[发明专利]流化床反应器及其操作方法

说明书

本发明涉及一种流化床反应器及其操作方法，具体来说，涉及再循环热交换器与蒸汽发生器为整体式的反应器及其操作方法。

流化床反应器，如气体发生器、蒸汽发生器、燃烧器等，是从所周知的，在上述设备中，空气从含矿物燃料如煤以及吸附燃煤产生的硫的吸附剂的细粒材料层中通过，使该燃料层流化，促进燃料在较低温下燃烧。夹带的细粒固体在流化床外部被分离并再次送回流化床。流化床产生的热用于生产蒸汽等各种场合，具有释放热量大，硫的吸收率高，放出的氮氧化合物少以及可选用的燃料范围广等一系列优点。

最典型的流化床反应器一般称为“沸腾”流化床，其中的细粒料层具有较大的密度和很好限定了的或离散的上表面。

其它种类的流化床反应器采用一种“循环”流化床，其中流化床的密度大大低于典型的沸腾流化床，空气速度大于沸腾流化床，或者通过流化床的烟气夹带大量细粒并达到基本饱和态。

循环流化床的特征也在于：较高的固体循环率使其对于燃料放热的模式不敏感，这减小了温度变化，因而可稳定地在较低的水平放热。较高的固体循环率使气体和固体分离，从而使固体再循的机械装 置的效率得到提高，而且硫吸附剂和燃料停留时间的增加，降低了吸附剂和燃料的消耗。

但是上述两种流化床反应器，尤其是循环流化床反应器确实还存在若干问题。例如：在低压旋流器排放和反应器高压炉部分需要密封装置，如密封罐、虹吸密封或“L”阀，而且，被分离的细粒材料从旋流器向流化床炉的回送，必须通过重力斜槽或气力输送系统来完成。增设这些部分会增加系统的成本和复杂性。在这些反应器中，细粒材料从旋流器向流化床炉的回送也必须在相当准确的温度下进行。这就需要增加炉高或在炉的上部安装摩擦斜面以便把细粒材料在送回流化床前冷却到适当温度。这使得炉出口烟气需要冷却到下游对流热交换表面的效率可以适应的温度，而且由于热回收面需要全部安装再热和过热表面，因而需要额外的表面。另外，在旋流器出口和承受正压力的流化床炉的进口之间需要热膨胀接头，这也是一个显著的缺点。

本发明的目的是提供一种装有整体式再循环热交换器的流化床反应器及其操作方法。本发明还有下述目的：在所提供的上述流化床反应器中：分离器和反应器炉体间无需气力输送装置;反应器炉体高度降低，在炉上部无需摩擦斜面;在炉的上部无需辐射过热器表面和/或再热器表面;实现流化床的最佳温度。

为了实现上述目的，本发明的流化床反应器包括一个热交换部分，它位于反应器炉体部分附近，反应器这两部分都有一流化床并共 用一个装有许多水管的壁。来自炉体部分中的流化床的烟气及夹带的细粒材料被分离。烟气被送往热回收区，被分离的细粒材料被送往再循环热交换器。在再循环热交换器中的流化床材料被送往炉体中的流化床，锅炉的水通过壁管以生产蒸汽。

本说明书的附图是本发明的流化床反应器的示意图。现对照附图详述本发明的图示实施例以便进一步介绍本发明的目的，特征和优点。

在附图中，标号2表示流化床反应器，它包括一个炉4，一个分离装置6和一个热回收区8。炉4包括一个直立的外壳10和一个位于外壳下端的强制通风室12，它与外部气源相通。在外壳10下端和强制通风室12之间的交面设有空气分配器14，以便使来自强制通风室的压缩空气向上穿过外壳10。细粒材料的流化床15支承于空气分配器14之上，在外壳10的前壁设有一个或多个进口16，以便向流化床添加细粒材料，一根卸料管17与空气分配器14的开口对准以便从流化床15卸出烧过的细粒材料。细粒材料可以包括煤及较细的吸附剂颗粒如石灰石，以便以一种已知的方式吸附燃煤产生的硫。从强制通风室12来的空气使流化床15中的细粒材料流化。

外壳10的壁具有许多垂直分布的水管并设有使水通过水管以转变成蒸汽的流体管路系统（未画）。由于外壳10的壁的结构是传统式的，此处不再详述。

分离装置6具有一个或多个旋流分离器18，安装在外壳10附 近，管20使外壳10后壁上部的开口与分离器18上部的进口相连接。分离器18接收来自外壳10中的流化床15的烟气和夹带的细粒材料，并以传统的方式由分离器中产生的离心力分离烟气中夹带的细粒材料。分离后的烟气经过管22进入并通过热回收区8。