專利名稱：一種操作循環流化床系統的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種操作循環流化床系統的設備和新的方法。
象CFB燃燒器的循環流化床(CFB)系統包括一個里面有一個固體粒子快速流化床的燃燒室。在燃燒室上部的排出口上連接一個分離器，以將從燃燒室排出的廢氣懸浮物和夾帶的固體材料與固體粒子分離開。在粒子分離器和燃燒室下部之間連接有一個回風管，以將粒子分離器中分離出的固體粒子再循環回到燃燒室中。在粒子分離室上沒有一個排放廢氣的氣體出口。
旋風分離器經常用作粒子分離器。一個傾斜支路將從旋流器分離出的粒子循環回到燃燒室下部。將一個氣密封件，如一個環形密封件，裝在傾斜支路上以防止氣體從燃燒室中回流進旋流室。該環形密封件非常大并很復雜。曾建議用L形閥當作氣體密封件。但是，L形閥也很浪費地方，為形成氣體密封，要求在回風管和燃燒室之間用一個相當長的連接通道來充滿流化床材料。
循環流化床反應器被用在各種不同的燃燒、傳熱、化學或冶金過程中。根據該過程，在系統中流化或循環不同的流化床材料。在燃燒過程中顆粒燃料如煤、焦炭、褐煤、木材、垃圾或泥煤，以及其它顆粒材料如沙子、灰、吸附性硫、催化劑或金屬氧化物都可以組成該流化床。燃燒室的速度一般在3.5到10m/s的范圍內，但也可以稍高一些。
典型的是用燃燒室內的及在粒子分離器之后設置的對流段中的傳熱表面來從流化床燃燒過程中回收熱的。在循環流化床(CFB)的燃燒器或鍋爐中，燃燒室的周邊壁通常做成膜式水冷壁，其中垂直管與平板材料或肋片結合在一起以形成蒸發表面。附加的傳熱表面，例如過熱器可放在燃燒室上部對蒸氣進行過熱。
附加的過熱表面以及再熱器、預熱器和空氣預熱器均被放在對流段中。也曾建議制作傳熱面的回風管道。
一般要把傳熱表面設計成最低的負荷下能給出最佳的過熱蒸氣。通過在對流段中噴射水來控制高負荷的蒸氣生產。
在低負荷下的過熱經常會產生一個問題。燃燒室內的氣體溫度隨負荷的下降而下降，在對流段中的過熱器沒有足夠的能力來產生所希望的結果。在燃燒室中設置附加的過熱器將不適當地給鍋爐增加費用和控制問題。在燃燒室內增加傳熱面將降低廢氣的溫度，這仍會夾帶未燃盡的燃料，如在700至750℃的燃料，這會對減少NOX和N2O產生不好的影響。
另一方面，在流化床內的附加的分開的傳熱表面要承受到高速(3-10m/s或更高)氣流和粒子流的作用。銹蝕和腐蝕將產生嚴重問題。任何放在燃燒室內的傳熱表面都必須由隔熱材料制成，也可由某些防腐材料進行保護。這樣的傳熱表面會很重，也很貴。當燃燒燃料中含有氣體氯和堿性成份時，在燃燒室的氣體氣氛中形成一個嚴重的問題。
特別是在高壓設備中極不希望附加傳熱表面和增加燃燒器的尺寸，這樣會增加壓力容器的尺寸。在具有小燃燒室的高壓設備中，傳熱表面彼此已靠得非常緊，因此再在燃燒室內附加傳熱表面是非常困難的。傳熱表面的非常緊湊的布置也可以防止燃燒室內的流化材料水平混合并增加燃燒效率。除了空間問題外，如傳熱表面彼此間靠得太緊，也會產生阻塞問題。
為增加預熱能力，建議使用外部換熱器(EHE)。在這樣的分離熱循環固體材料流化床中的過熱器中，固體材料由粒子分離器中被引入到該EHE中。但該建議的外部換熱器將會很大很貴，并且不易獨立于主燃燒過程進行控制。當換熱表面受到大的熱粒子的流化床作用時，腐蝕也是一個問題。而且當低負荷時，從燃燒室中與廢氣一起放出并引入該EHE中的固體材料會減少到使過熱不能完成的程度。所以需要一個更簡單和經濟的解決辦法。
本發明的目的在于提供一種能使上述缺點和不足減少到最小的控制循環流化床的方法與設備。
本發明的主要目的在于提供一種循環流化床系統的改進的氣密封裝置。
本發明的另一個目的在于提供一種在循環流化床系統中回收熱能的改進的方法。
本發明還有一個目的在于提供一種控制循環流化床系統中的熱能回收的改進方法。
因此本發明再一個目的在于提供一種能在循環流化床鍋爐系統中在不同的負荷下改進的過熱蒸氣的方法。
根據本發明提供的操作CFB的方法包括以下步驟在燃燒室內建立一個固體粒子的快速流化床，這樣使包括廢氣和夾帶在其中的固體粒子的懸浮物在燃燒室中向上流動;從所述懸浮物中收集固體粒子;把所收集到的固體粒子引到一個再循環管，該管的上部有一個讓固體粒子進入的入口，該管通過入口裝置與燃燒室的下部相連;在再循環管中建立一個固體粒子的床，以防止燃燒室中的氣體通過入口裝置進入循環管;把輸送氣引入再循環管中，以把來自床內的粒子通過入口裝置再進入到燃燒室內，因此來自再循環管的循環粒子通過兩個或更多的重疊開口。
這些粒子最好是直接循環進入燃燒室，但是，如有必要，也可以進入一個與燃燒室相連的中間室中。
根據本發明的一個較佳實施例，粒子收集在一個粒子分離器中，并通過一個構成本發明的循環管的回風管再循環到燃燒室中。在回風管的下部設立一個粒子的緩慢發泡床，在該處粒子連續通過入口管進入燃燒室。在回風管中的床形成一個氣密封以防止燃燒氣體由燃燒室通過入口管回流到回風管中。
該回風管中的床由CFB系統中的循環粒子構成。在這個系統中循環的粒子具有比在該系統中粒子總量的平均尺寸要小的粒子尺寸分布，當床中固體材料再次被引入燃燒室中，新的固體材料連續加到床上時，該床慢慢向下移動。可以通過控制從該處再返回燃燒室的固體材料的量來控制床的高度。
根據本發明，在輸送氣的幫助下將固體材料再引入燃燒室，氣體通過兩個或幾個使回風管下部直接與燃燒室相連的開口或管子輸送。因此，一個在另一個的頂部的兩個或幾個水平或傾斜的槽形開口或管子形成一個在回風管和燃燒室之間的連接器。該槽形開口也構成一個固體流和氣密封。
將輸送氣體從某些部位引入回風管中的床內，在這些部位大部分輸送氣體流向入口管，但不流向回風管的上部。因此該氣體的流動把床內粒子通過入口管輸送到燃燒室內。入口管最好置于回風管內的大約低于床的上部表面的位置，這樣床的部分高于入口管就能充分地防止氣體向上流進入回風管。床越高，則所形成的防止氣體通過回風管反流進入粒子分離器的氣密封的壓力差就越大。
輸送氣體可以通過回風管底部的噴嘴或通過回風管側壁上不同高度上的噴嘴引入。可以通過控制在不同位置上引入的氣量來控制粒子再流入燃燒室。通過回風管底部的噴嘴所引入的輸送氣體主要用來把粒子輸送通過最下部的入口管，而從較高處的噴嘴中引入的輸送氣體將把粒子輸送通過回風管內的較高的入口管，也可以沿所希望的方向水平地輸送粒子。
可以將有些壓力的來自風室的空氣或來自分離吹風機的空氣，或其它便宜的氣體，如循環廢氣用作輸送氣體。如果需要惰性、非氧化條件，也可以用惰性氣體。
根據本發明的一個較佳的實施例，入口管由幾個以一個在另一個上的框形結構的槽形管路或開口組成，這些管路布置在回風管和燃燒室之間的公用壁上，根據本發明的被分成兩個或更多個一個在另一個之上的窄槽形管子的入口管，可以在回風管和燃燒室之間以與已知的L閥氣密封所需的管相比可用更短的長度制成，因而可以容易地插在常規的隔板壁結構中。已知的L閥氣密封僅有一個單一的常規管，它的垂直伸長尺寸很大，而且截面積也很大。為了在管內聚集足夠的粒子從而形成固體流密封，防止氣體從燃燒室內反流入回風管，該常規管必須伸長。
L閥型入口管的固體流密封效果依賴于管的垂直尺寸(h)和管的長度(l)之間的比率(h/l)。該比率應為h/l＜0.5，以防止固體不受控制地流過入口管，從而保持在管內有足夠高的固體表面高度，以便防止氣體通過管回流。管的橫截面越大，開口的垂直尺寸(h)也越大，即需要越長的管長。在出口端高于入口端的傾斜管中，管長(l)可進一步減少。入口管的特殊設計使其能夠控制回風管內的床表面的高度并因此由該床起氣密封作用。
根據本發明的較佳實施例，單個或多個入口管被分成幾個槽形開口或管，它們具有更小的垂直尺寸，并一個放在另一個的上部。因此所需的總垂直尺寸htot可分為h1、h2、h3、…，每一個分隔的垂直尺寸正好是所需總h的一部分。每個管的長度(l)可以按垂直尺寸(h)的相同比例減少，入口管的固體流密封的效果不會減少。因此只要長度長到足能夠通過公用膜式水冷壁就可以使用短的入口管這無疑使回風管的結構及其與燃燒室的連接以及整個循環流化床系統都更加簡單。
本發明的回風管是一個與燃燒室為共用壁的非常簡單的通道。在以前曾是很大很復雜的回風管與燃燒室之間的連續，現在就可以是一種簡單的框式結構，這種結構就是在鍋爐內的常規管板壁中有一組像百葉窗的入口或管子，用以把材料再引回到燃燒室中。
根據本發明的最佳實施例，傳熱表面可以設置在再循環或回風管的熱傳導區中以便回收CFB系統中所有循環粒子物質中的熱量，因此在回風管中構成一個集成換熱器(IHEX)。
傳熱表面最好設置在床上，但也可以向上延伸超出該床。熱可以由布置在回風管壁上的傳熱表面來回收。從燃燒室流入粒子分離器并流入回風管中的粒子的平均尺寸分布，要小于在燃燒室內的粒子的平均尺寸分布，這是因為由廢氣夾帶的小粒子部分比粗粒子部分要多。在回風管內的平均尺寸低于500μ，典型地是150～250μ的細粒子，為回風管內提供一個致密的床，它的粒子在傳遞過程中有很高的熱傳導系數，k＝100～500w/m2k。
如果使用了多個傳熱表面，那么回風管的下部最好，回風管在延伸部分具有一比其上部大的水平橫截面，因此為傳熱表面及固體粒子床提供更大的空間。
最好在回風管內進行蒸氣的過熱。在CFB系統中熱可以很容易地在循環的物質中進行過熱。作為另一個把過熱器設置在回風管內的優點是不需要在燃燒室中對燃料氣體進行冷卻，也不需要在未燃盡燃料和灰被分離之前不利地降低溫度。本發明因此在燃燒室內提供更好的除NOX和N2O效果。
在床內的傳熱區中的氣體氣氛受到嚴格的限制;它主要包含無堿、氯和其它腐蝕性成份的清潔空氣，該氣體氣氛為過熱提供了很好的條件。過熱器可以被加熱到比常規的在燃燒室中經常產生腐蝕的情況時的溫度更高的溫度。當燃料中含腐蝕性燃燒氣體成份時也能產生500～550℃的蒸氣。
由于不清潔的氣體中含有不同種類的腐蝕成份，在廢料/RDF燃燒鍋爐中利用熱進行過熱是一個特殊的問題。本發明提供一種系統，其中過熱器表面與熱循環材料的接觸是在安全的氣體氣氛下進行的。
同樣，在氣體速度為＜0.5m/s，如10cm/s的緩慢發泡床中的腐蝕為最小，因此與傳熱表面碰撞的粒子具有很低的接觸速度。在常規的燃燒室或循環床中，粒子流動速度在0.5到50m/s范圍內，因此對附加的表面產生嚴重的腐蝕。而且由于在本發明的床中的床材料的粒子尺寸相對較小，則產生的腐蝕也較低。
由粒子傳到發泡床的傳熱區中的過熱表面上的熱可以通過把流化的氣體引入傳熱區內的至少一部分中來進行控制，以提供粒子靠近過熱表面的運動。沿表面增加氣體流動將增加表面的熱傳導。如空氣或惰性氣體的氣體可以通過幾個分開的噴嘴引入以控制傳熱。輸送氣體也可用于控制傳熱。
根據本發明，可以由輸入到傳熱區的各個部分的氣體的位置和/或流速來控制傳熱。
為提供合適的熱傳導要求非常小的氣體流動。所需氣體可以通過入口管從回風管中與輸送氣體一起排放，但當傳熱所需的氣流很小時，也可向上流入回風管。特別是如果床內的傳熱表面處在較高的位置時，最好至少讓一部分氣體向上流入回風管。通常，從傳熱來看，床的高度要防止引入的傳熱氣體向上流入粒子分離器。
同樣通過控制床的總高度可以在某種程度上控制傳熱，特別是如果一部分傳熱表面延伸到高于床時。
傳熱區和入口管可以布置在回風管的同一部分上，或在回風管的相鄰部分上。
根據本發明的最佳實施例，傳熱區和入口管并列布置。為控制熱的回收和通過入口管把循環粒子輸送回燃燒室，把氣流引入傳熱區。為把粒子從傳熱區水平地向相鄰的入口管區輸送，并將其送入該入口管，最好把輸送氣體引入傳熱區。
通過測量返回管中低于床上表面的第一預定高度與另一個高于床上表面的第二預定高度之間的壓力差來控制發泡床的高度，這兩個預定高度選擇在上表面的實際高度和優選高度之間。通過入口管將粒子排出的輸送氣體的流動可以根據所測的壓力差得到控制，從而把床的上表面保持在一個優選的高度。
本發明提供一個非常簡單的CFB鍋爐結構回風管最好以一個窄的垂直通道來構成，它有一個與燃燒室公用的壁，例如該壁是用在CFB鍋爐中的常規膜式水冷壁。對面的壁可以是類似的膜式水冷壁。連接回風管與燃燒室的入口管可以預制成一個具有幾個疊放在一起的入口管的框架結構。這樣的框架結構會容易地在現場連接到膜式水冷壁上，而不再需要傳統的復雜笨重的環密封結構。
本發明提供一種具有負荷范圍很寬的鍋爐系統，但在現有的負荷極低的，燃燒室速度大約2m/s的新系統中，廢氣中夾帶的粒子太少以致不能在回風管內提供所需的傳熱能力。在這些情況下，如需要附加的過熱時，可以使用沿燃燒室周壁向下流動的粒子。
向下流動的粒子可以被引入到燃燒室側壁上的垂直窄循環管或套內。該套的上端是開著的，用以收集沿壁流動的粒子。可以在側壁旁設置一間壁來構成該套，該間壁將循環管或套與燃燒室分開。該套也可以做成象燃燒室內的回風管那樣垂直槽。由套收集的粒子在套的下部形成一個床，該床類似于回風管中的床。控制該床在套中向下流動并通過以框架結構布置大間壁上的，如百葉窗式的入口管將粒子再循環回到燃燒室的主要部分中。傳熱表面，最好是過熱表面可置于該套內。氣體噴嘴可布置在套的底部以及套的側面上，以控制粒子和傳熱的循環。
這樣的套結構應置于燃燒室中不太高的位置處，使得在上述負荷情況下，為用于傳熱可以從沿套上部的壁流動的粒子流中收集到足夠的固體粒子。由于過熱器中的氣體氣氛與回風管中的類似并含有極少的腐蝕性氣體成份，過熱器的表面在套內的床中受到很好的保護。
也可以通過控制引入套中的氣流來控制傳熱。所述的回風管的入口管結構為套提供了固體流動和氣體密封，從而防止氣體通過入口管回流進入套中。
在這個新系統中傳熱可很容易地進行控制。在燃燒室本身的傳熱表面可以按比以前的負載要小的負載進行設計。附加的熱，如為進行過熱的附加熱可以通過回風管和套中的傳熱表面來獲得。所需的附加熱量可以通過相應的傳熱區內的氣體流動來進行控制。
在高負荷下，所增加的循環粒子量會使回風管中的熱回收增加，而在低負荷下，當循環粒子量減少導致在回風管中的傳熱減小時，套中的熱回收會增加。
在已知的系統中，燃燒室的傳熱面必須設計成保證蒸氣在低負荷下也能滿足過熱要求。在這樣的系統中為了防止在高負荷下的過熱并控制溫度，必須把噴射噴嘴裝在對流段內。而在本新系統中，噴射噴嘴僅需要在運行時控制蒸氣溫度而不用在不同的負荷下控制蒸氣的生產。
下面將通過實施例并參考附圖對本發明作進一步的詳述。
圖1是根據本發明的一個示意性實施例的整個流化床設備的垂直剖面結構圖。
圖2是圖1中沿A-A線的回風管下部的部分剖面圖。
圖3-5是根據本發明與圖1類似的三個示意性實施例的詳細部分圖。
圖1中表示一個循環流化床燃燒器10，它具有一個在其內帶有一個粒子膨脹流化床的燃燒室。一個粒子分離器14與燃燒室12的上部相連用以把燃燒室中排出的廢氣和固體材料混合物中所夾帶的粒子分離出來。還設有一個將分離器中經分離的粒子再循環到燃燒室下部的回風管16。在分離器14上部設有一個與氣體出口20相連的對流段18。
在圖1中僅表示了燃燒室12壁面中的壁22和24，同樣，也僅表示了粒子分離器的壁26、28以及垂直通道型回風管的壁30、32，這些壁最好由水冷壁或膜式水冷壁構成。水在這些膜式水冷壁中蒸發。在燃燒室12下部的水冷壁板由耐火材料襯33來保護。同樣，在回風管16中的該板可以部分地或全部地由耐火材料襯來保護(未顯示)。在圖1所示實施例中分離器的壁28和回風管的壁32構成了燃燒室的壁24。
回風管16的下部34比回風管上部35具有更大的水平橫截面。在該下部34中設有再循環粒子的發泡床36。
把過熱器38，最好是把蒸氣系統中的最后的過熱表面設置在發泡床內，以便對燃燒室12中及回風管16中的板壁22，24，26和30產生的蒸氣進行過熱。蒸氣也可在分離器后的對流段中的過熱器40中進行過熱。而且用于預熱，預熱和空氣預熱的傳熱表面42，44，46，48也都布置在對流段內。
如圖1和圖2所示，一個象框架結構60的百葉窗似的入口管或開口50將回風管16的下部與燃燒室12的下部連接起來。床36的高度(在開口50之上)和百葉窗式的入口管結構50，60組成了氣密封，這樣當燃燒室12中為高壓p1時就防止燃燒室氣體通過入口管50進入回風管16并進而向上到達發泡床36之上的低壓p2的氣體空間中。在入口管50之上的床36的高度應最好能提供一個大于壓力差p1-p2的壓力(頭)。
輸送氣體(如空氣，惰性氣體，循環廢氣，或其它類似氣體)通過底部的噴嘴52而被引入到回風管16中，噴嘴可以是流化床中常規的噴嘴。附加的輸送氣體由入口54，56，58和59引入。通過底部噴嘴52引入的輸送氣體把粒子從床的最底部朝著入口開口50輸送。通過入口54和56引入的輸送氣體主要將床中部的粒子朝著入口管50輸送。通過噴嘴58和59引入的輸送氣體將在床上部的粒子朝著入口管50的上部開口輸送。
通過控制布置在底壁和側壁上的多個噴嘴52，54，56，58，59流出的輸送氣體的流動，可以控制從床36中再返回到燃燒室12中的粒子量，因此可以控制氣密封效果。通過增加流過底部噴嘴52的氣流并相對減少流過側壁噴嘴54，56，58，59的氣流，就可以增加粒子流動并且降低床36的高度。通過增加流過上部噴嘴58，59的氣流并減少流過底部噴嘴52，54的氣流，就可以減少粒子的再循環并增加床36的高度。
入口開口50可以在框架結構60中編成組，該框架結構置于回風管的入口管區62。過熱器38位于相鄰的傳熱區64中。在另一個實施例中，區62和64可以重疊。
框架結構60可容易地插入常規的水冷壁32中，當用耐熱襯覆蓋該壁時，槽形的入口管50可預制在該壁中。在制作時，通常要彎曲板壁32中的管子(圖中未表示)，從而為入口管框式結構60提供所有必需的開口。在用耐熱襯覆蓋該水冷壁32之前，把槽式開口50的模子，例如由STYROX或其它可燃材料制成的模子，插在管間的開口中。在耐熱襯受熱時該模子被燒掉，在壁上只剩下槽形的入口管或開口50。
入口管50組成水平的或向上傾斜的百葉窗式通道。輸送氣體流噴嘴52最好離入口管有一定距離，以便防止氣體未夾帶粒子就直接流入該管。其距離最好至少是兩個入口開口間距離的兩倍。
在傳熱區64的底部也開有氣體噴嘴66(見圖2)以便在傳熱表面38附近提供氣體流動，并且將傳熱區64中的粒子輸向入口管區。如圖1所示，將附加的氣體噴嘴68，70布置在傳熱區回風管壁的不同高度上，用以在傳熱區64的不同位置控制傳熱。
總的氣流量一定時，可以通過改變從噴嘴68，70引入的氣體比例來控制傳熱。通過增加流過傳熱表面38下面的噴嘴68的氣流量能增加傳熱，而通過增加流過高于最低傳熱表面38的較高位置處的噴嘴70中的氣流量時就可以減少傳熱。
在某些實例中，需要在回風管16的同一部分內設置傳熱區和管道區，這樣傳熱表面38就直接布置在入口管50的前面。通過噴嘴52、54、56、68和70的輸送氣體流對傳熱和粒子輸送都起作用。
但是，通過將大體垂直的間壁31布置在入口管50之前，把在傳熱段61的床36與輸送段71分開，如圖3所示，就可以單獨地由傳熱來控制粒子的輸送。該間壁31由回風管壁32起向下直到入口管50之下并設置在傳熱表面38和入口管50之間。輸送氣體最好通過噴嘴53直接向下引入輸送區或通過布置在間壁31上的噴嘴(圖中未表示)引入。從噴嘴54，56，68和70引入的氣體對傳熱有作用，但對輸送粒子就沒多少用或根本沒有。如果在回風管內不布置氣密封，從噴嘴56，58，68，和70引入的氣體將向上流入回風管。
圖4表示本發明的一個實施例，其中熱是通過從沿燃燒室12側壁22向下流動的粒子中回收的。在圖4中相同的附圖標記與在圖1和圖3中已使用的是同樣的。
在圖4中，回風管16可以有也可以沒有設置傳熱表面，或者僅通過回風管16的膜式水冷壁30和32來回收熱。在燃燒室12內部靠近壁22處設置一個間壁124，因此靠近壁22形成一個套135(或回風管)結構，其中的回風管35是第二回風管。沿壁22上部向下流動的粒子下落到套135中，從而在該套中形成粒子的床136。粒子通過與入口管50相類似的入口管150從套內重新循環到燃燒室12。通過噴嘴152，156和158引入輸送氣體。
在套135中裝有一個傳熱表面138，例如一個過熱器。可以按類似于圖2的結構將傳熱表面138裝在靠近輸送區的傳熱區內。如圖4所示，為增加套135下部的橫截面，側壁22可以向外彎曲。控制傳熱的噴嘴152，168和170可以裝在套135的底部或在側壁22上。
圖5表示本發明的一個實施例，其中被收集在回風管16中，另外還有被收集在再循環(第二回風)管135′中的粒子聚積在公用的床34′中。在高負荷下，可以防止循環粒子再通過管135′進入床34′，而通過回風管16再循環粒子主要構成床34′。可以用一個防止粒子從管流入床內的閥，或通過控制燃燒室12中的床在間壁124處的速度，來控制通過內部再循環管135′的粒子流動。在低負荷下，粒子主要可以流過再循環管135′，以便提供足夠的粒子進入床34′內的傳熱區。
雖然已通過描述本發明現在認為是最可行的和最好的實施例來對本發明作了描述，但應該明白本發明并不限制在這些公開的例子內，相反，各種變形和相等同的設計都包含在后面所附的權利要求的范圍之中。
權利要求
1.一種操作循環流化床反應器系統的方法，該反應器系統使用了一個具有一個粒子流化床的燃燒室，一個與燃燒室上部的一個排放開口相連接的粒子分離器，一個其上部與分離器相連、而其下部通過入口與燃燒室相連的回風管，其特征在于包括以下步驟(a)在燃燒室內建立一個快速固體粒子的流化床，使得含有廢氣和其中所夾帶的固體粒子的固體懸浮物在燃燒室內向上流動，(b)收集從氣體和粒子懸浮物中分離的固體粒子，(c)引導收集到的固體粒子進入回風管，(d)在回風管中建立一個固體粒子的流化床，(e)把輸送氣體引入回風管，用于將粒子從該管的床中通過入口輸送到燃燒室內。
2.如權利要求1所述方法，其中入口包括兩個或更多個且按從回風管開向燃燒室的重疊的開口，而其中完成步驟(d)是為了確保粒子床高于入口的高度，而完成步驟(e)是為了直接從床中將粒子引入燃燒室。
3.如權利要求1所述方法，其中粒子床分成傳熱區和輸送區，而其中完成步驟(e)是為了把粒子從輸送區輸送到傳熱區，并且從該處通過入口輸送到燃燒室。
4.如權利要求1所述方法，其中步驟(e)是通過在回風管中以＜0.5m/s的速度引導輸送氣體完成的，從而至少在回風管內的部分區中建立一個緩慢發泡的流化床。
5.如權利要求1所述方法，其中步驟(e)是通過在床中至少以水平方向引入一些輸送氣體完成的，這樣可使床中粒子朝著入口運動。
6.如權利要求1所述方法，其中還包括通過控制按步驟(e)引入到回風管中的輸送氣體的量來控制回風管中固體粒子床的上表面的高度。
7.如權利要求1所述方法，其中還包括通過測量回風管中的低于床上表面的第一預定高度和另一個高于床上表面的第二預定高度之間的壓力差并根據在第一和第二高度的壓力差控制按步驟(e)引入的輸送氣體來控制固體粒子床的上表面高度的步驟，這兩個選擇的高度包括上表面的實際和優選高度。
8.如權利要求1所述方法，其中還包括通過使傳熱流體再循環到與回風管的傳熱區內的固體粒子床相關聯的傳熱區中來回收熱的步驟。
9.如權利要求8所述方法，其中還包括在回風管中由裝在該回風管中的蒸發器和過熱器來對蒸氣進行蒸發和過熱的步驟。
10.如權利要求8所述方法，其中還包括通過使流化氣體流過至少一部分傳熱區來控制在傳熱區中的熱回收的步驟。
11.如權利要求10所述方法，其中還包括通過控制在傳熱區中被引入的流化氣體流的位置，或通過控制在傳熱區被引入的流化氣體的流速，或通過同時控制流化氣體的流速和位置來控制回收的步驟。
12.如權利要求10所述方法，其中還包括在至少兩個不同的高度上將至少一部分流化氣體流引入傳熱區，以及通過控制不同高度上所引入的氣體流的比率來控制在傳熱區中的熱回收的步驟。
13.如權利要求10所述方法，其中還包括至少引入一部分流化氣體進入傳熱區，而另一部分進入入口附近，并且通過控制引入傳熱區的氣體流的比率來控制傳熱區熱回受的步驟。
14.如權利要求10所述方法，其中還包括控制固體粒子流化床高度以防止引入回風管內的大部分流化氣體流入回風管內的高于床表面的上部中的步驟。
15.如權利要求1所述方法，其中還包括把由分離器中分離出的粒子再返回到燃燒室內的步驟。
16.如權利要求1所述方法，其中還包括收集在燃燒室壁上集累形成向下粒子流的固體粒子，并引導這些被收集的粒子進入回風管并從回風管將粒子返回到燃燒室內的步驟。
17.如權利要求1所述方法，其中完成的步驟(a)-(e)是為了在回風管中建立一個比燃燒室中的粒子平均尺寸分布要小的粒子床。
18.如權利要求1所述方法，其中的步驟(e)的完成是使用了從主要由空氣，惰性氣體，和循環廢氣組成的組中選取的氣體。
19.一種循回流化床反應系統，包括-一個燃燒室，具有一個快速粒子流化床及一個在室上部的排放開口，-一個與燃燒室上部排放開口相連的粒子分離器，-一個其上部與粒子分離器相連而其下部與燃燒室相連的回風管，-一個粒子分離器的氣體出口，-所述回風管包括把從燃燒室中的向上流動的粒子懸浮物中分離出的粒子收集起來以在回風管中建立固體粒子床的裝置，-入口裝置，包括至少兩個重疊的入口開口，這些開口把所述回風管的下部與燃燒室連接起來，及-所設置的與回風管可操作相連接的輸送氣體噴嘴，用以將粒子從床中向入口裝置輸送，從而從所述回風管中將粒子排放到所述燃燒室中。
20.如權利要求19中所述的流化床系統，其中所述入口裝置包括至少兩個置于回風管與燃燒室之間的公用壁上的重疊入口開口。
21.如權利要求19中所述的流化床系統，其中所述入口裝置包括至少兩個置于回風管與一個室之間的壁上的重疊入口開口，該室進而與燃燒室相連。
22.如權利要求19中所述的流化床系統，其中所述入口裝置包括兩個或更多的置于回風管與燃燒室公用壁上的重疊的水平或傾斜的槽狀入口管。
23.如權利要求22中所述的流化床系統，其中所述水平或傾斜槽狀管是百葉窗結構。
24.如權利要求22中所述的流化床系統，其中所述入口管由耐熱材料制成。
25.如權利要求22中所述的流化床系統，其中將所述入口管插到一個開口上，該開口是通過將所述燃燒室和回風管之間的共用膜式水冷壁上的水管彎離壁而形成的。
26.如權利要求19中所述的流化床系統，其中還包括置于回風管的床內的傳熱表面。
27.如權利要求26所述的流化床系統，其中還包括置于回風管床內的過熱器和/或蒸發器。
28.如權利要求26中所述的流化床系統，其中還包括置于回風管中的流化固體粒子床的氣體噴嘴。
29.如權利要求28中所述的流化床系統，其中所述輸送氣體噴嘴置于回風管中的兩個或更多的不同的高度上以便控制傳熱。
30.如權利要求28中所述的流化床系統，其中包括-一個或更多個設置在燃燒室和回風管公用壁上的回風管入口管區中的入口管，-設置放在與入口管區有一定距離的傳熱區中的傳熱表面;及-用于控制傳熱的設置在入口管區和傳熱區的氣體引入噴嘴。
31.如權利要求19中所述的流化床系統，其中還包括一個第二回風管，該回風管設置在燃燒室內的一個壁附近處，以便收集從向上流的氣體和粒子懸浮物中分離出并沿該壁向下流動的粒子。
全文摘要
與循環流化床反應器相結合的粒子流化床被設置在回風管中使來自粒子分離器的粒子再循環回到燃燒室。有由該粒子床延伸到燃燒室的開口，該粒子床的高度保持比入口高一足夠距離以形成一氣密封。該床中粒子被流化，為把粒子從床中通過入口開口輸送到燃燒室中，在不同的高度上布置了輸送氣體噴嘴。為從粒子中回收熱量，可將換熱器(如過熱量)設置在床內。
文檔編號B01J8/26GK1089188SQ93112910
公開日1994年7月13日 申請日期1993年11月10日 優先權日1992年11月10日
發明者T·希彭倫 申請人:阿爾斯特羅姆公司