控制循环流化床反应器中床温的方法和设备技术

循环流化床ＣＦＢ反应器（６）中的床温是通过改变由次级粒子分离器（２２）收集的且返回到ＣＦＢ反应器（６）的粒子环流速率而受控的，粒子贮藏装置（４０）因燃料／吸附剂变化和／或载荷变化，所以尺寸制造得具有按装料量／温度控制所述要求的装料量，贮藏的粒子是由所述分离器（２２）收集。一炉床温度控制系统（８０）控制返回到反应器（６）的环流速率。在装置（４０）上设水平传感装置（４４）。与系统（８０）相配合的固体贮存水平控制系统（８１）可通过一清除系统（４６）控制贮藏装置中的固体装料量。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术一般涉及循环流化床(CFB)反应器或燃烧器，更具体地说，涉及到控制CFB反应器或燃烧器床温的方法和设备。本专利技术可通过控制由次级粒子分离器所收集的粒子循环速率和将其从贮藏装置传送到CFB反应器而达到这种结果。专利技术的背景用于产生工业过程需要的和/或发电用的蒸汽的CFB反应器或燃烧器在现有技术方面是众所周知的。附图说明图1、2和3表示各种已知CFB结构。图示的CFB反应器或燃烧器一般用标号1表示之。通常向含有流体冷却管的壳体墙8内部的反应器壳体或炉子(燃烧室)6的底部供给燃料2和吸附剂4。提供给空气室(风箱)12的、供燃烧和流体化用的空气10可通过分配板14上的孔进入炉子6。含有夹带粒子或固体16(起反应或不起反应的粒子)的可燃气体(烟道气体)向上流过炉子6，并且将热量释放到壳体墙8。在大多数设计中，补充空气是通过热空气管道18供给予炉子6的。还设置一炉床排放清除器19。在炉子6内的烟道气体中夹带有起反应和不起反应的固体，并且向上的气流将这些固体传送到炉子6上部的出口。在那里，一部分固体由一初级粒子分离器20所收集且在受控或未受控的流动速率下返回到炉子6的底部。初级粒子分离器20的收集效率通常按照有效性能和/或减低排放到大气中的气体中的固体含量的需要不能足够地保持炉子6中的粒子。为此，在初级粒子分离器20的下游设置有附加的粒子分离器。参阅图1，在一已知CFB反应器结构中，为获得有效的CFB运行，设置有收集循环流过初级粒子分离器20的粒子的一次级粒子分离器22和其附带的固体重复循环装置。气体和固体分别将热量释放到位于初级和次级粒子分离器20、22之间的对流受热面26。为符合粒子排放要求的最终的气体排放，在次级粒子分离器22的下游(相对于烟道气体流和夹带的粒子16)设置有一末级或三级粒子分离器28。一清除装置30可用以排出由次级粒子分离器22收集的来自烟气中的固体。在图2所示的另一CFB反应器结构中，次级粒子分离器22是一末级粒子分离器。在此情况下，为了符合CFB炉子的有效性能要求以改善粒子滞留(保持)，由次级粒子分离器22收集到的固体或粒子可部分地循环流经循环输送管道(管路)24进入CFB反应器6的底部。一清除装置30排放由次级粒子分离器收集的来自烟气中的固体。当来自次级粒子分离器22的固体重复循环需要有效系统运行时，相当于具有给定固体输入流量的CFB系统材料平衡的重复循环速率是随固体的物理特性、初级和次级粒子分离器20、22的各自效率和通过下述条件之一施加于循环速率的极限或指标而变化的，这些条件为a)固体重复循环装置24的容量；b)通过位于初级粒子分离器20下游对流受热面的最大容许固体负荷；c)具有最优CFB反应器性能(依据燃烧效率、吸附剂的使用、对流受热面的浸蚀率和/或固体重复循环系统的维修费用以及d)CFB炉子6的炉床温度的下限。当来自次级粒子分离器22的重复循环速率与另一方面由于上述限制条件之一、由材料平衡所确定而获得的速率相比较而受到限制时，过量的循环固体是可从次级粒子分离器22中除去的、且通过如图1和2所示的清除装置30加以处理(排出)，以适应重复循环的限制。在已知系统中，最低固体装料量是通过清除装置30控制的排出速率而得以保持在次级粒子分离器的料斗32中。在该系统中，增加来自次级粒子分离器22的循环固体的流动速度只能做到渐渐地增加在CFB反应器1中的固体装料量。循环流量(和装料量)的速率的增加是由改变次级粒子收集器(分离器)的排出流动速率所支配的，当循环流量开始增加时，排出流动速率减低到零。在图1的系统中，排出流动速率一般不大于10％重量循环流量，而重复循环流动速率不能足够地响应反应器装料量控制。图3示意地表示在Strombery的美国专利号4,538,549中所揭示的已知CFB反应器或锅炉系统。在该系统中，在CFB反应器炉6中的炉床温度是通过调节由初级粒子分离器20收集的固体循环速率来改变炉子6中的循环固体装料量，并且固体是贮藏在置于初级粒子分离器20下面的初级粒子贮藏料斗34中的。在初级粒子贮藏料斗34中的固体质量是根据CFB反应器控制要求而变化的。当在炉子中需要有更多的装料量以减低炉床温度时，通过反应器壳体或炉子6的底部与初级贮藏料斗34连接的竖管或非机械的L阀36来增加固体循环速率。因此，一部分贮藏的炉床材料转换成炉子6的装料量的一部分。当需要降低CFB反应器装料量时，产生相反的动作而使固体积聚在初级粒子贮藏料斗34中。在图3所示的CFB设备中，来自次级粒子分离器22的循环固体的流动速率、按照材料的平衡而被确定为“不受控制的但可自调整的”(按美国专利号4,538,549，第7纵行第16-19行)。然而，使用CFB系统反应器或锅炉的运行经验和美国专利号4,538,549的控制方法显示有下述的缺点a)在填充床领域中输送贮藏在初级粒子贮藏料斗34中的固体，由于在填充床中的粒子趋向于在约1600°F温度下烧结引起流动性问题，这个问题对于流化床燃烧应用是典型的问题；以及b)需要完成这种控制方法的加热粒子的贮藏，传送和控制装置意味着具相当大的成本并对CFB设计的复杂性产生影响。已经提出一种改进的CFB反应器(转让予巴布考克和威尔考斯公司的1993年3月25日提出的美国专利序号08/037,986)，其中，固体由一整个内装的初级粒子分离器收集，由此内部收集的粒子直接地回送到CFB反应器的底部。改进的CFB反应器因此消除了诸如竖管和L阀之类的任一外部循环装置的需求，从而大量地简化CFB反应器的结构和降低了其制造费用。这种设计与美国专利号4,538,549相比较的缺点在于它通过调整来自初级粒子分离器的固体重复循环流速控制在一CFB反应器中循环材料的装料量而不设置炉床温度控制。因此，有必要出现一种控制CFB反应器中炉床温度的方法和设备，而不依靠由初级粒子分离器收集的受控粒子的重复循环。本专利技术的简要说明本专利技术以特有的方式通过CFB反应器环流材料的装料量来实现这些和其它的目的。本专利技术控制由次级粒子分离器收集到的固体环流速率，在由次级粒子分离器收集到的固体的贮藏装置和在CFB反应器之间输送固体物料，而不是控制从初级粒子分离器返回到CFB反应器的固体环流速率。固体重复环流速率由床温控制系统控制，它改变炉子6装料量以将炉温保持在一目标水平(范围)。炉床温度目标值是作为CFB反应器函数所确定的。炉子装料量是随实际和目标炉床温度而调整的。炉子装料量上的变化是通过在炉子和次级分离器贮藏装置之间输送固体而达到的。因此，本专利技术的一个方面，涉及到一循环流化床反应器，它具有一容纳和输送循环流化床材料的壳体，所述壳体具有一下部和上部。设有一初级粒子分离装置，它收集流经和取自反应器壳体气流内所夹带的粒子。设置有使通过初级粒子分离器收集的粒子返回到所述反应器壳体下部的装置，设有次级粒子分离装置，在气体已流经所述初级粒子分离装置后进一步收集在来自反应器壳体气体内夹带的和仍保留的粒子。设置由所述次级粒子分离装置收集的粒子的粒子贮藏装置。粒子贮藏装置具有一按炉床温度控制要求由在反应器壳体中的环流固体装料量变化范围内所确定的贮藏容量，并且考虑到所预期的燃料和吸附剂性能的变化以及所述反应器的载荷变化。设置有一重复循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一循环流化床反应器，包括： 一用于容纳和输送循环流化床材料的反应器壳体，所述壳体具有一上部和下部； 用于收集流经和来自反应器壳体气体内夹带粒子的初级粒子分离装置； 将由所述初级粒子分离装置所收集的粒子回送到所述反应器壳体下部的装置； 次级粒子分离装置，它用于在气体已流经所述粒子分离装置后，它进一步收集夹带的和仍剩留在来自所述反应器壳体的气体内的粒子； 粒子贮存装置具有一按床温控制要求由在反应器壳体中的环流固体装料量变化范围内所确定的贮藏容量，并且考虑到预期的燃料和吸附剂性能的变化，以及所述反应器的载荷变化，以便贮藏由所述次级粒子分离装置收集的粒子。 重复环流系统，用于可控制地将由所述次级分离装置收集的并贮藏在所述粒子贮藏装置的粒子回送到所述反应器壳体的下部； 一炉床温度控制系统，用于可控制从所述粒子贮藏装置进入所述反应器壳体的固体环流速率以便按照控制所述反应器壳体中的循环流化床温度的要求改变循环流化床反应器中的环流固体装料量； 一与所述床温度控制系统相互配合的固体贮藏水平控制系统，用于按床温控制要求，控制在所述粒子贮藏装置中的固体装料量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗利克斯贝林，基普林C亚历山大，戴维E詹姆斯，
申请(专利权)人：巴布考克及威尔考克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]