[发明专利]流化床反应器的反应室

说明书

本发明涉及一种竖式流化床反应器中周围水冷壁的新颖结构，尤其是位于下部衬有耐火层的水冷壁与上部无衬的水冷壁之间的区域的水冷壁结构。

流化床反应器常常用于各种不同的燃烧、热交换、化学或冶金工艺等。根据不同的工艺，选用不同的在系统中流化或循环的床材料。在燃烧工艺中，颗粒燃烧如煤块、焦炭、褐煤、木材、废木料、废木炭或泥炭以及其它颗粒物质如沙子、灰粉、硫吸收剂、催化剂、或金属氧化物等都可以用作流化材料。

产生热的流化床反应器具有一个竖式的反应室，也就是说具有竖直的器壁。器壁被制成水冷壁或管壁的型式，其中竖直的壁管与一平板或“翅板”相连结。为了耐热和耐腐蚀，在反应器下部的器壁上常常衬有耐火材料。由于颗粒的摩擦和比较高的固体颗粒的浓度所引起的剧烈搅动，反应器的下部最容易受到磨损。

在反应器中某些特定的位置上，既有向上流动的又有向下流动的床材料。主体流动在反应室的径向和轴向上发生变化。向下的流动非常接近周围器壁。由于在反应室中由上到下颗粒的密度增加，沿周围器壁向下降落的颗粒厚度也相应地逐渐增加。下落的颗粒层厚度可在10～50mm之间或更厚些。颗粒层下落方向的任何变化都会引起磨损。

在反应室中的水冷壁结构的耐火衬上部边界处，形成的肩状结构会导致下落的床材料层产生涡流。沿着连结相邻两个管子的“翅板”垂直下落的颗粒层的下落方向，在一定程度上被改变，并且被导向沿着耐火衬的边界线流动。涡流和颗粒沿着耐火衬边界线的水平方向的流动引起水冷壁管的严重磨损，特别是靠近耐火衬的管的磨损。这种磨损，尤其对于燃烧固体燃料的锅炉这样的有严重磨损条件的场合是很成问题的。

水冷壁中的管子不得不被经常检查而且最终涂上保护层或更换新管。拆掉坏管子和安上新管或更新保护层需要很长的停工期。两者都会造成人力和时间的消耗。

流化床反应器中的管子磨损是众所周知的问题。人们为了减少磨损已经提出了一些解决方案。这些方案并没有获得完全的成功。用耐火衬来保护反应器中的管子会减少磨损，但它也会减少对管子的热传递。

有人尝试了在管子上，特别是管子的易受损的区域焊上一层保护面。然而在强磨损的环境下，保护层维持不了很长时间。有人还提出用一层保护材料如烧结金属或陶瓷材料覆盖管子。这个方案不仅成本高，而且会减少管子的热传递。

人们还建议，通过焊上障碍物来减小颗粒沿管子流动的速度。然而反应器中高速度有利于器壁的热传递，不应该被减少。瑞典专利SE454,725提出在特别严重的磨损处的管子上焊上弯曲构件。

在瑞典专利SE452,360中进一步提出将整个反应器壁向上向内倾斜以减少沿器壁的磨损。这是一个非常特殊的结构，并且不很容易实现。

本发明的一个目的是为流化床反应器提供一种管壁，将接近器壁的耐火衬层处的磨损减到最小。

本发明的另一个目的是减少由于管子的更换造成的流化床锅炉的停工期。

为了达到上述的目的，将位于无耐火衬的管壁和有耐火衬的管壁之间的中间区域的管壁向下向外弯曲，与竖直方向成一夹角。

在距第一个弯曲有一定距离的下方将壁管弯回竖直方向，或者将管壁向内弯曲成一角度，形成一个向内倾斜的燃烧室壁。特别是前后壁可以形成斜壁，侧壁可以是竖直的。

通过参考下面结合附图提供的对优选实施例的详细描述，可以更清楚地了解本发明上面简要描述及进一步的目的、特征和优点。

图1是流化床反应器下部的剖面图。

图2是上部未覆盖管壁与下部有耐火衬管壁之间的中间区域的放大图。

图3是图2的剖面图。

图1表示流化床反应器的下部，具有一个燃烧室1和周围管壁2如膜壁。在燃烧室里的颗粒材料从被位于燃烧室下方的空气室3引入的空气所流化。空气通过在一格栅板5中的喷嘴4从空气室分布进入燃烧室。如果用于流化在燃烧室中的颗粒材料的是空气以外的其它气体，空气或氧化气得通过图中未画出的另外的入口引入。如果需要，燃料、添加剂及其它颗粒材料或二次气，通过图中未画出的其它入口引入。

位于燃烧室上部6的水冷壁没有被覆盖。位于燃烧室下部7的水冷壁衬有耐火材料8。位于上部未覆盖的水冷壁10与下部有耐火衬的水冷壁11之间的中间区域的水冷壁向外弯曲。在燃烧室中有耐火衬部分的壁高与整个竖直方向的壁高之比为1∶3到1∶10。