CN115803564A - 防止循环流化床反应器装置中的循环床材料的堵塞的方法 - Google Patents

Abstract

一种防止循环流化床反应器装置(10)中的循环床材料堵塞的方法，所述方法包括以下步骤：收集反应器的返回支管中的气闸中的固体颗粒的连续流动床(52、54)，测量固体颗粒的连续流动床内的气闸床压力值，基于测量的气闸床压力值形成气闸床高度指示信号，并且该方法的定义阶段包括将在正常固体颗粒循环流条件下形成的作为反应器负荷的函数的正常气闸床高度指示信号的范围定义和存储到数字控制系统，并且将与反应器负荷相关的警报标准定义和存储到数字控制系统，满足该警报标准包括当前气闸床高度指示信号在针对当前反应器负荷的正常气闸床高度指示信号的范围之外，并且使用该方法的阶段包括将当前气闸床高度指示信号和与反应器负荷相关的警报标准进行比较，并且在当前气闸床高度指示信号满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下降低反应器负荷，以用于防止气闸的堵塞。

Description

防止循环流化床反应器装置中的循环床材料的堵塞的方法

技术领域

本发明涉及一种根据所附独立权利要求的前序部分的防止循环流化床反应器装置中的循环床材料堵塞的方法。因此，本发明尤其涉及防止循环流化床反应器的返回支管中的堵塞，特别是返回支管的气闸中的堵塞。

背景技术

循环流化床反应器，诸如循环流化床锅炉，通常包括炉、用于从由炉的上部部分散发的排出气体分离颗粒的颗粒分离器、以及用于将分离的颗粒从颗粒分离器返回到炉的下部部分的返回支管，该返回支管包括气闸，诸如壁密封件或环密封件，用于防止上游气体在返回支管中流动。

有时在循环流化床反应器中可能发生的一个问题是返回支管，最常见的是返回支管中的气闸，被堵塞。这种堵塞可能由不同的原因引起，包括沉积物从返回支管的上部部分落下，床材料的颗粒粉碎成太小尺寸以至于不能如气闸的适当操作所要求的那样流态化，或者床材料的颗粒附聚成防止材料流动的附聚物。返回支管的完全或几乎完全的堵塞通常导致反应器的停机，这可能导致费力且耗时的维护操作。在许多情况下，仅通过冷却反应器，然后清洁返回支管并最终重新启动反应器，可以除去发生的堵塞，这可能导致反应器生产中断，其通常持续一天或甚至更长。已经证明，如果预计接近堵塞，并且充分提前开始合适的预防措施，则在一些情况下可以避免返回支管的堵塞和反应器的停机。

专利文献KR 101879637 B1公开了一种通过基于床内的测量压力差调节到环密封件中的颗粒床的流态化空气的供应来控制环密封件的操作的方法。美国专利No.8292977公开了一种装置，用于基于控制从系统中去除排出气体和产物气体来控制组合循环流化床系统中循环颗粒量，以便控制所述系统的返回支管中气化室和出口室中的压力。这些文献都不涉及观察堵塞或预测和防止环密封件或返回支管中的接近堵塞。

专利文献JP 4254004 B2公开了一种用于通过基于炉中的测量的竖直压力和温度分布、锅炉的返回支管中的热交换室的入口和出口处的压力和温度以及供应到热交换器的水量和从热交换器获得的蒸汽的温度的模型来估计循环流化床锅炉中的砂循环量的装置。专利文献JP 4443481B2公开了一种用于诊断床材料循环路径中的床材料的堵塞的系统，该系统涉及加压流化床锅炉的床高度调节装置。床材料循环路径包括在路径的选定位置处的被泵送的空气的多个差压计、温度计和流量计。使用该测量值和堵塞发生部位数据库，确定堵塞的发生。这些文献都没有教导如何预测或防止接近的堵塞。

众所周知，流化床的有害脱流态化可能由床颗粒的附聚或烧结引起，并且因此已经提出了床材料的几种建议以避免或最小化该问题。美国专利No.4,075,953建议在流化床中有机废物的燃烧中，通过使用含橄榄石砂的床材料，可降低床材料熔融和结块以及颗粒破碎的倾向。Grubor等人在1995年第13届国际流化床燃烧会议的进展的第515-522页的文章“Biomass FBC Combustion-Bed Agglomeration Problems(生物质流化床燃烧燃烧-床附聚问题)”(Proc.of the 13th International Conference on Fluidized BedCombustion，1995，‘Biomass FBC Combustion-Bed Agglomeration Problems’，pages515-522)中建议，通过使用氧化铁作为床材料，可以使流化床中燃烧收获的生物质时的附聚和烧结问题最小化。欧洲专利EP 1075626 B1建议通过使用石英含量小于5％的矿物颗粒的床材料，可以降低在流化床中燃烧难燃燃料时烧结的危险。

美国专利No.4544375建议通过测量床中相对于碳含量的灰分含量，例如通过测量流化床内的压降来监测床颗粒的平均密度，并在灰分含量相对于碳含量超过预定值时从流化床中去除灰分，从而防止灰分烧结和流化床脱流态化。

通常已知的是，在流化床中发生快速的压力波动，该压力波动与床中气泡的尺寸和数量相关。C.E.Davies和K.Fenton在Powder Technology的1996年7月的第88卷、第1期的第89-93页中示出了，流化床中的压力波动随颗粒尺寸的增加而降低，而Chirone等人在Chem.Eng.J的2006年第123卷的71-80页(Chem.Eng.J.123(2006)71-80)中示出了，从附聚的起始开始，流化床中的压力波动变化在约两个小时期间降低到其初始值的60-70％，并且在脱流态化时突然转变到固定床引起压力变化的显著峰值。因此，监测和分析床中的压力波动的变化使得能够早期识别床的接近脱流态化。相应地，J.Shabanian等人在ProcediaEngineering的2015年102卷的1006-1015页(Procedia Engineering 102(2015)1006-1015)中提出了，由于气泡的生长，当床接近脱流态化时，床内差压降降低，这种效果可用于在鼓泡流化床中早期检测脱流态化条件。用于观察或防止静态流化床中的附聚的方法对于观察和防止连续流动的流化床在返回支管的气闸中的堵塞而言，如果可以使用的话，通常也是无效的。

本发明的目的是提供一种防止循环流化床反应器的返回支管中的循环材料的堵塞的方法，该方法在实践中使用简单，并且其中，上述现有技术文献中公开的方法的限制被最小化或消除。

发明内容

通过在所附独立权利要求中限定的解决方案，解决了或至少最小化了现有技术的上述问题。从属权利要求限定了本发明的有利实施例。

根据一个方面，本发明提供了一种防止循环流化床反应器装置中的循环床材料的堵塞的方法，所述方法包括以下步骤：在反应器的数字控制系统处限定反应器负荷，基于反应器负荷以预定速率将燃料和燃烧气体供给到循环流化床反应器装置的炉中，在炉中用燃烧气体燃烧燃料并将烟道气和固体颗粒从炉散发到烟道气通道中，在布置在烟道气通道中的颗粒分离器中从烟道气分离固体颗粒并使固体颗粒流从颗粒分离器经由返回支管循环回到炉中，以及在返回支管中的气闸中收集固体颗粒的连续流动床，其中该方法包括以下步骤：测量颗粒的连续流动床内的气闸床压力值，基于测量的气闸床压力值形成气闸床高度指示信号，其中该方法的定义阶段包括以下步骤：将数字控制系统处限定的反应器负荷顺序地改变为多个负荷值，向数字控制系统限定和存储在正常固体颗粒循环流条件下形成的作为反应器负荷的函数的正常气闸床高度指示信号的范围，以及向数字控制系统限定和存储与反应器负荷相关的(取决于反应器负荷的，reactor load dependent)警报标准，满足该警报标准包括当前气闸床高度指示信号在针对当前反应器负荷的正常气闸床高度指示信号的范围之外，用于指示固体颗粒循环流中的偏差，并且使用该方法的阶段包括以下步骤：以预定间隔将当前气闸床高度指示信号和与反应器负荷相关的警报标准进行比较，以及在当前气闸床高度指示信号满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下降低反应器负荷，用于防止气闸的堵塞。

本发明基于本发明人的如下观察，在气闸中的颗粒的连续流的流化床内测量的压力值在导致返回支管中发生堵塞的停机之前数小时已经可以显示异常行为。因为气闸床压力值通常快速波动，所以根据本发明，基于测量的气闸床压力值有利地形成更平滑变化的床高度指示信号。然而，取决于用于测量气闸床压力的方法和设备，在一些情况下，可能可以使用气闸床压力值本身作为气闸床高度指示信号。

由于经由气闸中的流化床的固体颗粒的连续流，气闸床压力值和气闸床高度指示信号可进入不规则的振荡状态，其中，它们就在实际堵塞的发生之前，以相当大的幅度循环性地增长和降低。因此，当观察到气闸床高度指示信号的异常行为时，可以开始测量以避免在任何有害影响发生之前堵塞返回支管的严重后果。根据本发明的方法的关键是监测和分析从气闸床压力值获得的气闸床高度指示信号。

因为气闸中的连续流动的流化床由通过颗粒分离器从由炉散发的烟道气中分离的颗粒形成，所以气闸床高度主要取决于反应器负荷，尤其取决于燃烧气体和燃料供给到炉中的速率。为了使得能够观察到异常的气闸床高度指示信号，有必要通过将反应器负荷顺序地改变为多个负荷值，并且在正常的固体颗粒循环流条件下，作为反应器负荷的函数形成或测量床高度指示信号，来校准气闸床高度指示信号。通过使用如此形成的系列的床高度指示信号，可以限定正常气闸床高度指示信号的与反应器负荷相关的范围，以被存储到反应器的数字控制系统。然后，可以将与反应器负荷相关的警报标准定义并存储到数字控制系统，以识别固体颗粒循环流中的异常或偏差。警报标准的满足有利地至少包括气闸床高度指示信号在针对当前反应器负荷的正常气闸床高度指示信号的范围之外。

用于限定正常气闸床高度指示信号的范围的气闸床高度指示信号以及相应的与反应器负荷有关的警报标准，有利地是基于气闸中所测得的气闸床压差值，即，基于在气闸中的流化床的较低部分中测量的压力值与例如在返回支管中的较高位置处测量的压力值之差。还可以将与反应器负荷相关的警报标准定义为气闸床压力值的更复杂的函数，包括例如气闸床压力值的时间导数、振荡变化或趋势，如将在下面解释的。

如上所述，正常气闸床高度指示信号的范围取决于向炉供给燃料和燃烧气体的速率。然而，在惰性床材料被供给到炉的情况下，正常气闸床高度指示信号的范围也取决于惰性床材料的供给速率。在供给到炉的燃料和惰性床材料的类型或颗粒尺寸变化的情况下，正常气闸床高度指示信号的范围通常还取决于燃料和惰性床材料的类型和颗粒尺寸。然后可能需要将气闸压力信号的正常范围存储到数字控制系统中，作为由供给速率的适当范围和根据需要供给到炉中的燃料和惰性床材料的类型限定的数据库。在一些情况下，将正常气闸床高度指示信号的范围也定义为反应器装置的诸如烟道气再循环率的其他操作参数的函数可能是有用的。在本说明书中，术语“与负荷相关”通常是指对反应器的任何操作参数的相关性，如上所述。

在循环流化床反应器的气闸中的流化床通常是鼓泡床，由于气泡上升通过床，所述鼓泡床显示出快速波动的床压。床压的这种波动可能取决于例如床的颗粒尺寸，但通常它们与通过在气闸中的流化床的颗粒流中的问题无关。如相关技术的描述中所提到的，C.E.Davies和K.Fenton在1996年7月的Powder Technology的第88卷的第1期的第89-93页(Powder Technology，Volume 88，Issue 1，July 1996，pages 89-93)中公开，并且Chirone等人在2006年的Chem.Eng.J的第123卷的第71-80页(Chem.Eng.J.123(2006)71-80)中公开了观察静态流化床中附聚的方法，该方法基于通过气泡引起的床压力的快速波动的分析。当固体颗粒的流态化问题由不同原因引起时，诸如沉积物从床上方落下、床材料的颗粒粉碎成太小尺寸而不能适当地流态化、或床材料的颗粒附聚成大而防止流态化的附聚物时，气泡引起的床压力值的快速压力波动可能表现不同。本发明方法与这些方法的不同之处在于，不观察和分析这种快速波动，而是由颗粒流动条件的变化引起的实际床高度的变化所引起的床压力的更平滑变化。使用床高度指示信号来识别循环床材料中的流动问题的优点是具有由不同原因引起的返回支管的接近堵塞的类似指示。

根据本发明用于指示通过流化床的颗粒流的异常行为的气闸床压力信号有利地在预定时间内被平均，所述预定时间优选地是至少10秒，甚至更优选地至少30秒。相应地，与反应器负荷相关的警报标准，即用于解释气闸的堵塞可能接近的标准，包括在预定测量时间内对气闸床压力信号进行平均。因此，如果这种气闸床高度指示信号在正常气闸床高度指示信号的范围之外，则可以推断堵塞可能正在接近，并且应当开始适当的应对措施。

根据本发明的实施例，该方法的定义阶段包括在数字控制系统中定义和存储用于气闸床高度指示信号的与反应器负荷相关的上限，并且满足与反应器负荷相关的警报标准包括当前气闸床高度指示信号高于针对当前反应器负荷的上限。返回支管的接近堵塞可能导致床高度瞬时增加到其正常范围以上，这然后被观察为增加的气闸床压力值。应注意，这种效果与接近固定流化床的附聚的效果相反，固定流化床表现为床压降低，如J.Shabanian等人在Procedia Engineering的2015年第102卷的第1006-1015页(Procedia Engineering102(2015)1006-1015)中所报道的。

根据本发明的实施例，该方法包括观察气闸床高度指示信号的振荡的算法，并且满足与反应器负荷相关的警报标准包括存在振荡。作为示例，振荡的存在可以基于这样的观察，即适当地被平均的气闸床高度指示信号在预定的时间(比如5分钟)内至少三次高于预定的上限。

根据本发明的实施例，该方法包括测量炉中的颗粒的快速流化床内的炉床压力信号或换句话说在炉的下部部分处的炉床压力信号的另一步骤。然后，与反应器负荷相关的警报标准的满足有利地还包括要求在气闸床压力信号执行增加趋势的同时炉床压力信号执行减小趋势。这种炉床压力信号的减小趋势与气闸床压力信号的增大趋势同时发生表明，炉中固体颗粒的量减小，因为增大量的颗粒聚集到返回支管。

根据本发明的实施例，用于炉床压力值的减小趋势的标准包括在至少三个连续的平均炉压力值中观察到至少5％的单调减小量。相应地，用于气闸床高度指示信号的增加趋势的标准包括在至少三个连续的气闸床高度指示信号中观察到至少5％的单调增加值。

根据本发明，在满足与反应器负荷相关的警报标准时，即当接收到接近堵塞的指示时，可以开始各种应对措施。如上文所提及的，由于堵塞涉及通过收集在气闸中的床的颗粒流，主要的应对措施是通过降低反应器负荷、即燃烧气体和燃料进入反应器的炉的供给速率来减少颗粒流。减少颗粒流可以以消除堵塞风险并引起颗粒的稳定流动的方式摇动床。降低负荷也降低了反应器温度水平，这又降低了在碱浓缩材料的情况下流动颗粒的粘性，从而导致气闸系统中材料的流动性改善。

当接收到接近堵塞的指示时，防止堵塞的另一优选的应对措施是开始将惰性床材料供给到炉中，或增加将惰性床材料供给到炉中的速率。增加惰性床材料的供给可以减少由燃料颗粒引起的有害影响，例如形成粘性化合物。除了改变床材料的平均组成之外，惰性床材料的供给通常还增强床材料的改变。增加惰性床材料的供给有利地与开始从炉排出底灰或增加从炉排出底灰的速率的另外的应对措施同时进行。

根据本发明的另一实施例，该方法包括在满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下，将供给到炉的燃料的类型改变为另一类型的燃料。替代地或另外地，该方法可以包括在满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下，开始将石灰石供给到炉中或增加石灰石供给到炉中的另外的步骤。在满足与反应器负荷相关的警报标准时，该方法还可以包括开始向炉中供给或增加供给适于减少具有低熔化温度的碱性化合物的形成的试剂的步骤。合适的试剂包括碱性吸气剂(alkali getter)，诸如粘土或高岭土。有利地，在满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下，上述实施例中的任一个包括在数字控制系统中发出潜在堵塞警报的另外的步骤。

在停止满足与反应器负荷相关的警报标准的情况下，该方法有利地包括去除上述所有或部分应对措施的步骤，尤其是该方法然后包括增加反应器负荷的步骤。

通过参考在结合附图考虑时的以下对根据本发明的目前优选但仅是说明性的实施例的详细描述，将更全面地理解本发明的以上简要描述以及另外的目的、特征和优点。

附图说明

图1示意性地示出了适于使用根据本发明的方法的循环流化床反应器。

图2a和图2b分别示出了当接近堵塞时和在正常固体颗粒循环流条件下测量的气闸床压力值的示例。

具体实施方式

图1的图示意性地示出了示例性的循环流化床反应器装置，循环流化床锅炉系统10，其中可使用根据本发明的方法。锅炉系统包括炉12，炉的上部部分与颗粒分离器14处于气体流动连接。颗粒分离器的上部部分连接到烟道气通道16，用于将烟道气输送到与例如烟道气净化或蒸汽的过热相关的常规进一步处理。颗粒分离器的下部部分连接到返回管道18，在颗粒分离器中分离的颗粒可以通过该返回管道被输送回到炉12的下部部分。返回管道18包括用于防止气体从炉经由返回管道流到颗粒分离器14的常规气体密封件20。锅炉系统还包括本领域技术人员公知的许多其他常规元件，然而，这些元件在本专利申请中没有描述，因为它们与本发明不相关。

当锅炉系统10处于操作时，燃料从图1中未示出的燃料供应装置经由诸如供给槽或螺旋输送机的燃料供给器22供给到炉。燃料以由诸如闭锁式料斗或螺旋速度驱动器的常规控制装置24控制的速率供给。相应地，惰性床材料经由惰性床材料供给器26，诸如供给槽或输送螺杆供给至炉。燃料、在燃料燃烧中形成的灰分以及惰性床材料在炉12中形成颗粒固体材料床。惰性床材料以及与净化烟道气或提高床质量有关的可能的诸如石灰石的助剂有利地从图1中未示出的相应供应装置以由诸如闭锁式料斗或螺杆速度驱动器的辅助材料供给控制装置28控制的速率供给到炉中。锅炉系统也可能包括多个单独的系统，用于供给不同类型的燃料、惰性床材料和助剂。

燃料在炉12中通过经由主燃烧气体通道30、通过风箱32和位于炉下方的底部格栅34、以及经由终止于底部格栅上方的辅助燃烧气体通道36引入到炉中的燃烧气体而燃烧。主燃烧气体通道30和辅助燃烧气体通道36包括气流控制装置38，诸如风扇和/或控制阀，其与图1中未示出的燃烧气体供应装置处于流动连接，用于分别控制将主燃烧气体和辅助燃烧气体供给到炉12的速率。

在炉中形成的颗粒固体材料的床用燃烧气体以如此高的速度流态化，以致该床形成所谓的快速流化床40，所述快速流化床不具有确定的上表面，但以向上减小的密度填充整个炉12。在图1中，炉12中的快速流化床40象征性地由锯齿形上层描绘。燃料供给控制装置24、辅助材料供给控制装置28和燃烧气体流量控制装置38被布置成从锅炉系统10的数字控制系统40接收控制信号，该数字控制系统因此在操作中用于限定锅炉系统的负荷。

由于快速流化床，在燃烧过程中产生的烟道气从炉中流出，夹带相对大量的固体颗粒。在颗粒分离器14中，大部分夹带的固体颗粒从烟道气中分离出来，经由返回管道18返回到炉。因此，当锅炉处于操作时，经由返回管道存在连续的固体颗粒流。气闸20有利地包括与颗粒分离器14处于直接颗粒流动连接的下支管42以及提升支管44，所述提升支管的下部部分与下支管42的下部部分处于颗粒流动连接。因此，在下支管40中向下流动的固体颗粒在将提升支管与下支管分离的第一分隔壁46的下边缘下方继续到达提升支管44。此后，固体颗粒在提升支管44中向上流动，并且作为溢流从提升支管的上部部分越过将下流管48与提升支管44分开的第二分隔壁50的上边缘流到通向炉12的下流管48。

固体颗粒经由气闸20的连续流动形成了通向下支管42的下部部分的第一颗粒床52和通向提升支管44的第二颗粒床54。气闸有利地包括分别用于将流态化气体供给到第一和第二颗粒床的装置56、58。流态化气体以较低的速率被供给到第一和第二颗粒床52、54，由此第一和第二颗粒床是所谓的鼓泡床，其表现得或多或少类似于具有确定的上表面的液体。

第二颗粒床54的上表面在操作中总是处于第二分隔壁50的上边缘的高度。如果不存在任何摩擦或其他引起颗粒流通过第一和第二流化床52、54的阻碍的非理想流态化，则第一颗粒床52的上表面将处于与第二颗粒床54的高度相同的高度。然而，在实践中，第一颗粒床52的上表面在锅炉系统的操作中总是处于比第二颗粒床54的上表面更高的高度。第一和第二颗粒床52、54的高度差取决于负荷，即取决于颗粒流通过气闸的速率，并且还取决于引起颗粒流阻碍的不同的非理想流态化。非理想流态化可以是例如由于从返回支管的上部部分落下的沉积物、床材料的颗粒粉碎到对于适当流态化而言太小的尺寸、或颗粒的附聚以致妨碍固体材料的流动。在本发明的其他实施例中，气闸的几何形状可以与图1中所示的几何形状不同，但是重要的是，在锅炉系统的操作中，在气闸中形成颗粒床，颗粒床的高度取决于颗粒流通过气闸的速率和颗粒流的可能阻碍。

因为第一和第二颗粒床52、54中的流态化的恶化可逐渐导致循环床材料流的堵塞，所以本发明基于监测和分析流态化状态和第一颗粒床的高度。当在早期阶段观察到接近的堵塞时，可以通过及时启动适当的应对措施来防止循环床材料流的堵塞。观察接近的堵塞有利地基于通过在气闸中固体颗粒的连续流动床内，尤其是在下支管42中的在第一流化床52的下部部分处的压力计60测量气闸床压力值，因为测量的气闸床压力值通常快速波动，观察接近的堵塞有利地基于气闸床高度指示信号，所述气闸床高度指示信号基于测量的气闸床压力值、例如通过在诸如10秒内的预定时间对气闸床压力值求平均而形成。

由于经由气闸20并且特别是经由第一流化床52的连续和相对强烈的固体颗粒流，由压力计60测量的气闸床压力值以及气闸床高度指示信号，由于甚至小的颗粒流动阻碍或非理想流态化的原因，倾向于进入到不规则振荡的状态。因此，就在实际堵塞发生之前，气闸床高度指示信号以相当大的幅度循环地增大和减小。因此，当观察到气闸床高度指示信号的异常行为时，可以开始适当的应对措施以避免返回支管18的堵塞。

图2a示出了在循环流化床锅炉的正常固体颗粒循环流条件下在约4.5小时期间测量的平均气闸床压力差值的示例，其中负荷从开始在约1.5小时和2.2小时之间增加到新值。图2b示出了在引起循环流化床锅炉的返回管道的堵塞的停机之前的若干小时，在大约十分钟期间以十秒间隔测量的类似的气闸床压力值。如可以看到的，当与图2a中的相应压力值相比时，图2b中的床压差显示出相当大的变化。在图2b的情况下，颗粒循环从异常的床压力变化自发地恢复达约十二小时，但最终床流态化恶化到不可恢复的、引起停机的状态。如果已经及时观察到异常的气闸床压力，则可以避免停机。

因为气闸20中的连续流动的流化床由通过颗粒分离器14从由炉12散发的烟道气中分离的颗粒形成，所以气闸床高度取决于锅炉负荷，尤其取决于供给被供给到炉中的燃烧气体和燃料的速率。通过比较负荷变化前后的平均气闸床压差值，如图2a中所示，也可以看出这种效果。因此，通过定期比较当前的气闸床高度指示信号和与锅炉负荷相关的正常气闸床高度指示信号的范围，可以进行观察接近的堵塞，所述与锅炉负荷相关的正常气闸床高度指示信号的范围是通过在正常固体颗粒循环流条件下，在多个锅炉负荷条件下测量气闸床压力或床高度指示信号而获得的。作为示例，对于图2a中所示的示例，在用于获得图的右侧的数据的负荷处，正常气闸床高度指示信号的范围可以是从约0.13到约0.16。

与锅炉负荷相关的正常气闸床高度指示信号范围以及与锅炉负荷相关的警报标准被有利地存储到数字控制系统40。警报标准的满足，例如，气闸床高度指示信号在针对当前锅炉负荷的正常气闸床高度指示信号的范围之外，然后指示固体颗粒循环流中的异常或偏差。在图2b的示例中，平均的气闸床压差值使得偏移明显地超出负荷的正常气闸床高度指示信号的近似范围，即，如上所述从0.13到0.16。与锅炉负荷相关的警报标准也可以由气闸床压力值的更复杂的函数来定义，包括例如气闸床压力值的时间导数或趋势。

该装置可有利地包括在返回管道18的较高高度处的压力计62，通常在下支管42中的第一流化床52的上部高度上方。然后，基于用两个压力计60、62测量的压差值，通过限定正常气闸床高度指示信号的范围和相应的与锅炉负荷相关的警报标准，可以减少来自压力信号的一些干扰变化。异常流动状态的观察也可以使用由在炉12的下部部分处的压力计64和/或在炉的上部部分处的压力计66测量的压力值。当循环颗粒暂时累积到返回管道18时，可能可以观察到炉内的床压降低，并且从而确认返回管道中的异常状态。

气闸床高度指示信号取决于反应器的负荷，即取决于向炉供给燃料和燃烧气体的速率。因此，在该方法的定义状态中，在由数字控制系统40限定的若干负荷条件下测量气闸床高度指示信号，以定义正常气闸床高度指示信号的范围的负荷相关性。气闸床高度信号实际上也可取决于锅炉系统的其他操作参数，例如，取决于将惰性床材料供给到炉中的速率。因此，有利地，正常气闸床高度指示信号的范围被限定并存储到数字控制系统40，作为锅炉系统的所有相关操作变量的数据库，所述操作变量是例如燃料和辅助材料的供给速率和类型。

在及时观察到循环床材料的接近堵塞的情况下，通常可以通过使用数字控制系统40启动适当的应对措施来避免锅炉的停机。可能的应对措施包括例如降低锅炉负荷、通过控制装置28增加惰性床材料或助剂的供给、以及通过底灰去除装置68增加从炉中去除底灰的速率。当床材料循环再次变为其正常状态时，可以结束应对措施或至少部分应对措施。

虽然本发明已经在本文通过示例的方式结合目前被认为是最优选的实施例进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是旨在覆盖其特征的各种组合或修改以及包括在如所附权利要求中限定的本发明的范围内的若干其他应用。

Claims (15)

1.一种防止循环流化床反应器装置(10)中的循环床材料的堵塞的方法，所述方法包括以下步骤：

-在所述反应器的数字控制系统(40)处限定反应器负荷，

-基于所述反应器负荷以预定速率将燃料和燃烧气体供给到所述循环流化床反应器装置的炉(12)中，

-在所述炉中用所述燃烧气体燃烧所述燃料，并将烟道气和固体颗粒从所述炉散发到烟道气通道中，

-在颗粒分离器(14)中从所述烟道气分离固体颗粒，所述颗粒分离器布置在所述烟道气通道中，并使来自所述颗粒分离器的固体颗粒流经由返回支管(18)循环回到所述炉中，以及

-在所述返回支管中的气闸中收集所述固体颗粒的连续流动床(52、54)，

其特征在于，所述方法包括以下步骤

-测量所述固体颗粒的连续流动床内的气闸床压力值，

-基于测量的气闸床压力值形成气闸床高度指示信号，

其中所述方法的定义阶段包括以下步骤

-将在所述数字控制系统处定义的反应器负荷顺序地改变为多个负荷值，

-将在正常固体颗粒循环流条件下形成的作为所述反应器负荷的函数的正常气闸床高度指示信号的范围定义和存储到所述数字控制系统，和

-将与反应器负荷相关的警报标准定义和存储到所述数字控制系统，所述警报标准的满足包括当前气闸床高度指示信号在针对当前反应器负荷的正常气闸床高度指示信号的范围之外，用于指示所述固体颗粒循环流的偏差，

并且使用所述方法的阶段包括以下步骤

-以预定间隔比较当前气闸床高度指示信号和所述与反应器负荷相关的警报标准，以及

-在所述当前气闸床高度指示信号满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，降低所述反应器负荷，以用于防止所述气闸的堵塞。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对在预定测量时间内测量的气闸压力值求平均来形成所述气闸床高度指示信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定测量时间为至少10秒。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定测量时间为至少30秒。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法的定义阶段包括在所述数字控制系统中定义和存储所述气闸床高度指示信号的与反应器负荷相关的上限，并且所述与反应器负荷相关的警报标准的满足包括当前气闸床高度指示信号高于针对所述当前反应器负荷的上限。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述与所述反应器负荷相关的警报标准的满足包括当前气闸床高度指示信号在预定时间内高于预定上限至少三次。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，包括测量所述炉中的颗粒床内的炉床压力值的步骤，其特征在于，所述与所述反应器负荷相关的警报标准的满足包括在所述气闸床高度指示信号执行增加趋势的同时所述炉床压力值执行减小趋势。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，用于所述炉床压力值的减小趋势的所述标准包括在至少三个连续的平均炉压力值中观察到至少5％的单调减小值，并且用于所述气闸床高度指示信号的增加趋势的所述标准包括在至少三个连续的所述气闸床高度指示信号中观察到至少5％的单调增加值。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，开始将惰性床材料供给到所述炉中或增加将惰性床材料供给到所述炉中的速率的步骤。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，开始从所述炉排出底灰或增加从所述炉排出底灰的速率、以便增强床材料变化的步骤。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下改变供给到所述炉的燃料的类型的步骤。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，开始将石灰石供给到所述炉中或增加石灰石供给到所述炉中的步骤。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，开始供给或增加供给适于减少碱性化合物的形成的试剂的步骤，所述碱性化合物在所述炉中当前温度下熔化或变粘。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，在所述数字控制系统中针对潜在堵塞给出警报的步骤。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在停止满足所述与反应器负荷相关的警报标准的情况下，增加所述反应器负荷的另外的步骤。

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