[发明专利]流化床蒸汽发生系统和方法

说明书

本发明涉及一种流化床蒸汽发生系统及该系统的操作方法，特别是涉及到在系统的炉体部分附近设有一个外部换热器的流化床系统和方法。

流化床蒸汽发生系统是公知的，在这些装置中，为了使燃料能够在流化床上以相当低的温度下燃烧，空气要穿过有颗粒材料的床体，其中包括如煤的矿物燃料以及用于吸附由于煤燃烧产生的硫的吸附剂。通入水与流化床进行热交换以产生蒸汽。燃烧系统中包括一个分离器，用于将夹带来自炉体部分内流化床气体中的固体颗粒材料分离出来并将其送回到床中。这便达到了高燃烧效率、高脱硫率，低氧化氮排放以及燃烧适用性更佳的具有吸引力的综合效果。

在这些种类系统中的炉体内，最典型使用的流化床一般是叫做“鼓泡”流化床，其中床中颗粒材料具有相当高的浓度并且具有分明的或独立的上部表面。其它所用的流化床类型是“循环”流化床，根据这一技术，该流化床的浓度要低于典型的鼓泡流化床。空气速度要等于或大于鼓泡床的空气速度，并且流过流化床的烟气中所夹带的细固体颗粒的量大致处于使烟气基本上饱和的范围内。

同样，循环流化床的特点在于有相对高的固体循环，这使其对燃料放热方式不敏感，减小了温度的变化，有害物排放处于稳定的低水平，这种高固体循环提高了用于将固体从气体中分离的固体循环机械装置的效率，并且增加了脱硫剂和燃料的停留时间，减少了脱硫剂和燃料的消耗。

通常，在循环流化床燃烧系统中，在热的气旋一次固体流中设有一个外部换热器，用于从循环固体中吸收热量以得到相对高的传热率。

但是，在这类设备中，以这种外部换热条件根本不能实现在所有负荷下高温固体循环具有足够高的循环率以满足过热器和/或沸腾工况的需求的设计要求。

因此本发明的目的在于提供一种能克服上述缺点的流化床燃烧系统和方法。

本发明的另一个目的在于提供一种能够满足过热器和/或沸腾工况需求的上述类型的系统和方法。

本发明的又一个目的在于提供一种上述类型的系统和方法，其中在接收来自流化床的热颗粒材料的炉体部分附近设有流化床外部换热器，用于在床材料返回该床这前从中吸收热量。

本发明的再一个目的在于提供一种上述类型的系统和方法，其中外部换热器的换热面是根据工况要求而定。

本发明的更进一步目的在于提供一种上述类型的系统和方法，其中外部换热器的上况可根据其表面流化速度的变化而变化。

为了实现这些和其它目的，本发明的系统包括一个放在系统炉体部分附近的流化床换热器，来自在产生蒸汽的炉体部分内流化床的烟气及所夹带的颗粒材料要被分离，烟气通到热回收区，分离出的颗粒材料被循环回炉体部分，外部换热器接收来自炉床流化的固体，并且在外部换热器内设有用于从流化颗粒中吸热的换热面，外部换热器中的固体随后返回到炉体部分中的流化床中。

上述简要说明，以及本发明的进一步目的、特点和优点在参照下面现有的较佳实施例的详细说明将得到更充分的理解，但根据本发明说明性的实施例，结合附图，仍然仅是对本发明系统的概述性描述。

参照附图，标号10总体表示本发明的流化床蒸汽发生系统，其中包括一个炉体部分12，分离部分14及一个热回收区16。炉体部分12包括一个直角外壳18和一个放在外壳底部末端的风室20，用于接收来自外部气源的气体，如空气。一个空气分配器，或布风板22设在外壳18的下端部和空气风室20之间，用于让压缩空气从风室中向上穿入外壳18内。

颗粒材料被托在空气分配器22上，随着高度而递减其浓度，并沿整个外壳18高度上延伸，一个或多个入口，如入口24，穿过外壳18壁而设置，用于引导颗粒材料进入床体，在空气风室20和压缩空气源之间有管道26，用于将空气置于风室的挡板26a控制下引入风室。来自风室20的空气流化外壳18中的颗粒材料，根据一个优选实施例，空气速度为能形成一个循环流化床的大小，正如以上所述。一个与空气分配22和/或外壳18壁上开口对准的排出管28用于从外壳中排出耗尽的颗粒材料。颗粒材料可以包括煤和吸收材料，如石灰石的相当细的颗粒，用于以众所周知的方式吸收煤燃烧时产生的硫。

应该认为，外壳18的壁包括多个垂直方向延伸布置的水管，并且流动回路（未表示）中管道内通水，以使水转变为蒸汽。由于外壳18的壁是常规的，就不必对其详细说明了。