專利名稱：具有擴展熱交換面的循環(huán)流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有擴大(擴展)熱交換面的循環(huán)流化床反應(yīng)器。
熱電廠功率越來越高時通常使用循環(huán)流化床反應(yīng)器。
更確切地說，本發(fā)明涉及的循環(huán)流化床反應(yīng)器包括配備流化格柵(流化分配柵)的下部區(qū)，在格柵下面的初緩空氣注入部件，在格柵上面的二次空氣注入部件和燃料加入器件，環(huán)繞該下部區(qū)的壁配備熱交換管，由裝有熱交換管的壁環(huán)繞成上部區(qū)。
人們知道，要獲得煙的脫硫效率好，應(yīng)將反應(yīng)器的溫度保持恒定接近于850℃。一種有效的方法是在反應(yīng)器中安裝熱交換板以及為保持這個溫度，或者通過調(diào)節(jié)初緩和二次空氣流量來調(diào)整固體物料的濃度，或者改變?nèi)紵龤獾难h(huán)流量，或者在反應(yīng)器外部緊密流化床里循環(huán)固體的冷卻。
已知這類板的裝配有幾種一呈L型垂直板懸在反應(yīng)器的高處作為過熱器。
一在上部并貫穿該反應(yīng)器的水平板作為過熱器。
一呈U型板懸在反應(yīng)器頂板作為過熱器。
一與反應(yīng)器壁垂直固定并涂有乳膠的很寬的板，如專利US-4442796中描述的流化床反應(yīng)器所配置的板。
一配置在局部高度上并可能具有通道口的反應(yīng)器分離板，如專利US4165717中所描述。
當設(shè)備處理能力增加時，因而按照現(xiàn)有技術(shù)，人們認為，必需一方面從表面增加這些熱交換板，另一方面又向反應(yīng)器中越來越低的高度上擴展，相應(yīng)地伴隨著在受到固體顆粒物流作用的這些板的下部腐蝕增加，往往由于上部板的高度而不一致的膨脹增大使得板和壁有變形的危險和發(fā)生振動。
本發(fā)明解決了腐蝕與變形的這些問題，同時又與力圖增加反應(yīng)器熱交換板表面的技術(shù)偏見是背道而弛的。
為此，按照本發(fā)明，至少一個所述區(qū)的至少一個壁配備有一些與壁垂直固定的所謂擴大的垂直熱交換板，所述熱交換板由反應(yīng)器內(nèi)側(cè)熱交換管構(gòu)成，其水平寬度為150-500mm，并且彼此間隔的距離為其寬度的1.5-4倍。
這些擴展(熱交換器)都不太寬，這就避免了由于不同膨脹引起的機械應(yīng)力所造成的反應(yīng)器壁的變形，這些擴展的熱交換面位于固體下降層，這一點將在下面作更詳細的描述。
在壁上的熱交換管都是由散熱片連接的情況下，所述的寬度限定為壁散熱片的內(nèi)表面與最遠擴展交換管的最遠發(fā)生器之間的距離。
根據(jù)第一種固定方案，擴展部分(熱交換器)都是以連續(xù)方式與該區(qū)的壁連接(焊接)。
根據(jù)第二種固定方案，擴展部分與壁的距離低于60mm，這個距離為壁的散熱片內(nèi)表面與最近擴展熱交換管的發(fā)生器之間的距離，而擴展部分至少在其高部位加以支承。更有利地是，擴展部分分布在反應(yīng)器內(nèi)周邊上。
擴展熱交換器可位于反應(yīng)器的任何高度上。
按照優(yōu)選的實施方式，擴大熱交換器都配置在上部區(qū)域壁的整個高度上。
在這種情況下，擴大(熱交換器)可從反應(yīng)器的頂部開始，并在下部穿過下面區(qū)域的傾斜壁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所有腐蝕問題都受到抑制，現(xiàn)有技術(shù)中排出的水平部位都受到顆粒物料流的作用因而受腐蝕。
為了提高其機械強度，熱交換管的擴展可以包括輔助管道，它們與擴展自由端相連，固定在擴展對稱平面之外。
按照一種特殊的實施變型，其中反應(yīng)器包括至少一個內(nèi)部緊密流化床，由其上部與反應(yīng)器內(nèi)部相通，它收集沿著上部區(qū)域壁落下來的固體物料，并將其至少一部分(固體物料)沿著傾斜(排放)壁而且在該傾斜壁之上溢流到下部區(qū)域，這種內(nèi)部床配備交換管，交換管在其下部與供料口相連，在其上部與出口相連，使用擴展管道作為配備這種內(nèi)部床的交換管道的排出管道。
下面借助只是代表一種優(yōu)選實施方式的附圖更詳細地說明本發(fā)明。


圖1是循環(huán)流化床反應(yīng)器垂直剖視圖。
圖2是本發(fā)明反應(yīng)器壁的局部垂直剖視圖。
圖3A是圖2沿III-III剖視圖，圖3B是一種變型方案的類似剖視圖。
圖4A是本發(fā)明一種實施變型方案反應(yīng)器垂直剖視圖，圖4B是IV部分的詳細圖。
圖5、6和7表示本發(fā)明反應(yīng)器不同配置的局部剖視圖。
圖1相應(yīng)于循環(huán)床反應(yīng)器的一般運行，該反應(yīng)器包括往高處截面不斷增大的下部區(qū)域3和平行六面體上部區(qū)域2。下部區(qū)域3配備流化格柵(流化分配柵)11、格柵11下面的初級空氣注入部件12、格柵11上面的二次空氣注入部件13和燃料加入部件10。環(huán)繞該下部區(qū)域3的壁5配備熱交換管。上部區(qū)域2同樣由裝有熱交換管的壁4環(huán)繞而成。
固體顆粒按照箭頭6在格柵11上面向反應(yīng)器高處上升移動，這些顆粒向壁4、5散開并且再向下落下。不過，一部分最細的顆粒按照如7所示的渦流運動再向高處移動。其它顆?？拷?、5，并且沿著這些壁沿箭頭8向下移動，在此處顆粒形成密實的固體層。
沿著壁測量這種密實的固體層表明，其層厚隨反應(yīng)器高度變化，并隨反應(yīng)器物料而改變，該厚度基本上為50-500mm。
本發(fā)明在于實現(xiàn)熱交換面的擴展，其熱交換表面很小寬度埋入下降固體的這種層中，這樣可以改善反應(yīng)器壁的熱交換系數(shù)。
在無本發(fā)明擴大熱交換面的一般反應(yīng)器中，對于總系數(shù)為180W/m2·°K來說，約100W/m2·°K是輻射得到的，80W/m2·°K是由與固體顆粒相關(guān)的對流得到的。按照本發(fā)明，與對流相關(guān)的部分大大增加，因此總系數(shù)也增加。
事實上，接照本發(fā)明的擴展(熱交換器)引起沿著壁的固體層厚度增加，人們稱此現(xiàn)象為角落效應(yīng)。事實上，存在有角落時，由于該處固體層自然形成的圓形輪廓而產(chǎn)生過厚的層。由于本發(fā)明的擴展(熱交換面)，形成許多角落，固體厚度同樣增加。與單一的平面壁相比，在兩個擴展之間所形成的穴腔里，人為地增加了平均固體濃度，這樣就提高了交換系數(shù)。
另外，本發(fā)明的熱交換器擴展具有兩個交換面，這樣增加了反應(yīng)器總交換面積，因此同樣也提高了交換系數(shù)。
圖2和3A表示本發(fā)明熱交換器擴展的一個實施例。
這些熱交換器擴展最好按一般方式進行，即它們是由平面散熱片連接起來的管道構(gòu)成的。在反應(yīng)器內(nèi)并與壁4垂直的熱交換器擴展14輔助到壁4上，而壁4備有縱向交換管9。所示出的熱交換器擴展14包括三根垂直交換管15，其上部和下部都埋于混凝土層16中而加以保護。交換管15如同另外一些交換管一樣彼此用焊接的平面散熱片20相連接。在下部，通過供料口將水-蒸汽乳化液供給管道15，而在上部，這些管道與出口19相連。為了避免膨脹不一樣，這些管道15都供給乳化液。
根據(jù)本發(fā)明，在反應(yīng)器內(nèi)部的由管道15構(gòu)成的，與區(qū)域2、3中至少一個區(qū)域的壁4、5中至少一個壁垂直固定的熱交換器擴展14的水平寬度1為150-500mm，熱交換器擴展彼此之間的間隔距離D為其寬度的1.5-4倍，將這個寬度限定為壁4、5的散熱片30內(nèi)表面與最遠擴展的交換管道15A的最遠發(fā)生器之間的距離。
熱交換器擴展可用連續(xù)的方式與區(qū)域2、3的壁4、5焊接，如圖2所示，或者是與壁4、5隔開一個小于60mm的距離d，這個距離是壁散熱片30的內(nèi)表面與最近管道15B發(fā)生器之間的距離，這就等于取消了熱交換器擴展的第一個散熱片20A，并在其上部或許在其下部支承這些擴展。
管15的擴展14可包括輔助管道15C，它們可與擴展14的自由端14A相連，固定在擴展14的對稱平面之外，以便增強擴展14的機械穩(wěn)定性，這如圖3B所示。
圖4A表示一種特別好的本發(fā)明熱交換器擴展的配置。
例如，從某申請人提出的法國專利申請2690512人們知道了裝備內(nèi)緊湊型流化床反應(yīng)器22、23。這種緊湊流化床22、23由其上部與反應(yīng)器內(nèi)部相通，該上部接收沿上部區(qū)域2壁4落下的固體物料，并且至少部分固體物料完全沿著傾斜壁和在傾斜壁28、29上面再溢流到下部區(qū)域3。這些內(nèi)部床22、23具有配備著交換管的壁，交換管下部與供料口連接，上部與排料口連接，或許這些床同樣包括埋入的交換管。有利地是，本發(fā)明的擴展(熱交換器)14的管道可以用作這些交換器的出口管(這些交換器構(gòu)成這些床22、23的壁)，或許用作埋入這些床22、23中的這些交換器的出口管，這就不用穿過壁4，避免了可能出現(xiàn)的腐蝕，而壁有垂直的而不是水平的出口管。圖4B表示出交換管24的排放出口連接實例，而該交換管配備內(nèi)部床22和熱交換器擴展14的管15。
按照這種實施方式，每個內(nèi)部床22、23都安裝在至少兩個擴展(熱交換器)14之間，由此可以得到本發(fā)明的其它效果和技術(shù)優(yōu)點。事實上，擴展(熱交換器)14之間的空間構(gòu)成了固體落到22、23的通道或路徑21，并且導(dǎo)致落向這些床的固體流量增加。其內(nèi)部床22、23與外交換器相連，而它們是以高固體流量進料的，這就改善了熱交換，并能顯著降低這些外交換器的尺寸。
圖5-7描述了熱交換器擴展14的多種可能的組合。該反應(yīng)器以通常的方式配備有旋風(fēng)離塵器31。配備管道15的擴展(熱交換器)14沿著反應(yīng)器的該區(qū)域2的壁4整個高度上安置，并在該區(qū)域2的一個或多個側(cè)壁上。在這種情況下，擴展熱交換器從反應(yīng)器頂部開始并從底端穿過下部區(qū)域3的斜壁5。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，克服了腐蝕問題，因為不再有任何水平排出部件受到顆粒流的作用。
權(quán)利要求
1.循環(huán)流化床反應(yīng)器，它包括備有流化格柵(流化分配柵)(11)的下部區(qū)域(3)，在格柵(11)下面的初級空氣注入部件(12)，在格柵(11)上面的二次空氣注入部件(13)和燃料加入部件(10)，環(huán)繞該下部區(qū)域的壁(5)備有熱交換管，由裝有熱交換管(9)的壁(4)環(huán)繞上部區(qū)域(2)，其特征在于至少一個所述區(qū)域(2、3)的至少一個壁配備有所述熱交換器擴展(14)的垂直熱交換板，該熱交換板與壁(4、5)垂直固定，由反應(yīng)器內(nèi)部熱交換管(15)構(gòu)成，其水平寬度(1)為150-500mm，彼此間隔距離(D)為其寬度的1.5-4倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，此反應(yīng)器壁(4、5)的熱交換管(9)由散熱片(30)連接，其特征在于所限定的所述寬度(1)為壁(4、5)散熱片(30)內(nèi)表面與最遠擴展(熱交換器)的管道(15A)的最遠發(fā)生器之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于熱交換擴展是連續(xù)地焊接到區(qū)域(2、3)的壁(4、5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于熱交換器擴展(14)與壁(4、5)的距離(d)為60mm以下，這個距離是壁的散熱片(30)內(nèi)表面與最近擴展熱交換器管道(15B)發(fā)生器之間的距離，擴展熱交換器至少在其上部加以支承。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)器，其特征在于，熱交換器擴展(14)分布在反應(yīng)器內(nèi)部周邊上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)器，其特征在于，熱交換器擴展(14)位于反應(yīng)器的整個高度上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)器，其特征在于，熱交換器擴展(14)裝配在上部區(qū)域(2)壁(4)的整個高度上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)器，其特征在于，管(15)的擴展(14)包括輔助管道(15C)，它們與擴展熱交換器(14)自由端(14A)相連并固定在熱交換器擴展(14)對稱平面的外面。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)器，還含有至少一個內(nèi)部緊密的流化床(22、23)，通過其上部與反應(yīng)器內(nèi)部相連，它收集沿著由上部區(qū)域(2)壁(4)落下的固體物料，并將其至少一部分固體物料沿著傾斜壁(28、29)并在傾斜壁(28、29)上面溢流到下部區(qū)域(3)，這種內(nèi)部床(22、23)配備交換管，在其下部與進料口相連，在其上部與出口相連，該反應(yīng)器特征在于，利用擴展熱交換器(14)的管道(15)作為配備這種內(nèi)部床(22、23)的熱交換管道的出口管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床反應(yīng)器,它包括備有流化格柵(流化分配柵)(11)的下部區(qū)域(3)、在格柵(11)下面的初級空氣注入部件(12)、在格柵(11)之上的二次空氣注入部件(13)和燃料加入部件(10),環(huán)繞該下部區(qū)域的壁(5)備有熱交換管,以及由安裝熱交換管(9)的壁(4)環(huán)繞的上部區(qū)域(2),熱交換管(9)由散熱片(30)連接。所述區(qū)域(2、3)的壁配備所述擴展熱交換器(14)的垂直熱交換板,該板與區(qū)域(2、3)的壁(4、5)垂直固定,并由反應(yīng)器內(nèi)部管道(15)構(gòu)成,其水平寬度為150—500mm,彼此間隔的距離為其寬度的1.5—4倍,這種寬度確定為壁(4、5)的散熱片(30)內(nèi)表面與熱交換器擴展最遠管道的最遠發(fā)生器之間的距離。
文檔編號F23C10/02GK1174095SQ94120110
公開日1998年2月25日 申請日期1994年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月10日
發(fā)明者讓－克勞克·塞梅達, 皮埃爾·高維耶, 帕斯卡·阿馬迪歐, 讓－奧布萊, 讓－伊克薩維爾·莫林 申請人:Gec阿爾松·斯坦工業(yè)公司