流化床反应器系统技术方案

一种流化床反应器，其中靠近该反应器设置一个热交换器，它们各包含一个流化床并共用一个包括许多水管的共用壁。来自流化床的烟气和夹带的颗粒物料在反应器中被分离，并将分离出的颗粒物料送到热交换器中的流化床。冷却液与分离出的物料在热交换器中进行热交换，以便吸收物料中的热量，然后上述物料返回到反应器中的流化床。将辅助燃烧供给热交换器，燃烧燃料以控制冷却剂的温度。当本发明专利技术的系统用于产生蒸汽时，可以控制冷却剂使之适用蒸汽透平的技术要求。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及流化床反应器，尤其涉及具有一个靠近流化床反应器而设置的热交换器的系统和方法。一般说来，在流化床反应器中具有空气流过装有颗粒状物料的一个床，以便使该床流化并促使燃料在较低的温度下燃烧，这些粒状物料包括含硫的煤和用来吸附燃煤时产生的硫氧化物的吸附剂。当该反应器应用于一个蒸汽发生系统中以驱动蒸汽透平或类似设备时，为了产生蒸汽，使水或冷却剂流过与流化床材料进行热交换的惯用的水流管路。该系统包括一个分离器，它分离流化床反应器的烟气中携带的粒状固体并使这些固体再循环到该床中。其结果可产生如下综合效果，即较高的燃烧效率、较高的氧化硫吸附率、低氧化氮释放率和较好的燃烧适应性。在这种系统的反应器中，多数常用的流化床通常指的是“沸腾”流化床，在沸腾流化床中，装有颗粒物料的床具有较高的密度和界线分明的或松散的上表面。其它种类的流化床采用了一种“循环”流化床。按照本专利技术的技术，流化床密度可以低于普通沸腾流化床的密度，空气流速等于或大于沸腾床的空气流速，而且流过该床的烟气携带有相当数量的细固体颗粒，以致使固体颗粒在烟气中基本达到饱和的程度。另外，循环流化床具有较高的固体重复利用率的特点，该特点使得流化床不易受燃烧热释放的型式的影响，因此可将温度的变化减至最小，从而使氧化氮的释放降至较低的水平。较高固体重复利用率提高了系统的总效率，这是由于氧化硫吸附剂和燃烧停留次数的增加而减少了吸附剂和燃料的消耗的缘故。在循环流化床反应器中，往往在从旋风分离器返回的固体流中设置一个热交换器，该旋风分离器采用了以高换热率吸收热能的水冷表面。在蒸汽发生应用中，这种增加的热能可以用于调节蒸汽的出口温度，以便与透平的技术规格相匹配。通常，在需要负荷较高时，热交换器只输送较小百分比的总热负荷给反应器，而在需要负荷较低时，热交换器可将高达约20%的总热负荷输送给反应器。遗憾的是，当热交换器能在低需用负荷和开始运转状态输送相当大百分比的流化床反应器总热负荷时，通常热交换器的热调节能力是有限的。尤其是，在低需用负荷和开始运转期间，由于反应器的工况是优先满足的，所以水/蒸汽的出口温度要低于最佳温度。其结果是降低了系统的总效率和提高了作用于接收不匹配冷却剂的外部设备上的机械应力。因此，本专利技术的一个目的是提供一种流化床反应器系统和方法，其中在靠近反应器段的地方设置一个热交换器，该热交换器提供了一辅助的热调节能力。本专利技术的另一个目的是提供上述那类系统和方法，其中在热交换器中的流化床表面流化速率是随反应器的热需求的条件不同而变化的。本专利技术的再一个目的是提供上述那类系统和方法，其中热交换器中的流化床尺寸是随反应器的热需求条件不同而变化的。本专利技术还有一个目的是提供上述那类系统和方法，其中根据反应器的热需求条件而将外部燃料提供给热交换器的。为了实现这些和其它目的，本专利技术的系统包括一个装有流化床并设置在靠近系统的反应器段的热交换器。反应器内流化床中的烟气和夹带的颗粒物质被分离开，将烟气输送到热回收区，将分离出的颗粒物质输送到热交换器。反应器中的颗粒物质被流化并且在热交换器中设置用于吸收流化颗粒中的热量的换热面。为了在低需用负荷和起动状态的情况下提供额外的热能，在热交换器内还设置了燃烧器。热交换器中的固态物质返回到反应器中的流化床。下面参照附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，通过这些描述将更全面地理解本专利技术上述以及其它目的、特征和优点，当然这些实施例只是举例说明。附图中附图说明图1是本专利技术流化床反应器的示意图;图2是沿图1中2-2线取的剖面图;图3是沿图1中3-3线取的剖面图。在描述流化床反应器时也就对本专利技术的系统和方法进行了描述，该流化床反应器构成自然水循环蒸汽发生器的一部分，蒸汽发生器在图1中用标号10表示。蒸汽发生器10包括流化床反应器12、分离段14和热回收区16。反应器12包括一个立式外壳18和一个设置在反应器下部的多孔空气分配器板20，板20以适当方式固定到外壳的壁上，用以支撑一个装有含煤和较细的吸附剂材料颗粒的颗粒物料(例如石灰石)的床，以便吸附在煤燃烧时产生的氧化硫。压力通风腔22位于板20的下方，用于接收从一个适当的风源(图中未画出)例如压力风机输送来的空气，并且对输送的空气适当调节，以使装有颗粒物料的床流化。按照本专利技术的一个优选实施例，应使空气的流速被调到一个合适的数值，以便形成一个如上所述的循环流化床。穿过外壳18的壁设置一个或多个分配器24，用以将颗粒物料引入到流化床上。为了从外壳18中排放较粗的废颗粒物料，设置一个与分配器板20上的开口连通的排放管26。可以理解到，外壳18的壁上设置有许多垂直延伸的水管。为了将水转变成蒸汽，还设有使水流过上述水管的水流管路(图中未画出)。由于外壳18的壁采用传统结构，所以不再对该壁作进一步描述。分离段14包括一个或多个靠近外壳18而设置并利用管道30将其连接到外壳上的旋风分离器28，该管道30从外壳18后壁上部的一个开口延伸到开在分离器28上部的一个入口上。分离器28接收来自外壳18内流化床的烟气和夹带的较细颗粒物料并以常规的方式运行，即利用分离器内产生的离心力将烟气中的较细颗粒材料分离出来。较纯净的烟气在分离器28内上升通过管道32流入并通过热回收区16。热回收区16以传统方式运行并吸收纯净的烟气中的热量，然后气体通过出口管16a被排放出去。从分离器28中分离出的固体进入一个与分离器下端相接的漏斗28a，然后进入连接到漏斗出口上的浸入管34。浸入管34又连接到一个热交换器36上，该热交换器具有大致呈长方形的外壳38，它靠近外壳18设置，并且外壳18后壁的下部是外壳38和外壳18共用的壁。空气分配板40设置在外壳38的下部并限定了一个压力通风腔42，该通风腔用于通过分配板40将外部气源(未画出)的空气引进来，并使之进入外壳38的内部。正如下文所讨论的，为了排放外壳38内部的较细的废颗粒物料，使三个排放管(其中的一个显示在图1中，用标号43表示)对准板40上的开口。下文还将讨论到，为了将热交换器36中的固体和气体输送到反应器12中，在外壳38和外壳18之间的共用壁上开有三个通孔(其中一个孔在图1中用标号44表示)。在通孔44上方设有一个隔离墙45，它向下方延伸并限定出一个通路，以使热交换器36中的固体物料能进入反应器12的内部。一个小槽形外壳46设置在靠着外壳38的地方并与外壳38后壁的中间部分共用一个壁，以用于接收来自浸入管34的较细颗粒物料并将这些颗粒物料散布到外壳38中。在外壳46的下部设置了一个空气分配板48并且限定了一个压力通风腔50，用于通过分配板48将外部气源的空气引入并送入外壳46的内部。为了将外壳46中的固体和流化空气输送到外壳38，在外壳46和外壳38之间的共用壁上设置一个开口52。如图2和图3所示，在外壳38内设两个隔离壁58a和58b，这两个壁从外壳38的基底开始延伸，并穿过板40达到外壳的顶部，这样便将压力通风腔42和外壳38分别分成了三个部分42a、42b和42c以及38a、38b和38c。如图2所示，两个隔离壁60a和60b从外壳46的底部穿过板48(图1)延伸到外壳的中部并将外壳46分成三个部分46a、46b和46c。可以理解，两个隔离壁60a和60b也把本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器系统，包括一个反应器，用于在所述反应器内支撑可燃颗粒物料的流化床的装置，设置在靠近所述反应器的热交换装置，用于接收来自流化床的烟气和夹带的颗粒物料并且将所述颗粒物料从烟气中分离出来的装置，将所述分离出的颗粒物料送到所述热交换装置的装置，用于使空气流过热交换装置中的所述分离的颗粒物料并使所述分离的物料流化的装置，设置在热交换装置内用于输送与所述分离的物料进行热交换的一种冷却剂并使热量从所述分离的物料传递到冷却剂的装置，以及用于将附加热量供给热交换装置内的所述分离的物料以便控制冷却剂的温度的装置。

【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：胡安山安东尼格塞茂尔，
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]