缺陷，本发明提供了一种从 锅炉。
9、含尘烟气中直接收集炭的方法和装置，达到解决现有技术上述缺点之目的。 0005 本发明的原理在于：在锅炉燃烧排放的粉煤灰物料中, 炭粒是导电性良好的导 体, 而其他矿物（统称为灰粒）为导电性不好的非导电体，利用此电性差异将炭粒从锅炉烟 气流中分离出来。 0006 本发明所述的烟气灰中炭的收集方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，利用电晕极使烟气流中的炭粒和灰粒带负电； 步骤2，利用收集极沉积所述炭粒和灰粒； 步骤3，经过所述炭粒和灰粒与电极的接触之后，利用静电场吸走炭粒，从而分离所述 炭粒和灰粒。 0007 优选地，所述步骤3具体包括：在重力作用下使所述炭粒和灰粒从所述收集极进 入布置正、负。
10、电极的选炭段；在所述炭粒和灰粒与所述正、负电极之一接触之后，通过所述 正、负电极之间的静电场吸走炭粒。 0008 优选地，所述步骤3具体包括：在所述炭粒和灰粒与所述收集极接触之后，通过其 它相反电性的电极与所述收集极之间的静电场吸走炭粒。 0009 优选地，所述步骤3具体包括：在所述炭粒和灰粒与所述收集极接触之后，通过其 它相反电性的电极与所述收集极之间的静电场吸走部分炭粒；在重力作用下使所述灰粒与 残余炭粒进入布置正、负电极的选炭段；在所述灰粒和残余炭粒与所述正、负电极之一接触 之后，通过所述正、负电极之间的静电场吸走炭粒。 0010 优选地，所述选炭段具有多级所述正、负电极，经上一级正、负。
11、电极分离后的所述 灰粒和残余炭粒在重力作用下进入下一级正、负电极继续进行分离。 0011 本发明还提供了一种用于燃煤锅炉烟气飞灰中炭收集的选炭设备，其特征在于， 包括：设置电晕极、收集极的颗粒收集段，布置正、负电极的选炭段，集灰斗以及集炭斗；所 述电晕极产生负离子及电子以便使烟气流中的炭粒和灰粒带负电；所述收集极带正电以便 说 明 书CN 102989584 A 2/4页 5 沉积所述炭粒和灰粒；所述选炭段的正、负电极之一接收所述炭粒和灰粒，另一电极与其 相对设置并通过静电场吸走炭粒；分离后的所述灰粒和炭粒分别向下落入集灰斗以及集炭 斗。 0012 优选地，所述电晕极和收集极之间还具有汇集极。。
12、 0013 本发明提供了另一种燃煤锅炉烟气飞灰中炭收集的选炭设备，其特征在于，包括 电晕极、收集极、汇集极、集炭极、集灰斗以及集炭斗；其中，所述电晕极产生负离子及电子 以便使烟气流中的炭粒和灰粒带负电；所述收集极带正电以便沉积所述炭粒和灰粒；所述 汇集极、集炭极与所述收集极相对设置，用于将与所述收集极接触之后的炭粒通过集炭极、 汇集极与收集极之间的静电场吸至汇集极和集炭极之间；分离后的所述灰粒和炭粒分别向 下落入集灰斗以及集炭斗。 0014 本发明提供了另一种燃煤锅炉烟气飞灰中炭收集的选炭设备，其特征在于，包括 设置电晕极、收集极、汇集极、集炭极的颗粒收集段，布置正、负电极的选炭段，集灰斗以及。
13、 集炭斗；其中，所述电晕极产生负离子及电子以便使烟气流中的炭粒和灰粒带负电；所述 收集极带正电以便沉积所述炭粒和灰粒；所述汇集极、集炭极与所述收集极相对设置，用于 将与所述收集极接触之后的部分炭粒通过汇集极、集炭极与收集极之间的静电场吸至汇集 极和集炭极之间，然后落入集炭斗；所述选炭段的正、负电极之一接收收集极上的所述灰粒 和残余炭粒，另一电极与其相对设置并通过静电场吸走残余炭粒，所述残余炭粒落入所述 集炭斗；分离后的所述灰粒向下落入集灰斗。 0015 优选地，所述选炭段具有多级所述正、负电极，经上一级正、负电极分离后的所述 灰粒和残余炭粒在重力作用下进入下一级正、负电极继续进行分离。 001。
14、6 可见，本发明将粉煤灰中的未燃炭分离出来, 可回收大量有价物质炭，可大量节 约能源,提高粉煤灰资源化程度和价值, 也有利于提高粉煤灰的利用率，提高锅炉除尘效 率，减少大气中粉尘排放量。 附图说明 0017 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 0018 图1是本发明实施例的烟气飞灰中炭收集的整体工艺流程示意图。 0019 图2 是第一实施例中选炭设备的结构示意图。 0020 图3 是第二实施例中选炭设备的结构示意图。 0021 图4 是第三实施例中选炭设备的结构示意图。 具体实施方式 0022 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目 的、特征和。
15、优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细 的说明。 0023 本发明是在传统的工艺流程中增加了选炭装置，请参图1所示，烟气飞灰中炭收 集的整体工艺流程包括：燃煤锅炉A、烟气流B、选炭装置C、除尘器D。其中燃煤锅炉A排出 的含尘含炭烟气流B，首先进入选炭装置C将烟气流中的炭收集下来，炭回收后的含尘烟气 进入除尘器D，除尘后的烟气进入常规的后续处理流程。 说 明 书CN 102989584 A 3/4页 6 0024 燃煤锅炉A排出的含尘含炭烟气流B中，炭粒是导电性良好的导体, 而灰粒为导 电性不好的非导电体，选炭装置C利用此电性差异，将炭粒从锅炉烟气流中分离出来。下面。
16、 分三个优选实施例介绍选炭装置C的构造及其所执行的炭收集方法。 0025 第一实施例 图2是本发明第一实施例中选炭设备的结构示意图。本实施例为三极收集二极分离选 炭设备。如图所示，选炭装置包括：电晕极1、汇集极2、收集极3、带电正电极4、带电负电极 5、集灰斗6、集炭斗7。其中电晕极1、汇集极2、收集极3组成颗粒收集段，各带电正电极4、 带电负电极5组成选炭段。其中的汇集极2为可选择项，如果去掉该汇集极2则本设备变为 二极收集二极分离选炭设备。各组成部分根据需要在烟气流的横向和纵向布置数量若干。 0026 当含尘含炭烟气流通过时，由电晕极1产生的负离子及电子，使烟气流中的炭粒 和灰粒带负电。所。
17、述收集极3带有正电，在汇集极2和收集极3的作用下，炭粒和灰粒被收 集极3俘获沉积；沉积在收集极3上的炭粒和灰粒由清理装置清理，在重力的作用下，炭粒 和灰粒流入选炭段的第1级带电负电极5，该带电负电极5设置在颗粒收集段出料口的下 方，从而能够接收所述炭粒和灰粒。带电正电极4与该带电负电极5相对设置，因而在带电 正电极4和带电负电极5之间的静电场作用下，通过静电感应和接触，导电性良好的炭粒带 上跟带电负电极5相同的负电，炭粒被吸向跟其极性相反的带电正电极4，非导体的灰粒只 能极化，不能被带电正电极4吸引，加上颗粒重力作用下的向下运动，炭粒和灰粒的运动轨 迹不同，从使炭粒从灰中分离出来。 0027 。
18、从选炭段第1级分离出来的炭粒在重力作用下落入集炭斗7，而从选炭段第1级分 离出来的灰粒在重力的作用下通过图2所示的带电负电极5上开设的通道流入选炭段的第 2级；第2级采用同样的原理，将灰粒中残余的炭粒继续分离出来，提高选炭效率，选炭段的 级数可根据需要进行组合，图2所示的为4级，4级分离之后的灰粒落入集灰斗6。 0028 第二实施例 图3是本发明第二实施例中选炭设备的结构示意图。本实施例为四极选炭装置。请参 图3所示，选炭装置包括电晕极1、汇集极2、集炭极3、收集极4、集灰斗5、集炭斗6，各组成 部分根据需要在烟气流的横向和纵向布置数量若干。 0029 当含尘含炭烟气流通过时，由电晕极1产生的。
19、负离子及电子，使烟气流中的炭粒 和灰粒带负电，被吸向跟其极性相反的的收集极4, 导电性良好的炭粒与收集极4接触后， 迅速放出所带负电荷，同时由收集极4获得正电荷成为带正电的炭粒；汇集极2和集炭极3 与所述收集极4相对设置，通过汇集极2、集炭极3与收集极4之间形成的静电场的电性力 作用下，炭粒离开收集极4，进入汇集极2和集炭极3之间的区域被俘获沉积至集炭斗6，使 炭粒从烟气流中分离出来。而非导体的灰粒放电缓慢，会被吸附沉积在收集极4上，部分炭 粒受灰粒沉积层的影响也附着在收集极4上，最终向下落入集灰斗5。为提高选炭效率收集 极4需及时清理。 0030 第三实施例 图4是本发明第三实施例中选炭设备。
20、的结构示意图。本实施例为四极收集二极分离选 炭装置。请参图4所示，选炭装置包括：电晕极1、汇集极2、集炭极3、收集极4、带电正电极 5、带电负电极6、集灰斗7、集炭斗8等；其中电晕极1、汇集极2、集炭极3、收集极4属于颗 粒收集段，各带电正电极5、带电负电极6属选炭段，各组成部分根据需要在烟气流的横向 说 明 书CN 102989584 A 4/4页 7 和纵向布置数量若干。本装置可在四极选炭装置的基础上，进一步提高选炭效率。 0031 当含尘含炭烟气流通过时，由电晕极1产生的负离子及电子，使烟气流中的炭粒 和灰粒带负电，被吸向跟其极性相反的的收集极4，与之相接触, 导电性良好的炭粒到达 收集。
21、极4后，迅速放出所带负电荷，同时由收集极4获得正电荷成为带正电的炭粒；汇集极 2和集炭极3与所述收集极4相对设置，通过汇集极2、集炭极3与收集极4之间形成的静 电场的电性力作用下，炭粒离开收集极4，进入汇集极2和集炭极3之间的区域被俘获沉积， 通过由颗粒收集段通往集炭斗8的第一出料口，使炭粒从烟气流中分离出来。 0032 非导体的灰粒放电缓慢，被吸附沉积在收集极4上，部分炭粒受灰粒沉积层的影 响也附着在收集极4上，沉积在收集极4上的残余炭粒和灰粒，由清理装置清理，在重力的 作用下，残余炭粒和灰粒流入选炭段的第1级带电负电极6，该带电负电极6设置在颗粒收 集段的第二出料口的下方，从而能够接收所述。
22、残余炭粒和灰粒。带电正电极5与该带电负 电极6相对设置，在带电正电极5和带电负电极6之间的静电场作用下，通过静电感应和接 触，导电性良好的炭粒带上跟带电负电极6相同的负电，从而炭粒被吸向跟其极性相反的 带电正电极5，进入所述第一出料口并落入集炭斗8。非导体的灰粒只能极化，不能被带电 正电极5吸引，加上颗粒重力作用下的向下运动，炭粒和灰粒的运动轨迹不同，从使炭粒从 灰中分离出来。 0033 而从选炭段第1级分离出来的灰粒在重力的作用下通过图4所示的带电负电极6 上开设的通道流入选炭段的第2级，从而将灰粒中剩余的炭粒继续分离出来，提高选炭效 率，选炭段的级数可根据需要进行组合，图4所示的为4级。 。
23、0034 从而，本发明将粉煤灰中的未燃炭分离出来, 可回收大量有价物质炭，可大量节 约能源,提高粉煤灰资源化程度和价值, 也有利于提高粉煤灰的利用率，提高锅炉除尘效 率，减少大气中粉尘排放量。 0035 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上 描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺 寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术 人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范 围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。 说 明 书CN 102989584 A 1/2页 8 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102989584 A 2/2页 9 图4 说 明 书 附 图CN 102989584 A 。