流化床交換熱能的控制方法和裝置的製作方法

2023-06-19 04:34:36 2

專利名稱:流化床交換熱能的控制方法和裝置的製作方法
本發明涉及一種能將外部介質和包含在一流化箱體內的流化床之間的熱能交換容易地控制在一給定的變化範圍內的方法與裝置。
人們知道，流化床廣泛地應用於進行可能是吸熱的或是放熱的化學反應。某些反應，例如氧和燃料的化合，是強烈的放熱反應，並確切地被用於利用如此產生的熱流的場合。可是，用戶的要求不是固定的，因此必須按照所需的熱量來控制從流化床獲得的熱量。相反，為了維持一個在規定製度下的吸熱反應，必須控制提供給流化床的熱量。
這個被控制的變量，即從流化床中取出或輸送給流化床的熱流變量，也皆知為流化床控制的適應性。
流化床熱交換通常是藉助於一個管式熱交換器來實現的，該管式熱交換器的管子被浸沒在流化床中。
流化床的控制可以通過單獨或聯合地調整一些因素來改變，這些因素主要是流化速率，擴大或減小流化床的膨脹，流化床的表觀密度變化，流化床中交換器的管子浸沒程度的變化，和通過中斷向部分流化格柵提供流化氣而產生流化床的局部反流化。
這些因素相互間不是完全無關的。而且，在許多情況中，特別是當涉及在流化床中的燃燒時，如果某些參數例如燃燒熱效率或燃燒氣的脫硫純度均被保持在所需值的話，對某些因素的作用是受到需要維持良好工作條件的限制的。
作為這樣的結果，工作的適應性並不是靠對某一個因素的作用而是分別地通過對幾個可能改變的因素的作用來實現的。
例如，一安裝在流化箱體內的交換器具有一恆定的交換表面積。調整交換器在流化床中的浸沒程度，有可能改變流化速率，造成流化床的膨脹或收縮從而改變流化床的高度。然而，通過改變流化速率來改變流化床的高度，也改變了流化床的密度，並導致不總是在所需方向上的熱傳導效率的改變。還可能通過增加或從流化床中減去惰性物質來改變它的體積從而改變管子的浸沒程度。然而，這個作用也改變了床中活潑固體顆粒的停留時間，而這對燃燒效率是不利的。另外，當交換器被部分浸沒在流化床中時，在該床的上限，交換器遭受相當大的侵蝕。因此，使交換器完全浸沒在流化床中將是有益的，其次它的結構能被顯著地簡化。
因此，從上所述可明顯看出，控制流化床交換熱能的附加裝置上設一個通路是有用且必要的。
本發明的主要目的是提供一種方法和裝置，在已知的裝置上附加一個可以分開或可以與其連在一起，使控制通過流化床交換的熱能量成為可能，主要但不是僅僅利用流化床在流化氣流中燃燒燃料。
開始用一個流化箱體，該流化箱體包含經流化氣作用生成的保持在流化床狀態的反應物質，具有一個至少部分浸沒在這個流化床中和運載熱傳導流體的內部熱交換器，根據本發明的方法，在熱傳導流體流經內部熱交換器之後，在流化氣和熱傳導流體之間的所述的流化箱體外產生一受控制的熱能傳遞。
為了實現本發明的方法，首先由一個設備，其包括一包含有處於流化床狀態的反應物質的流化箱體，一個流化格柵，一條將流化氣引向通過流化格柵的管道，一個至少部分浸沒在流化床中的、運載熱傳導流體的內部交換器，根據本發明，該設備還包括下述裝置a，一個外部熱交換器輸送系統，一方面，通過流化氣輸送導管，另一方面通過熱傳導流體離開上述交換器。
b，一個可控流量管道用來作為一個與上述外部交換器有關的旁路。
本發明的一個具體實例，現給出一個流化床燃燒鍋爐的例子，但不打算對本發明施加任何限制也不排除任何變換形式。將參考所附的一幅有關本發明裝置的主要新穎的部件的示意圖作出說明流化箱體(1)包括一流化床(2)一內部熱交換裝置(3)使用時全部並恆定地浸沒在流化床(2)中。流化床(2)由通過普通的供料系統(圖中未示出)進入箱體的燃料顆粒組成。該流化床(2)位於流化格柵(4)上面，流化氣流被導向通過該格柵，並還用作主要的燃燒氣並通過輸送管(5)進入，熱交換器(3)運載熱傳導流體，例如水，通過導管(6)被輸送並通過導管(7)排出。
處部熱交換器(8)被設置在箱體(1)的外面，其位於內部交換器(3)下遊的導管(7)上，可較好地運載由該交換器(3)產生的全部熱傳導流體。外部熱交換器(8)還可位於流化氣輸送管道(5)。另外，有一個分路管道(9)，其始於固定在外部熱交換器(8)上遊的同一輸送管(5)上的控流閥(10)，終止於外部熱交換器(8)下遊的同一輸送管(5)上的位置(11)。實際上，後者可以是能在熱傳導流體和流化氣之間提供良好的熱傳導的一個適合的型式。
利用已知的裝置，例如控制閥10，就可照這種方式控制實際上取自流化床2的熱量，並同時保持在流化床(2)內提高良好的燃燒條件，正如下列表中給出的數值所說明的。
這些值涉及一種設備，其單位表面積熱能容量為在普通工作條件下流化格柵(4)表面積上的2兆瓦/平方米(MW/m2)。
假定利用流化床(2)交換的熱量的變化需要是普通操作時能量的一半。
標定能量百分數(%) 100% 90% 80% 70% 60% 50%即MW/m22 1.8 1.6 1.4 1.2 1取自被浸沒交換器的能量(MW/m2) 1 1 1 1 1 1被輸送到外部熱交換器的能量(MW/m2) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5有效空氣流(具有恆定空氣餘量)Nm3/h 3，300 3，000 2，665 2，330 2，000 1,665外部熱交換器出口處氣流溫度(℃) 15 102 210 350 535 795從這些數字可歸結出，使用流化的氣流作為在外部熱交換器(8)中的熱傳遞的唯一方法，為了從熱傳導流體中取出過剩的熱能並將這些能量重新輸送到流化床中，已可能獲得1至1.42的可變性係數(即從70%至100%普通規範下的操作控制)，同時流化氣的溫度從15℃上升到350℃。超出這個值，流化氣的加熱將很難實現，該氣流可能被惰性熱傳導流體例如當需要獲得更大的可變性時的循環管道氣體所稀釋，利用前面概略提到的一種附加裝置也是可能的。但是，本發明的裝置和方法提供了一種能在很大程度上與其它傳統裝置組合在一起的適應性。
權利要求
1.一個控制在外部介質和一流化箱體之間交換熱能的方法，該流化箱體包含通過流化氣體作用保持在流化床狀態的反應物質，具有一個至少部分浸沒在該流化床中並運載熱傳導流體的內部熱交換器，其特徵在於在熱傳導流體流過內部交換器後，在所述的流化箱體外流化氣和熱傳導流體之間產生一受控的熱能傳遞。
2.根據權利要求
1所述的方法，其特徵在於該熱能的傳遞是通過調整流化氣的流動來控制的，並且是它與熱傳導流體產生這種傳遞的。
3.流化床交換熱能的控制裝置，該裝置包括一流化箱體(1)，流化箱體(1)包含處於流化床狀態的反應物質(2);流化格柵(4);使流化氣導向通過流化格柵(4)的輸送管道(5);至少部分浸沒於流化床、並由輸送管(6)和排出管(7)的管路運載熱傳導流體的內部熱交換器(3);其特徵在於它包括a，一個外部熱能交換器(8)輸送系統，一方面通過流化氣輸送管(5)，另一方面通過熱傳導流體排出管(7)饋給，b，一個可控流導管(9)用來作為一個與上述外部交換器(8)有關的旁路。
4.根據權利要求
3所述的裝置，其特徵在於可控流導管(9)始於固定在外部熱交換器(8)上遊的流化氣輸送管(5)上的控流閥(10)，終止於外部熱交換器(8)下遊的同一輸送管道(5)上位置(11)處。
專利摘要
流化床(2)中有一浸沒的內交換器(3)，連接於熱傳導流體排出管(7)，該管通入固定在流化氣輸送管(5)上面的外交換器(8)。在輸送管(5)上有一連接到控流閥(10)的旁路管(9)，使取自流化床(2)的熱量和無用的熱量藉助流化氣重新引入到裡面去。
文檔編號B01J8/24GK86105633SQ86105633
公開日1987年2月4日 申請日期1986年7月30日
發明者馬萊爾·蓋伊 申請人:法國煤礦導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan