[发明专利]流化床反应器系统

说明书

本发明涉及流化床反应器，尤其涉及具有一个靠近流化床反应器而设置的热交换器的系统。

一般说来，在流化床反应器中具有空气流过装有颗粒状物料的一个床，以便使该床流化并促使燃料在较低的温度下燃烧，这些粒状物料包括含硫的煤和用来吸附燃煤时产生的硫氧化物的吸附剂。当该反应器应用于一个蒸汽发生系统中以驱动蒸汽透平或类似设备时，为了产生蒸汽，使水或冷却剂流过与流化床材料进行热交换的惯用的水流管路。该系统包括一个分离器，它分离流化床反应器的烟气中携带的粒状固体并使这些固体再循环到该床中。其结果可产生如下综合效果，即较高的燃烧效率、较高的氧化硫吸附率、低氧化氮释放率和较好的燃烧适应性。

在这种系统的反应器中，多数常用的流化床通常指的是“沸腾”流化床，在沸腾流化床中，装有颗粒物料的床具有较高的密度和界线分明的或松散的上表面。其它种类的流化床采用了一种“循环”流化床。按照本发明的技术，流化床密度可以低于普通沸腾流化床的密度，空气流速等于或大于沸腾床的空气流速，而且流过该床的烟气携带有相当数量的细固体颗粒，以致使固体颗粒在烟气中基本达到饱和的程度。

另外，循环流化床具有较高的固体重复利用率的特点，该特点使得流化床不易受燃烧热释放的型式的影响，因此可将温度的变化减至最小，从而使氧化氮的释放降至较低的水平。较高固体重复利用率提高了系统的总效率，这是由于氧化硫吸附剂和燃烧停留次数的增加而减少了吸附剂和燃料的消耗的缘故。

在循环流化床反应器中，往往在从旋风分离器返回的固体流中设置一个热交换器，该旋风分离器采用了以高换热率吸收热能的水冷表面。在蒸汽发生应用中，这种增加的热能可以用于调节蒸汽的出口温度，以便与透平的技术规格相匹配。通常，在需用负荷较高时，热交换器只输送较小百分比的总热负荷给反应器，而在需用负荷较低时，热交换器可将高达约20％的总热负荷输送给反应器。

遗憾的是，当热交换器能在低需用负荷和开始运转状态输送相当大百分比的流化床反应器总热负荷时，通常热交换器的热调节能力是有限的。尤其是，在低需用负荷和开始运转期间，由于反应器的工况是优先满足的，所以水/蒸汽的出口温度要低于最佳温度。其结果是降低了系统的总效率和提高了作用于接收不匹配冷却剂的外部设备上的机械应力。

因此，本发明的目的是提供一种流化床反应器系统，其中在靠近反应器段的地方设置一个热交换器，该热交换器提供了辅助的热调节能力。在热交换器中的流化床表面流化速率是随反应器的热需求的条件不同而变化的。热交换器中的流化床尺寸是随反应器的热需求条件不同而变化的。根据反应器的热需求条件而将外部燃料提供给热交换器的。

为了实现这些和其它目的，本发明的系统包括一个反应器，用于在所述反应器内支撑可燃颗粒物料的流化床的装置，设置在靠近所述反应器的热交换装置，用于接收来自所述流化床的烟气和夹带的颗粒物料的混合物并且将所述颗粒物料从所述烟气中分离出来的分离装置，将所述分离出的颗粒物料送到所述热交换装置的装置，用于使空气流过热交换装置中的所述分离的颗粒物料并使所述分离的物料流化的装置，设置在所述热交换装置内用于有选择地输送与所述分离的物料进行热交换的一种冷却剂并使所述分离的物料冷却的装置，其特征在于：一种燃烧器有选择地向该热交换装置供热以有选择地加热所述分离的物料；该热交换装置与所说反应器共用一个壁；并且分隔装置设置在反应器内，与所述共用壁一起限定一个垂直延伸的通道，所述共用壁具有一个穿过该壁的开孔，上述开孔对准用于将所述物料从所述热交换装置输送到所述反应器内的所述流化床的通道。

本发明的另一方案其特征在于：至少具有两个形成于该热交换器上的物料的流化床，还包括用于控制输送到热交换器内至少两个流化床的所述流化空气以便单独控制所述的后面的流化床的流化的装置。

本发明的再一方案其特征在于：还包括用于单独地排放在所述热交换器内的所述至少两个流化床的排放装置。

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，通过这些描述将更全面地理解本发明上述以及其它目的、特征和优点，当然这些实施例只是举例说明。附图中：

图1是本发明流化床反应器的示意图；

图2是沿图1中2-2线取的剖面图；

图3是沿图1中3-3线取的剖面图。

在描述流化床反应器时也就对本发明的系统进行了描述，该流化床反应器构成自然水循环蒸汽发生器的一部分，蒸汽发生器在图1中用标号10表示。