流化床反应器制造技术

一种流态化床反应器，在该反应器的壳体内装有空气分配板，用于支撑颗粒材料（包括燃料）床。空气分配板上有许多垂直布置的喷嘴穿过该板延伸，这些喷嘴用来接收来自空气通风装置中的空气，并使空气以足以使颗粒材料流态化，并可支持燃料燃烧或使其气化的流动速度排出到颗粒材料床内。第一压力检测装置置于至少一个喷嘴内，第二压力检测装置装在空气通风室内，因而就可测出颗粒材料床内的空气流量。（*该技术在2009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流化床反应器，更详细地说，本专利技术涉及一种能对流入该反应器流态化床内的空气流量进行测量的反应器。众所周知，流化床反应器包括蒸汽发生器、燃烧器和汽化器。在这些装置中，空气通过多孔板或其它用于支撑颗粒材料床的类似物体进入颗粒材料床内，以使其流态化并促使燃料在较低的温度下燃烧。颗粒材料包括矿物燃料(如煤)和硫的吸收剂，这里硫是作为煤的燃烧产物而产生的。当由流化床所产生的热像在蒸汽发生器中一样，用于将水转换成蒸汽时，流态化床装置便成为一种具有释放热能高、硫的吸附力强、氧化氮排出物少和燃料的灵活性大等综合优点的有吸引力的装置。最典型的流化床燃烧装置通常称为沸腾式流态化床，这种流化床中的颗粒材料床是由一块空气分配板来支撑的。助燃空气通过板上的许多孔进入床内，使材料膨胀并且呈悬浮或者流态化状态。结果，反应器就以蒸汽发生器形式工作。反应器的壁是由许多热传导管组成的，由流态化床内部燃烧所产生的热传递到通过管子进行循环的热交换介质(如水)中。热传导管通常与自然水循环管路(包括用于把水与蒸汽相分离的蒸汽鼓)相连接，这样所形成的蒸汽可输送到汽轮机上用于发电或者送往蒸汽的用户使用。在努力改进沸腾流态化床的燃烧效率、污染物排除控制和操作调节性能的过程中，已经研制出一种能用于快速(或循环)流态化床的流态化床反应器。按照这种技术，流态化床的密度可以达到固体体积的5%-20%，这个数字大大低于典型的沸腾流态化床的固体体积密度(30%)。低密度循环流态化床是由于它所用的颗粒尺寸小和固态颗粒的流量大而造成的。循环流态化床的速度范围在固体颗粒的末端速度(或自由落体速度)和一个随流量而变的速度之间，在该速度范围以外，流态化床将转变为一种气动传输线。循环流态化床所要求的固体颗粒的高速循环使得它对燃料的热量释放型式不敏感，这样燃烧器或者汽化器内的温度变化将减至最小。因而也就减少了氧化氮的形成。同时，由于固体颗粒的装载量大，也改善了机械装置的效率。该装置可用来在固体颗粒重复循环时，将空气从固体颗粒中分离出来。硫的吸附剂和燃料滞留时间的增加减少了吸收剂和燃料的消耗。此外，循环流化床本来就比沸腾流态化床有更大的调节能力。无论是在沸腾流态化床反应器还是在循环流态化床反应器中，颗粒材料床都是由空气分配板支撑的，空气通风室位于空气分配板的下面，该室接收从循环装置(例如风扇)送来的空气，助燃空气从通风室通过后再经过空气分配板上的孔进入，以使颗粒材料流态化。能够对流入颗粒材料床的空气流量进行测量是很重要的，这样才能保证流入流化床的空气流量足以使其维持流态化状态，也才能在循环流化床的情况下，保证该流化床不会转换成气动传输线。但是，目前对流入颗粒材料床内的空气流量的通用测量方法存在许多缺点和不利条件，例如一种普通的测量方法需要在风扇和通风室之间的长长的导管段内放一个节流孔板或者文氏管，因而不可能使反应器的结构紧凑，而另一种普通测量方法要求使用热线风速计或蜂窝式装置，这就大大增加了反应器的基本费用和运行费用。本专利技术的目的在于提供一种尺寸比较紧凑的流态化床反应器。本专利技术的第2个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器能够精确测量流入颗粒材料床内的空气流量。本专利技术的第3个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器是通过确定向该床体供应空气的通风室内的压力和从通风室向该床体分配空气的喷嘴内部的压力差来测量流入颗粒材料床内的空气流量。本专利技术的第4个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器中有一个节流孔板放置在喷嘴的入口处，喷嘴内的压力是通过开在位于节流孔板下游的喷嘴上的一个孔来测量的。本专利技术的第5个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器中，喷嘴的入口有一个喇叭形的文氏管块，文氏管内的压力是通过开在文氏管块颈部的一个孔来测量的。本专利技术的第6个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器喷嘴内部的压力是通过开在喷嘴上并且离喷嘴入口下游至少5倍于喷嘴直径处的孔来测量的。本专利技术的第7个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器喷嘴内的压力是在统计上有效的喷嘴数量范围内测量的。本专利技术的第8个目的在于提供一种上述类型的反应器，该反应器能以一种高效率的方式来获得进入颗粒材料床内的空气流量，而不需要附加的管道件并且管道空间最小。为了达到上述这些以及其它的目的，本专利技术所述的流态化床反应器包括用来支撑颗粒材料(包括燃料)床的空气分配板;穿过该分配板而伸出的许多喷嘴，这些喷嘴用于从通风室接收空气并以足以使颗粒材料流态化并能支持燃料燃烧(或使其气化)的速度将空气向上排入床体内。压力检测装置放置在至少一个喷嘴和空气通风室内，因而进入颗粒材料床内的空气流量可以通过喷嘴内和空气通风室内所测压力之间的压力差来确定。通过参考某些作为本专利技术最佳实施例的详细叙述及相应的附图，可以更充分地认识上面的简单介绍以及本专利技术反应器的目的、特性和优点。附图说明图1为本专利技术所述流态化床及反应器的垂直剖面图;图2为图1所示流态化床反应器所用的部分空气分配板和喷嘴的局部放大剖面图;图3为与图2相似的视图，该图示出了适用于图1所示流态化床反应器的喷嘴的另一个实施例;及图4为与图2相似的视图，该图示出了适用于图1所示流态化床反应器的喷嘴的又一个实施例。参看图1，数字10指外壳，它构成流态化床热交换器或反应器的主要部分，它可以是锅炉、燃烧器或其它类似装置的形状。外壳10由前壁12、后壁14及两个侧壁组成，其中一个侧壁由数字16表示，为了便于说明，图中未示出外壳10的上部。众所周知，它包括一个对流部分、一个顶板和一个以一般方式排出燃烧气体的出口。数字18表示颗粒材料床，它位于外壳10内部并放在多孔空气分配板20上面，空气分配板20将外壳10分成空气通风室22和炉体24两部分。空气入口26穿过后壁14的下部与空气通风室22相连，以便将空气从外部气源(未示出)导入通风室内。在入口26中安装了合适的空气流量调节器(未示出)来改变入口26的有效开口，以便控制进入通风室22的空气流量。由于空气流量调节器是为技术人员所熟知的普通结构的调节器，因而在本文中不再进一步具体详细描述。上面已提到，多孔空气分配板20是用来支撑颗粒材料床18的，颗粒材料包括惰性材料、固态燃料(如煤)和硫的吸附材料，这里硫是当燃烧含有大量的硫的燃料时所产生的。在不需要排除硫的情况下，就像在城市固体废物燃烧器中那样，可以用惰性砂代替吸附剂。图1所示的全部装置，可以插入到一个适当的热传导装置中，在该装置内燃烧过程中由流态化床所产生的热用来将水转换成蒸汽，就像在蒸汽发生器中的情况一样，在这种情况下，壁12、14和16的内表面可配置诸如耐火材料衬里这类的热绝缘层(未示出)。继续参考图1，多孔空气分配板20包括许多空气分配器或喷嘴28，它们穿过板20上相隔一定距离的许多孔伸出，喷嘴28是垂直排列的管状件，它从板20向上以预先确定的高度伸入颗粒材料床18中。如图1所示，喷嘴28从前到后都是以一定的间隔距离互相分开，同时，从一侧到另一侧也是以预定的间隔距离相互分开的。因此这些喷嘴就复盖了由壁12、14和16以及图中未示出的侧壁所包围的全部面积。从图1可以看出，每个喷嘴28的下端都从板20的底面伸出而与空气通风室22相通。每个喷嘴28的上端(从图1可见)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器，该反应器包括：用于形成炉膛和热回收区的装置；在所述炉膛内用于支撑固体颗粒材料（包括燃料）床的装置；位于炉膛底部的空气通风室；至少一个空气分配器，该空气分配器用来将空气以足以使颗粒材料流态化并可支持燃料燃烧或使其气化的速度从空气通风室引入颗粒材料床内；装在空气分配器内用来检测其中空气压力的第一压力检测装置；装在空气通风室内用来检测该通风室内的空气压力的第二检测装置；根据第一和第二压力检测装置所测得的压力差，便可以确定流入该颗粒材料床内的空气流量。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷柯斯大卫德非泽雷德，
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]