CN1013514B - 在流化床反应器中燃烧含碳物料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在流化床反应器内燃烧含碳物料的方法和装置。该反应器装有物料的底部区和顶部区，燃烧产生的热量至少可通过器壁冷却面散失，还包括一个迷宫式分离器在内的再循环***，被分离出的固体再循环到反应器的底部区，被一个直接设置在反应器顶部区的迷宫式分离器从上升烟道气直中分离出来，在反应器内沿着暴露的器壁冷却面或密闭的、部分地敞开的或完全敞开的再循环通道回流到反应器的底部区。该装置主要用于产生蒸气的装置。

Description

本发明首先涉及在流化床反应器中燃烧含碳物料的方法，此反应器包含装载有流化床物料的一个底部区域和一个顶部区域，燃烧产生的热量至少可通过器壁冷却面散失，该反应器还含有一个包括一个迷宫式分离器在内的再循环***，把分离出的固体再循环到流化床反应器的底部区域。

国际专利申请WO    83/03294披露了一种带有循环流化床的锅炉，在此锅炉中，燃料被引入一个没有隔板但具有器壁冷却面的流化床反应器中。在流化床反应器的顶端，载带有固体颗粒的烟道气偏转90°离开流化床反应器并沿着一水平的烟道气通道，流向一下行的烟道。然后，该烟道气再偏转90°并进入一条其中安装有对流加热面的上行烟道。

在下行烟道和联接烟道内各安装一个非离心式机械分离器型的迷宫式分离器，而且在联接管道内的分离器的组件基本上是垂直伸延的被它们分离出来的固体物料被输送到一个安装在流化床反应器及下行烟道之间的贮藏箱。在下行烟道中的分离器组件朝着贮藏箱向下倾斜，使得被其分离出来的固体能按相同的方式输送进箱中。在贮藏箱的底部连接有许多通向流化床反应器底部的“L-阀”，使得这些沉积在贮藏箱内的固体可以借助于与L-阀连接的流化装置，以可控的方式再循环到反应器内的风嘴底板之上的反应器底部区域。在WO    83/03294中，也正如在本说明书及权力要求书中所述，术语“迷宫式分离器”是指一种通过重力和/或冲力（即不用离心力）来进行分离的 分离器。在已知的锅炉中使用一种位错管排或流槽，这些管基本上是按与烟道气流横截的方向伸延，并大体上以-U字型开口朝向烟道气流。

这些已知的锅炉的缺点在于，贮藏箱处于反应器之外，贮藏箱连接有一个或多个通向下游的L-阀，这就需要一个外部的再循环***也就是需要一些分离烟灰的管道及相应的输送和调节的设备。

因此，本发明的目的是提供一种不需要从流化床反应器中移去固体的方法。

为此目的，根据本发明，一个直接设置在流化床反应器顶部区域的迷宫式分离器，可以把固体从烟道气的上升气流中分离出来，并可在流化床反应器内把这些固体沿着气壁冷却面输送到反应器的底部区域。

其结果是可以简化固体返回炉膛的再循环途径。

一种有利的方式是使被分离出来的固体可以沿着暴露的器壁冷却面进行再循环，而不用另外的防止上升烟道气流干扰的保护装置，或者，另外的方法是可使固体经由设置在反应器内的再循环通道进行再循环;可以用一块壁板围住通道使其和反应器内部隔开，或者，最好是可以部分地或全部地敞开，在全部敞开的情况下仅留下连接板状的侧壁。部分敞开可以用有纵向狭槽的外壁板的形式或者带有线形排列的一些小孔的外壁板的形式来实现。

另一种有利的方式是使再循环通道的终点处于反应器底部区域一个二次空气供应口的作用部位，这使得被引入的固体能与其它流化床物料均匀混合，而且，其温度也相应地变均匀了，因为原先沿着器壁再循环的固体已相应地冷却。

在根据WO    83/03294的锅炉中，迷宫式分离器组件不会受到冷 却。因此，由于热膨胀，分离器组件的一端不能固定连接到流化床反应器的器壁上。相反使迷宫式分离器受到冷却，正是本发明的一个有利的特征。

本发明还涉及一个用于流化床反应器内燃烧含碳物料的装置，该装置包含一个底部区域，及一个顶部区域，至少还含有器壁冷却面及一个再循环***，该***包括至少一个迷宫式分离器，它把分离出来的固体再循环到反应器的底部区域，所说的装置还包含一个燃料供给口，一个流化空气供给口和最好在底部区域还包含一个能分级的二次空气供给口，以及至少包含一个连接于迷宫式分离器后面的烟尘分离器，例如多级旋风分离器或纤维过滤器。

根据本发明的装置的优点在于，迷宫式分离器直接装于流化床反应器的顶部区域，它可以把分离出来的固体输送到至少一个器壁冷却面上，固体就沿着该表面向下流动。

假如希望部分地或完全地防止固体沿器壁冷却面向下的流动受到上升烟道气流的影响，那么就在器壁冷却面上设置许多向下延伸的再循环通道，这些通道可以在朝反应器内部一面是封闭的，或者是部分地或完全地敞开的。对结构的选择取决于所允许的或所需要的影响的程度。如上所述，再循环通道的器壁最好是受冷却的。

从WO    83/03294得知的一个装置，包含有一个由一些位错排列的、基本上为U型截面的导板组成的迷宫式分离器，这些导板的开口的一面朝着烟道气流，从该装置出发，把一个基本上为U型截面的固体导向流槽设置在分离导板的至少一个自由臂上，并使流槽朝着烟道气流一方开口，是有利的特征。

为了改善该分离导板的输送功能，根据本发明，把一个基本上为 U型截面的固体导向流槽设置在分离导板的至少一个自由臂上，并使流槽朝着烟道气流一方开口。

从已知的装置出发，根据另一个特征，该分离导板具有一弧形截面或一折线形截面。

还有一个有利的方式，就是这些分离导板包含一些管-连接板-管结构的用来供应冷却剂的导管。这种管连接板管的结构可以是散佈的和带耐磨护板的，以提高其抗热及抗磨蚀能力。另外，分离导板也可用铸铁制成。

如WO    83/03294中所述，分离导板按与气流成横截的或成一角度的方向，从一面器壁向另一面器壁伸延。但是，也可以使分离导板象屋顶那样在两个相对的器壁冷却面之间伸延。

假如该装置作为锅炉来操作，那么，为了冷却分离导板和/或再循环通道的附加边界表面，可以把它们结合进锅炉的水汽回路中。

最好是再循环通道包含有器壁冷却面和一个与其有一定距离的再循环通道冷却面，以及在此两个冷却面之间垂直伸延的金属板;最好是在器壁冷却面上的管道间隔小于再循环通道冷却面上的管道间隔，因为在再循环通道冷却面上的管道主要地是仅用于冷却器壁，因此大部分的热量就通过器壁的加热面散失掉。

下面将参照附图来详细解释本发明的各个实施方案，其中：

图1是流化床反应器在图2中Ⅰ-Ⅰ的纵向剖面图;

图2是图1中Ⅱ-Ⅱ线的横向剖面图;

图3是图1的流化床反应器Ⅲ-Ⅲ的部分纵向剖面图;

图4是图1的反应器Ⅳ-Ⅳ的纵向剖面图;

图5和图6是分离器导板较佳实施例剖开的横向剖面图;

图7是一个类似于图1的纵向剖面图，但是在图7中，在器壁冷 却面的内侧没有任何独立的再循环通道。

如图1至4所示，一个矩形横截面的流化床反应器1具有四个器壁冷却面，1a至1d，冷却面为管-连接板-管的结构。

在流化床反应器的底部UB，燃料2是在一个能供给流化气体3的风嘴底板4的上方供给，而二空气分级供应口5a和5b是处于燃料供应口2的上方。如图4所示截面从风嘴底板4至二次空气供应口5a遂渐扩大。

在顶部OB处，一个迷宫式分离器6由分离器导板7的两个倾斜层6a和6b组成。如图1所示，导板7向下倾斜地朝器壁1b伸延，如图1所示，器壁1b带有一个扩大部分1bb，在此处1bb连接到导板7。该导板与器壁固定连接。

如图3和图4所示，器壁1d并不伸延到反应器的顶盖1e，而是具有一个向外弯曲的面1dd，它可使气体通过出口8进入连接于反应器1后面的下行烟道9。一个附加的迷宫式分离器10被设置在反应器1和烟道9的交接部位，该分离器包含分离器导板7的两个导板层10a和10b。这些导板基本上是垂直伸延的。

如图2所示，烟道9是由器壁冷却面1d和其它三个器壁冷却面9a、9b和9c包围而成的。至少有一个接触式加热面11，例如过热器，被设置在烟道内。一个烟尘分离器（未示出）设置在烟道的前方。

如图1、2和3所示，具有管-连接板-管结构的再循环通道冷却面12在离器壁冷却面1d一定距离处伸延开，而在冷却面12上的管子间的距离比冷却面1d上的要大。在再循环通道冷却面12上的管子13与器壁冷却面1d上的管子14互相连接。一些金属板在两个冷却面1d与12之间伸延，造成了一个一个分开的再循环通道16。

通道16的底端是敞开的，器壁12于器壁面1d的拐弯部分1dd 处，向上伸延至这样的程度，即它既能承载分离器6的导板7的一端，而同时又允许气体经过气体出口17从反应器1流向连接区域并接着流向气体出口8。在器壁12及1dd板面之间形成一个收集和分配漏斗18，再循环通道16把分离出来的固体从漏斗18输送到底部区域UB内靠近二次气体供给口5a或5b处。

同样地，器壁冷却面1b与再循环通道冷却面19之间，在该冷却面19和向外弯曲的板面1bb配合处，构成一个收集和分配漏斗20，并且，还与***的金属隔板15一起，构成了再循环21。

通道16和通道21的面向反应器内部的表面可以是密闭式的16a、21a，或者是带有一些小孔的16b、21b或者也可以是一些纵向连续的狭槽16c;或者，它们也可以是完全敞开的，这时就仅仅剩下侧面连接板壁。这几种可能的情况都已在图1和图3中以图示出，但是，在一个反应器壁上使用它们的混合方案，当然也是可以的。

如图4、5和6所示，导板7是一种管7a-连接板7b-管7a的结构。如图1中所图示的，反应器1和烟道9的器壁冷却面，以及分离器7和再循环通道冷却面12和19都装有水-汽回路管，图1还示出了一个汽包22及相应的管道***。如图1所示，通向汽包的管路按下述方式伸延，它通过开口处17和8，并通过反应器1顶部左边的扩大区域。管路的数目可以等于管子的数目，或者，假如有某些管子汇合起来的话，则管路的数目可以少些。具有横向流动的管道部分，可以给予附加的保护。

如图4、5和6所示，分离器导板7的横截面基本上呈U形，而其开口一方朝向烟道气流RG。用于引导固体的U形流槽23被设置在该U形物的至少一个伸出臂上，并且其开口要朝向气流，这样就有利 于被导板7所捕获的固体流进漏斗18或20中。

在图1所示的方案中，当进行再循环时，被分离出的固体被通道16及21保护着，而在图7的方案中这两条通道被删去了。这时出现的情况是，被分离出的固体自由地沿着器壁流动。此外，再循环通道可从图1的方案中删去。

第一分离器也可以具有屋顶状的分离器导板7′，因此它可以把固体输送到相对的两个器壁1b和1d而不是仅仅送到一个器壁上。

当然，即使在采用再循环通道时，第一分离器6也可以设计成使它能把固体输送到处于相对位置的两个器壁上。

Claims (13)

1、在流化床反应器中燃烧含碳物料的方法，该流化床反应器包含装有流化床物料的底部区域和顶部区域，燃烧产生的热量至少可通过器壁冷却面散失，该流化床反应器还包括一个迷宫式分离器在内的再循环***，把被分离出的物体再循环到流化床反应器的底部区域，其特征在于，直接设置于流化床反应器顶部区域的迷宫式分离器，可以把固体从上升烟道气流中分离出来，并把这些固体在流化床反应器内沿着器壁冷却面输送到反应器的底部区域。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，再循环过程是在暴露着的器壁冷却面上进行的。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，被分离出的固体的再循环过程是通过设置在反应器内的朝反应器内部的一面可以是密闭的，部分敞开的或完全敞开的再循环通道进行的。

4、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于被分离出的固体的再循环过程终止于底部区域内的二次空气供应口的作用部位的再循环通道进行的。

5、如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，该迷宫式分离器是加以冷却的。

6、实施权利要求1所述方法的装置，该流化床反应器含有底部区域和顶部区域，并含有器壁冷却面及一个包括至少一个由位错排列的、基本上为U型截面的导板组成的迷宫式分离器在内的再循环***，把被分离出的固体再循环到反应器的底部区域，其导板向下朝着烟道气流敞开，在底部区域内有燃料供应口，流化空气供应口及最好还有能分级的二次空气供应口，流化床反应器还至少含有一个连接于迷宫式分离器之后的烟尘分离器，其特征在于，以错位排列的分离器导板（7）直接倾斜设置于流化床反应器（1）上升烟道气流出口（8）中的顶部区域（OB），被分离的固体输送到至少一个器壁冷却面（1b）上限定反应室的内侧，固体沿着该冷却面向下流动，在分离器导板（7）的至少一个自由面上构成基本上呈U形截面的朝上敞开的固体导向流槽（23），用于排出由分离器导板（7）捕获的固体。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，若干向下伸延的再循环通道（21）设置在器壁冷却面（1b）上，并在通道朝反应器内部的一面可以是密闭的，部分敞开的或完全敞开的。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，再循环通道（21）的器壁（1d，12，15，16a;1b，19，15′，21a）都是冷却面。

9、如权利要求6所述的装置，其特征在于所述迷宫式分离器由一些位错排列的、基本上为U型截面的导板组成，导板的开口朝向烟道气流，一个基本上为U型截面的固体导向流槽（23）被设置在分离器导板的两个倾斜层（6a，6b）的至少一个自由臂上，该导向流槽的开口朝向烟道气流。

10、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述迷宫式分离器，其分离器导板（7）为弧形截面或折线形截面。

11、如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述分离器导板（7）含有一些可供给冷却剂的管子（7a），并呈管（7a）一连接板（7b）一管（7a）的结构。

12、如权利要求6或10所述的装置，其特征在于，所述分离器导板和/或再循环通道（16;21）的附加边界都连接到锅炉的水一汽回路中。

13、如权利要求7所述的装置，其特征在于，再循环通道含有器壁冷却面（1b;1d）和与其成一定距离的再循环通道冷却面（12;19）以及一些在这两种冷却面之间伸延的金属板（15;15′）。

Images