CN102066531A - 循环流化床气化炉的提升管顶部构造 - Google Patents

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Abstract

连接提升管(1)和旋风捕集器(2)之间的横向导管(15)在与提升管(1)的连接部具有与提升管(1)的截面积同等的截面积的导入部(16)，在导入部(16)和旋风捕集器(2)之间具有截面积从导入部(16)向着旋风捕集器(2)逐渐减小而能够提高燃烧气体的流速的收缩部(17)。

Description

循环流化床气化炉的提升管顶部构造
技术领域
本发明涉及能够以简略的构造增加从提升管（riser）取出的循环介质的取出量并由此能够增加循环介质的循环量的循环流化床气化炉的提升管顶部构造。
背景技术
关于现有的循环流化床炉，存在着这样的循环流化床炉：通过提升管(流化燃烧炉)内的燃烧而加热循环介质，所吹起的燃烧气体由横向导管沿横向导入旋风捕集装置，捕集循环介质，所捕集的循环介质引导至贮留部而贮留，通过使所贮留的循环介质流化而使该循环介质循环至前述提升管(参照专利文献1)。
在专利文献1中，通过调节贮留于贮留部的循环介质的流化，从而调整循环至提升管的循环介质的流量。另外，在专利文献1中，作为调整从提升管取出且向贮留部供给的循环介质的取出量的方法，存在着通过调节向提升管供给的空气量而调整提升管内的空塔速度的方法。
另一方面，近年来，存在着这样的循环流化床气化炉：由提升管加热循环介质，由旋风捕集装置捕集所加热的循环介质，将该循环介质导入流化床气化炉，由此，使用该循环介质所保有的热来进行原料的气化反应(吸热反应)，由于气化而导致温度下降的循环介质和未气化的未反应的燃料循环至前述提升管，使燃料在提升管中燃烧，由此，加热前述循环介质(参照专利文献2)。
图1、图2是显示上述循环流化床气化炉的一个示例的概略图，1是通过空气12的供给而进行燃烧的提升管，2是将从提升管1的顶部通过横向导管3而取出的燃烧气体4导入而捕集混入该燃烧气体4中的循环介质5并排出废气6的旋风捕集器，7是流化床气化炉，该流化床气化炉将由旋风捕集器2捕集的循环介质5和煤等原料8导入，并且，将水蒸气或空气等气化剂9从下部导入，利用前述循环介质5的热来进行原料8的气化，生成气化气体10，11是使流化床气化炉7的循环介质和未气化的未反应的燃料返回至前述提升管1的循环流路，通过使由循环流路11供给的前述燃料在提升管1中燃烧而加热循环介质。在图1中，13是辅助燃料。
在图1、图2的循环流化床气化炉中，有必要由提升管1供给流化床气化炉7中的气化反应所需要的大量的热，因此，有必要使从提升管1向流化床气化炉7供给的循环介质5的供给量、即从提升管1取出的循环介质5的取出量增加，使提升管1和流化床气化炉7中的热收支平衡，使气化成为可能。
因此，在图1、图2所示的装置中，也考虑与前述专利文献1同样地通过增加供给至提升管1的空气12的供给量而提高提升管1内的空塔速度，由此，增加从提升管1向流化床气化炉7供给的循环介质5的供给量。
可是，为了使燃料在提升管1内燃烧而需要一定的反应时间，因而在只增加空气量而提高提升管1内的空塔速度的情况下，出现了燃烧性恶化而不能充分地加热循环介质的情况。因此，在提升管1中，调整空气12的供给量，从而成为确保燃烧性的最大空塔速度，即使这样将提升管1的空塔速度保持为最大，使从提升管1供给至流化床气化炉7的循环介质5的供给量增加也存在界限。即，如图1、图2所示，为了提高从切线方向供给至旋风捕集器2的燃烧气体4的流速而进行循环介质5的分离，有必要使将提升管1和旋风捕集器2相连的横向导管3减小截面积，因此，横向导管3成为相对于提升管1的截面积而较小的截面积。
所以，在提升管1内吹起至上端部的循环介质难以向着横向导管3，产生在提升管1内落下或与提升管1的顶端壁碰撞而落下的现象，因此，不能使从提升管1向流化床气化炉7的循环介质5的循环量增加。这样，如果不能增加从提升管1向流化床气化炉7的循环介质5的循环量，那么，在流化床气化炉7中，原料8的气化所需要的热不足。因此，有必要通过将辅助燃料13供给至提升管1而提高循环介质的加热温度或使提升管1大型化而增大循环介质的整体量来增加循环介质5的循环量，因此，存在着招致运费的增加或设备费的增加的问题。
作为处理这样的问题的装置，存在着这样的装置：在提升管的上部设有至少1个直径较细的中间圆筒部，由此，提高提升管的燃烧气体的流速，使排出至旋风捕集器的循环介质的排出量增加(参照专利文献3)。
专利文献1：日本特开2004-132621号公报
专利文献2：日本特开2005-041959号公报
专利文献3：日本特开2002-265960号公报。
发明内容
然而，在专利文献3所示的装置中，由于是提升管的直径收缩成多段的构造，由于提升管的构造变得复杂且提升管具有在内面具备耐火物的构造，因而存在着由于复杂的构造而导致具备耐火物的提升管的建设变得非常麻烦且成本增大的问题。另外，在如前所述地将提升管的直径收缩成多段而提高流速的情况下，由于含有高温的循环介质的燃烧气体在中间圆筒部且还在其上部的小径部内以高速流化，因而存在着提升管的耐火物的磨损速度增大的问题。
本发明是鉴于上述实际情况而做出的，想要提供能够以简略的构造增加从提升管取出的循环介质的取出量并由此能够增加循环介质的循环量的循环流化床气化炉的提升管顶部构造。
本发明涉及一种循环流化床气化炉的提升管顶部构造，该构造具有提升管、旋风捕集器、流化床气化炉以及循环流路，提升管利用从下方供给的空气来燃烧而加热循环介质，旋风捕集器将从提升管的顶部通过横向导管而取出的燃烧气体导入并捕集混入该燃烧气体中的循环介质，流化床气化炉将由旋风捕集器捕集的循环介质和原料导入，并且，将气化剂导入并进行原料的气化而生成气化气体，循环流路使流化床气化炉的循环介质和未气化的未反应的燃料返回至所述提升管，其中，所述横向导管在与提升管的连接部具有与提升管的截面积同等的截面积的导入部，在该导入部和旋风捕集器之间具有截面积从所述导入部向着旋风捕集器逐渐减小而提高燃烧气体的流速的收缩部。
在上述循环流化床气化炉的提升管顶部构造中，优选，在提升管的上端，形成有连接至所述横向导管的导入部的弯曲部。
另外，在上述循环流化床气化炉的提升管顶部构造中，优选，在提升管的上端相对于连接至所述横向导管的导入部的一侧的相反侧的位置，具有以倾斜45o切口且闭塞的倾斜壁。
依照本发明的循环流化床气化炉的提升管顶部构造，由于将提升管顶部和旋风捕集器相连的横向导管在与提升管部的连接部具有与提升管部的截面积同等的截面积的导入部，在该导入部和旋风捕集器之间具有截面积从所述导入部向着旋风捕集器逐渐减小而提高燃烧气体的流速的收缩部，因而吹起至提升管的上端部的循环介质顺利地导入横向导管中的具有与提升管同等的截面积的导入部。由于一旦引导至导入部，则循环介质不落下至提升管地引导至旋风捕集器，因而具有大幅地增加循环至流化床气化炉的循环介质的循环量的效果。另外，由于引导至导入部的燃烧气体由收缩部提高流速，因而具有由旋风捕集器良好地捕集循环介质的效果。
附图说明
图1是显示现有的循环流化床气化炉的一个示例的概略正面图。
图2是在图1中从II-II方向看时的平面图。
图3是显示本发明的一个实施例的正面图。
图4是在图3中从IV-IV方向看时的平面图。
图5是显示本发明的另一个实施例的正面图。
图6是在图5中从VI-VI方向看时的平面图。
图7是显示本发明的又一个实施例的正面图。
图8是在图7中从VIII-VIII方向看时的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施例。
图3是显示适用于前述图1、图2所示的循环流化床气化炉的提升管顶部的本发明的一个实施例的正面图，图4是在图3中从IV-IV方向看时的平面图，在图3、图4中，标记与图1、图2相同的符号的部分表示同一物品。如图3、图4所示，在具有圆筒状的提升管1的上端，形成有弯曲部14，该弯曲部14具有与提升管1相同的截面积，以向着旋风捕集器2侧的方式向横方向折弯，该弯曲部14的端部和旋风捕集器2之间由截面形状变化的横向导管15连接。
前述横向导管15具有导入部16和矩形形状的收缩部17，其中，导入部16具有与前述弯曲部14的截面积A同等的截面积A’，而且，相对于弯曲部14的端部具有矩形形状而连接，收缩部17截面积从该导入部16向着旋风捕集器2逐渐减小，连接至旋风捕集器2。
在连接至前述弯曲部14的端部的导入部16的连接部，具有从截面为圆筒的弯曲部14至矩形形状的导入部16逐渐变化形状的形状变化部18。
在图3、图4所示的实施例中如以下那样作用。
在提升管1内以所需要的空塔速度吹起的含有循环介质的燃烧气体4沿着具有与提升管1相同的截面积A且折弯的弯曲部14沿旋风捕集器2的方向引导，导入横向导管15中的具有与提升管1同等的截面积A’的导入部16，进一步由收缩部17对流路截面积进行收缩并提高流速而引导至旋风捕集器2，分离成循环介质5和废气6。
此时，在前述提升管1内上升的含有循环介质5的燃烧气体4沿着弯曲部14顺利地引导至具有与提升管1同等的截面积A’的导入部16，而且，一旦引导至导入部16，则循环介质不落下至提升管1地被导入旋风捕集器2并被捕集，因而与现有技术相比能够大幅地增加从提升管1取出至旋风捕集器2的循环介质的取出量，因此，能够大幅地增加从提升管1向流化床气化炉7(参照图1)循环的循环介质5的循环量。
另外，由于引导至导入部16的燃烧气体4由收缩部17提高流速并导入旋风捕集器2，因而能够由旋风捕集器2良好地进行循环介质5的捕集。
图5是显示本发明的另一个实施例的正面图，图6是在图5中从VI-VI方向看时的平面图。在图5、图6中，是这样的形状：在提升管1的上端相对于连接至前述横向导管15的导入部16的一侧的相反侧的位置(提升管1的上端连接至前述横向导管15的导入部16的L字形的连接部的外侧位置)以倾斜约45o切口并由椭圆形的倾斜壁19闭塞。而且，与前述同样的横向导管15中的具有与提升管1的截面积A同等的截面积A’的导入部16连接至提升管1的上端部的旋风捕集器2侧，收缩部17的端部连接至旋风捕集器2。此时，在导入部16的下侧(L字形的连接部的内侧)，设有与前述倾斜壁19大致平行地倾斜的倾斜连接部20，该倾斜连接部20连接至提升管1，从而不因前述倾斜壁19而导致提升管1的上端部和导入部16的连接部的截面积变小。由此，提升管1以及提升管1和导入部16的连接部的截面积A与导入部16的截面积A’同等。
在图5、图6的实施例中，在提升管1内上升的含有循环介质5的燃烧气体4通过具有倾斜壁19的提升管1和导入部16的连接部而顺利地引导至导入部16，而且，一旦引导至导入部16，则循环介质不落下至提升管1地导入旋风捕集器2并被捕集，因而与前述实施例同样地与现有技术相比而能够大幅地增加从提升管1取出至旋风捕集器2的循环介质的取出量，因此，能够大幅地增加从提升管1向流化床气化炉7(参照图1)循环的循环介质5的循环量。另外，在图5、图6的实施例中，由于提升管1仅上端倾斜地切口而形成倾斜壁19，因而具有提升管1的形状的变更减小的效果。
图7是显示本发明的又一个实施例的正面图，图8是在图7中从VIII-VIII方向看时的平面图。在图7、图8中，与前述同样的横向导管15的导入部16连接至提升管1的上端的侧部，同时，收缩部17的端部连接至旋风捕集器2。此时，提升管1的上端部具有比前述横向导管15的连接部更突出至上部的与图1、图2所示的现有技术同样的形状。
在图7、图8的实施例中，在提升管1内上升的含有循环介质5的燃烧气体4容易导入具有与提升管1的截面积A同等的截面积A’的导入部16，一旦引导至导入部16，则循环介质不落下至提升管1地导入旋风捕集器2并被捕集，因而与前述实施例同样地与现有技术相比而能够增加从提升管1取出至旋风捕集器2的循环介质的取出量，因此，能够增大从提升管1向流化床气化炉7(参照图1)循环的循环介质5的循环量。此时，在提升管1内吹起的燃烧气体4中的循环介质的一部分与提升管1的顶端部碰撞而落下，但通过如前所述地提高向导入部16的导入，从而如果与现有技术相比较，则从提升管1向旋风捕集器2取出的循环介质的取出量大幅地增加。而且，在图7、图8的实施例中，由于几乎没有必要变更提升管1的上端部的形状，因而能够廉价地制造提升管1。
此外，当然，本发明不只限定于上述实施例，还能够适用于各种形式的循环流化床气化炉，另外，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够添加各种变更。
本发明的循环流化床气化炉的提升管顶部构造能够在增加从提升管取出的循环介质的取出量而使循环介质的循环量增加时适用。
符号说明
1    提升管
2    旋风捕集器
4    燃烧气体
5    循环介质
7    流化床气化炉
8    原料
9    气化剂
10   气化气体
11   循环流路
12   空气
14   弯曲部
15   横向导管
16   导入部
17   收缩部
19   倾斜壁

Claims (3)

1.一种循环流化床气化炉的提升管顶部构造，具有提升管、旋风捕集器、流化床气化炉以及循环流路，所述提升管利用从下方供给的空气来燃烧而加热循环介质，所述旋风捕集器将从提升管的顶部通过横向导管而取出的燃烧气体导入并捕集混入所述燃烧气体中的循环介质，所述流化床气化炉将由旋风捕集器捕集的循环介质和原料导入，并且，将气化剂导入并进行原料的气化而生成气化气体，所述循环流路使流化床气化炉的循环介质和未气化的未反应的燃料返回至所述提升管，其中，所述横向导管在与提升管的连接部具有与提升管的截面积同等的截面积的导入部，在所述导入部和旋风捕集器之间具有截面积从所述导入部向着旋风捕集器逐渐减小而提高燃烧气体的流速的收缩部。
2.根据权利要求1所述的循环流化床气化炉的提升管顶部构造，其特征在于，在提升管的上端，形成有连接至所述横向导管的导入部的弯曲部。
3.根据权利要求1所述的循环流化床气化炉的提升管顶部构造，其特征在于，在提升管的上端相对于连接至所述横向导管的导入部的一侧的相反侧的位置，具有以倾斜45o切口且闭塞的倾斜壁。
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