CN1047221A - 流化床反应器的固体循环密封系统 - Google Patents

Abstract

在一种流化床反应器中设置一个密封段，该密封段与反应器中的炉段相邻，在炉段与密封段形成流化床。将来自炉段的流化床的烟气与夹带颗粒物的混合物分离，分离出的颗粒物送入密封段的流化床。当密封段的流化床的床层物料量超过预定量时，这些颗粒物进入炉段中的流化床。

Description

本发明涉及流化床反应器及其操作方法，更具体讲是涉及在反应器的炉段中提供有固体循环密封系统的反应器及操作方法。

流化床反应器，诸如燃烧器、气化器、蒸汽发生器等都是公知的。在这些系统中，将空气通过颗粒物的床层，使床层流化，所述颗粒物包括化石燃料如煤，还有吸收煤燃烧后产生的硫化合物的吸收剂，流化后可促进燃料在较低温度燃烧。所夹带的固体颗粒在床的外部分离，并循环回到流化床。流化床产生的热量有不同用途，如发生水蒸汽，使得大量产热、硫捕集率高、氧化氮发散量低、燃料灵活等有利地结合起来。

最常见的流化床反应器是常称的“沸腾”流化床，床中颗粒物粒度较高，有明显限定的床层上表面。

另一类是“循环”流化床。此方法的流化床密度比典型的沸腾流化床低得多，空气速度高得多，并且经过床身的烟气中夹带大量固体颗粒并基本上达到饱和。循环流化床的另一特征是固体物循环量大，使之对燃料释热量变化不敏感，使温度变化最小，结果使发散量稳定在低水平。大量固体循环使气-固分离机械设备提高效率，以使固体物循环，并由于硫收集量增加和燃料停留时间延长，使燃料和吸收剂耗量减小。

然而，在这类流化床反应器中确实存在几方面问题。例如，在低压分离器出口和反应器的高压炉段之间需要密封装置，例如密封槽、“J”阀门、虹吸密封装置、环式密封装置、“L”阀门等等，目的是防止气体和固体物从炉段倒流至分离器出口。

本发明的目的是提供一种流化床反应器及其操作方法并能克服先有技术中的上述缺点。

本发明的目的还包括提供上述类型的反应器和方法，能够在分离器和反应器炉段之间不需要密封装置。

为达到这些目的，本发明的流化床反应器包括一个位于反应器炉段内的密封段，其中包括一个流化床并且与炉段的下段共用同一个炉壁。来自炉段内的流化床的烟气和夹带的颗粒物分开，并且将分出的颗粒物送至该密封段。密封段中的床层物料体积超过预定的量以后，这些物料即流至炉中的流化床中。

上面的简介以及本发明的其他目的、特点和优点，将通过以下详述的优选的但只是阐明性的本发明实施方案并结合附图而能更全面地了解：

图1是本发明的系统的示意图，

图2是沿图1的2-2线的剖面图。

参照附图，10是一个流化床反应器的一部分，其中包括一个炉段，炉段是由直立的封闭室12所构成，由四面墙12a、12b、12c、12d所围成。在其下端有空气室14，用于接收外部送入的空气。在封闭室12的下端和空气室14的交界处有栅格状炉底板16，在其上装有多个流化喷咀17，用于使来自14的加压空气向上方流入封闭室10。

颗粒物床层18支持于炉底板16之上，颗粒物中有煤和颗粒更细小的吸收剂，例如石灰石，其作用是收集煤燃烧后产生的硫化合物。不言而喻，通过炉室的壁有一个或多个入口（未示出），以便向床层供应颗粒物，还有一个放料管（未示出）通过炉底板16的开口而伸出，用于从床层18排出用过的颗粒物。空气从14进入封闭室的速度是受控的，使床层18中的颗粒物流化，形成沸腾或循环流化床。

不言而喻，在封闭室12的壁12a、12b、12c、12d中有多条竖向的水管，并形成环路（未示出），使通过管中的水成为蒸汽。由于这些结构是常规型的，这些壁不必详述。

不言而喻，反应器10包括位于封闭室12之旁的一个或多个分离器，并与之连通，使之接收来自流化床18的烟气和夹带的颗粒物。由于分离器和管道都是常规式的，并且不属于本发明范围，故在图中未示出。

分离器接收来自封闭室12的流化床18的烟气和夹带的颗粒物，并以常规方式操作，在分离器中利用离心力使颗粒物与烟气分离。经分离后的烟气送至热回收工序（未示出）。

从分离器分出的颗粒物通入连接到分离器出口的入口喷咀20。在入口喷咀20中可以配置分布管（未示出）或类似的空气分布装置，用于使固体物流化。入口喷咀20延伸入封闭室12的后下壁部分，以便将分离出的颗粒物排送至位于封闭室12内的密封段，其编号为22。

密封段22是由封闭墙壁12b、三个隔墙24、26、28和室顶30所围成。如图1所示，隔墙24包括从底板16在封闭室12内延伸至预定高度的上段墙24a，和从空气室14的底面延伸至底板16的下段墙24b。虽然图中并未完全清楚示出，但不言而喻隔墙26和28也包括类似的上段墙和下段墙。于是由分隔段24a和24b限定了反应器10的炉段和密封段22之间的共用墙壁。不言而喻，名隔墙24、26、28并包括各自的上段和下段墙，连同室顶30可以由耐火材料、耐火材料或适当材料衬里、空气冷却或水冷却的材料所制成，或采用上述各种材料的综合结构，或者是与封闭室12一起都是由所述的水管所形成。

密封段22还包括空气室14a和底板16a，它们分别是空气室14和底板16的延伸，以及多个伸出到底板16a之上的流化喷咀17a。

从入口喷咀20分离出的颗粒物送入到密封段22的内部，并在底板16a之上积聚，形成床层32。在分隔段24的上部设有一个开口，使颗粒物料能如后文所述从床层32转移到床层18中。

在操作时，颗粒状燃料和吸收剂按需要通入封闭室12。外来的加压空气通入空气室14，通过炉底板16并进入封闭室12中的颗粒物床层18，使物料流化。经由空气室14，通过炉底板16而进入封闭室12之内的空气速度，是根据颗粒物的大小而确定，从而形成上述的沸腾或循环流化床。

在封闭室12中配置有点火燃烧器（未示出）或类似装置，用以点燃颗粒燃料。当物料达到较高温度，向封闭室12中进一步加入燃料。封闭室10之中的燃料自己燃烧，空气与燃烧气体产物（后文称为烟气）在封闭室12中向上方流动并夹带有封闭室中的较细小颗粒。带有夹带颗粒物的烟气通过封闭室12的上部并排出至旋风分离器（未示出）。在分离器中，固体颗粒物从烟气中分出，并送入入口喷咀20并进入密封段22而形成床层32。

来自入口喷咀20的颗粒物在密封段22中积聚，直至床层32高度达到隔墙24a的高度。当密封段22中物料体积进一步增大，物料即从隔墙24a的上部开口流过，流至反应器10的炉段的流化床18中，并与18中的物料混合。从隔墙24b的开口或从外源送入空气，进入空气室14a，并通过喷咀17a，使床层32中的颗粒物流化。床层32中的颗粒物连同入口喷咀20中的颗粒物，以流化和非流化状态来形成密封，从而防止从封闭室至颗粒分离器的倒流，亦即相反于上述正常流向。

使水从封闭室12的壁中流过，与流化床18进行热交换并产生水蒸汽。然后使蒸汽通过反应器热回收段（未示出），然后送至外部设备，例如蒸汽透平。

很明显，本发明在旋风分离器的固体物出口和反应器炉段之间不必使用昂贵的密封装置，并且能保证不发生气体从封闭室12经由入口喷咀20倒流至分离器出口的问题。

不言而喻，还可以不超出本发明的范围而对前述者进一步作出各种变化。例如，密封段22在反应器10之中的具体位置可以变化，例如可以设在反应器中任何标高之处。此外，密封装置22可以将固体物料从床层32通过位于隔墙24a、26a或28a，室顶30或室底16a的出口喷咀而送至床层18。还有，密封段22的室顶30可以取消，从床层32向床层18传送固体物料的系统可以完全位于反应器的外部。密封段可以包括若干单独的分隔区。

对前述内容还可作出其他修改，变化和替代，有些情况下可以应用本发明的某部分特征而不相应地应用其他特征。因此，本发明的权利要求作较宽的解释是适宜的，并且与本发明的范围相一致。

Claims (5)

1、一种流化床反应器，包括一个容器，一个置于该容器中的炉段，一个在炉段中形成的流化床，以及接受来自炉段的流化床的烟气与夹带颗粒物的混合物的分离装置，该装置使烟气与夹带的颗粒物分离；其中的改进之处包括位于该容器之中的密封段，在所述密封段中形成的流化床，将分出的颗粒物从分离装置送入该密封段的流化床中的装置，当密封段的流化床中分离的颗粒物体积超出一个预定量时，将密封段的流化床的床层物料送入炉段中的流化床中的装置，在所述密封段中的流化床使炉中流化床的烟气不能倒流进入所述分离装置。

2、按权利要求1的系统，所述密封装置与所述炉段至少共用一面墙壁。

3、按权利要求2的系统，其中该容器的壁和所述共用墙壁是由多条水管所形成，并且还包含使水通过所述水管而产生水蒸汽的装置。

4、一种操作流化床反应器的方法，包括以下步骤：将位于一个容器中的一个炉段中的可燃物料床层流态化;将来自所述炉段的流化床的烟气和所夹带颗粒物的混合物排送出去;使所述夹带的颗粒物与所述烟气分离;其中的改进包括以下的步骤：在所述容器中构成一个密封段;使所述密封段中的物料流态化;将分离的颗粒物送入所述密封段的流化床;当所述密封段中的颗粒物体积超过一个预定量时，将所述密封段中的流化床的颗粒物料送入该炉段中的流化床。

5、按权利要求4的方法，包括将水通过容器壁以产生水蒸汽的步骤。