[发明专利]循环式流化床反应器及其操作方法

说明书

发明背景及简介

本发明涉及一种循环式流化床反应器，它包括：

多个其中具有冷却元件的基本上竖直的壁，所述的竖直壁包含一个后壁，且这些竖直壁限定了循环式流化床反应器反应室的内部；

用于引导所述反应器反应室底部的流化气的装置；

用于将粒状原料引入所述反应器反应室的装置；

一个用于将粒状原料从废气中分离的分离器，所述分离器与所述反应器反应室的上部相连；

一个回收管与所述分离器相连；

一种沸涌式流化床反应室，包含一个粒状原料的沸涌式流化床，且与所述反应器反应室后壁相邻并包含一个用于冷却粒状原料的热交换器，还包括流化装置；

用于将粒状原料引入位于上部的沸腾床反应室的装置；

在所述沸涌式流化床反应室与所述反应器反应室之间的排放通道，其用于将原料从沸涌式流化床排放到所述反应器反应室；及

在所述排放通道的下部有一开口，其用于保证使粒状原料从沸涌式流化床的底部通过所述开口流进所述排放通道的下部。

本发明也涉及一种操作循环流化床反应器的方法，该循环式流化床反应器具有基本上竖直的壁，而壁中有冷却元件，竖直壁限定了反应器反应室的内部；一沸涌式流化床反应室与反应器反应室相邻，并提供一个热交换器，用于冷却粒状原料；在沸涌式流化床反应室与反应器反应室之间有一个排放通道，该方法包含如下步骤：

在反应器反应室的底部引入流化气；

将粒状原料引入反应器反应室；

在反应器中通过从反应器反应室提供相当多的粒状原料的传输，从而在反应器中维持一个循环床，通过反应器反应室将粒状原料与废气分离并将分离的原料再循环回反应器反应室；

将分离的粒状原料引入位于流化床的上表面之上的沸涌式流化床反应室；

将沸涌式流化床中粒状原料流化并通过热交换器从流化的粒状原料中回收热量；及

将冷却了的粒状原料从沸涌式流化床排入反应器反应室。

美国专利5,060,599揭示了一种循环式流化床反应器，在其边壁中装有用于接收沿壁流下的原料的盒子。该盒子提供有一个向上的开口，在该处流化床的密度比靠近反应器底部处要小。此文献揭示了如向控制原料的流动，它是通过保证原料流出盒子的边缘来实现的，或通过借助盒子底部的孔或口来排放原料来实现的。通过在反应器反应室内提供一个间壁而在反应器内形成该盒子。为了保证盒子内具有足够的容量和热交换，间壁必须相当的高。此种的厚壁结构很难，因为它会在其连接点对其它结构造成应力且产生不希望的结构振动。如果间壁的高度上升，那么对此种盒子的操作将仅限于高载荷的操作，在低载荷情况下，固体原料的不充足的量将会涌入盒子中。同样，由于盒子可借助其底部的孔直接排空，因此必须备有一些辅助装置，它用于控制原料的排放，从而防止任何意外的排放。

美国专利4,716,856揭示了一种能量发生装置内的一种组合的流化床热交换器。其示出了一种组合流化床热交换器和一种流化床反应器，它们之间共用一个壁。该共用壁提供有开口，用于保证原料从流化床热交换器溢入反应器。如其所揭示的，必须具备分离控制设备和一个回收支路用于将从气体中分离出来的剩余原料直接引导回反应器。此种结构仅具有一个高度，通过它原料溢进反应器。气体和粒子通过同一开口流动。

在美国专利4,896,717中，揭示了一种流化床反应器，其中一再循环热交换器设置于与反应器的反应室相邻，每一反应器容有一个流化床并共用一个壁，该壁包含多个水管。在此文献中，同样建议固定流回反应器。然而，此文献建议借助再循环热交换器将全部分离的原料输送回反应器。此结果要求再循环热交换器的能力必须保证即使在最大载荷情况下的原料流动，这样针对热交换器的特点，必将导致其具有不必要的过大和超尺寸的结构。这样，再循环热交换器的流化气体必须借助流动口传输并进而在通道内向下流向反应器。

美国专利5,069,170和5,069,171同样揭示了与循环式流化床反应器相关的组合再循环热交换器。所不同的，其在外部的热交换器反应室中提供了几个用于控制固定流动的隔离舱。将固态原料从床引入反应室的最基本的原则同样也是原料的溢流。这些方案相对很复杂。