[發明專利]富氧燃燒循環流化床反應器及此類反應器的操作方法

無效

• 申請號: 200980104531.2
• 申請日: 2009-02-05
• 公開（公告）號: CN101970937A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: T·埃里克森;J·米蒂南;J·蒂恩素
• 申請（專利權）人: 福斯特韋勒能源股份公司
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/20;F23L7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 譚佐晞;曹若

【技術領域】

本發明涉及富氧燃燒流化床反應器及它們的操作。本發明特別涉及一種富氧燃燒循環流化床反應器，其包括反應器腔室和該反應器腔室的底部區段中用于將氣體引導到該反應器腔室內的氣體分配裝置。根據權利要求1的前序部分，所述氣體分配裝置包括第一氣體輸送系統以及第二氣體輸送系統，其中，第一氣體輸送系統用于引導源自反應器腔室的再循環氣體，第二氣體輸送系統用于引導富氧氣體。根據權利要求10的前序部分，本發明還涉及包括反應器腔室和設置在該反應器腔室的底部區段中的氣體分配裝置的富氧燃燒流化床反應器的操作方法，在該方法中，通過氣體分配裝置將氣體引導到反應器腔室中，該氣體分配室進一步包括第一氣體輸送系統以及第二氣體輸送系統，其中，源自反應器腔室的再循環氣體經第一氣體輸送系統反應器腔室被引導到反應器腔室內，富氧氣體經第二氣體輸送系統引導到反應器腔室內。

【背景技術】

新規定和其他限制氣體排放的要求(例如，與所謂的溫室效應有關)的發展已推動實行新技術來減少例如使用化石含碳燃料的發電廠中的二氧化碳。

例如，美國專利6,505,567公開一種循環流化床蒸汽發生器，其中燃燒由再循環的二氧化碳支撐，該二氧化碳是燃燒的析出氣體。燃燒通過被引導到循環流化床蒸汽發生器內的純氧維持。引導純氧可能形成具有極高局部溫度的區域，這種高溫由于例如對接近這些區域的結構元件產生應力而是不希望有的。

將氧引導到循環流化床反應器內是一個特別精細的過程。不均勻的氧分布可形成局部過熱點，這還容易造成諸如床材料結塊之類的問題。在使用純氧的情況時，該問題尤其是值得討論。

WO?2005119126公開了一種具有燃燒室的流化床設備，其中底部區段設有第一類型和第二類型主供氣噴嘴。首先，第一類型噴嘴設置成用于通過常規的風箱和噴嘴在接近該腔室基部的第一高度(level)處噴射第一氣體混合物。其次，第二類型噴嘴設置成用于在第一高度之上的第二高度處噴射富氧的第二氣體混合物。根據WO2005119126，所述第二類型噴嘴包括用于將氧氣與噴嘴內的第二氣態成分混合的裝置，該裝置在其下端與氧氣源(supply)連接并且與第二氣態成分的源連接。所述的第二氣態成分是來自風箱或來自單獨的集氣器的氣體。

在這種裝置中，其中氧氣在噴嘴中與從風箱引來的氣體混合，混合物中氧氣比率的控制總是依賴于風箱中主導的壓力并且獨立控制即使可能也很困難。

在循環流化床反應器中，流化氣體速度大幅變化，因為負荷的變化也需要通過反應器的格柵輸送的氣體量相應改變。格柵的操作范圍例如通過壓降確定，其應當不僅在高負荷期間而且在低負荷期間也不過量，該壓降應當足以提供氣流在格柵的橫截面區域上的均勻分配。在實踐中，存在一定的最低空氣流量必須也在低負荷操作期間通過格柵輸送，其在一些情況下可為從反應器可獲得的最低負荷的限制因素。

特別是在富氧燃燒循環流化床反應器中，除了由于負荷變化引起的氣體速度變化以外，還存在在富氧燃燒循環流化床反應器中保持將富氧氣體正確引導到工藝中的問題。

美國專利4,628,831公開了一種用于使用流化床將氣態流化流體傳送到處理室的格柵。該格柵包括兩個單獨供應的通道回路，即分別為第一通道回路以及第二管狀通道回路，其中，第一通道回路帶有朝頂部變寬的孔口，用于在腔室內提供稠密流化床，第二管狀通道回路在變寬的孔口上方開口，用于提供腔室內的顆粒物的強制流化床。制造這種兩組單獨的噴嘴和管網的格柵是極為復雜的。

本發明的一個目的是提供一種富氧燃燒循環流化床反應器，其提供用于將再循環的氣體和富氧氣體二者均引導到富氧燃燒循環流化床反應器中的先進技術方案。

【發明內容】

本發明的目的如權利要求1和10中公開的那樣基本上得以滿足。其他權利要求提供本發明的不同實施例的更多細節。

根據本發明的優選實施例，富氧燃燒循環流化床反應器包括反應器腔室以及設置在該反應器腔室的底部區段中用于將氣體引導到該反應器腔室內的氣體分配裝置，該氣體分配裝置包括用于將富氧氣體引導到反應器腔室內的第一氣體輸送系統和第二氣體輸送系統。第一氣體輸送系統包括第一風箱并且第二氣體輸送系統包括第二風箱。第一風箱具有與反應器腔室共用的壁，并且設置在第一風箱下方的第二風箱具有與第一風箱共用的壁。

該氣體分配裝置進一步與富氧氣體的源連接。此裝置允許富氧燃燒循環流化床反應器的有效和可靠的操作，被引導到反應器腔室內的氣體的氧含量處于提高的水平，高于空氣的氧含量。

有利地，第二下風箱具有內壁，內壁襯有耐受由其中的氣體中的提高的氧含量所致的條件的材料。