CN102032558A - 带有炉内二次空气喷嘴的循环流化床(cfb) - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环流化床(CFB)锅炉，该锅炉包括反应室，鼓泡流化床(BFB)位于罩壳内并位于反应室的下部内，且包含床内换热器(IBHX)，该IBHX占据反应室的底板的一部分。多个炉内二次空气喷嘴包括多个管道，所述多个管道集合在一起并在BFB的罩壳壁与CFB的外壁之间横跨BFB的宽度而延伸。喷嘴定位成防止从CFB落到BFB上的固体由于二次空气射流而偏离，同时避免干涉炉内气体或固体运动的复杂结构。喷嘴的出口与BFB的罩壳壁平齐或几乎平齐。

Description

带有炉内二次空气喷嘴的循环流化床(CFB)
技术领域
本发明总地涉及循环流化床(CFB)反应器或锅炉的领域，诸如那些用在工业或发电设备中的反应器或锅炉，具体地说，涉及炉内二次空气喷嘴，该炉内二次空气喷嘴设计成防止从CFB落到鼓泡流化床(BFB)上的固体由于二次空气射流而偏离。
背景技术
Belin等人的美国专利6,543,905描述了一种带有可控的床内换热器(IBHX)的CFB锅炉。该锅炉包括CFB反应室和位于该反应室内的BFB换热器。换热器内的传热借助控制固体从BFB的下部排放到反应室内的速率来控制。IBHX的总传热能力取决于从CFB炉流到IBHX内的鼓泡床顶部上的固体下降流。下降流的流量越高，传热能力就越高。二次空气通常通过位于前炉壁和后炉壁上的喷嘴供给至CFB炉。喷嘴位于炉壳外侧，且喷嘴的出口与这些臂平齐。因为IBHX位于包含喷嘴的壁附近，所以来自喷嘴的射流会使一部分固体下降流偏离IBHX，因此降低其传热能力。
Belin等人的美国专利5,836,257描述了一种带有一体式二次空气室的CFB炉。该空气室允许将二次空气喷嘴设置在炉内，因此防止其射流干涉流到IBHX的固体下降流。然而，空气室的支承结构和/或供气装置可能会干涉炉内的气体和/或固体运动，并且为使喷嘴的尺寸足以允许充足的射流流入大CFB，就需要大于所期的空气室。
发明内容
本发明防止从CFB落到BFB上的固体由于二次空气射流而偏离，同时避免干涉炉内气体或固体运动的复杂结构。
因此，本发明的一个方面涉及一种循环流化床(CFB)锅炉，该锅炉包括：CFB反应室，CFB反应室具有侧壁和格栅，格栅在CFB反应室的下端限定底板以用于将流化气体供给入CFB反应室；鼓泡流化床(BFB)，BFB位于CFB反应室的下部内，且由CFB反应室的外壁、CFB反应室的底板和冷却管道形成的罩壳壁来界围，冷却管道从CFB反应室的底板向上延伸到BFB的高度；至少一个可控的床内换热器(IBHX)，IBHX包括加热表面，占据CFB反应室的底板的一部分，并被BFB的罩壳壁包围；以及至少一个炉内二次空气喷嘴，炉内二次空气喷嘴由BFB的冷却管道来形成，冷却管道形成为至少一组以从BFB的罩壳壁的顶部横跨BFB的宽度而延伸，直到到达CFB的外壁为止。
当形成至少一个炉内二次空气喷嘴的管道到达CFB的外壁时，管道变成外壁的一部分。此外，至少一个炉内二次空气喷嘴的出口与BFB的罩壳壁平齐或几乎平齐。
表征本发明的各个创新特征将在所附的权利要求书中具体指出，该权利要求书形成本说明书的一部分。为了更好地理解本发明及其工作优点和使用获得的特定益处，可参照示出本发明示范实施例的附图和说明内容。
附图说明
图1是根据本发明的CFB锅炉的侧面剖视图，示出了二次空气喷嘴；
图2是图1的CFB锅炉的平面剖视图，其沿图1的箭头2-2的方向观察；
图3是BFB罩壳的示意立体图，其中形成炉内二次空气喷嘴的管道表示成单线条；
图4是根据本发明另一实施例的CFB锅炉的侧面剖视图；以及
图5是图4的CFB锅炉的平面剖视图，其沿图4的箭头5-5的方向观察。
具体实施方式
本发明总地涉及循环流化床(CFB)反应器或锅炉的领域，诸如那些用在工业或发电设备中的反应器或锅炉，具体地说，涉及炉内二次空气喷嘴，该炉内二次空气喷嘴设计成防止从CFB落到BFB上的固体由于二次空气射流而偏离。
如同这里所使用的那样，术语“CFB锅炉”用来指其中发生燃烧过程的CFB反应器或燃烧器。尽管本发明具体涉及采用CFB燃烧器以作为生热装置的锅炉或蒸汽发生器，但是应能理解，本发明也可容易地用在各种CFB反应器中。例如，本发明可应用在采用化学反应而非燃烧过程的反应器中，或者来自别处发生的燃烧过程的气体/固体混合物可提供至反应器以用于进一步处理。
现在参见附图，其中，几幅图中相同的附图标记标示相同或功能相似的元件，尤其参见图1，示出了CFB炉1的侧面剖视图，该CFB炉1包括壁2和嵌入BFB 4内的IBHX 3。CFB主要包括固体，这些固体由来自燃料燃烧的灰5、硫酸盐吸附剂6、以及某些情况下的外部惰性材料7构成，这些固体馈送通过至少一个壁2且被供给通过分配格栅9的一次空气8流化。一些固体被燃料燃烧产生的气体所夹带，并最终向上移动15而到达炉子出口处的颗粒分离器16。尽管一些固体17通过分离器，但大部分固体18被捕获而再循环回到炉子。这些固体与掉出固体上升流15的其它固体19一起馈送到BFB 4，BFB 4被馈送通过分配格栅26的流化介质25流化。用于从CFB和BFB移除固体的装置(分别是27和28)设置在炉子底板的适当区域。
BFB通过罩壳30与CFB分离。通过控制流化介质45和46的流，来控制固体通过阀40再循环35回到CFB的速率。该罩壳由管道50构成，管道50通常用水或蒸汽来冷却。管道通常用保护层来保护不受侵蚀和/或腐蚀，该保护层通常由耐热材料来形成，耐热材料用焊接至管道的螺栓来固定。形成罩壳的管道向上延伸到允许CFB炉1内的所需BFB 4高度的高处。在该所需高度上方，管道50集合形成二次空气喷嘴55。馈送到这些喷嘴的空气60越过BFB 4而喷射到CFB内，因此其射流65不使落到BFB 4上的固体流18和19偏离。管道50的集合允许形成开口70，固体流18和19可穿过该开口70落到BFB 4上。在到达壁2b之后，管道50可变成该壁的一部分。相对壁2d上的二次空气喷嘴75位于CFB炉1的外部。因为IBHX不定位在喷嘴75下方，所以其射流80不引起任何不想要的效应。
图3示出了由管道50形成的炉内二次空气喷嘴55的一个可能构造。在图3中，形成炉内二次空气喷嘴55的管道50示意地表示成单线条。
在图4和5所示的另一实施例中，带有嵌入的IBHX3的BFB 4位于相对两个炉壁2a和2d上。在炉子两侧上，罩壳30的管道50集合形成二次空气喷嘴55。为了将燃料、石灰石和其它固体流直接馈送入CFB，至少一个炉壁(图4和5的该实施例中的壁2d)上的BFB被分隔成几个隔室80。每个隔室80由炉壁2a、罩壳30、以及两个侧壁85(或一个侧壁85和一个炉壁2a或2c)来形成。隔室彼此之间由间隙90隔开，燃料、石灰石等馈送通过该间隙90。
尽管已经详细示出和描述了本发明的具体实施例来说明本发明的应用和原理，但是应能理解，并不意图将本发明局限于此，本发明可以其它方式实施而不脱离这些原理。在本发明的一些实施例中，有时可使用本发明的某些特征而不相应使用其它特征，这是有利的。因此，所有这些改变和实施例都完全落入下面权利要求书的范围之内。

Claims (7)

1.一种循环流化床(CFB)锅炉，包括：
CFB反应室，所述CFB反应室具有侧壁和格栅，所述格栅在所述CFB反应室的下端限定底板以用于将流化气体供给入所述CFB反应室；
鼓泡流化床(BFB)，所述BFB位于所述CFB反应室的下部内，且由所述CFB反应室的外壁、所述CFB反应室的底板和冷却管道形成的罩壳壁来界围，所述冷却管道从所述CFB反应室的底板向上延伸到所述BFB的高度；
至少一个可控的床内换热器(IBHX)，所述IBHX包括加热表面，占据所述CFB反应室的底板的一部分，并被所述BFB的所述罩壳壁包围；以及
至少一个炉内二次空气喷嘴，所述炉内二次空气喷嘴由所述BFB的所述冷却管道来形成，所述冷却管道形成为至少一组以从所述BFB的罩壳壁的顶部横跨所述BFB的宽度而延伸，直到到达所述CFB的外壁为止。
2.如权利要求1所述的CFB锅炉，其特征在于，当形成至少一个炉内二次空气喷嘴的所述管道到达所述CFB的外壁时，所述管道变成所述外壁的一部分。
3.如权利要求1所述的CFB锅炉，其特征在于，至少一个炉内二次空气喷嘴的出口与所述BFB的罩壳壁平齐或几乎平齐。
4.如权利要求1所述的CFB锅炉，其特征在于，构成所述BFB的罩壳壁的所述管道覆盖有保护层。
5.如权利要求4所述的CFB锅炉，其特征在于，所述保护层由耐热材料来形成，所述耐热材料用焊接至所述管道的的螺栓来固定。
6.如权利要求1所述的CFB锅炉，其特征在于，形成所述炉内二次空气喷嘴的所述管道覆盖有保护层。
7.如权利要求6所述的CFB锅炉，其特征在于，所述保护层由耐热材料来形成，所述耐热材料用焊接至所述管道的的螺栓来固定。
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