用循环流化床反应器燃烧液体和气体燃料制造技术

一种将燃气引入循环流化床反应器的密相区的较上部或过渡区的方法和系统。燃气在反应器的密相区之外的燃烧器内产生，其中燃烧器接收液体或气体燃料和空气的混合物以在燃烧器内引发和保持燃烧。然后燃气在进入反应器的密相区之前骤冷以降低燃气的温度，从而防止颗粒过热或烧结和反应器密相区中显著的氧化减少。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及循环流化床反应器，更特别地涉及将从液体和气体燃料产生的燃气引入此反应器。流化床反应器为立式圆柱形容器，一般包括三个作用区(a)风箱或底区，位于分割板之下，(b)流化床(鼓泡状态)或密相(CFB状态)，紧邻分割板之上，和(c)超高区(鼓泡状态)或稀相(CFB状态)，最上区域，在此固体与向上流动的气流脱离。流化是通过向上的气流悬浮固体。用气体悬浮的固气混合物类似流体。流化床是包含在流化床反应器的中下部的悬浮状态的固气混合物。流化床侧面以反应器壁为边界，底部由分割板盛装。床的顶部看起来似无规则的飞溅、沸腾表面。有这种流化床的反应器在本领域中称为“鼓泡”流化床反应器。颗粒在其中循环的反应器称为循环流化床(CFB)反应器。上下区间的边界变得难以区别。CFB反应器中波动或“鼓泡”减少。典型的CFB反应器用于锅炉工业，其中固体燃料即媒、焦炭、木材、橡胶等在反应器中燃烧。流化床反应器是极通用的设备，其以各种方式可进行化学、冶金和其它物料加工领域中用气体对固体进行干燥、筛分、焙烧、煅烧、热处理的方法，和用于驱动发电设备的热气(包括蒸汽)的产生。流化床反应器也已成功地应用于可燃烧废气如污泥和炼油废物的焚烧。将液体、固体和气体燃料直接注入“鼓泡”流化床反应器在本领域所公知。由于“鼓泡”流化床反应器在相对低的速度下操作，所以大量的热释放(氧化)通常发生在流化床，而不是在超高区、旋风分离器或废气导管中。在超高区过量的热释放引起严重的操作问题，包括但不限于结垢、温度难以控制、能量需要增加、产品质量差和旋风分离器及废气导管过热。CFB反应器在较高的速度下操作。固体燃料直接注入CFB反应器，导致热释放主要在低区(密相)。与“鼓泡”低流化床反应器相反，在上区(稀相)一些热释放(氧化)不会造成很大问题。但是，已发现将液体和气体燃料直接注入常规的CFB反应器会大大降低下区(密相)的热释放(氧化)，从而引起上区(稀相)、旋风分离器及相连的废气导管过热。这种过热导致很多操作问题，包括但不限于结垢、温度难以控制、能量需要增加和产品质量差。由于这些操作问题，实践中一般不将液体和气体燃料直接注入高速CFB反应器。已应用几种方法避免液体和气体燃料直接注入CFB反应器带来的问题。例如用富氧流化系统加强反应动力。但利用富氧流化系统需要使用制氧设备，从而增加了该系统的成本和复杂性。用直接或间接燃烧预热流化气体。但可通过预热流化气输入该系统的能量数量有限。解决上述问题的另一尝试是通过直接点燃反应器的燃烧器加热CFB反应器。燃烧器可用液体或气体燃料操作。但直接燃烧引起烧结，其对于温度敏感进料颗粒是产品质量的损失。考虑到现有技术中的问题和不足，因此本专利技术的一个目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其中将由液体或气体燃料产生的燃烧气体引入反应器的密相，不会导致密相中氧化的显著降低。本专利技术的另一个目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其利用反应器之外的燃烧器充分地氧化液体或气体燃料以提供一氧化碳和未氧化碳氢化合物含量低的燃气。本专利技术进一步的目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其不采用富氧流化系统。本专利技术还进一步的目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其中将燃气在进入反应器的过渡或密相区之前骤冷，以防止进料颗粒烧结或过热。本专利技术的再一个目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其中用于骤冷燃气的骤冷空气可用加工过的颗粒预热。本专利技术的进一步的目的是提供一种新的、改进的循环流化床反应器系统，其可用合理的成本建造和操作。上述目的和对于本领域技术人员来说是显然的其它目的在本专利技术中达到，一方面，本专利技术涉及一种提供燃气给循环流化床反应器的方法，包括如下步骤提供由空气和燃料组成的混合物，引发和保持该混合物燃烧以产生燃气，骤冷该燃气以降低其温度，和使该骤冷的燃气进入循环流化床反应器的过渡或密相区。另一方面，本专利技术涉及操作循环流化床反应器系统的方法，包括如下步骤提供循环流化床反应器，提供流化气的原料至反应器的风箱，提供进料颗粒至流化床反应器的流化部分以形成在反应器的可渗透气体的分割板之上的颗粒的流化床，提供反应器外部的燃烧器，提供空气和燃料的混合物至燃烧器以在燃烧器内引发并保持燃烧从而产生燃气，使燃气骤冷以降低燃气的温度，然后使燃气进入反应器的过渡或密相区以实现从燃气至流化颗粒的热量传递，使传热产生的尾气的固体成分反回反应器的流化区，和使加工过的颗粒从反应器底部除去。再一方面，本专利技术涉及一种循环流化床反应器系统，包括一循环流化床反应器和至少一个燃烧器，该燃烧器有第一入口用于接收空气和燃料引发和保持燃烧器内燃烧以产生燃气，燃烧器有第二入口用于接收骤冷空气以降低燃气的温度，燃烧器有一出口与反应器的过渡或密相区相连以允许骤冷过的燃气进入其中。附图说明图1为本专利技术循环流化床反应器系统的侧视图。图2为用于图1所示循环流化床反应器系统中的外部燃烧器的放大侧视图。参见图1，本专利技术的循环流化床反应器系统1包括流化床反应器2，燃烧器24，导管30，旋风分离器32，导管40，阀42和导管46、48。流化床反应器2包括壳4，风箱6，可渗透气体的分割板10，密相或过渡相区12和稀相区14。将已减至预定颗粒尺寸的粒子20加至导管19的入口18中以形成基本上水平的分割板10之上的颗粒床。分割板10有许多孔或风口13以接收来自风箱6的流化空气从而使颗粒20保持在流化状态(风口是流化床底部的喷嘴或类似装置，用于分布该床整个横截面上的流化气)。用鼓风机(未示出)将流化空气送入风箱6的风箱入口8。风箱排放口53收集经风口落下的颗粒。在优选的实施方案中，颗粒20被支承在流化空气保持在流化状态。但其它含氧气体也可应用。颗粒20被支承在流化空气的上升柱上，以致颗粒具有液体的特性。加入该床的新颗粒经流化过程迅速而均匀地分布。颗粒20的床保持在恒定的搅拌和悬浮状态，以致从燃气(由外部的燃烧器24产生)至流化颗粒20的传热是瞬时和均匀的。参见图1和2，燃烧器24包括燃烧器外壳25、燃料和燃烧空气入口26、骤冷空气入口28、导管29和燃烧室27。燃烧器24由支承构件52被反应器2支承。液体或气体燃料和空气的混合物加至入口26。混合物的燃料与空气的比率足够在燃烧室27内引发并保持燃烧。燃料/空气混合物中的燃烧空气为化学计算需要量的近120-180%，优选150%，以提供得到的燃气温度约为2200°F-2800°F。燃烧器24充分地氧化或燃烧燃料/空气混合物以提供一氧化碳和未氧化碳氢化合物含量低的燃气。将燃气引入过渡区或密相区12的较上部之前，通过供给骤冷空气使燃气骤冷，骤冷空气加至入口28并由导管29送入室27。骤冷空气的温度为约700°F至约1200°F。但在优选的实施方案中，骤冷空气的温度为约1000°F骤冷也可用温度近100°F的环境空气实现。骤冷空气使燃气的温度降至约1800°F。燃气温度的降低防止颗粒20过热或烧结，也防止过渡或密相区12内显著的氧化降低。骤冷空气可通过从出口22放出的处理过的颗粒间接或直接地预热。骤冷后，即将燃气加入过渡区或密相区12的较上部(图2中箭头51表示燃气流动路径)。在过渡区或密相区12的较上部中从燃气至流化颗粒的传热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向循环流化床反应器提供燃气的方法，包括如下步骤：（ａ）提供由空气和燃料组成的混合物；（ｂ）引发和保持所述混合物燃烧，以产生燃气；（ｃ）骤冷所述燃气以降低其温度；和（ｄ）将所述骤冷过的燃气引入循环流化床反应器的密相区的较上 部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SA邦克，G汤马西奇奥，
申请(专利权)人：多尔奥利费公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]