[发明专利]流化床燃烧系统及控制该系统的方法

说明书

本发明涉及流化床反应器，更具体地说，涉及消除流化床反应器的固体再循环系统中的气体回流的方法和系统。

流化床反应器如气化器、蒸汽发生器、燃烧器等，是众所周知的。在这些装置中，空气通过一个粉料床（粉料包括化石燃料如煤和煤燃烧产物硫的吸附剂），以使粉料床流态化，并促进燃料在较低温度下的燃烧。夹带的粉状固体被分离到床外并再循环流回床中。流化床产生的热有各种不同的用途，流化床具有吸引人的综合优点，如释放的热量高，吸附的硫高，产生的氧化氮低，使用的燃料灵活性大。

最典型的流化床反应器是通常被称为“发泡的”流化床，其中粉料床具有相当高的密度和轮廓分明的或离散的上表面。

在努力改进发泡床的燃烧效率、污染物发生的控制和运行调节的过程中，发展了一种利用“循环”流化床工艺的流化床反应器。依照这一工艺，流化床密度明显低于典型的发泡流化床，空气速度大于发泡床的速度，通过床的烟气夹带大量的粉状固体，显著地得到饱和。

同时，循环的流化床的特征是相当高的固体再循环量，这使得它对燃料热量的释放模式不敏感，从而尽可能减小温度的变化;因此，降低了氧化氮的生成。同时，高的固体再循环量改善了用于分离气体和固体以保证高的固体再循环的机械装置的效率。由此产生的硫吸附剂的增多和燃料停留时间的延长降低了吸附剂和燃料的消耗量。为了达到这一点，需要有一个不会限制固体流量或降低收集效率的环路密封装置。在其他场所或其他设计中（例如对于高灰燃料），可能由于将空气/气体流向上通到从分离装置延伸的浸入管而不得不影响收集效率。

当前使用的大多数循环床设计是通过调节固体再循环速率来控制负载的，有一些是通过减少环路密封系统来的固体量来达到这一点的环路密封系统也就是安置在外部分离装置出口和流化床再循环入口之间的密封系统。但是，这通常必须用计量冷却器如螺旋水冷却器从再循环系统除去固体来完成，这除了需要下游的控制设备外，还增加了机械复杂性和费用负担。

在1988年11月1日公布的转让给本发明受让人的美国专利№.4，781，574中，上述问题是这样处理的，就是在旋风分离器的分离后固体的出口处设置一个空气源，并沿与分离后固体的流动方向相反的方向将空气排入分离器。空气夹带一部分固体通过分离器流回并流到热回收区。虽然此技术使固体量能够受到控制而并不显著增加费用，但它干扰分离器的运行。

因此本发明的一个目的是提供一种方法和系统，用于在流化床系统中控制收集效率和再循环速率。

本发明的第二个目的是提供一种上述类型的系统和方法，其中再循环速率可以按照需要提高到相当高的值和降低到相当低的值。

本发明的第三个目的是提供一种上述类型的方法和系统，其中免去了计量装置和下游控制设备。

本发明的第四个目的是提供一种上述类型的系统和方法，其中固体量控制是在流化床系统内部完成的。

本发明的第五个目的是提供一种上述类型的系统和方法，其中旋风分离器在某些选定运行参数下的运行是不受显著影响的。

为完成上述目的，本发明提出一种流化床燃烧系统，它包括用于从流化床接受烟气和夹带粉料的混合物并从上述烟气中分离上述夹带粉料的分离机构，用于使上述分离后烟气从上述分离机构通向热回收装置的机构，一个密封容器，一个用于使上述分离后物料从上述分离机构通向上述密封容器的浸入管，用于使上述分离后物料从上述密封容器流回上述流化床的机构，以及用于将空气或气体引入上述密封容器以使上述密封容器中的分离后物料流态化从而密封住从上述流化床出来通过上述浸入管流回上述分离机构的机构，上述空气引入机构包括第一管道和第二管道，第一管道用于沿与上述分离后物料从上述浸入管流出的路径相对准的路径将空气或气体引入上述密封容器，第二管道用于将空气或气体引入上述密封容器内围绕从上述第一管道内出来的空气或气体的流路的区域。