有整体循环热交换器的加压流化床燃烧系统和方法技术方案

一种流化床燃烧系统和方法，其中循环换热器与流化床燃烧室的炉整体设置。循环换热器包括多个叠置区域，用于接收循环固体，它们以这样的方式布置：循环固体引入这些区域的上部，并在其返回炉子之前穿过这些区域达到这些区域的下部。这些叠置区域中的一部分包含有换热表面以从固体中移走热量，而另外的一部分却没有。不同区域内的固体选择地流化以控制固体穿过这些区域的流动从而控制这些固体的温度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加压流化床燃烧系统和方法，更具体地说，涉及一个结合有从燃烧器循环固体的整体换热器的这样一种系统。按照现有技术中的流化床燃烧系统和方法，空气穿过一个包括矿物燃料，如煤，和用于煤燃烧产生的硫的氧化物的吸着剂的颗粒材料床，流化该床并在相对低的温度下促进燃烧。这种型式的系统通常用在蒸汽发生器中，其中水以换热的关系通过流化床产生蒸汽，并允许高的燃烧效率、燃料适应性、高的硫吸附和低的氮氧化物排放。这种型式的系统通常使用一种“循环(circulating)”流化床，从炉中夹带的燃料和吸着剂固体颗粒(以后称之为“固体”)与流化空气和燃烧气体混合物(以后称之为“烟道气，flue gas”)分离，再返回炉内。在这些循环流化床中，与其它型式的流化床相比，流化床的密度相对较低，流化空气的速度相对较高，通过流化床后的烟道气夹带了大量的细小固体，以致于它们基本上被饱和。通过在炉的出口处设置一旋风分离器以接受从流化床来的烟道气和夹带的固体，能得到相对高的固体循环量。在分离器内固体从烟道气中分离出来，烟道气送到热回收区域，而固体返回炉内。这种循环改进了分离器的效率，其结果是硫吸附剂的有效使用得到加强，燃烧停留时间延长，从而降低了吸附剂和燃料的消耗。此外，相对高的内部和外部固体循环使得循环床对燃料的热释放方式不太敏感，从而使温度波动最小，并把硫的排放稳定在较低的水平上。当循环流化床燃烧室是用在蒸汽发生系统中时，在常规的形式中，燃烧室通常是由焊接管和膜结构形成水冷外壳，所以水和蒸汽能循环通过壁管(wall tabes)从燃烧器移走热量。然而，为了得到最佳的燃耗和排放控制，必须从系统中排出多余的热量，在以前，这种热排出可以通过几种技术来实现。例如，增加炉高或者在炉的上部提供换热表面，使在所夹带的固体离开炉子与烟道气分离并返回炉内之前冷却。然而这些技术昂贵，换热表面易于磨损(wear-prone)。其它技术包括在分离器出口和炉子的循环入口之间配置辅助的单独的换热器。尽管在循环固体返回炉子之前在这个单独的换热器中能够从这些循环固体中移走热量，但这种配置并不是没有问题的。例如，在这种循环换热器中很难精确地控制传热速度。此外，在开工或低负载条件下，通常很难绕过(bypass)循环换热器的热换表面。再者，当循环换热器和炉子形成一个整体时，通常要增加锅炉的设计面积，增加系统的成本。本专利技术的一个目的是提供一种流化床燃烧系统，其中提供了一个从循环的固体中移走热量的循环换热器。本专利技术的另一个目的是提供一种上面这种型式的流化床燃烧系统，其中从循环固体中移走的热量可以精确控制。本专利技术的再一目的是提供一种上面这种型式的流化床燃烧系统，其中在开启和低负载的条件下可以不经过循环换热器。本专利技术还有一个目的是提供一种上面这种型式的流化床燃烧系统，其中利用了一个使用外部压力容器的加压系统来达到上述目的，而不增加密封压力容器的尺寸。为达到本专利技术的这些及其它目的，本专利技术的流化床燃烧系统的特征在于设置一个与流化床燃烧器的炉相邻的循环换热器。该循环换热器包括多个接受循环固体并冷却这些固体的叠置式区域(stacked sections)。这些区域以这样的方式布置，使循环的固体在其返回炉之前，在这些区域的上部引入并穿过这些区域的下部。为完成上述专利技术目的，本专利技术提供的一种流化床燃烧系统，包括一个炉子;在所述炉子中建立包含包括燃料的颗粒材料的流化床的装置，借此，所述燃料燃烧产生的烟道气夹带一部分所述颗粒;从所述烟道气中分离所述夹带颗粒的装置;紧邻所述炉子设置的用来接收所述已分离颗粒的换热器，所述换热器包含包括用来接收所述已分离颗粒的第一进口室，紧邻所述第一进口室设置的第一辅助室及紧邻所述第一辅助室设置的第一出口室的第一组室，在第一组室下面延伸的，包括第二进口室，设置在所述第二进口室侧边的第二辅助室及设置在所述第二进口室侧边的第二出口室的第二组室，与所述第一辅助室相连的第一换热装置及与所述第二辅助室相连的第二换热装置，连接所述第一进口室与所述第一辅助室使所述分离后的颗粒进入所述第一辅助室与所述第一换热装置换热的第一通道装置，连接所述第一辅助室与所述第一出口室使所述分离后的颗粒从所述第一辅助室进入所述第一出口室的第二通道装置;连接所述第一出口室与所述第二进口室使所述分离后的颗粒从所述第一出口室进入所述第二进口室的第三通道装置，连接所述第二进口室与所述第二辅助室使所述分离后的颗粒从所述第二进口室进入所述第二辅助室与所述第二换热装置换热的第四通道装置，和连接所述第二辅助室与所述第二出口室使所述分离后的颗粒从所述第二辅助室进入所述所述第二出口室的第五通道装置，以及连接所述第二出口室与所述炉子使所述分离后的颗粒从所述第二出口室进入所述炉子的第六通道装置。所述的系统可进一步包括在所述第一组室内的紧邻所述第一进口室设置的辅助室;设置在所述后一辅助室内的换热装置;连接所述第一进口室与所述后一辅助室使一部分所述分离后的颗粒从所述第一进口室进入所述后一辅助室与所述后一换热装置换热的通道装置;连接所述后一辅助室与所述第一出口室使所述一部分所述分离后的颗粒从所述后一辅助室进入所述第一出口室的通道装置。所述的系统可进一步包括在所述第二组室内的紧邻所述第二进口室设置的辅助室;设置在所述后一辅助室内的换热装置;连接所述第二进口室和所述后一辅助室使一部分所述分离后颗粒从所述第二进口室进入所述后一辅助室与所述后一换热装置换热的通道装置;连接所述后一辅助室与所述第二出口室使所述一部分所述分离后颗粒从所述后一辅助室进入所述第二出口室的通道装置。所述的系统可进一步包括直接连接所述第一进口室和所述第一出口室，当所述分离后的颗粒在所述第一进口室中超过预定高度时，使所述分离后的颗粒直接从所述第一进口室进入所述第一出口室的通道装置。本专利技术进而提供一种操作流化床燃烧系统的方法，包括以下步骤，在容器内支撑一个包括燃料在内的颗粒材料床;使空气通过所述床流化所述材料促进所述燃料燃烧，借此，由所述空气和燃烧产物构成的烟道气夹带一部分所述材料;从所述气体中分离夹带的材料;使所述分离后的材料通过有多个区域的换热器;使冷却介质通过至少一个所述区域;使一部分所述分离后的材料通过所述的至少一个区域以从所述后一材料中移去热量，同时使另一部分所述已分离的材料通过另一区域维持所述另一部分所述分离后材料的温度基本恒定;并使分离后材料的所述部分返回所述容器。所述方法可进一步包括改变通过所述至少一个区域和所述另一个区域的材料的量以改变返回所述容器的材料的温度的步骤。所述方法中所述的每一个通过步骤包括选择地流化在相应区域内的材料的步骤。所述方法还可进一步包括在所述通过步骤之后并在所述返回步骤之前混合所述部分的分离后材料的步骤。所述方法中的所述冷却介质和第一提及部分的所述分离后材料通过两个区域，并进一步包括在所述的两个区域内选择流化所述分离后的材料使得在所述区域内从分离后材料分别移走不同量的热量的步骤。本专利技术提供的另一种操作流化床燃烧系统的方法，包括以下步骤在容器内支撑一个包括燃料在内的颗粒材料的床;使空气通过所述床流化所述材料并促进所述燃料燃烧，借此，由所述空气和燃烧产物构成的烟道气夹带一部分所述材料;从所述气体中分离夹带的材料;使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床燃烧系统，包括一个炉子；在所述炉子中建立包含包括燃料的颗粒材料的流化床的装置，借此，所述燃料燃烧产生的烟道气夹带一部分所述颗粒；从所述烟道气中分离所述夹带颗粒的装置；紧邻所述炉子设置的用来接收所述已分离颗粒的换热器，所述换热器包含包括用来接收所述已分离颗粒的第一进口室，紧邻所述第一进口室设置的第一辅助室及紧邻所述第一辅助室设置的第一出口室的第一组室，在第一组室下面延伸的，包括第二进口室，设置在所述第二进口室侧边的第二辅助室及设置在所述第二进口室侧边的第二出口室的第二组室，与所述第一辅助室相连的第一换热装置及与所述第二辅助室相连的第二换热装置，连接所述第一进口室与所述第一辅助室使所述分离后的颗粒进入所述第一辅助室与所述第一换热装置换热的第一通道装置，连接所述第一辅助室与所述第一出口室使所述分离后的颗粒从所述第一辅助室进入所述第一出口室的第二通道装置；连接所述第一出口室与所述第二进口室使所述分离后的颗粒从所述第一出口室进入所述第二进口室的第三通道装置，连接所述第二进口室与所述第二辅助室使所述分离后的颗粒从所述第二进口室进入所述第二辅助室与所述第二换热装置换热的第四通道装置，和连接所述第二辅助室与所述第二出口室使所述分离后的颗粒从所述第二辅助室进入所述所述第二出口室的第五通道装置，以及连接所述第二出口室与所述炉子使所述分离后的颗粒从所述第二出口室进入所述炉子的第六通道装置。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂文约翰戈伊迪希，
申请(专利权)人：福斯特惠勒能源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]