模块式流化床反应器制造技术

本发明专利技术的流化床反应器包括通过加速外壳（１０，１０ａ，１０ｂ）耦合到离心式分离器（２，２ａ，２ｂ）的反应腔室（１，１ａ，１ｂ），所述分离器用于将微粒从来自所述反应腔室（１，１ａ，１ｂ）的热气体中分离出去，其中该组件包括反应腔室（１，１ａ，１ｂ）、分离器（２，２ａ，２ｂ）和后仓（３，３ａ，３ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于反应固态气体并产生能量的循环流化床反应器和 锅炉。
技术介绍
这些反应器包括在其内发生固态的气体反应的反应腔室；带有用 于将固体再循环至反应腔室底部的装置的离心式分离器；以及，典型地，热交换器或对反应腔室内的温度进行调节的装置。为了简化的目的，在本申请现有技术发展水平中将仅提供循环流化 床燃烧器的情况。燃烧器包括用于燃烧燃料的炉膛，带有将固体再循环至炉膛底部的 装置的离心式分离器以及对反应腔室内的温度进行调节的至少 一个热 交换器。对于使用矿物燃料的能量产生站而言，控制诸如例如二氧化碳这样 的温室气体的排放是一个不可避免的技术约束。这种控制意味着必须以 最小的成本和影响克服一些新问题，诸如捕获从这些能量输出站释放的 烟尘中的二氧化碳或使用可再生的生物能量(非矿物碳)。最后，油田的逐渐稀少使得更紧迫地需要实施注射二氧化碳的大规 模回收技术，其可以加倍可获得的一定的储备。已知的是通过热化学循环燃烧转化包含有碳材料的固体燃料以产 生实质上包含C02和H20而无需氮气压载的燃烧烟尘，因此这些烟尘可 被用于油料的辅助再生或能将这些烟尘限制在地下，正如在用于减少温 室气体排放的技术中所提出的那样。通过这种方法，不需要求助于需要大量消耗电能的特定空气净化单 元来产生氧气。这种转化由两个循环流化床反应器来实现氧化反应器和转化反应 器。它们连接在一起以产生固体金属氧化物的交换，其中这些氧化物用 于氧气载体并且在回路中被连续还原然后氧化。由于氮气稀释剂的分离(也被叫做"氮气压载")和转化反应器中的C02/H20/S02的再循环，两个反应器的尺寸相差比例为1:3、或甚至 为1:4,因此在两反应器结构中，上述互连是一个主要约束。实际上， 各反应器包括下述三个元件以确保操作实际的反应器或反应腔室，与 虹吸管连接的旋风分离器或分离器和也叫作后仓的后部锅炉，它们必须 相互结合，且氧化反应器上的外部床和从转化反应器到氧化反应器的固 体返回路线中的碳分离器/剥离器(也公知为"碳剥离器，，)被添加在其 上。然而，需要提出一种构思，它能被外推用于约20-400兆瓦的大尺 寸，且它使两个反应器之间的固体连接外壳最小化。最终，由于通常转化反应器在其回路(反应器、外壳、旋风分离器、 虹吸管)上完全地镀覆着耐火材料或"被耐火化，，，而转化反应器仅仅 在其底部和在外壳、旋风分离器和虹吸管上覆盖有耐火材料，因此人们 还必须强调因使用固体耐火材料而造成的约束。这些回路元件是板状金 属并^皮400 - 500mm的多层耐火涂层保护。这使得具有高维护费用和操大厚度。 —、 、b、 "又、考虑到上述限制，显然，设计一种可被外推以形成所要求的功能的 具有集成的且紧凑结构的锅炉是待解决的真实的问题。本申请的申请人还具有申请PCT WO2004/036118的改进。特别地， 后一申请描述了一种基本模块，其包括反应腔室或反应器、分离器和后 仓，其中反应腔室和分离器具有笔直的壁。通常，反应腔室被放置在分离器的前面，而分离器本身定位于后仓 的前面。这种方案实际上是最符合逻辑的，因为由反应腔室产生的烟尘 通过分离器，颗粒返回向所述腔室，而烟尘的剩余部分在后仓中得到处 理。分离器居中地位于反应腔室和后仓之间，因此使得这些元件之间的 连接外壳最小化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种配置，其紧凑、^t块化且特别适于设计 具有流化床的双锅炉，这些流化床相互连接以保i正携氧氧化物的交换， 这些携氧氧化物在回路中被连续还原然后氧化以便捕获二氧化碳。根据本专利技术的流化床反应器包括经由加速外壳联接到用于将微粒从来自所述反应腔室的热气体中分离的离心分离器的反应腔室，包括反应腔室、分离器和后仓的整个组件构成基本模块。其特征在于包括至 少两个模块；在其中一个模块中，反应腔室被定位在分离器和后仓之间； 在其它模块中，分离器被定位在反应器和后仓之间。与通常使用的结构 相比，这种结构的优点在于能够与其它模块的反应腔室并排地放置这 些^^莫块中的每一个的分离器，这对于一些配置(在这些配置中，两个反 应腔室共用后仓，微粒通过分离器从一个反应腔室流到另 一个反应腔 室)是有利的。带有中央分离器的常规模块和带有中央反应器的模块的 结合意味着分离器和反应腔室之间的距离因此得到减小，不同元件之间 的管道长度也是如此。基于所要求的功率计算要使用的模块数量。根据一种特殊结构，加速外壳的一部分至少设在反应腔室的上部。 离心式分离器具有近似笔直的垂直壁。在反应腔室中，用于微粒的加速 外壳的位置意味着能够在所述腔室和分离器之间合并或甚至具有一个 共用壁，因此增加总体有效体积。如在专利WO 2004/036118中描述的 外壳至少结合在各反应器顶部上的这一事实意味着现在通过分离器逃 出的固体被减至最少。根据一个特定的特性，壁是共用的。现在，将共用壁用于各反应器、 分离器和后仓组件单元使得能够获得一种对齐且紧凑的结构。根据另一种结构，两种模块的后仓具有共用壁。这些后仓被并排放 置且可以根据配置具有与分离器或反应器共用的壁。因此能够保留易于 构造和安装清扫器以清除管子上的所有灰尘沉积的管状壁，其留下足够 小的空间以使固体沉积物沉积在相邻分离器之间的风险最小化，因为烟 尘不再需要流过长的连接管道。根据另一种结构，反应器和分离器具有共用壁。反应器可以是方形 或矩形形状。根据另一种结构，反应器和后仓具有共用壁。外部床可位于后仓下 方且连接到氧化反应器，其通过对应的虹吸管进行供应。 根据另一种结构，分离器和后仓具有共用壁。根据一个特定的特性，反应器之间的和分离器与后仓之间的共用壁 是被分成两个壁，且在双壁之间的空间内具有强化带。对于超过200兆 瓦的非常大的燃烧器，由于包括反应器、分离器和后仓在内的组件的热 膨胀和保持内压反应器的传送带的过大尺寸，有必要让某些壁为双壁。根据一种变型，所述模块中的至少一个是氧化反应器，其它的是转 化反应器。在这种情况下，各锅炉的循环流化床被连接在一起以保证携 氧的固体金属氧化物的交换，这些金属氧化物在回路中被连续地还原和氧化以产生去除去了氮气压载(ballast)的浓缩的二氧化碳流。各自具 有分离器的氧化反应器和转化反应器的相反结构使得具有转化器的氧 化反应器的分离器可分别与具有转化器的氧化反应器并置。在各分离器 下设有虹吸管在转化反应器的分离器下方的虹吸管具有两个出口，其 中一个出口提供到转化反应器的直接返回通道，另一个向氧化反应器供 应固体；在氧化反应器下方的虹吸管具有两个或三个出口以确保到氧化 反应器的直接返回通道和向转化反应器和外部床供应固体。反应器的这 种结构允许使用特别短的外壳，因此避免使用稍微倾斜且适于去流化的 长的流化外壳。根据上述变型的另 一种特殊结构，氧化反应器包括的模块是转化反 应器包括的模块的至少两倍。外推尺寸的原理这样获得维持一个带有 转化反应器的模块和至少两个带有氧化反应器的模块，然后外推反应器 部分的尺寸直至获得100兆瓦的单位流速的等效物并加入达4个对齐才莫 块。其顶部为转化反应器的倍数-三倍或四倍-的氧化反应器的基本模 块的这种结构形成各分离器的与各反应器的部分相等的部分。因此，最 大的氧化反应器在其底部上为 一整块，而顶部由带管子的隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环流化床反应器，包括经由加速外壳（１０，１０ａ，１０ｂ）连接到离心分离器（２，２ａ，２ｂ）的反应腔室（１，１ａ，１ｂ），从而将微粒从来自所述反应腔室（１，１ａ，１ｂ）的热气体中分离出去，包含反应腔室（１，１ａ，１ｂ）、分离器（２，２ａ，２ｂ）和后仓（３，３ａ，３ｂ）的组件构成基本模块，其特征在于：　　　　包括至少两个模块，在第一模块中，反应腔室（１，１ａ，１ｂ）位于分离器（２，２ａ，２ｂ）与后仓（３，３ａ，３ｂ）之间；在第二模块中，分离器（２，２ａ，２ｂ）被放置在反应器（１，１ａ，１ｂ）与后仓（３，３ａ，３ｂ）之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J莫兰，C比尔，JL拉斯孔布，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]