專利名稱：循環(huán)流化床反應器和可轉(zhuǎn)化的燃燒方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床反應器和一種可轉(zhuǎn)化的燃燒方法。
背景技術(shù)：
限制溫室氣體，包括礦物燃料電廠的二氧化碳排放的新規(guī)則的發(fā)展，正在導致捕獲空氣燃燒煙道氣中存在的二氧化碳的技術(shù)的實施。
常用的二氧化碳捕獲技術(shù)包括使用溶劑洗滌被燃燒空氣中的氮氣稀釋的煙道氣，其中溶劑吸收二氧化碳，然后在加熱使溶劑再生后作為濃縮的二氧化碳氣相流回收。
這種方法消耗相當多的能量并且實質(zhì)上減少了礦物燃料電廠的效率，也就是說，減少了超過15個百分點的效率。
專利US4498289和US5175995提出在蒸汽發(fā)生鍋爐中用氧氣代替空氣作為氧化劑。
用氧氣作為氧化劑的優(yōu)點是減少甚至去除了用于稀釋煙道氣中二氧化碳以及來自燃燒空氣中的氮氣的氮氣惰性質(zhì)的排放，并且由于煙道氣流速相當于典型的空氣燃燒煙道氣流速的35％-40％，實質(zhì)上減少了必需設備的尺寸。
應用于循環(huán)流化床鍋爐的這種原理在專利US6505567中被公開。根據(jù)這篇文獻，蒸汽發(fā)生器或流化床燃燒室包括將大體純凈的氧氣引入到發(fā)生器的裝置。
循環(huán)流化床技術(shù)的優(yōu)點是其允許提取循環(huán)固體回路的熱量，并且維持低燃燒溫度，不依賴于氧化劑中氧氣的含量。因此，這種技術(shù)特別有吸引力并且使得氧化劑中氧氣部分最大化和完全取決于生成的煙道氣流率的鍋爐尺寸最小化。
然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，沒有提供任何方法使得用空氣操作的循環(huán)流化床反應器有效的轉(zhuǎn)化為用氧氣操作的循環(huán)流化床反應器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種特殊設計的使用空氣燃燒操作的循環(huán)流化床反應器，在很小結(jié)構(gòu)變形的情況下允許它轉(zhuǎn)化成利用氧氣燃燒和循環(huán)二氧化碳燃燒有效操作的循環(huán)流化床反應器。
為了這個目的，本發(fā)明提出一種設計成空氣進料并且可轉(zhuǎn)化成與富氧混合物操作的循環(huán)流化床反應器，包括一個被垂直壁水平限定的反應室，至少兩個離心分離器和一個稱做交換器罩的熱回收元件，該反應器還包括使用至少一只放置在反應室下部的風箱將流化氣體引入反應室，并用于維持上述反應室內(nèi)顆粒的循環(huán)流化層的裝置、包括將必須除塵的氣體從反應室傳遞到分離器的裝置、將從分離器分離出來的顆粒排放的裝置，和將無塵氣體從分離器傳遞到交換器罩的裝置，該反應器特征在于-所述反應室包括至少一個內(nèi)部局部垂直的隔墻，形成兩個相互連通并且每個和至少一個分離器相連的分室。
-交換器罩包括一個內(nèi)部局部垂直的隔墻，形成兩個相互連接并且每個和至少一個分離器相連的分罩。
布置這些隔墻以形成一個通道使煙道氣流入與反應室內(nèi)氧氣進料操作相對應的一個所述的分室和一個所述的分罩。
根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，其中一個所述分室的橫截面是整個反應室橫截面的60％到65％，另外一個分室的橫截面是35％到40％，所述富氧混合物包括70％的氧氣和30％的循環(huán)二氧化碳。
優(yōu)選的，所述風箱被一個與所述反應室內(nèi)隔墻位于同一平面的壁分隔成兩個分箱。
在該方案中，反應器還包括至少兩個外部床，每個被設計用來接收經(jīng)由固體顆粒進料通道后離開分離器的顆粒，并且每個外部床包括一個可以與所述的反應室共用的壁，虹吸管裝置在沿著可以與所述的外部床和所述的反應室共用的所述壁的長度方向上至少部分的布置在所述室的內(nèi)側(cè)，優(yōu)選的，為了有增加10％到20％換熱面積的空余空間，所述外部床的腔室是超尺寸的。
燃料進料管線優(yōu)選為超尺寸的。
根據(jù)一個示范性的實施方式，反應器包括一個被垂直壁水平限定的反應室，兩個離心分離器和一個位于反應室后面的換熱器罩，兩個分離器是側(cè)向的并且每個均有一個與所述的交換器罩的壁共同的垂直壁，并且所述的室的分隔壁與該反應室前壁垂直，所述交換器罩的分隔壁與所述室的這個分隔壁平行。
根據(jù)一個示范性的實施方式，反應器包括一個被垂直壁水平限定的反應室，n個配備有將每兩個分離器與后面的熱交換罩和一個位于反應室后面的換熱器罩相連的煙道氣出口管，n大于等于2，反應室各個垂直的側(cè)壁可以與一組n/2個分離器的一個垂直側(cè)壁共用，所述室的所述分隔壁與這個反應室的前壁平行，所述交換器罩的分隔壁與所述室的這個分隔壁平行。
在這個方案中，優(yōu)選的，將每組所述的分離器與后面的換熱器罩相連的兩個煙道氣出口管配備一個豎直并且平行的分隔壁。
正如前面所指出的，為了允許使用氧氣和循環(huán)二氧化碳操作反應器，本發(fā)明進一步涉及一種可轉(zhuǎn)化的循環(huán)流化床反應器，特征在于它包括下述幾個轉(zhuǎn)換步驟完全并密封地封閉所述的反應室垂直分隔壁，形成兩個獨立的分室，一個可稱為燃燒分室，設計成以氧氣為進料的燃燒室，另外一個可稱為冷卻分室，設計成冷卻所述外部床的流化態(tài)氣體，完全并密封地封閉所述罩的垂直隔墻，以形成兩個獨立的分罩。
根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，這個方法還包括下面幾個轉(zhuǎn)換步驟停止由相應的分離器或分離器組供給固體顆粒，或關閉與所述的冷卻分室相連的外部床，關閉這個或這些外部床與所述冷卻分室之間的通道，在室的每邊，連接有所有的外部床的一系列固體顆粒進料通道，其中一個外部床(或床組)通過進料管與所述的燃燒分室相連，給這些聯(lián)接配備控制閥。
有利的，本方法包括沿著可能是與所述的外部床和所述的反應室共用的壁的長度方向至少部分放置在所述室的內(nèi)部的安裝虹吸管裝置的步驟。
優(yōu)選的，本方法包括下列轉(zhuǎn)換步驟關閉所述的冷卻分室內(nèi)部的虹吸管裝置的出口，在頂板和/或在所述冷卻分室內(nèi)部的虹吸管裝置的壁上形成開孔，虹吸管裝置的流化態(tài)以便確保在這個裝置中的固體縱向傳遞。
本方法還包括關閉所述的冷卻分室的所有的燃料和第二空氣進料。
本發(fā)明也涉及到一種設計成按照上述方法進行轉(zhuǎn)化的富氧混合物進料的循環(huán)流化床反應器。


圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的循環(huán)流化床反應器的透視圖；圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的循環(huán)流化床反應器的透視圖，帶有一個反應室和一個交換器罩，其敞開以提供一內(nèi)部視圖；圖5A至5B是根據(jù)本發(fā)明第一實施例中循環(huán)流化床反應器上部的水平截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實施例中循環(huán)流化床反應器的示例性局部透視簡圖；圖7A和7B是根據(jù)本發(fā)明第一實施例中循環(huán)流化床反應器的垂直和水平的截面圖；圖8A和8B也是根據(jù)本發(fā)明第一實施例中循環(huán)流化床反應器的垂直和水平的截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第；實施例的循環(huán)流化床反應器的透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的循環(huán)流化床反應器上部的水平截面圖；圖11A至11C是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的循環(huán)流化床反應器上部的水平截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實施例中循環(huán)流化床反應器底部的截面圖；
具體實施例方式
根據(jù)圖1至圖8所示的第一實施例，循環(huán)流化床反應器為專利文獻WO03/038338中描述的類型，在此引入本申請。
反應器包括由垂直壁水平限定的反應室1，兩個離心分離器2A和2B，和一個位于反應室后的稱為熱交換器罩3的熱回收元件。該反應器包括將流化的氣體引入反應室、以及用一個位于室1下的風箱4將顆粒的循環(huán)流化層保持在該室中的裝置。它也包括將必須除塵的氣體從室1中傳遞到分離器2A和2B中的裝置、將從分離器中分離出的顆粒排放的裝置、和將來自分離器中的無塵氣體傳遞到交換器罩3的裝置。該反應器也包括兩個外部床5A和5B，每個床被設計用來接收經(jīng)由固體顆粒進料通道離開每個分離器的顆粒，以及每個床都包括和反應室1共用的壁。
兩個分離器2A和2B位于側(cè)面，每個都有一個和交換器罩3側(cè)壁共用的垂直壁。
根據(jù)本發(fā)明，設計成用空氣進料的該循環(huán)流化床反應器是可轉(zhuǎn)化為能夠用富氧混合物進行有效運行的，且其轉(zhuǎn)化操作最小化。
優(yōu)選的，該富氧混合物包括70％的氧氣和30％的二氧化碳。
為此目的，如圖3至圖5所示，反應室1包括一內(nèi)部局部垂直隔墻10，將其分成兩個連接在一起的分室1A和1B，每個都和一個分離器聯(lián)接。交換器罩3包括一個內(nèi)部局部垂直隔墻30，將其分成兩個連接在一起的分罩3A和3B，每個和至少一個分離器聯(lián)接。
反應室的隔墻10垂直于該室的前壁，交換器罩的隔墻30平行于該室的隔墻10。
通常這些隔墻10和30排列用來限定一個所述的分室1B和一個所述的分罩3B的、對應于反應室內(nèi)富氧進料操作的截面，更有利的，所述的分室1A的截面為室1總截面的60％到65％，另一個分室1B的截面為35％到40％。
圖中所示的隔墻10、30從頂板延伸到底部，并在反應室1或交換器罩3的底部留下一個自由通道。作為一個變形，它們也可以在室和/或罩的頂部留下一個自由通道，或者它們也可以包括有幾個開口、或不沿它們高度分布的和或不沿它們的整個寬度放置的壁。(或者它們也可以包括有幾個開口的壁，這些開口或者沿壁的高度分布或者沿壁的整個寬度放置。)在罩3中，交換器可以與室1的前壁平行放置，以便它們以一個密封的方式通過罩的隔墻30，如圖5A所示。一列收集器C必要的排放在罩3和蒸汽除塵裝置(清潔器D)的側(cè)邊，蒸汽除塵裝置(清潔器D)用來清潔兩個分罩和交換器。
交換器也可以與室1的前壁平行放置，以便它們不通過罩的隔墻30，如圖5B所示。兩列收集器C1、C2是必要的，每個放置在罩3和蒸汽除塵裝置(清潔器D)的一個側(cè)邊，蒸汽除塵裝置(清潔器)D用來清潔兩個分罩和交換器。
交換器可以與室1的前壁垂直放置，如圖5C中所示。兩列收集器C是必要的，放置在罩3和蒸汽除塵裝置(清潔器D)的后面，蒸汽或次聲除塵裝置(清潔器)根據(jù)交換器之間的空隙用于清潔兩個分罩和交換器。
在圖6中可以清楚的看到，風箱4被與所述的反應室1的隔墻10在同一垂直平面上放置的壁40分成兩個分箱4A和4B。
作為一個變形，它也可以滿足在反應器轉(zhuǎn)化中后來部分的預裝配。
如圖7A和7B中所示，虹吸管裝置6沿著反應室1與外部床5A和5B共用的壁的長度方向布置在反應室1內(nèi)。在未轉(zhuǎn)化操作的情況下，也就是說，用空氣運行的情況，它沒有起到任何特別的功能，僅提供經(jīng)由排列在反應室1整個寬度上的出口開口6A從外部床到反應室1的固體通道。然而，它也可以在用空氣運行的反應器的裝配過程中進行安裝，以減少和簡化反應器轉(zhuǎn)化過程中的變化。
作為一個變形，該虹吸管裝置6也可以在隨后的反應器的轉(zhuǎn)化過程中安裝。
如圖8A和8B所示，外部床5A和5B的腔室長度超大，以便有自由空間。正如下面將要示出的，事實上，蒸發(fā)和/或過熱交換器將不得不加入到這些床中以轉(zhuǎn)化成用氧氣和循環(huán)二氧化碳進行操作。
進一步的，燃料進料管線是超尺寸的，用以允許轉(zhuǎn)化后的燃料全部進入反應室1B。其同樣應用于燃料傳送裝置，用以在轉(zhuǎn)換后允許以總的注射流速率進入分室1B。
前面描述的燃燒反應器被設計為用燃燒空氣運行。由于在此描述的大量改變，它可以轉(zhuǎn)化為用氧氣和循環(huán)二氧化碳運行。這種轉(zhuǎn)化的總的原理是使用反應室的單一分室作為火室或燃燒室，使用與之相聯(lián)接的分離器起到主要分離氣體和固體的功能，在交換器罩的一個分罩中回收離開該分離器的氣體，在兩個外部床中回收離開該分離器的固體，聯(lián)接所述兩個外部床用于固體的并流，在連接在所述燃燒室的出口用于固體的傳遞，連接在其它稱作冷卻室的分室的出口用于傳遞到達那里的流化氣體，優(yōu)選為氮氣。
為此目的，上述將循環(huán)流化床反應器轉(zhuǎn)化為允許用氧氣和二氧化碳操作的方法包括下面的轉(zhuǎn)化步驟-反應室的垂直隔墻10完全密封以形成兩個獨立的分室，一個為1B，稱為燃燒分室，其截面為室1截面的35～40％，設計為一個氧氣和循環(huán)二氧化碳進料的燃燒室；另一個1A，稱為冷卻分室，設計為用于冷卻外部床5A和5B的流化氣體；-封閉罩的垂直隔墻30完全密封以形成兩個獨立的分罩3A和3B；-通過與連接到冷卻分室3A的外部床5A對應的分離器2A關閉固體顆粒進料；該關閉可以通過關閉在空氣運行下控制反應器的固體流控制閥來實行，或者通過拆除該閥并關閉對應的管線實行；-關閉該外部床5A和冷卻分室1A之間的通道；-串連兩個已有的外部床5A、5B的固體顆粒進料管道，從床5B到最初連接到燃燒分室1A的外部床5A；-用一固體流控制閥實施該裝配連接，例如，上述拆除的閥可用于此。閥安裝在與燃燒分室1B有一公用壁的外部床5B的進料通道的尾部，以允許另一床5A進料通道的控制進料。
如果帶有流化風箱6B的虹吸管裝置6已經(jīng)在轉(zhuǎn)化前被安裝在以空氣運行的反應器上，則該虹吸管裝置可以通過下列操作進行改進，以確保在外部床的出口處外部床的固體環(huán)流和流化態(tài)氣體環(huán)流的分離，流化態(tài)氣體優(yōu)選氮氣-關閉冷卻分室1A中的虹吸管裝置的出口開口6A，-打開冷卻分室1A中的所述虹吸管裝置6的頂板和/或一側(cè)壁上的進口開口；-流態(tài)化虹吸管裝置6以在該裝置中以在從鄰近冷卻分室的床5B延伸到鄰近燃燒分室的床5A的方向產(chǎn)生縱向的固體傳遞，該流態(tài)化可通過循環(huán)二氧化碳和/或蒸汽完成。
如果虹吸管裝置沒有在轉(zhuǎn)化前安裝在以空氣運行的反應器上，則具有上述特征，即根據(jù)分室決定出口開口用于固體和出口開口用于氣體的虹吸管裝置和其流化風箱6B被安裝在反應室內(nèi)。
在風箱4沒有裝備有隔墻的方案中，安裝有所述壁40。只有位于分室1B下的分箱4B被使用并使用氧氣和/或循環(huán)二氧化碳使其流態(tài)化。
在位于冷卻分室1A下的另一分箱4A的底部提供一臺設備用于材料沉積物的間歇萃取。也可以在冷卻分室1A的底部和靠近外部床流化態(tài)氣體穿過的分離器2A出口處的虹吸管裝置處提供這樣的萃取設備。
轉(zhuǎn)化方法也包括關閉所有的燃料和冷卻分室1A的第二燃燒空氣進料，無論這些進料是位于燃燒反應室內(nèi)還是位于虹吸管裝置內(nèi)。燃燒分室1B的第二燃燒空氣進料配備有富氧混合物注射棒。
附加的蒸發(fā)和/或過熱交換劑，大約10～20％，位于外部床5A、5B的自由空間內(nèi)。在轉(zhuǎn)化后以富氧混合物運行的過程中，這些交換劑取代不再使用的冷卻分室1A的內(nèi)部換熱器區(qū)域。這些交換劑能排入防護屏回路以避免循環(huán)泵的需要。
交換器罩3的下游，初始的煙道氣回路用于處理從外部床排出的氣體。增加一個單獨的回路用于處理包含二氧化碳、蒸汽和來自富氧燃料燃燒回路的煙道氣。該增加的回路包括用于壓縮輸送前二氧化碳處理序列的管、氣-氣換熱器、過濾設備、送風機和冷凝器。
根據(jù)圖9至圖12所示的第二實施例，循環(huán)流化床反應器為專利文獻WO2004/036118中描述的類型，在此引入本申請。
根據(jù)該現(xiàn)有文獻，使用模塊系統(tǒng)，反應器可以包括由垂直壁水平限定的反應室，n個含有煙道氣出口管的離心分離器，所述出口管將每對分離器連接到一個背面的換熱器罩和一個置于室后的交換器罩，有每個垂直壁或側(cè)壁的反應室可以與一套n/2個分離器共用同一垂直壁和側(cè)壁。
在該方案特別描述的實施例中n＝4，然而，本發(fā)明可應用到n大于等于2的一般的方案中。
該模塊反應器包括由垂直壁水平限定的反應室1，根據(jù)其尺寸也包括2-6個分離器，這兒描述的例子具有4個離心分離器2A-2D，和一個位于反應室后稱為交換器罩3的熱回收元件。該反應器包括將流化態(tài)氣體引入反應室以及在該室中保持顆粒的循環(huán)流化層的裝置。它也包括將必須除塵的氣體從室1中傳遞到分離器2中的裝置，將從分離器2中分離出的顆粒排放的裝置，和傳送來自位于交換器罩3中的分離器2的無塵氣體的裝置。該反應器也可以包括2-6個床，該實施例中含有4個外部床5A-5D，每個床被設計用來接收經(jīng)由固體顆粒進料通道離開每個分離器的顆粒，以及每個床都可能包括和反應室1共用的壁。
反應室1的每個垂直壁或側(cè)壁可能與一對分離器共用同一垂直壁和側(cè)壁。
根據(jù)本發(fā)明，設計成用空氣進料的該循環(huán)流化床反應器是可轉(zhuǎn)化為能夠用富氧混合物進行有效運行的，且其轉(zhuǎn)化操作最小化。
優(yōu)選的，該富氧混合物包括70％的氧氣和30％的循環(huán)二氧化碳。
為此目的，如圖10和圖11所示，反應室1包括至少一個內(nèi)部局部垂直隔墻10，形成兩個彼此連接的分室1A和1B，每個都和一個側(cè)分離器聯(lián)接。交換器罩3包括一個內(nèi)部局部垂直隔墻30，形成兩個彼此連接的分罩3A和3B，每個都和分離器聯(lián)接。
反應室的隔墻10平行于該室的前壁S1，交換器罩的隔墻30平行于該室的隔墻10。
通常這些隔墻10和30排列用來限定一個所述的分室1B和一個所述的分罩3B的、相應于與反應室內(nèi)富氧進料操作的截面。
更有利的，所述的一個分室1A的截面為室1總截面的60％到65％，另一個分室1B的截面為35％到40％。更有利的，所述的一個分罩3A的截面為交換器罩總截面的60％到65％，另一個分罩3B的截面為35％到40％。
圖中所示的隔墻10、30從頂板延伸到底部，并在反應室1或交換器罩3的底部留下一個自由通道。作為一個變化，它們也可以在室和/或罩的頂部留下一個自由通道，或者它們也可以包括具有一些沿或不沿它們高度分布和沿不沿它們的整個寬度放置的開口的壁。
如圖1A所示，在罩3中，交換器與室1的前壁S1垂直排布，并以一個密封的方式通過罩的隔墻30。一列收集器C是非常必要的，并且可以排放在罩3的前邊或后面。
如圖11B所示，交換器也可以與室1的前壁垂直排布，但并不以密封的方式通過罩的隔墻30。兩列收集器C1和C2必要的排放在罩3的前邊或后面。
如圖11C所示，交換器可以與室1的前壁S1平行放置，以便它們不通過罩的隔墻30。兩列收集器C1、C2是必要的，每個放置在罩3的一個側(cè)邊。
根據(jù)該實施例，反應室下部可以為由內(nèi)壁形成的顛倒的V字形類型，它包括兩個流態(tài)化的爐床和兩個平行的風箱4’和4”，如圖9中清楚可見。
每個風箱被與所述的反應室1的隔墻10在同一垂直平面上放置的壁分成兩個分箱。
作為一個變化，它也可以滿足在反應器轉(zhuǎn)化中后來分段的預裝配。
如圖12中所示，兩個側(cè)面的虹吸管裝置6’和6”沿著靠近床的壁或者與反應室1側(cè)面的外部床5A-5D共用的壁的長度方向完全或部分的排列在反應室1內(nèi)，在未轉(zhuǎn)化操作的情況下，也就是說，用空氣運行的情況，它沒有起到任何特別的功能，僅提供經(jīng)由排列在反應室1完全長度上的出口開口從外部床到反應室1的固體通道。它們可以在反應器的裝配過程中進行安裝，以減少和簡化反應器轉(zhuǎn)化過程中所需要的改變。
作為一個變化，該虹吸管裝置6也可以在隨后的反應器的轉(zhuǎn)化過程中安裝。
外部床5A到5D的腔室長度超大，以便有自由空間。如下所示，事實上，蒸發(fā)和/或超熱交換劑將不得不加入到這些床中以允許轉(zhuǎn)化成用氧氣和循環(huán)二氧化碳進行操作。
如圖10所示，將每一對分離器2A、2B和2C、2D連接到背部交換器罩的兩個上部的煙道氣出口管裝配有垂直的局部隔墻7、8，它們的后邊與交換器罩3的隔墻30在同一平面。
進一步的，燃料進料管線是超大的，以允許轉(zhuǎn)化后進入反應室1B的一個燃料完全通道。其同樣應用于燃料傳送裝置，以允許轉(zhuǎn)換后進入分室1B的一個總的注射流速率。
前面描述的反應器被設計為用空氣運行。由于在此描述的大量變化，它可以轉(zhuǎn)化為用富氧混合物運行。這種轉(zhuǎn)化的總的規(guī)則是使用反應室的一單個的分室作為火室或燃燒室，使用與之相聯(lián)接的兩個分離器起到主要分離氣體和固體的功能，在交換器罩的一個分罩中回收離開這些分離器的氣體，在兩個相應的外部床中回收離開這些分離器的固體，所述兩個外部床與其它外部床相連以便固體平行的橫向穿過每個相鄰的外部床，并和所述燃燒室的出口連接用于固體的傳遞，并與另一個稱作冷卻分室的分室的出口連接，用于傳遞流化氣體，其中流化氣體優(yōu)選為為氮氣。
為此目的，上述將循環(huán)流化床反應器轉(zhuǎn)化為允許用氧氣和循環(huán)二氧化碳操作的方法包括下面的轉(zhuǎn)化步驟-反應室的垂直隔墻10完全密封以形成兩個獨立的分室，一個1B，稱為燃燒分室，其截面為35～40％，設計為一個氧氣和循環(huán)二氧化碳進料的燃燒室；另一個1A，稱為冷卻分室，設計為用于冷卻外部床5A、5B、5C和5D的流化氣體；-封閉罩的垂直隔墻30完全密封以形成兩個獨立的分罩3A和3B；-通過與連接到冷卻分室1A的兩個外部床5A和5C對應的兩個分離器2A和2C關閉固體顆粒進料；該關閉可以通過關閉用于控制反應器以空氣運行的閥來實行，或者通過拆除該閥并關閉對應的管線實行；-關閉兩個外部床5A和5C以及冷卻分室1A之間的通道；-在室的每一側(cè)，串連所有已有的外部床的固體顆粒進料通道道，從外部床連接到燃燒分室1B；閥，例如上述拆除的，可安裝在與燃燒分室1B有一公用壁的每個外部床的進料管道的出口，以允許一對床中另一床的控制進料，兩個相鄰的床從而被固體平行的橫向穿過；-用一固體流控制閥實施該裝配連接。
如果兩個虹吸管裝置6’和6”已經(jīng)在轉(zhuǎn)化前安裝在反應器上，則這些虹吸管裝置可以通過下列操作進行改造，以確保在外部床的出口處，外部床的固體環(huán)流和流化態(tài)氣體環(huán)流的分離，流化態(tài)氣體優(yōu)選氮氣-關閉冷卻分室1A中的每個虹吸管裝置6’和6”的出口開口，-打開冷卻分室1A中的每個虹吸管裝置6’和6”的頂板和/或一壁上的進口開口；-流態(tài)化虹吸管裝置6’和6”以在這些裝置中以從鄰近冷卻分室的床5A、5C到鄰近燃燒分室的床5B、5D的方向，產(chǎn)生縱向的固體傳遞，該流態(tài)化可通過循環(huán)二氧化碳和/或蒸汽完成。
如果虹吸管裝置沒有在轉(zhuǎn)化前安裝在以空氣運行的反應器上，則擁有上述根據(jù)分室決定出口開口用于固體和出口開口用于氣體的特性的虹吸管裝置和其風箱被安裝在反應室內(nèi)。
如果兩個風箱4’和4”沒有裝備隔墻，則安裝該墻。只有兩個位于燃燒分室1B下的分箱被使用并用氧氣和循環(huán)二氧化碳使其流態(tài)化。
旋流分離器內(nèi)的煙道氣管的隔墻7、8在它們的尾部0處關閉，以便供應分罩3B的副線內(nèi)保持部分離開后部旋流分離器2B、2D的煙道氣。
在冷卻分室1A的底部和位于冷卻分室1A下的另一分箱中可以提供一臺設備用于沉積物的間歇萃取。也可以在靠近外部床流化態(tài)氣體橫向穿過的分離器2A和2C出口處的虹吸管裝置處提供這樣的萃取設備。
轉(zhuǎn)化方法也包括關閉所有的燃料和冷卻分室1A的第二燃燒空氣進料，無論這些進料是位于燃燒反應室內(nèi)還是位于虹吸管裝置內(nèi)。燃燒分室1B的第二燃燒空氣進料配備有富氧混合物注射棒。
附加的蒸發(fā)和/或過熱交換劑，大約10～20％，安裝在外部床5A、5B、5C、5D的自由空間內(nèi)。在轉(zhuǎn)化后和以富氧混合物運行的過程中，這些交換劑取代不再使用的冷卻分室1A的內(nèi)部換熱器區(qū)域。這些交換劑能排入防護屏回路以避免循環(huán)泵的需要。
交換器罩3的下游，初始的煙道氣回路用于處理從外部床排出的氣體。加入一個單獨的回路用于處理包含二氧化碳、蒸汽和來自富氧燃料燃燒回路的煙道氣。該加入的回路包括用于壓縮輸送前二氧化碳處理序列的管、氣-氣換熱器、過濾設備、送風機和冷凝器。
權(quán)利要求
1.一種設計成空氣進料并可轉(zhuǎn)化成富氧混合物操作的循環(huán)流化床反應器，包括一個被垂直壁水平限定的反應室(1)，至少兩個離心分離器(2A、2B)和一個被稱做熱交換器罩(3)的熱回收元件，該反應器也包括用至少一個位于反應室下的風箱(4)將流態(tài)化氣體引入反應室、并在所述室中保持顆粒的循環(huán)流化層的裝置，將必須除塵的氣體從室中傳遞到分離器中的裝置，將從分離器中分離出的顆粒排放的裝置，和將來自分離器中的無塵氣體傳遞到交換器罩的裝置，其特征在于-所述反應室包括至少一個內(nèi)部局部垂直隔墻(10)，形成兩個相互連接的分室(1A、1B)，每個和至少一個分離器相連，-所述交換器罩(3)包括一個內(nèi)部局部垂直隔墻(30)，形成兩個彼此連接的分罩(3A、3B)，每個和至少一個分離器連接，這些隔墻排列以形成一個通道，使煙道氣流入與反應室內(nèi)氧氣進料操作時相對應的一個所述的分室和一個所述的分罩。
2.如權(quán)利要求1所述的反應器，其特征在于一個所述的分室的截面積是整個所述室的截面積的60％到65％，另一個分室的截面積是35％到40％，所述富氧混合物包括70％的氧氣和30％的循環(huán)二氧化碳。
3.如前面任一項權(quán)利要求所述的反應器，其特征在于所述的風箱(4)被一個與所述的反應室隔墻(10)位于同一平面的壁(40)分成兩個分箱(4A、4B)。
4.如前面任一項權(quán)利要求所述的反應器，還包括至少兩個外部床(5A、5B)，每個用來接收經(jīng)由固體顆粒進料通道后離開分離器的顆粒，并且每個外部床包括一個可以與所述的反應室(1)共用的壁，其特征在于虹吸管裝置(6)沿著所述的可以與所述的外部床和所述的反應室共用的壁的長度方向至少部分布置在所述室的內(nèi)側(cè)。
5.如前面權(quán)利要求所述的反應器，其特征在于所述外部床(5A、5B)的腔室是超尺寸的，以便有自由的空間增加10％到20％的換熱器面積。
6.如前面任一項權(quán)利要求所述的反應器，其特征在于燃料進料管線是超尺寸的。
7.如前面任一項權(quán)利要求所述的反應器，包括一個被垂直壁水平限定的反應室，兩個離心分離器和一個位于室后面的熱交換器罩，所述兩個分離器位于側(cè)面并且每個均有一個與所述熱交換器罩的側(cè)壁共用的垂直壁，其特征在于所述的室(1)的隔墻(10)與該室的前壁垂直，并且所述交換器罩(3)的隔墻(30)與所述室的隔墻(10)是平行的。
8.如權(quán)利要求1至6任一項權(quán)利要求所述的反應器，包括一個被垂直壁水平限定的反應室，n個配備有可將每對分離器與一個后面的交換器罩和一個位于室后面的交換器罩相連的煙道氣出口管的離心分離器，n大于等于2，反應室各個垂直的側(cè)壁可以與一組n/2個分離器的垂直側(cè)壁是共用的，其特征在于所述的室(1)的隔墻(10)與這個室的前壁平行，所述交換器罩(3)的隔墻(30)與所述室的這個隔墻平行。
9.如權(quán)利要求8所述的反應器，其特征在于將每組所述的分離器與后面的交換器罩(3)相連的兩個煙道氣出口管配備一個豎直的并且平行的隔墻(7、8)。
10.一種用于轉(zhuǎn)化如前面任一項權(quán)利要求所述的循環(huán)流化床反應器以使其用氧氣和循環(huán)二氧化碳操作的方法，其特征在于包括下述轉(zhuǎn)化步驟-完全并密封地封閉所述的反應室的垂直隔墻(10)，形成兩個獨立的分室，一個稱為燃燒分室(1B)，設計成以氧氣為進料的燃燒室，另外一個稱為冷卻分室(1A)，設計成冷卻所述外部床的流化態(tài)氣體，-完全并密封地封閉所述罩(3)的垂直隔墻(30)，以形成兩個獨立的分罩。
11.如前面權(quán)利要求所述的方法，結(jié)合權(quán)利要求4至9中的任一項，其特征在于它還包括下述轉(zhuǎn)換步驟-停止由通過關閉分離器或分離器組(2A、2C)供給固體顆粒，或關閉與所述的冷卻分室(1A)相連的外部床(5A、5C)，-關閉這個或這些外部床與所述冷卻分室之間的通道，-在室的每側(cè)，串連全部已有的外部床的固體顆粒進料通道，從外部床的其中一個的進料管連接到所述燃料分室(1B)，-給這些連接配備控制閥。
12.如前面權(quán)利要求所述的方法，其特征在于當權(quán)利要求4所述的反應器沒有預先裝配時，它包括沿著可以是與所述的外部床和所述的反應室共用的壁的長度方向至少部分放置在所述室(1)內(nèi)部的虹吸管裝置(6)的安裝的步驟。
13.如前面權(quán)利要求所述的方法，其特征在于它包括下列轉(zhuǎn)換步驟-關閉所述的冷卻分室(1A)內(nèi)部的虹吸管裝置的出口，-在頂板和/或在所述冷卻分室(1A)內(nèi)部的虹吸管裝置的壁上形成開孔，-流化虹吸管裝置以便確保在該裝置中的固體縱向傳遞。
14.如權(quán)利要求10至13任一項所述的方法，其特征在于它包括關閉所述冷卻分室(1A)的所有的燃料和第二空氣進料。
15.一種通過權(quán)利要求10至14任一項權(quán)利要求所述的方法進行轉(zhuǎn)化的富氧混合物進料的循環(huán)流化床反應器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設計成空氣進料并且可轉(zhuǎn)化成富氧混合物操作的循環(huán)流化床反應器，包括一個被垂直壁水平限定的反應室(1)，至少兩個離心分離器(2A、2B)和一個被稱做熱交換器罩(3)的熱回收元件，該反應器也包括用至少一個位于反應室下的風箱(4)將流態(tài)化氣體引入反應室的裝置，保持在所述室中顆粒的循環(huán)流化層的裝置，將必須除塵的氣體從室中傳遞到分離器中的裝置，將從分離器中分離出的顆粒排放的裝置，和將來自分離器中的無塵氣體傳遞到交換器罩的裝置，根據(jù)本發(fā)明所述反應室包括至少一個內(nèi)部局部垂直隔墻(10)，形成兩個相互連接的分室(1A、1B)，每個和至少一個分離器相連；所述交換器罩(3)包括一個內(nèi)部局部垂直隔墻(30)，形成兩個彼此連接的分罩(3A、3B)，每個和至少一個分離器連接；這些隔墻排列以形成一個通道，使煙道氣流入與反應室內(nèi)氧氣操作時相對應的一個所述的分室和一個所述的分罩。
文檔編號F23C10/00GK1973988SQ200610160510
公開日2007年6月6日 申請日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者J·-X·莫林, C·比爾, S·敘拉尼蒂, E·弗洛爾斯, D·巴廖內(nèi) 申請人:阿爾斯托姆科技有限公司