專利名稱：循環(huán)式流化床蒸汽發(fā)生器中再加熱器的保護的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)在非正常條件下，即流到再加熱器的流體中斷時，保護該系統(tǒng)的再加熱器表面的一種方法。
流化床燃燒之所以有利，是有許多原因的。其突出的特點是無需使用煙道氣洗滌塔就能在環(huán)境保護容許的條件下燃用高硫燃料。在流化床燃料燒過程中，燃料中所含的大部分硫為流化床中的吸附物質(通常是石灰石)所除去。在此過程中，由于燃燒反應的溫度低，因而產生的氧化氮不多。
流化床燃燒的其中一個類型是循環(huán)式流化床系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，爐中的氣流速度為一般鼓泡流化床系統(tǒng)的3至4倍。微小的固體粒子通過流化爐被帶到上方，整個爐內到處都有密度較低的氣態(tài)/固態(tài)混合物。由于固體通過爐子的速度比氣體慢得多，因而固體在爐中的停留時間特別長。停留時間長，再加上粒度小，使燃燒效率和除硫量都高，同時減少吸附用的石灰石的進料量。
在循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)中，從爐中帶出的固體由旋風分離器從氣體中分離出來。從旋風分離器低部排出的固體通過密封罐或虹吸密封槽。在有些設計中，一部分固體可引到流化床熱交換器，其余的固體回頭再注入爐子中。從流化床熱交換器的固體中抽取的熱量可以用來進一步進行蒸發(fā)、過度加熱和/或再加熱。
為防止在低壓蒸汽透平各級形成過量的水分，通常的作法是中斷膨脹過程，清除蒸汽，在恒壓用于再加熱，然后將其送回到低壓透平各級。這叫做再熱循環(huán)。在循環(huán)式流化床系統(tǒng)中，這個再熱過程是在爐子的對流通道、在流化床熱交換器中或兩者結合起來使用的情況下進行的。使用熱回收流化床系統(tǒng)進行再加熱時，無論是單獨使用再加熱或與對流通道中的再加熱結合使用，當出現(xiàn)失常情況，例如停電或透平跳閘時，就會出問題，這時流到再熱器的流體中斷，而再熱器表面卻繼續(xù)暴露在熱源之中。
本發(fā)明的目的是在正常流體流中斷時給循環(huán)式流化床和燃燒系統(tǒng)的流化床熱交換器中的再熱器提供流化流。更具體地說，本發(fā)明涉及在最后過熱器之后、在停電或透平跳閘從而使再加熱器的正常流化流中斷時使來自的主管線的蒸汽流改向，給再熱器提供流化流。
附圖
示出了裝有本發(fā)明的再加熱器保護系統(tǒng)的整個循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)。
參看附圖。圖中示出了以流化床爐12為主的典型循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)。煤和石灰石分別從料斗14和16加入爐子中。一次流化空氣通入爐底18的充氣室中，二次燃燒空氣從20處通入。爐12底部鋪有耐火磚，保護它免受侵蝕和腐蝕。爐12的上部分有能蒸發(fā)的水冷璧。水冷壁產生的蒸汽經(jīng)管線22通入蒸汽罐24中，同時水經(jīng)管線26供到水冷壁上。
隨同煙氣從爐12一齊帶走的固體在旋風分離器28中從煙氣中分離出來。固體從旋風分離器底部排出，按本發(fā)明的辦法處理，這稍后即將說明。煙氣從旋風分離器28的頂部出來，進入溝道30，并通過對流部分32。接著，煙氣一般是在集塵器中處理，并用于加熱輸進來的通入煙道之前的燃燒空氣。
飽和蒸汽離開罐24，進入汽冷溝道30和對流部分32中，并通入和通過第一對流管排34，然后進入第二對流管排35(在某些設計中，這是最后過熱器)。接著，蒸汽進入流化床熱交換器50中進行最后過熱，然后通過管線51進入高壓透平中。高壓透平36的排出料38通到對流部分32中的初始再熱部分40，在那里蒸汽經(jīng)過部分再加熱。蒸汽從再熱部分40出來，送到流化床熱交換器44中的最后再熱部分42，這稍后即將說明。經(jīng)再熱過的蒸汽這時送到低壓透平46中。低壓透平46的排出料48通常通過廢氣預熱部分(圖中未示出)送回鍋爐。
旋風分離器28的底部有一個密封罐或虹吸密封槽52，這是個非機械閥，其作用是頂著爐壓將旋風分離器中收集到的固體送回爐12中。固體向下流到入口側，向上流到出口側，然后在溝道54中返回爐中。該密封罐的底部部分通常處于流化狀態(tài)，使密封罐中的物質按不同的層次在各邊排列。層次的差別對應于密封罐兩端的壓力差。因而進入入口側的固體取代在出口側流出的固體。
密封罐52的下部分有一個固體抽取管56，管上裝有固體流調節(jié)閥58。這種閥在個別情況下叫做旋塞閥，用來調節(jié)固體的流量。該閥58用來控制從密封罐52提取、引入外流化床熱交換器44的熱量，從而調節(jié)再熱蒸汽的溫度。
流化床熱交換器44是鼓泡式流化床熱交換器，由若干用堰板分隔開的小室組成，各小室中裝有過去叫做最后再熱部分42的浸漬管束和最后過熱器50。熱固體通過溝道56進入熱回收流化床系統(tǒng)44，在溝道56中流化，并將熱量傳統(tǒng)熱交通器表面42和50。固體起初進入固體分配室64，然后緩緩從一個小室通到另一個小室，再通過出口管66返回爐12中。熱回收流化床系統(tǒng)用的流化空氣通過管線68提供，并通入各小室中。
停電或透平跳閘時，通入爐12的燃料、石灰石和空氣等物料流中斷。供水的水流可能持續(xù)下去也可能中斷，而通過水冷壁流通，過熱器則在減壓的情況下繼續(xù)運行。雖然通過主回路(水冷壁、過熱器等)的流化流持續(xù)著，但再也沒有流化流從高壓透平并通過再熱器部分40和最后再熱器42流出。由于處于非流化狀態(tài)的固體沒有覆蓋住流化床熱交換器中再熱器的整個表面，因而埋置在固體中的管道和不埋置的管道其交熱和膨脹的速度不同。本發(fā)明在正常的再熱器回路的料流中斷時通過最后再熱器42提供流化流，防止再熱器金屬不均勻受熱。
由于跳閘或停電之后仍然有流化流流過主回路，因而最后過熱器50的出口處繼續(xù)有流體源(蒸汽或水)。因此，帶閥門72的管線70將最后過熱器50的出口管線51與最后再熱器42的入口連起來。閥門72是電動閥門，在正常情況下關閉，且設計得使其在停電時打開。該閥門具有很高的壓力降，因此它打開時，來自過熱器約2270磅/平方英寸表壓和1005°F的高壓蒸汽降到大約700磅/平方英寸表壓和930°F。這些溫度和壓力僅僅是舉例而已，而不是對本發(fā)明的限制。管線70和閥門72系設計得使其將過熱器的一小部分足以冷卻再熱器的蒸汽提供給再熱器。例如從過熱器流出的蒸汽，大約7％至10％就足以解決問題，但這視乎各流化床裝置的具體設計而定。
為了使該通過最后再熱器改向的蒸汽具有合適的流量，在最后再熱器42下游配置了一個排氣管或排料管線74和閥門76。閥門76和閥門72一樣，設計得使其在正常情況下關閉，并在停電或透平跳閘時與閥門72一齊打開。閥門76一打開，蒸汽就可以通過最后再熱器自由流通。蒸汽會清除最后再熱器的熱量，并協(xié)助維持管線熱脹均勻和在容許范圍內，而且還使鍋爐無需電力就可以安全降壓。
權利要求
1.循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)的一種操作方法，該系統(tǒng)有一個過熱器回路和一個再熱器回路，其中來自流化床爐的流化固體從煙氣中分離出來之后，起碼一部分經(jīng)分離的固體送入包含有所述再熱器回路的起碼一部分的外流化床熱交換器，所述操作方法的特征在于，它包括下列步驟a.確定使流過所述再熱器回路所述部分的正常再熱器流體流終止的條件；b.根據(jù)所述確定條件打開一個閥門，并將來自所述過熱器回路的流體送進所述再熱器回路的所述部分；c.打開所述再熱器回路所述部分下游的一個排氣閥，使流體流可通過并冷卻所述再熱器回路的所述部分。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體是蒸汽。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述過熱器回路的所述蒸汽在進入所述再熱器回路的所述部分之前先降壓。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述壓力在所述閥門中減壓。
全文摘要
循環(huán)式流化床燃燒系統(tǒng)中位于分立的流化床熱交換器中且在停電或透平跳閘之后受熱而沒有經(jīng)過任何冷卻的最后再熱器，通過使來自過熱器出口的一部分蒸汽流過一個常閉的高壓降閥并進入最后再熱器來進行冷卻。最后再熱器下游的一個閥門也打開讓流體流過。
文檔編號F22B31/08GK1120144SQ9411320
公開日1996年4月10日 申請日期1994年12月23日 優(yōu)先權日1994年12月23日
發(fā)明者B·W·威廉 申請人:燃燒工程有限公司