包含一个蒸汽冷却的旋风分离的流态床蒸汽发生系统技术方案

一种液态化床蒸汽发生系统，其中在燃烧炉部分与热回收部分之间设置有一个旋风分离器。施风分离器的外壁设置有许多根汇集来自蒸汽锅筒的流体的管子，流体在通向热回收部分之前流过旋风分离器的外壁使外壁得到冷却。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与流态化床蒸汽发生系统有关，更具体而言，这个系统具有一个由系统产生的蒸汽所冷却的旋风分离器。液态化床燃烧系统是众所周知的，在这些装置中空气通过细碎粒子床层使该床层流态化，达到促使细颗粒燃料在相对低的温度下燃烧。细碎粒子层包括化石燃料(例如煤)以及能吸附煤燃烧过程放出的硫的吸附剂，水用以参加流态化床层的热交换以产生蒸汽。燃烧系统包含一个分离器，它能使来自燃炉部分的流态化床的烟气中带有的细碎颗粒分离出来，并使这些粒子循环送回流态化床中，于是产生了一系列具有吸引力的效果-高效能燃烧，硫的吸附百分率高;二氧化氮析出量低。以及可以灵活的选用燃料。在这系统的燃炉部分最典型的流态化床常被称为“鼓泡式”流态化床。细碎粒子床层具有相当高的密度及轮廓分明或界限分明的上表面，其它类型的液态化床利用“循环”流态化床层这种技术，流态化床层的密度可比典型的鼓泡型床层的密度低，空气流速等于或大于鼓泡式床的流速，进气管道来的气体，通过流态化床层时带有数量相当可观的小的固体细颗粒，实际上气体中细颗粒的含量达到了饱和的程度。此外，循环流态化床具有固体粒子的循环使用相对好的特点。该特征使得循环流态化床对燃料的热排放方式不敏感，因此温度的变化减至最小，就使NiO2的析出降低到最小程度，固体粒子的高效循环提高了用以从气体中分离出粒子使粒子循环使用的机器设备的效率。因此产生的效果-硫的吸附率的提高和燃料滞留时间的延长，减少了吸附剂和燃料的消耗。然而，这类流态化床也有一些不足，例如常常需要增加昂贵的冷却面积来使锅炉中产生的蒸汽过热，并且控制该系统产生的蒸汽温度范围也有困难。还有，这些类型的流态化床用在系统中，例如用于包含有一个或多个旋风分离器的蒸汽发生器。通常在分离器的下半部连接有料斗用来收集分离器分离出的固体粒子。分离器和料斗外包有一个整体的耐气体冲蚀的绝热耐熔壁，得以使外壳体保持相当低的温度。然而，为了达到隔热的目的，这些壁必须相当厚，因而加大了分离器和料斗的体积重量和价格。还需要相当长的控制起动和停机时间来防止耐熔壁的龟裂。此外，这种设计构造的金属外壳不能与外部进一步隔热，因为这样做会使其温度升到高达1500°F，远远超过了金属外壳所能承受的最高温度。更进一步来看，按上述方式安装的常规分离器在联机使用前需要一个相当长的预热过程来消除耐熔壁的过早龟裂，这是不方便的而且增加了生产过程的耗资。此外，利用流态化床和旋风分离的系统，在流态化床燃炉和分离器之间，旋风分离器和热回收部分之间都要有相当贵的用高温耐火材料衬里的管道和膨胀连接管，这些装置既复杂耗资又大。本专利技术的目的是提供一种利用流态化床锅炉的蒸汽发生系统，该系统克服了以上提到的前系统的一些缺点。在本专利技术中，一个旋风分离器设置在蒸汽发生系统中燃炉部分和热回部分之间，旋风分离器壁上装有管子，这些管子可从蒸汽锅筒通入蒸汽，蒸汽通往热回收部分之前先通过旋风分离器的壁，使壁得以冷却。燃炉部分产生的带有细碎粒子原料的烟气送入旋风分离器去分离。被分离的细碎粒子被重新送进燃炉部分，而分离过的气体被送到热回收部分。在上述类型的系统中，可以不需要过热的表面层，对被加热流体温度范围的控制也得到改善，旋风分离器的外表面也可稳定地保持在相当低的温度。该旋风分离器与常规分离器相比体积小，重量轻，耗资少。此外，热损失也有所减少，对内部耐熔融热层的要求减到最小限度。因此，对燃炉与旋风分离器之间、旋风分离器与热回收部分之间的昂贵的高温耐火衬里管道和膨胀连接管的设置都减到最小限度。更进一步，上述类型的系统也可实现起动及载荷变化快的要求。通过以上简明的介绍，再参阅附图对以下结合本专利技术的最佳但又不仅仅是例证性的实施例的更详尽的描述，将会对本专利技术的目的、特征和优点能更深入的领会。附图说明图1是表明本专利技术系统的简图;图2是图1中沿2-2线的横剖视图;图3和图4是与图1类似的视图，分别示出按本专利技术可供选择的实施例;参阅图1，位号10总体上指的是本专利技术的流态化床燃烧系统，其中包括一个燃炉部分12，一个旋风分离器14，一个热回收部分16，燃炉部分12包含一个立式外壳18，和一个设置在外壳下端部分用来从外界吸取空气的压力通风系统20，空气分配器或护栅22设置在外壳18的下端和空气压力通风系统之间，让压力空气从压力通风系统往上通入外壳18。构成外壳体18的后壁上半部的管子，弯曲出壳体壁形成出口18a，使带有细碎粒子的烟气流出，这将在下面详细描述，设置有一个或多个穿过外壳18的进口24，把细碎粒子引进壳体，细碎粒子可包含煤或相当细颗粒的吸附剂，例如石灰石，用来吸附燃烧时煤所产生的硫，吸附是按已知的方式进行的。从压力通风系统20来的空气使细碎粒子流态化，这将在以下描述。可以理解有泄出管子与空气分配器22和/或外壳18的壳壁上的开口部对齐来从壳体中排出燃烧过的细碎粒子。壳体18的壳壁是由许多平行有间隔的管子竖直延伸构成的，各管子之间设置有连续地沿管子直径方向外延并与相邻的管子焊接的肋片(未示出)，这些肋片与管子构成不透气结构。因为这是一种常规性构造，管壁的情况将不做进一步描述。系统中布置有流体输送管线，使得水、蒸汽和/或水蒸汽混合物(以下简称流体)通过管道并使它加热至能用来作功的程度，例如去驱动蒸汽涡轮机，所以集汽管(为方便起见图中未示出)置于构成壳体18的壳体壁的上下两端来把流体从构成壳壁的管子引进或引出。一个自然循环的蒸汽锅筒32由导管34和36以及其他导管和集汽管(图中未示出)连到壳体18的壳壁形成液体流动循环，这在以后将加以描述，这个流动循环包括一个下气道38，它把蒸汽锅筒32的上部与旋风分离器14连接起来。旋风分离器14可包含一个上顶部分40，一个圆锥形的下斗形部分42和层中的圆柱形区段44。一个下环形集汽管48设置于斗形部分42的下端部，而一个上环形集汽管50设置于上顶部分40的上面。40，42和46都是由一组连续的、彼此间隔、平行的管子52构成，管子52跨越分离器14的整个长度，其下端与集汽管48连接，上端与集汽管50连接，正如图2中清楚示出，各管道52之间有间隔，而肋片54是连续地沿每根管子的径向外延各自与邻近的两根管子焊接。这样形成的结构位于内层耐熔材料56和外层隔热材料58之间，耐熔材料可以是相当薄的高导热性能耐熔层，而隔热材料58可以是任何一种常规设计。进口60设置于圆柱形区段44的内部，它可由管子52的一部分使之从圆柱形区段表面向外弯曲而形成，详细介绍在美国专利第4，746，337号上，该专利转让给本专利技术的受让人，具体内容可参阅该专利。斗形部分42是从中间区段44开始使管子52径向向内弯曲构成，而上顶部分40是由管子52按一定角度径向向内弯曲(参阅位号52a)随即以一定角度向上弯曲构成(参阅位号52b)。一根内管或套管62置于圆柱形区段44内，它是由固态金属材料构成，如不锈钢。该管子上端稍稍伸出于上顶部分40，管子62直接伸到环形开口处，该开口是位于弯管部分52a和52b的顶点所限定部位，环形腔64是由管子62的外表面和圆柱形区段44的内表面构成的，详情下述。泄出管66从斗形部分42的底端伸出连到密封罐68上，而密封罐又由管69与外壳18的后壁相连，管69与外壳18后壁上的开口对齐。从旋风分离器14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流态化床蒸汽发生系统，包括：（Ａ）一个燃炉部分，它包括：（１）一个装纳包含有燃料的固体细粒原料的外壳；（２）一个向上述外壳输入空气的装置，输入的空气速度能足以使上述细碎粒原料流态化并使上述燃料维持燃烧或气化以产生带有部分上述细碎颗粒原料在外壳内上升的烟气；（Ｂ）一个旋风分离器，它包含：（１）一个内圆筒；（２）一个围绕上述构成腔室的内圆筒的外壳体，所述外壳包括：（ａ）多根相互平行设置的管子；（ｂ）连接上述管子以形成气密结构的构件；（ｃ）一个热回收部分，它包含：（１）一个外壳，它包含：（ａ）多根相互平行设置的管子；（ｂ）连接上述管子以形成气密结构的构件；（２）在上述外壳内设置的多股束状管道；（Ｄ）使上述烟气从上述燃炉部分通往上述借助于离心力以分离烟气中所带有的细碎粒原料的腔室的装置；（Ｅ）使分离出的细碎粒原料从上述分离器反向通入上述燃炉部分的装置；（Ｆ）使分离后的烟气通往上述热回收部分的装置；和（Ｇ）流体流动的管路装置，它包含：（１）一个蒸汽锅筒；（２）用以连接上述蒸汽锅筒与上述构成分离器外壳体的管道的装置，它使蒸汽通过上述外壳体使分离器冷却；（３）用以连接构成上述外壳体的上述管子与上述热回收部分的管子的装置，它使通过热回收部分管子的流体被分离后的烟气所加热。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊格伯尔法赞利伯尔阿布杜拉利，阿尔弗莱德斯托马，彼得巴特考威克，
申请(专利权)人：福斯特惠勒能源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]