[发明专利]用于操作熔炉的方法

说明书

相关申请

该申请要求2008年10月27日递交的美国临时申请第61/108,700号在35U.S.C.§119(e)下的优先权的益处和2008年11月3日递交的美国申请第12/263,705号的优先权的益处，其两者的公开在此通过参照结合到本文中。

技术领域

本公开涉及用于操作熔炉的方法，并且更具体地讲，涉及通过包括向熔炉中引入含水粘土用于操作熔炉例如流化床反应器的方法。

背景技术

燃烧过程可用于发电厂熔炉以产生用于操作锅炉或蒸汽发生器的热量，蒸汽发生器产生电力。用于这样过程的燃料可包括煤、石油焦和/或得自生物质的生物燃料。该燃料可包括含有碱的材料。本领域技术人员已知的其它含碱材料可用于该过程例如，以捕获环境污染物。

一些发电厂可包含采用例如，有时称为“流化床燃烧”过程的方法进行操作的系统。这样过程的一个实例为循环流化床燃烧过程，后者可用于产生电力。循环流化床反应器的一些实例可包括气化器、燃烧器和蒸汽发生器，并且通常，循环流化床反应器具有直立的熔炉或锅炉。

在操作期间，燃料例如微粒状燃料被引入到熔炉的较低部分，并且主要和次要气体例如空气可通过熔炉的底部和/或侧壁供给。燃料的燃烧发生于燃料颗粒和其它固体颗粒，例如其可被包含在用于二氧化硫捕获中的碳酸钙和/或惰性材料的床。例如，流化床反应器(即熔炉)可被安装以在燃烧过程期间将燃料颗粒和其它材料的床悬挂在主要和/或次要气体的向上吹动喷射流之上。向上吹动喷射流促进流体颗粒与其它物料的混合，其通过，例如减少不合需要的排放和增加燃烧与传热效率用于改善燃烧。

夹带于床中的废气和/或固体颗粒可经排气口，例如熔炉的上部离开熔炉并可传到颗粒分离器。在颗粒分离器中，大部分或基本上全部的固体颗粒可与废气分离。通常，采用切向力以从废气分离颗粒的一个或更多个旋风分离器与熔炉连接。在正常运行期间，旋风分离器能够自废气分离约99.9％的颗粒。

然后废气与任何剩余的固体颗粒或飞尘可在被最终释放进入大气之前通过另外的处理单元。例如，在大气循环流化床系统中，废气流经锅炉并经过其包含供水的锅炉管，提供热量以将水转化为蒸汽。然后蒸汽可用于驱动蒸汽轮机，产生电力。废气可通过热交换器以回收至少一部分在燃烧过程期间产生的热量，并且废气可通过环境处理单元以减少不合需要的排放水平，例如污染物如氮氧化物(“NOx”)、硫氧化物(“SOx”)

和/或颗粒物质(“PM”)。

自颗粒分离器回收的固体颗粒例如底灰可返回到循环流化床反应器的床用于随后的反应和/或自床除去。在加热的底灰中含有的能量可在该灰被循环到循环流化床反应器之前至少部分地回收，例如回收于集成的流化床热交换器中。

一种例证性的集成流化床热交换器为INTREX^TM蒸汽过热器(Foster Wheeler Ltd.；Clinton，NJ，美国)。在这样的热交换器中，在旋风分离器中分离的底灰可在返回到循环流化床反应器之前忽略INTREX^TM蒸汽过热器。期待采用本领域技术人员已知的其它流化床热交换器。

燃料颗粒的燃烧和/或其它材料(例如碳酸钙)的加热可导致加热含碱材料，以使其中包含的碱性化合物被释放。所释放的碱性化合物可与灰或其它无机组分(例如硫、氯和/或硅)反应，其可导致不合需要的沉积物、灰积聚和/或腐蚀发生于流化床组件暴露的表面区域(例如炉壁和/或锅炉管)。这样的沉积物和腐蚀可由于增加与检修相关的停机时间而导致较低效率的操作和/或生产损失。不受到理论的限制，碱性化合物可以液体或蒸汽形式释放，其可被夹带于流化床中或与构成流化床的颗粒一起存在。碱性化合物可引起灰颗粒粘在一起，导致不合需要的灰积聚(例如在锅炉管上)和反应器系统表面污垢。不受到理论的限制，灰的碱性组分和硅质组分可形成在反应器表面形成结晶/无定形沉积物的低共熔混合物。

因此，可以合乎需要的是在碱性化合物与灰和/或其它无机组分反应之前自熔炉除去至少一部分碱性化合物，例如以减少或预防不合需要的沉积物和/或腐蚀。