CN1035361C - 循环流化床反应器系统的运行方法和运行装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床(CFB)系统以及其运行方法，以用于改进热回收。来自一个装在燃烧室的颗粒分离器的一条或多条返回通道具有一个带传热表面的传热部分。低速流化气体被引入到具有性质不同的传热部分和颗粒传输部分的颗粒床中，以便使该床流化，传输气体分开引入，以便经一个固体颗粒入口将颗粒按预期速率从床传送到燃烧室，该固体颗粒入口低于颗粒床的顶面。建立了阻挡层以防止传输气体影响传热部分的热传输。

Description

循环流化床反应器系统的运行方法和运行装置
本发明涉及一种新颖的、用于循环流化床系统的运行方法和运行装置。
循环流化床(CFB)系统，例如CFB燃烧器包括一个内部具有一个快速的颗粒流化床的燃烧室。一个颗粒分离器连通到在燃烧室较上部分的一个排放开放，用以从自燃烧室排放的烟道气体和所夹带的固体材料的悬浮物中分离出固体颗粒。一条或几条返回通道连接在颗粒分离器和燃烧室的较下部分之间，用以使从颗粒分离器分离的固体颗粒再循环进入燃烧室。一个气体出口配置在颗粒分离器中用以排放烟道气体。
一般使用旋风分离器作为颗粒分离器。一个浸入管式返回管道使从旋风分离器分离出的颗粒再循环进入燃烧室的较下部分。一个环形密封件配置在返回管道中，以防止从燃烧室流出的气体经管道返回到旋风分离器中。
循环流化床反应器用于各种不同的燃烧工作过程中。不同的床物料被流化并在该系统中循环与工作过程有关。在燃烧过程中，颗粒状燃料例如煤、焦碳、褐煤、木头、废料或泥煤以及其它粒状物质例如砂、灰分、硫吸附物、催化剂或金属氧化物可以构成流化床。在燃烧室中的速度一般范围为3.5～10米/秒，但实际上可以更高。
一般情况下，借助于在燃烧室内的传热表面和位于颗粒分离器之后的气体通道之中的对流部分的传热表面可从流化床燃烧过程中回收热量。燃烧室的周壁一般由隔壁构成，在隔壁中通过一些翅片将若干竖直管道组合在一起，以便形成散热表面。
例如为了使蒸汽过热必须将过热器之类的附加传热表面配置在燃烧室的较上部分。
在燃烧室中的高温和高流速的环境条件下，腐蚀和磨损可能带来很多问题。传热表面必须由耐热材料构成，该表面通常用某些耐磨损材料或必须采用某些特殊结构来保护。这类传热表面非常重且价格昂贵，耐热材料很昂贵。当燃烧的燃料包含气态氯和碱性成分时，尤其在蒸汽/水温达400℃～500℃时会腐蚀在燃烧室的气体空间中的传热表面。
在低的负载条件下，要想获得满意的过热蒸汽可能也是困难的。燃烧室出口气温随负载降低而降低，在对流部分的过热器不具有能实现预期效果的足够的容量。而在燃烧室内部配置附加过热器既增加了成本，又增加了锅炉控制的难度。
人们更需要找出一种新的方法来在系统中附加传热表面而不增加燃烧室的尺寸，特别是在带压力的应用场合下。在带压的场合下，不太希望在燃烧室中附加传热表面，因为这将增加燃烧器的尺寸，将导致压力容器尺寸增加并使成本急剧增加。
已经有人建议，使用外部热交换器(EHE)以便提高过热量。在EHE过热器中配置一个带热循环固体物料的分离式流化床反应器，上述固体物料从颗粒分离器引入EHE中。假如外部热交换器是一种非冷却的结构，那些所建议的外部热交换器将是庞大、昂贵而沉重的，并且控制困难。因而需要一种更简单且不那么昂贵的解决方案。
还有人建议(参阅美国专利US4716856)将传热表面包含在循环流化床反应器的再循环系统中。传热表面要配置在固体循环物料的流化床中，该固体循环物料汇集在一个形成在返回通道底部部分的热交换器室中。因此，循环固体物料将提供例如用于过热所需的附加热量，而无需配置分离的外部热交换器。返回通道中的一个环形密封实现在燃烧室和颗粒分离器之间所需的气密封。固体物料通过溢流从返回通道重新引入燃烧室。
然而，在再循环系统中对传热的控制还没有得到满意的解决。有人曾建议利用流化气体来控制传热，然而，流化气体还要用于使固体材料通过溢流方式从再循环系统重新引入燃烧室。因此，不可能在不同的负载下利用流化气体分别控制传热或固体物料循环。
利用所建议的溢流方式使固体材料重新引入燃烧室要保持在热交换器室中的恒定床的水平高程，并防止作为系统的一个明确限定条件的床高发生变化。为了能够控制床的气密封效能和床中的传热，在很多应用场合下希望能控制床的高度。
此外，由于溢流固体物料，使固体物料的混合效率较低，因此在热交换器室中所达到的传热效率较低。引入到床的表面上的固体物料仅仅部分地混合到床内部。没有混合到床内的物料直接经过溢流开孔排放，没有将热传到床或传热表面上。
此外，由于溢流，大而重的颗粒更易于趋于落入床内而减少在床内的有效循环，即它们趋于积累在热交换器室的底部而没有重新进入燃烧室。在传热、流化以及在返回通道中的固体物料流动方面，大颗粒带来很多问题并且引起磨损。
本发明的一个目的是提供一种循环流化床系统的运行方法和运行装置，其中上述缺点可减到最小。
本发明的另外一个目的是提供用于循环流化床系统的热回收的改进方法。
本发明还有一个目的是提供用于循环流化床系统的控制热回收的改进方法。
本发明再一个目的是提供一种用于改进固体物料混合和改进在返回通道中的传热部分中的传热以及减轻由于积累在返回通道中的大颗粒所带来的问题的一种改进方法和装置。
利用根据所附权利要求所述的方法和循环流化床反应器系统可以实现这些目的。
根据本发明提供的CFB系统的运动方法的步骤是：
(a)在燃烧室中形成一个快速的固体颗粒流化床，使得包含烟气和其夹带的固体颗粒的颗粒悬浮物在燃烧室内向上流动，并在颗料分离器中将颗粒从烟道气体中分离；
(b)收集从气体和颗粒的悬浮物中分离的固体颗粒；
(c)将所收集的固体颗粒送入返回通道；
(d)在其中一条返回通道的远离颗粒分离器的下部中，建立一个固体颗粒床，该固体颗粒床具有分开的传热部分和颗粒传输部分；
(e)在传热部分利用配置在其中的传热表面从固体颗粒床回收热量；
(f)经过流化气体入口将流化气体引入传热部分的固体颗粒床中，以便能够进行传热；
(g)经过输送气体入口将与流化气体分开地引入的传输气体送入在颗粒传输部分的固体颗粒床中，以及
(h)经过至少一个固体颗粒入口利用传输气体将固体颗粒送入燃烧室，将上述固体颗粒入口配置在低于固体颗粒床的表面水平高程的某一水平高程处。
根据本发明的一个优选实施例，传热部分和颗粒传输部分可以在一个且在同一个固体颗粒床中的固体物料床室中的返回通道的较下部分形成，其中，颗粒可从一部分自由流动至另外部分，而主要颗粒流从床表面经过热交换器室流到颗粒传输部分和固体颗粒入口。
根据本发明的一个优选实施例，有一个阻挡层部分，该部分是指在固体颗粒床内部仅轻微形成或没有形成被流化的颗粒，该部分形成在流化气体入口和传输气体入口之间，即在介于传热部分和颗粒传输部分之间的区域内，用以防止传输气体影响传热以及流化气体影响颗粒重新进入燃烧室。
根据本发明的另一个优选实施例，传热部分的底部配置在比颗粒传输部分的底部要高的一个水平高程上。在比传输气体高的水平高程处，流化气体被引入到固体颗粒床中。
在返回通道中的颗粒最好直接再循环进入燃烧室，不过，假如需要可以再循环进入一个中介室，该中介室再与燃烧室连通。
在返回通道较下部分中的床是由在CFB系统中循环的固体颗粒构成的，这些颗粒的颗粒分布尺寸小于整个反应器系统中的所有颗粒物料的平均分布尺寸。小尺寸的颗粒对于在返回通道中的传热是有利的。
根据本发明的一个优选实施例，从颗粒向传热部分的热传输，是通过将流化气体引入传热部分中的至少一部分中来控制的。增加气体流速和增加颗粒围绕传热表面的运动都能增加传热。用于传热控制的气体例如空气或惰性气体可以经过几个分离的喷嘴引入。
根据本发明的另外一个优选实施例，通过控制被引入到颗粒传输部分的传输气体的流量可以控制传热部分中的传热。根据该实施例，通过使固体颗粒的一部分直接利用溢流输入到燃烧室中，可以使床表面水平高程保持在一恒定的水平上。仅仅是颗粒的一些受控部分才被允许经过床和传热部分流动，通过控制传输气体流量控制该部分颗粒，该传输气流排放经过一些低于床表面水平高程的固体颗粒入口的固体颗粒。
通过降低经过固体颗粒入口传输的固体物料量以及相应增加颗粒向燃烧室的溢流，在重新引入燃烧室之前，所增加的颗粒量仅达到固体颗粒床的表面，所降低的固体颗粒量流经传热部分。由于在颗粒与传输表面之间的温差降低，床内温度降低，传热也减少。
通过增加经过固体颗粒入口传输的固体物料量，所增加的新的热固体物料可以连续地通过床和传热部分传送，因而提高了床内的温度和传热。
在返回通道的底部，随着固体物料被重新引入燃烧室和新的物料连续地添加到床的顶部，床缓慢地向下移动。根据本发明的一个最佳实施例，通过控制使固体物料重新进入燃烧室的传输气体，可以控制床的高度。在某些情况下，再用床的高度控制传热。
在返回通道中的固体颗粒床构成一个气密封，以防止来自燃烧室的燃烧气体经过固体颗粒入口反向流入返回通道。可以控制传输气体即与控制传热的流化气体无关地控制气密封效能。
根据本发明的一个优选实施例，固体物料经过一个或几个竖向狭窄的窄道重新引入燃烧室，窄道水平延伸成窄缝状通道，例如像一个或几个L型阀门，彼此顶放形成固体颗粒入口。在返回通道与燃烧室之间的窄缝状通道为很多固体颗粒所充满，由于通道的结构，固体颗粒本身并不能贯穿流动。该通道借此构成固体物料流动气密封，以控制颗粒从返回通道向燃烧室流动。通过该通道的流量还可以控制返回通道中的床的总高以及在燃烧室与颗粒分离器之间的床的气密封效能。
通过控制在通道邻近的传输气体的流量控制通过该通道的流量。在窄缝状通道中及其附近，传输气体推动颗粒，使颗粒经过通道进入燃烧室。
通道的固体物料流动密封效能取决于通道的竖直尺寸(h)和通道的长度(l)的比率(h/l)。根据本发明的一个优选实施例，该比率(h/l)对于水平通道而言应当小于0.5，以防止由于本身通过通道而使固体物料流动变成不可控制。通道的竖直尺寸(h)越小，通道的长度(l)可以越短。例如，在某些应用场合下，高大约为100毫米，长为大约200毫米的通道，配置在200毫米厚的壁中将足以形成一个能够在返回通道和固体物料床室中的固体物料流动的固体物料流动气密封。
壁的平面中的通道的横断面最好是矩形和窄缝状的，但是在某些应用场合下，圆形或方形横断面的通道可能是优选的。
各通道可以做成倾斜的，通道出口端部在燃烧室内，它处在比返回通道中的入口端部高的一个水平高程上，这种倾斜防止粗颗粒材料堆积在通道的入口端。采用倾斜通道，通道的长度(l)可以比具有相同横截面的水平通道更短。
根据本发明的一个重要方面的内容，可将对于一个假想的单一大通道而言所需的总的竖直尺寸htot分成几个竖直尺寸h1，h2，h3…，每一个被分的竖直尺寸刚好是所需总尺寸htot的几分之一。因此，每个通道的长度(l)可以在竖直尺寸降低时以同样的比例降低，而固体物料流动的密封效能并不降低。
根据本发明的一个优选实施例，某些短的通道，只要其长度足以延伸通过一般公用的介于颗粒传输部分与燃烧室之间的耐火衬里的隔板墙壁，这些通道就能用来使从返回通道来的颗粒进入燃烧室，与此同时仍能提供适当的固体物料流动密封效能。各通道所具有的长度(l)大体上等于介于颗粒传输室与燃烧室之间的公共壁的总宽(w)，该壁宽包括管及耐火衬里。这是一个超过现有技术如L型阀门密封的重大改进，该L型阀门远离燃烧室并占有很大空间。本发明提供了一个非常紧凑的技术解决方案，其中固体物料流动密封可以与壁结构结合在一起。
固体流动通道可以方便地在与处于隔板管壁中的管结合的翼片中形成。在大多数情况下，通道可以以壁的断面部分的方式构成，在该部分各管被弯曲彼此远离，管带有宽的翼片，其宽度足以提供通道所需的空间。该通道可以按照彼此顶放的方式配置，构成一个Ahlstrom“百叶窗密封”式固体物料流动密封连接，并且与预制构件相结合。
本发明提供一种用于对从返回通道到燃烧室的固体物料流动进行控制的改进方法。用于传输经过固体颗粒入口的固体颗粒的传输气体，可以经过在返回通道底部的气体入口、喷嘴或开孔引入和/或经过在邻近固体颗粒入口的壁中的气体入口引入。通过控制通过不同气体入口和可能在不同水平高程或位置通过的传输气体的数量，可以控制流经固体颗粒入口的固体颗粒量。经过返回通道底部的气体入口引入的传输气体可以经过所有的固体颗粒入口使固体颗粒重新引入，同时，经过气体入口引入的传输气体沿侧壁上升越高，经过入口重新引入的大部分固体颗粒在返回通道中上升也越高。
来自流化床反应器风箱或来自一个单独的鼓风机的、最好处于稍高压力的空气或某些其它廉价气体，例如再循环的烟道气体都可以用作传输气体。尤其在需要不起化学作用的、不可氧化的条件时，还可选用其它惰性气体。
根据本发明的一个优选实施例，传输气体在某一位置或某些位置处引入返回通道中的固体颗粒床中，从这些位置传输气体主要流向固体颗料入口而不是流向返回通道中的传热区。
最好，在颗粒传输部分的固体颗粒床部分的一部分构成一个阻挡层，防止气体从传热部分流入传输部分或者反之。
主要维持在传输气体入口和传输部分之间的固体颗粒的阻挡层部分，即在传输部分的阻挡层可防止传输气体影响传热。同时，维持在传热部分的固体颗粒的阻挡层部分可防止流化气体影响经过该层的固体颗粒的传输。在大多数情况下，上述两个目标借助于一个相同的阻挡层部分都可以实现。
本发明可应用于这样的流化床反应器系统中，该系统具有的固体物料床室在带倾斜底部的返回通道中，该底部的最下部分连通到燃烧室。传热部分形成在倾斜底部的较上部分的上方，用于使固体物料重新引入燃烧室的颗粒传输部分形成在倾斜底部的较下部分。一个间壁可以配置在倾斜底部上介于传热部分与颗粒传输部分之间。经过较上的倾斜底部部分，将流化气体引入传热部分。经过较下的倾斜底部部分，将传输气体引入颗粒传输部分。一个阻挡层，例如一些仅轻微流化的颗粒最好维持在倾斜底部的较下部分，形成阻挡层的目的在于防止传输气体影响传热，以及防止流化气体影响经过至少一个固体颗粒入口的固体颗粒的传输。
本发明还可以适用于具有一些带水平底部的返回通道的反应器系统，只要仔细注意使阻挡层形成在底部上，以防止传输气体和流化气体相互影响。
颗粒传输部分可以形成在低于向下导向的通道或连通到燃烧室的沟道部分中的传热部分，其通过构成固体物料流动密封的竖向窄通道。
本发明的优点是提供一种用于分别控制返回通道中的流化气体流量和传输气体流量的方法，从而可分别控制在返回通道中的传热效果和气体密封效能。
通过控制在传热区的流化气流的位置和/或流速可以控制传热效果，同时通过控制传输气体流量控制床高或通过床的颗粒流。特别是假如传热表面的一部分扩展到床的上方，通过控制床的总高，可以在某种程度上控制传热。
另外一个重要的优点是改进了颗粒的混合和改善了传热，实现这些是由于使颗粒传输主要经过在返回通道中的整个床，而不是通过溢流直接排放一部分颗粒。
具有另一个优点是因为与传热部分中流化的气体量相比仅需要很少量的传输气体用来将固体颗粒通过竖向狭窄的入口送入燃烧室。
为了实现适当的传热所需要的流化气体速度较小。该速度为从0或刚好超过0直到1米/秒的所有速度。所需的流化气体基本上可以从返回通道经过配置在床上方的开孔进入燃烧室。为了防止流化气体流入颗粒分离器，在返回通道的最上部分常需要气密封。在某些情况下，为控制传热所需的气体流量甚至可以小到使它可以被允许向上流入分离器。
在传热区中的气体空间包含基本是清洁的流化气体，而不含碱性、氯或其它腐蚀性气体成分，这为过热提供了非常有利的条件。此处的过热器可以被加热比一般加热器高得多的温度，一般过热器壳体所处的腐蚀条件超过燃烧室本身所处的腐蚀条件。
根据本发明，当燃烧包含带腐蚀性气体成分的燃料时，仍可生产出超过500℃的蒸汽，甚至生产出超过550℃的蒸汽。
由于包含不同种类的引起腐蚀的成分的不洁废气，尤其在燃烧废料/RDF的锅炉中为了利用热量进行过热会遇到问题。在本发明提供的装置系统中，过热器表面在安全的气体环境中接触热循环材料。
在气体速度小于1米/秒例如40厘米/秒的缓慢涡旋沸腾床中，冲刷摩损被降低，与传热表面冲撞的颗粒撞击速度很低。此外，由于床物料的颗粒尺寸小，在返回通道床中的冲刷摩损较低。
当在固体物料床室中的床层借助返回通道中的倾斜底部或一个单独的较下出口沟道部分被分成传热部分和颗粒传输部分时，大的颗粒例如灰粒，在床中形成的结块、从返回通道壁上散裂的耐火材料，由于重力向下落入低于流化气体入口水平高程和远离传热区的返回通道内，在该处它们能够引起机械损伤和其它问题例如降低传热。
本发明提供了一种十分简单的CFB锅炉结构。包含分离器和返回通道的整个再循环系统可以基本上由至少两个部分平行地竖直水管壁板构成，在这些壁板之间形成基本竖直的沟道。该沟道最好至少有一面壁局部地与燃烧室公用，该壁例如是像在锅炉中常用的管壁或隔板壁。在沟道较上部分可以构成为一个分离器，在其中部返回通道，在其最下部为固体物料床室。当构件结构具有几个入口通道时，可将返回通道和燃烧室连通的固体入口导管预制在公共壁中。这样一个构件结构也可以方便地在现场连接到隔板壁上。不需要常规的复杂的大型环密封结构。
因为附加的传热表面可以置于系统中通常为空间的空间处的返回通道中，本发明尤其可对带压的流化床系统做出重大改进。此外通过较小的设备就能控制传热。
下面通过举例方式，参照附图进一步介绍本发明，其中：
图1是按照本发明的一个示范性的实施例提出的循环流化床设备的竖直断面示意图；以及
图2和图3是按照本发明的另外的示范性实施例提出的循环流化床设备的竖直断面示意图。
图1表示一个具有燃烧室12的循环流化床燃烧器，该燃烧室12具有一个颗粒的膨胀流化床。颗粒分离器14连接到燃烧器12的上面部分，以便分离出从燃烧室排出的烟道气体与固体物料的混合物中所夹带的颗粒。装备一个返回通道16，用于使从分离器分离出的固体物料再循环进入燃烧室的较下部分。排放开孔18将颗粒分离器14连通到燃烧室12。气体出口20配置在颗粒分离器14上。
燃烧室12、分离器14以及返回通道16的壁基本上是由水管或隔板构成的。在燃烧室12的底部和返回通道16中的板材可以用常规的耐火衬里(图1上未表示)保持。壁22构成燃烧室12、分离器14和返回通道16之间的公共壁。一个单侧隔板可以构成为在颗粒分离器和返回通道16的第二侧壁23，壁23平行于公共壁22。在颗粒分离器14的下面，第二侧壁23弯向公共壁22，以便形成返回通道16。
在返回通道16的较下部分中，壁23向外弯，以便形成一个固体颗粒室或热交换器室24，该室中具有比返回通道的较上部分26大的水平横断面。在热交换器24中形成一个再循环颗粒的气旋沸腾床28。在床28中配置传热面30。
在公共壁22的较下部分有固体颗粒入口32，以使从热交换器室24输送来的固体颗粒进入燃烧室12。固体颗粒入口32是由几个彼此顶放的窄缝状开孔34构成的。
在公共壁22中形成的气体入口36其水平高程在床28的表面高程之上，以便将返回通道16的气体空间与燃烧室12相连通。
热交换室24的底部38是分阶的或由较上部分40和较下部分42的两个台阶构成。热交换器室24的最下部分44安排在燃烧室12的最下部分附近。固体颗粒入口32将热交换器室24的最下部分44与燃烧室12的最下部分相连通。
流化气体喷嘴入口46配置在返回通道底部38的较上底部部分40的第一高程46处，以便将流化气体例如以刚好高于0到1米/秒(例如大约40厘米/秒)的速率进入热交换器室24。输送气体喷嘴或入口48配置在返回通道底部38的较下底部部分42的第二高程48a处，以便将用来输送固体颗粒的传输气体经过固态颗粒入口32进入燃烧室12。在第一和第二高程46a和48a之间的床的最下部分44构成固体颗粒气密封，以防止流化气体影响颗粒经过入口32传输，并防止影响传输气体在传热区中床部颗粒的流化作用。
通过控制流化气体的流量能够控制返回通道16中的热交换器24的传热。可以利用传感器50检测传热并用来控制流化气体的流量。
通过控制传输气体的流量能够控制从返回通道16经过入口32重新进入燃烧室12的颗粒的量，从而控制床28的总高度以及它的气密封效能。可以利用表面高程传感器52检测床28的表面高程29，并用于控制传输气体流量。表面高程(顶部表面)29可以在某些限值内变化。当床28的上表面29达到气体入口开孔36时，颗粒开始涌入燃烧室12，而床28水平高程一般将不再升高。床顶部表面29一般不应降低到低于传热表面30的一个水平高程，由于高速下落的颗粒的束流作用，在气体环境中的传热表面的冲刷可能带来问题。但是在某些情况下，特别是在装置系统中使用小的颗粒时，利用床28的高度控制传热可能是一个优点。
热交换器室24的最下部分可以分成几部分，这几部分水平方向上沿公共壁22一个接着另一个，并且每一部分在其中都有一个固体颗粒入口32。借助于控制通过不同入口32的固体流量也就控制了沿传热部分的不同部分的固体物料流量。降低通过一个入口的固体流量也就降低了通过对应的上游的传热部分的固体流量，并且，导致降低在该特定传热部分中的传热。
图1所示的返回通道16的最下部分构成一个邻近并平行于燃烧室12的壁22的沟道44。只要可以形成一个阻挡层来防止传输气体和流化气体彼此相互影响，上述最下部分就能够构成从底部40的任何其它部分向下延伸的一个通道(图上未表示)。向下延伸的通道能够在任何适当的位置与壁22连通。
图2表示按照本发明提出的循环流化床燃烧器的另一个实施例，该燃烧器具有一个改型的返回通道和热交换器室结构。在图2中与在图1实施例中的相类似的结构件用与在图1中相同的标号表示。
返回通道16中的热交换器室24的底部38是倾斜的，并由小间隔54所分隔，该倾斜部分仅达到在底部上方一个短的距离，它仅涉及到较上的和较下的底部部分56和58。间隔54的高度最好小于床28的高度的一半。流化气体经过配置在较上的底部部分56中的流化气体入口46引入床28，并且，传输气体入口48配置在底部38的较下部分58中。较下部分58配置在邻近公共壁22的较下部分，公共壁22中有固体颗粒入口。
设计间隔54以便将在较下底部部分上的颗粒床与在较上底部部分上的颗粒床分离，这是为了防止传输气体由入口58直接进入具有传热表面30的床区和/或防止流化气体进入邻近固体颗粒入口32的床区。在介于间隔54和公共壁22之间的较下底部58的上方最好形成一个颗粒的基本非流化床部分62。该床部分62构成一种气密封，以防止流化气体与传输气体彼此之间相互影响。
设计入口32以便能够仅使进入返回通道的固体颗粒的一部分重新进入燃烧室。一般希望壁22中的溢流开孔60处在高于床表面水平高程29的水平高程处。
通过控制经过入口32的固体颗粒的流量Vb可以控制传热。通过增加流量Vb和相应降低经过溢流开孔60的颗粒的溢流量Vo，可以增加床28内部的温度，因而能增加传热。
温度检测传感器62可以用来控制传输气体流量Vb。
假如需要，在返回通道16的较上端部中装备一个气塞62，以防止流化气体进入颗粒分离器。
图3表示本发明的另外一个实施例。在图3中与图1和图2实施例中的相似的结构件用相同标号表示。
图3表示了不同的壁22的设计方案。连接燃烧室12和分离器14的壁是一个双层壁，它包括彼此平行，间隔小距离的两个壁22′和22″。第一壁22′是燃烧室12的侧壁，第二壁22″是颗粒分离器14是侧壁。因此，燃烧室12和分离器14没有公共壁。
两个壁22′和22″的较下部分用来构成返回通道16和热交换器室24′。第一壁22′构成一个基本上竖直的与燃烧室12公用的侧壁。第二壁22″在最上部分基本上平行于第一壁22″，并与第一壁22′一起构成介于在颗粒分离器14和燃烧室12之间的双层壁。
在燃烧器的较下部分，在第一壁22′和第二壁22″之间构成返回通道16。在返回通道16的较下部分处，第二壁22″向外弯曲形成热交换器室24。第二壁22″在其最下部分最终还向内弯曲以形成热交换器室24的最下部分44。形成固体物料流动气密封的开孔66成形在第二壁22″中。开孔66将颗粒分离器14的较下部分与返回通道16的较上部分相连通，并且，使进入返回通道16的颗粒再循环。一个障碍物68配置在开孔66上方，介于第一壁22′和第二壁22″之间，以防止气体或颗粒流入介于两壁22′和22″之间的空间中。
图3中的热交换器室24包含的元件与在图1中的热交换器室24所包括的元件相同。另外，一个较大的颗粒出口配置在热交换器室的最下部分44。
当结合上述被认为是最实际的和优选的本发明的实施例对本发明作介绍时，应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例，恰恰相反，包含在所附权利要求的构思和保护范围内的各种各样的改型和等效的装置都包括在本发明之内。例如，可以水平地沿燃烧室24的壁22一个接一个地配置几个传热部分和颗粒传输部分。那么传输气体可以用于沿平行于壁22的方向水平地从一个部分到另一个部分地传输颗粒。然后通过控制或中止引入到不同部分的气流，可以分别控制甚至中止传热和颗粒传输。在流化床反应器中，可以有几个返回通道，它们当中的一些是常规的返回通道，另外一些则如前所述在其较下部分具有传热部分。此外，也可以经过在公用壁中的开孔从在燃烧室内的内部固体循环回路直接将固体颗粒引入按照本发明提出的返回通道中。

Claims (25)

1.一种循环流化床的运行方法，该系统利用一个具有固体颗粒流化床的燃烧室，一个连接到燃烧室上部的排放开孔的颗粒分离器，一条或多条返回通道，其上部与颗粒分离器相连，其下部经过至少一个固体颗粒入口、一些传输气体入口连接到燃烧室，一个在颗粒分离器中的气体出口，该方法包括下述步骤：
(a)在燃烧室中形成一个快速的固体颗粒的流化床，使得包含烟道气体和其夹带的固体颗粒的颗粒悬浮物在燃烧室内向上流动，并在颗粒分离器中将颗粒从烟道气体中分离；
(b)收集从气体和颗粒的悬浮物中分离的固体颗粒；
其特征在于还包括下述步骤：
(c)将所收集的固体颗粒送入一条或多条返回通道；
(d)在其中一条返回通道的远离颗粒分离器的下部中建立一个固体颗粒床，该固体颗粒床具有分开的的传热部分和颗粒传输部分，该床具有一个顶面；
(e)利用配置在传热部分内的传热表面从传热部分中的固体颗粒床回收热量；
(f)为了能够实现传热，将流化气体经过流化气体入口重新引入传热部分中的固体颗粒床；
(g)经过传输气体入口将传输气体引入颗粒传输部分中的固体颗粒床，传输气体的引入是与流化气体的引入分开进行的；以及
(h)利用传输气体经过低于固体颗粒床顶面的至少一个固体颗粒入口将固体颗粒引入燃烧室。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含的步骤是，通过在介于流化气体入口和传输气体入口之间的固体颗粒床中配置一个固体颗粒阻挡层，防止传输气体影响传热部分的传热，或者防止流化气体影响经过固体颗粒入口进入燃烧室的颗粒传输，或者两者皆备。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，传热部分的底部水平高度高于颗粒传输部分的底部的水平高度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括下述步骤，即通过在介于传输气体入口和传热部分之间的固体颗粒床中形成一个固体颗粒阻挡层，来防止传输气体影响传热部分中的传热。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含的步骤是：通过在介于流化气体入口和固体颗粒入口之间的固体颗粒床中配置一个固体颗粒阻挡层，来防止流化气体影响固体颗粒经过固体颗粒入口排放。
6.如权利要求1所述的方法，其中流化气体入口配置在返回通道倾斜底部的较上部分，传输气体入口配置在倾斜底部的较下部分，以及一个间壁配置在倾斜底部上，介于该底部的较上和较下部分之间，以及
其中的步骤(g)是这样实施的，即固体颗粒阻挡层维持在倾斜底部的较下部分，以防止传输气体影响传热。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于流化气体入口配置在返回通道倾斜底部的较上部分，传输气体入口配置在倾斜底部的较下部分，间壁配置在倾斜底部上，介于该底部的较上和较下部分之间；以及
其中的步骤(g)是这样实施的，即固体颗粒阻挡层维持在倾斜底部的较下部分，以防止流化气体影响经过至少一个固体颗粒入口的固体颗粒的传输。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含的步骤是：通过控制引入到传热部分的流化气体来控制传热部分的热传输。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含的步骤是：经过一个配置在传输部分上方的溢流入口借助溢流将固体颗粒从返回通道送入燃烧室。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于还包含的步骤是：通过控制利用传输气体传输的、经过至少一个固体颗粒入口的固体颗粒量，来控制传热部分的热传输。
11.如权利要求1所述的方法，其其特征在于步骤(h)是这样实施的，利用传输气体将固体颗粒经过几个水平窄缝状开孔送入燃烧室，开孔的高(h)长(l)的比率(h/l)＜0.5。
12.如权利要求2所述的方法，其中的阻挡层基本上是由固体颗粒床中的固体颗粒的非流化部分形成的。
13.一种循环流化床反应器系统，包括：
一个燃烧室，其中具有一个快速的燃烧流化床以及在其上部的一个排放开孔；
一个颗粒分离器，它与燃烧室上部的排放开孔相通；
一个在颗粒分离器中的气体入口；
其特征在于该系统还包括：
一条或几条与所述燃烧室完全分开的返回通道，它具有：连通到颗粒分离器的上部以及连通到燃烧室的下部，至少一个返回通道具有用于收集固体颗粒的装置，该固体颗粒是从燃烧室向上流动的颗粒悬浮物中分离出来的，以便在返回通道的远离颗粒分离器的下部中建立一个固体颗粒床，该固体颗粒床被分为传热部分和颗粒传输部分；
在传热部分中的传热表面，用于从固体颗粒中回收热量；
流化气体入口，用于将流化气体送入传热部分，以实现传热；
至少一个固体颗粒入口配置在固体颗粒床顶面的下方，用以使返回通道的下部与燃烧室连通；以及
若干传输气体入口，用于将传输气体引入颗粒传输部分，还用于将固体颗粒经过至少一个固体颗粒入口引入到燃烧室。
14.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，传热部分的底部的水平高度高于颗粒传输部分底部的水平高度。
15.如权利要求14所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，返回通道具有带台阶的底部，即具有至少一个较上的底部部分和一个较下的底部部分，传热部分形成在较上的底部部分，颗粒传输部分形成在较下的底部部分。
16.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，固体颗粒的阻挡层形成在介于流化气体入口和传输气体入口之间的固体颗粒床中，用于防止传输气体影响传热部分的热传输，或防止流化气体影响传输颗粒经过固体颗粒入口进入燃烧室，或者两者皆备。
17.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，在传输部分形成一个基本上包含非流化固化颗粒的固体颗粒阻挡层。
18.如权利要求14所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，它具有一个倾斜的底部和一个间隔，该间隔将底部分成较上部分和较下部分，传热部分配置在较上的底部部分的上方，颗粒传输部分配置在较下的底部部分的上方。
19.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，还包括用于控制流化气体引入、用于控制传热部分的热传输的装置。
20.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，还包括在传热部分上方的至少一个溢流入口，用以通过溢流将颗粒引入燃烧室，还包括用于控制传输气体引入颗粒传输部分和控制热传输的装置。
21.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，所述的至少一个固体颗粒入口包括窄缝状开孔，开孔的高(h)长(l)比(h/l)小于0.5。
22.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，还包含在返回通道和燃烧室之间的公共壁，其中所述的至少一个固体颗粒入口的长度接近公共壁的宽度。
23.如权利要求13所述的循环流化床反应器系统，其特征在于，还包含在颗粒分离器与  燃烧室之间的双层壁。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含的步骤是：在返回通道的较下部分形成一个固体颗粒的流化层，以便在颗粒分离器和燃烧室之间提供气密封。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(f)是按照某一速率引入流化气体，该速率介于刚好超过0到1米/秒之间。
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