[发明专利]具有底部支撑的床内热交换器的循环流化床锅炉

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2016年6月13日提交并且标题为“具有底部支撑的床内热交换器的循环流化床锅炉(CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER WITH BOTTOM-SUPPORTED IN-BED HEAT EXCHANGER)"的美国临时专利申请号62/349,627的优先权。该专利申请的整个文本以引用方式好像在本文中完全阐述一样并入本文。

技术领域

本发明总的涉及诸如使用于发电厂的循环流化床(CFB)反应器或锅炉技术领域，并且具体涉及允许具有床内热交换器(IBHX)的CFB反应腔室内和/或流出的固体进行温度控制的新颖且有用的CFB反应器布置。该CFB反应器布置提供底部支撑的IBHX，其中限定IBHX的罩壳由用于CFB的静止固体漏斗和IBHX的鼓泡流化床(BFB)支撑。

背景技术

循环流化床(CFB)反应器或锅炉用于工业生产过程和发电的蒸汽生产中；例如，参见美国专利号5,799,593、4,992,085、4,891,052、5,343,830、5,378,253、5,435,820和5,809,940。对于CFB锅炉的设计和操作的总览，参见“蒸汽/其产生和利用”，由G.L.托梅编辑的42期，版权2015，巴布考克及威尔考克斯公司，ISBN 978-0-9634570-2-8(Steam/its generation and use (42nd Edition,edited by G.L.Tomei,Copyright 2015,The Babcock&Wilcox Company,ISBN 978-0-9634570-2-8))，其文本以引用方式全文并入本文。

在CFB锅炉中，向上的气流将反应和非反应固体带到熔炉的上部处的出口，在该处通常通过交错阵列的冲击类型颗粒分离器将固体与气体分离。固体在燃烧过程内用来将来自化学过程的热量传递到锅炉水冷式罩壳壁和其它加热表面。固体因此帮助控制导致减少NO_x和SO₂的整体熔炉温度。到达熔炉顶部的大部分固体被集中且并返回到熔炉底部。

美国专利6,532,905发明了称为床内热交换器(IBHX)的可控固体热交换器。该热交换器浸没在鼓泡流化床(BFB)内。热交换器中的热传递通过控制从BFB的下部进入熔炉的固体排出速率来进行控制。排出控制使用至少一个非机械阀来完成，所述非机械阀通过控制该非机械阀附近的流化气体的流速来进行操作。减少或完全切断向流化控制装置的流化气流(通常，多个泡罩用来分配流化气体)妨碍了局部流化，并且相应地减慢通过非机械阀的固体移动，因此允许从BFB到CFB的固体排出的控制。美国专利8,434,430发明了用于该专利的图3中的IBHX的可控非机械阀的示例。

降低非机械阀附近的流化气体的流速的不期望缺点是床物质聚集。局部流化速度的降低和床混合的对应减少(当燃烧发生时)可以导致足以用于床物质聚集的局部床温度升高。固体聚集也可以在IBHX的床中的其它地方发生，因为BFB中的大致更低流化速度(相比于CFB)导致更不有力的混合并且因此导致形成聚集的温度和化学不均匀性的更高可能性。为了通过专用排出开口从IBHX排出，聚集物必须通过固体排出流动朝向该开口移动。如果流动不足以移动聚集物，它们最终将会积聚在IBHX中，致使其不可操作。

使用开放底部设计(参见蒸汽：其产生和利用，41期，第17-3页(2005，巴布考克及威尔考克斯公司，巴伯顿，俄亥俄州)(Steam:Its Generation and Use,41st ed.,page 17-3(2005；The Babcock&Wilcox Company,Barberton,Ohio))允许从IBHX的任何位置处排出聚集物，因此极大地提升了其操作可靠性。然而，使用具有IBHX的开放底部设计伴随着IBHX下方的(一个或多个)漏斗中的床物质的实质重量和锅炉支撑钢板上的相应负荷增加。

发明内容

本发明改善了具有IBHX的CFB锅炉的可靠性，同时降低了其成本并且拓宽了设计选项的范围。

本发明提供了这样的构造，其中IBHX的罩壳由用于CFB和位于分配网格下方的IBHX的静止固体漏斗支撑。

本发明提供了这样的支撑构造，其中罩壳壁的管之间的隔膜移除从而限定延伸通过漏斗壁以适应热膨胀的松管。