用于在循环流化床中气化固体燃料的启动程序制造技术

一种用于在具有循环流化床的气化器中气化固体燃料的方法和设备。利用受控的氧气供应在气化器中形成和保持用于持续气化固体燃料的条件。在启动过程中，基本使用蒸汽来流化和循环流化床。为此，所述设备设有用于蒸汽的供应管道。

【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在循环流化床中气化固体燃料的方法和设备。更具体地，本专利技术涉及用于气化例如废木料的木头，以在燃烧燃料的发电站中生产能量的方法和设备。
技术介绍
通常在基于流化床原理的装备中对不易磨碎的燃料进行气化。这个工艺在燃料成分和热值变化方面是相对宽松的。一种已知的此类方法是欧洲专利文件EP 0239589的主题。这种方法中使用的气化器包括非制冷钢容器，在该容器中，不同的耐熔衬里层抵靠壁设置。在气化器作为其一部分的反应器系统中包括用于固体的回收气旋，利用该回收气旋，形成流化床的床料经由回收管道和“气封”(例如U形气隔)回收到气化器中。这样， 在气化系统中保持床料的循环。通常使用沙子作为床料，尽管具有在设备上磨损的不利条件，但沙子具有良好的传热性并且相对于待气化的燃料是惰性的。燃料和燃烧空气(或者氧气)被供应的比率为使燃料在700和950°C之间的温度发生转化(从固态转化为气态)。就可燃成分的主要部分而言，由此产生的气体包括一氧化碳、甲烷和氢气。产生的气体在经上述的回收气旋离开气化反应器后，于气体净化步骤之前在热交换器中进行冷却，在此热能被传递至例如蒸汽系统。经过此冷却后，气体可由气旋或过滤器完全或部分净化，也可以随后用进一步的净化步骤、例如水淬净化。该已知的气化过程的启动是通过利用布置在气化器本身中或者紧挨其布置的一个或多个燃油或燃气的启动燃烧器的帮助(长期)预热气化系统来完成，其中热烟气直接经过气化器。在加热过程中，气化器被供应诸如沙子的床料，通过持续空气供应来循环床料。自然地，该材料接着也被启动燃烧器的热烟气加热。经验表明，所描述的方法和设备具有很多不足。基于循环流化床原理的气化装备被设计为在最大高达1000°C的温度操作。这意味着，一方面，在加热过程(作为启动程序的一部分)中也不能使用更高的温度。因此，燃油或燃气的加热燃烧器必须在过量空气下操作，否则烟气温度就会(远)超过装备的设计温度。在装备的加热过程中使用过量空气意味着接下来气化器中的(烟)气体含有相当比例的氧气。在固体燃料在循环流化床中气化时会形成飞灰，飞灰与产生的气体一起被带走。 一部分飞灰沉积在气体流经的装备部分中，特别是沉积在气体冷却器和管道系统中。飞灰、 特别是对于惰性物质含量低的燃料，含有大比例的碳。这意味着在气化器下游的整个装备中，具有细小可燃粉末的(局部甚至相当多的)堆积。当之前已经操作且其气体冷却器和管道系统因此被(可燃)飞灰污染的气化器再次启动时，热的含氧烟气经过这些装备部分。 一旦飞灰堆积物位置处的温度超过飞灰的着火温度，这些堆积物将会着火，引起(内)火， 因此出现不允许的高温。实践表明，这种现象是不可避免的，在这种情况下，事实上不可能将发生的温度控制在允许限度内。因此，没有办法只能停止启动燃烧器，并且利用氮气冲洗装备来灭火。之后，可再次尝试进一步加热装备(该装备已经由于冲洗极大地冷却)，直到剩余的飞灰再次着火且温度变得可控为止。显然，考虑到装备的安全性和完整性方面，这种试错式的启动方法是极不可取的。另外，涉及的能量浪费也是不能接受的。在再次启动还温着的装备时，飞灰实际上可能在启动燃烧器之前，即甚至在燃烧器被点燃之前的必要的 (利用空气)冲洗过程中已经着火。除了在加热过程中装备中存在的飞灰着火的现象外，还具有在含氧(烟)气体经过时在装备中形成爆炸性混合物的危险。这是因为飞灰非常细小并且非常容易点燃，这样在加热过程中由于某些原因装备中出现尘云时，容易形成含氧气体和飞灰的爆炸混合物。 从安全角度看这显然是不允许的(除非能够主动并且确定地排除火源的存在)。在传统的工艺操作中，加热装备后启动气化是与最大允许温度(ΙΟΟΟ )相结合通过使燃料在充分过量空气下燃烧来实现的。于是烟气含有相当比例的氧气，因此存在于装备中的飞灰沉积物会燃烧。由此，通过提高燃料供应或者减少空气供应，操作继续以进行气化。这伴随着只有通过冷却，例如通过注水，才能有限控制的高温。而且，发生从富氧烟气到不含氧且富CO烟气的转变，如果迅速地发生这种转变，则在装备的“死角”中会出现爆炸性尘云。还已确定，在启动或气化过程中的高温下，在设备中会形成床料的凝块。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于消除或改善现有技术中的至少一个不足。本专利技术的另一目的在于提供一种实施更简单且能够相对有利地付诸实施的替代方案。替代地，本专利技术的一个目的在于提供一种至少有用的选择。为此，本专利技术提供一种用于在具有循环流化床的气化器中气化固体燃料的方法， 其中，利用受控的氧气供应在气化器中形成和保持用于持续气化固体燃料的条件，并且在启动过程中基本使用惰性气氛(例如基本是蒸汽)来流化和循环所述流化床。根据本专利技术的用于气化的方法的另一特征，使用加热燃烧器以启动气化。特别地， 加热燃烧器操作在燃料的稳定燃烧区域是有利的。更特别地，加热燃烧器可以利用天然气操作，其始终以次理想配比燃烧。在以此方式执行的气化过程中，利用蒸汽形成的惰性气氛作为用于在点燃加热燃烧器之前冲洗气化器的冲洗介质是有利的。根据本专利技术的特别特征，使用外部加热燃烧器作为加热燃烧器。利用该外部加热燃烧器，能够更好地控制工艺参数。根据本专利技术的方法的另一特征，使用蒸汽作为用于控制(烟)气体温度的冷却介质。非常有利的是使用蒸汽来形成惰性气氛，有可能还利用氮气来补充。从成本和在燃烧燃料发电站容易获得的角度看，蒸汽是经济上极具吸引力的选择。如果氧气的供应在所有条件下在整个负荷区域都以受控的方式进行并且在需要时可以完全中断，则根据本专利技术的方法还可进一步有利地操作。另外，根据本专利技术的方法能够在利用控制算法对气化器中的当前条件进行监控和传输时有利地操作。特别地，可以利用控制算法对气化器中的氧气比例进行测量和传输。 最主要地，出于安全原因，确定氧气比例已经足够了。更特别地，可以利用控制算法对气化器中的内部温度进行测量和传输。更特别地，优选在启动气化时使用加热燃烧器，然后检查气化器的内部温度的值是否低于在100至120°C的范围内选择的第一温度。为了流化和循环流化床，当气化器的内部温度低于第一温度时，可以使用空气。当气化器的内部温度高于所述第一温度但低于针对飞灰的燃烧温度选择的作为安全下限的第二温度时，使用空气或者蒸汽。如果气化器的内部温度高于针对飞灰的燃烧温度选择的作为安全下限的第二温度时，那么，只要在加热过程中尚未进行气化，就只使用蒸汽来流化和循环流化床。本专利技术还提供一种气化固体燃料的设备，具有用于利用氧气(空气形式的)供应形成并保持固体燃料持续气化的循环流化床，其中，所述设备设有用于蒸汽的供应管道，以进行流化床的流化和循环。有利地，该设备可设有用于启动气化的加热燃烧器。加热燃烧器可设有次理想配比氧气供应装置。另外，本专利技术还提供一种设有这种设备和布置为执行所述方法的处理单元的系统。特别地，所述处理单元可设有计算机，例如PC类型的标准计算机。为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种方法和设备，在使用中，原则上要防止任何时候在装备中出现以下情况，即飞灰沉积物着火或者装备中出现爆炸性飞灰尘云。 这是通过(原则上无一例外)一旦装备中的温度超过限定的限制值就使用无氧条件来实现的，其中，限定的限制值比飞灰能燃烧的温度低一安全距离。为此，在启动(加热)过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在具有循环流化床的气化器中气化固体燃料的方法，其中，利用受控的氧气供应在气化器中形成和保持用于持续气化这些固体燃料的条件，并且在启动过程中基本使用蒸汽来流化和循环所述流化床。

【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：M·A·J·C·M·斯潘杰尔斯，
申请(专利权)人：埃森特能源生产有限公司，
类型：发明
国别省市：NL