[其他]還原型循環式流化床燃燒系統

無效

• 申請號: 86102126
• 申請日: 1986-03-01
• 公開（公告）號: CN86102126A
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發明（設計）人: 林勇一;帕蘇·帕蒂·薩德胡克漢;洛厄爾·D·弗雷利;蕭克賢
• 申請（專利權）人: 凱洛格總公司
• 主分類號: F27B15/00
• 分類號: F27B15/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅宏,盧新華

本發明論及流化床燃燒，特別是關于循環式流化燃燒系統，此系統中含硫的燃料在一種捕集硫的堿性吸著劑存在下燃燒，以形成低硫含量的燃燒氣并產生熱量，此熱量可以通過間接熱交換從系統里的固體和（或）生成的熱燃燒氣中回收。此系統對于從鍋爐供水生產高壓蒸汽特別有用。

循環式流化床燃燒系統是這樣的氣/固系統，系統中的全部或大部分固體被燃燒空氣和氣體從流化燃燒區淘析到一個稀固相區，從這一區內回收基本上無硫的燃燒氣，并在回收熱量之后排放入大氣中。以蒸汽鍋爐的情形為例，這些系統的安裝與操作費用都比安裝著濕洗氣系統的普通燒煤鍋爐便宜得多。由于操作溫度較低并可能進行分段燃燒，它們具有的另一個特點是，與普通燒煤鍋爐可能產生的相比，它們生成較低級的氮的氧化物。

循環床系統一般是由美國專利№3717700例舉的沸騰床系統發展而成，該專利闡述盤管中的蒸汽氣化，盤管浸入并且高出一個由石灰石和燃燒的煤構成的密集沸騰床。煤中的硫變成二氧化硫并被捕集成硫化鈣，它可以按上述專利的方法丟棄或再生。因為有些包含未燃燒的煤、灰和硫吸著劑的固體從密集沸騰床中被淘析出來，所以將這些固體與燃燒氣分離，并用各種方法送回密集沸騰床中。美國專利№4103646闡述了一種發展成基本上是全循環床系統的設計，通常稱作“固定床”系統。在該系統中燃燒與石灰石的硫酸鹽化是在一個“提升管”里的稀相流化床中進行。能源部報告MC19332-1319（DE83005062）舉例說明了進一步發展成的具有更高氣體速度的系統，通常稱為“輸送床”系統。該系統中的固體也是包含未燃燒的煤、灰及硫吸著劑，它們完全懸浮并被夾帶在燃燒空氣的流化氣流中。提升管將料排放入一個氣/固分離器中以除去低硫含量的燃燒氣，并最終使固體再循環到燃燒區。這些輸送床系統的特點是具有很高的固體再循環速度，并在整個固體循環回路內溫度都相當均勻，一般是在760°～985℃之間。體系壓力一般在一至二個大氣壓之間，但是在某些工藝應用中需要高壓力系統。

循環流化床燃燒系統利用一種堿性吸著劑與放出的二氧化硫起反應的方法捕集硫，結果生成相應的堿性硫酸鹽，它常常與灰一起作為廢物丟棄。在填加石灰石的系統中，硫是以硫酸鈣的形式被捕集，因為硫酸鈣是在燃燒系統中占優勢的氧化條件下自然形成的，并且可以安全地丟棄。雖然硫酸鹽是被丟棄的堿性吸著劑的最后形式，但在燃燒的初期可能有堿性硫化物，例如硫化鈣暫時形成。在某些場合，曾試圖將過量的燃燒空氣減少到接近使燃料與所含硫完全燃燒所需的計量比，以減少氮的氧化物，結果在從系統中丟棄的固體里發現有少量的硫化鈣。因為在丟棄的固體中的硫化物會水解成有毒的硫化氫，故有必要在丟棄前對固體作進一步處理。因此，流化床燃燒系統的設計通常提供綽綽有余的燃燒空氣和氣/固接觸時間，以確保所有的硫都以硫酸鹽的形式丟棄。

這些情況引起了若干問題。首先，采用二氧化硫/硫酸鹽途徑捕集硫的反應比較慢，因此要求停留時間長。因為燃燒氣以高速度運動，所以在密集沸騰床之上必須有高的富余空間，對于輸送床系統，要求有長的提升管，不管那一種型式，系統的造價都要增加。利用往系統中投入和從系統中排出較大量的堿性吸著劑的方法，以維持堿性氧化物大量超過硫，可以減小停留時間，但這樣作會造成不切實際的經濟損失。其次，為了在氧化條件下捕集硫，必須使用過量很多的燃燒空氣，但是已經知道這會使燃燒氣中氮的氧化物的含量顯著增加。減少過量的空氣和使用分段燃燒可以減少氮的氧化物的含量，但正如上面提到的，這樣的條件對硫的捕集效率不利。

因此，本發明的目的之一，是在一個循環流化床燃燒系統中以這樣的方式燃燒含硫燃料，一方面使生成的燃燒氣中硫和氮的氧化物的含量低，同時又采用經濟上合算的堿性吸著劑與燃料硫含量的低比例。

根據本發明，含硫燃料在一個循環式固體流化床燃燒系統里燃燒，此系統有一個初級燃燒區、一個次級燃燒區、一個氣/固分離區，一個固體氧化區，并常常有間接熱交換裝置。燃燒時由之將新鮮的堿性吸著劑導入系統中;將含硫燃料與足量的燃燒空氣一起導入初級燃燒區，把燃料部分地氧化成還原氣，同時將燃料中釋放出的硫捕集成夾帶固體中的硫化物;將氣體與固體導入次級燃燒區并導入足量的空氣，以把還原氣燒成氧化的燃燒氣;將燃燒氣與仍含有堿性硫化物的夾帶固體分離開，把分離出的固體氧化，并把由堿性氧化物和堿性硫酸鹽組成的固體再循環到初級燃燒區。

附圖說明了一種輸送床型的循環式流化床燃燒系統，它適合于以最佳方式實行本發明的方法，對此，后面將在一個說明性的實施例中詳加描述。