本發(fā)明涉及一種塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置及其方法，屬于反應(yīng)器和再生裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在人民生活水平日益提高的同時，環(huán)境污染亦達(dá)到了驚人的程度，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化。我國的SO2排放量居世界第一，酸雨區(qū)域已經(jīng)蔓延到40％的國土面積，因此高效、清潔燃燒技術(shù)引起廣泛的關(guān)注，其中循環(huán)流化床燃燒是一種已基本成熟的高效清潔燃燒技術(shù)。
循環(huán)流化床具有燃料適應(yīng)性強且燃燒效率高的特點，不僅可以燃用煙煤等優(yōu)質(zhì)煤，而且可燃用各種劣質(zhì)燃料如褐煤、貧煤、洗中煤、泥煤、矸石、石油焦、油頁巖、廢木屑甚至工業(yè)廢棄物和城市垃圾等。同時可添加脫硫劑，低成本實現(xiàn)流化床內(nèi)高效脫硫
對于流化床，增加床層高度，可以增加物料的停留時間，提高反應(yīng)效率，但是同時氣泡在床層內(nèi)更容易合并長大使氣固接觸減小。因此，如何提高反應(yīng)器內(nèi)燃料的轉(zhuǎn)化效率，保證良好的流化狀態(tài)和氣固混合狀態(tài)，增大固體顆粒在反應(yīng)器內(nèi)停留時間，是提高循環(huán)流化床反應(yīng)效率的關(guān)鍵問題，其技術(shù)有著廣泛的社會效益和工業(yè)應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種能夠提高反應(yīng)效率、轉(zhuǎn)化效率和燃燒效率、同時提高脫硫劑的利用率和脫硫效率的基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置及燃燒方法。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置，其特征在于：包括塔式鼓泡反應(yīng)器(1)、旋風(fēng)分離器(2)和返料器(3)，所述塔式鼓泡反應(yīng)器(1)、旋風(fēng)分離器(2)和返料器(3)依次循環(huán)連接。
所述塔式鼓泡反應(yīng)器(1)包括一個以上的鼓泡流化床(1.1)，所述鼓泡流化床(1.1)沿高度方向疊加在一起。上下相鄰兩層的鼓泡流化床(1.1)中下層鼓泡流化床(1.1)的頂部設(shè)有氣體出口，而上層的鼓泡流化床(1.1)的底部設(shè)有氣體進(jìn)口，且氣體出口和氣體進(jìn)口相連通。另外，塔式鼓泡反應(yīng)器(1)中最下層的鼓泡流化床(1.1)上設(shè)置有氧化性氣體進(jìn)口(1.4)和物料進(jìn)口(1.5)。
所述旋風(fēng)分離器(2)通過橫管(1.3)與塔式鼓泡反應(yīng)器(1)中最上層的鼓泡流化床(1.1)連通，而所述旋風(fēng)分離器(2)通過料腿(2.1)與返料器(3)相連通，同時所述旋風(fēng)分離器(2)上設(shè)置有煙氣排氣管(2.2)。
所述返料器(3)通過出料管(3.1)與塔式鼓泡反應(yīng)器(1)中最下層的鼓泡流化床(1.1)連通，同時，所述返料器(3)上設(shè)置有流化氣體進(jìn)口(3.2)。
進(jìn)一步地：上下相鄰兩層的鼓泡流化床(1.1)之間設(shè)置有布風(fēng)隔板(1.2)，而氣體出口和氣體進(jìn)口通過布風(fēng)隔板(1.2)相連通。
優(yōu)選的：所述旋風(fēng)分離器(2)的底部通過料腿(2.1)與返料器(3)的頂部連通。
一種基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置的燃燒方法，氧化性氣體經(jīng)氧化性氣體進(jìn)口(1.4)進(jìn)入到塔式鼓泡反應(yīng)器(1)的最下層的鼓泡流化床(1.1)中，固體燃料經(jīng)物料進(jìn)口(1.5)進(jìn)入到塔式鼓泡反應(yīng)器(1)的最下層的鼓泡流化床(1.1)中。在鼓泡流化床(1.1)中，氧化性氣體與固體燃料進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成含二氧化碳和水蒸氣的煙氣、物料顆粒。煙氣攜帶物料顆粒通過氣體出口和氣體進(jìn)口進(jìn)入上層鼓泡流化床(1.1)中，在上層鼓泡流化床(1.1)中，物料顆粒中未被完全氧化的固體燃料繼續(xù)氧化反應(yīng)，整個過程直至到最上層的鼓泡流化床(1.1)。最上層的鼓泡流化床(1.1)產(chǎn)生的煙氣和物料顆粒經(jīng)橫管(1.3)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(2)，進(jìn)行氣固分離，煙氣通過煙氣排氣管(2.2)排出，分離下來的物料顆粒通過料腿(2.1)進(jìn)入返料器(3)中，經(jīng)從返料器(3)上的流化氣體進(jìn)口(3.2)進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的物料顆粒經(jīng)出料管(3.1)排出到塔式鼓泡反應(yīng)器(1)最下層的鼓泡流化床(1.1)中，完成物料顆粒的循環(huán)流動過程。
優(yōu)選的：所述物料顆粒為含有固體燃料、脫硫劑和惰性床料的混合顆粒。
優(yōu)選的：所述物料顆粒中含有的脫硫劑與煙氣在塔式鼓泡反應(yīng)器(1)最下層的鼓泡流化床(1.1)中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，未被利用的脫硫劑通過進(jìn)入上層鼓泡流化床(1.1)繼續(xù)脫硫反應(yīng)，整個過程直至到最上層的鼓泡流化床(1.1)。最上層的鼓泡流化床(1.1)產(chǎn)生的煙氣攜帶未被利用的脫硫劑經(jīng)橫管(1.3)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(2)，進(jìn)行氣固分離，煙氣通過煙氣排氣管(2.2)排出，分離下來的脫硫劑通過料腿(2.1)進(jìn)入返料器(3)中，經(jīng)返料器(3)回到塔式鼓泡反應(yīng)器(1)最下層的鼓泡流化床(1.1)中，再次循環(huán)利用。
優(yōu)選的：所述固體燃料為含碳?xì)涞墓腆w燃料，包括煤炭、生物質(zhì)、生活污泥。所述脫硫劑為可脫除煙氣中含硫化合物的顆?；蚍勰罟腆w脫硫劑。
優(yōu)選的：所述氧化性氣體為空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳中一種或多種混合的氣體。
優(yōu)選的：所述塔式鼓泡反應(yīng)器(1)中的反應(yīng)溫度為750～1000℃。
有益效果：本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：
本發(fā)明提供的一種基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置及方法，采用以若干個獨立的鼓泡流化床沿高度方向疊加組成塔式鼓泡反應(yīng)器的方法，改善塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)氣-固混合，利于提高反應(yīng)效率；本發(fā)明增加了固體燃料在塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，使得固體燃料充分氧化，提高塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)燃料的轉(zhuǎn)化效率；在塔式鼓泡反應(yīng)器中，沿高度方向疊加的多層鼓泡流化床可以有效抑制反應(yīng)器內(nèi)氣泡的長大，使流動均勻，且增加細(xì)微焦炭顆粒在循環(huán)流化床內(nèi)停留時間，保證固體燃料的燃燒效率；另一方面，本發(fā)明增加了脫硫劑在塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，改善循環(huán)流化床內(nèi)脫硫劑和煙氣的氣固混合狀態(tài)，提高脫硫劑的利用率和脫硫效率，其技術(shù)有著廣泛的社會效益和工業(yè)應(yīng)用前景。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
其中有塔式鼓泡反應(yīng)器1，鼓泡流化床1.1，布風(fēng)隔板1.2，橫管1.3，氧化性氣體進(jìn)口1.4，物料進(jìn)口1.5，旋風(fēng)分離器2，料腿2.1，煙氣排氣管2.2，返料器3，返料器出料管3.1，返料器流化氣體進(jìn)口3.2。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
如圖1所示為一種
一種基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置，如圖1所示，包括塔式鼓泡反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、返料器依次連接組成的循環(huán)反應(yīng)裝置。
塔式鼓泡反應(yīng)器1由若干個獨立的鼓泡流化床1.1沿高度方向疊加組成，上下相鄰兩層的鼓泡流化床1.1中，下層鼓泡流化床1.1的頂部設(shè)有氣體出口，緊鄰的上層鼓泡流化床1.1的底部設(shè)有氣體進(jìn)口，上下相鄰兩層的鼓泡流化床1.1之間設(shè)有獨立的布風(fēng)隔板1.2，氣體出口和氣體進(jìn)口通過布風(fēng)隔板1.2相連通；布風(fēng)隔板的作用是高床層下使塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)氣固流動均勻，同時支撐各個鼓泡流化床內(nèi)的顆粒床料。另外，塔式鼓泡反應(yīng)器1中最下層的鼓泡流化床1.1上設(shè)置有氧化性氣體進(jìn)口1.4和物料進(jìn)口1.5。
塔式鼓泡反應(yīng)器1通過旋風(fēng)分離器2和返料器3與塔式鼓泡反應(yīng)器1的下部連接；
設(shè)置于塔式鼓泡反應(yīng)器1上部的橫管1.3與旋風(fēng)分離器2的上部進(jìn)料口相連通，旋風(fēng)分離器2的頂部為煙氣排氣管2.2，旋風(fēng)分離器的下部出料口經(jīng)料腿2.1連接返料器3的頂部。旋風(fēng)分離器的料腿2.1經(jīng)返料器3，再經(jīng)返料器出料管3.1與塔式鼓泡反應(yīng)器1的下部相連通。返料器3的作用是將從旋風(fēng)分離器2分離下來的顆粒物料通過流態(tài)化的方式輸送到塔式鼓泡反應(yīng)器1中。
一種基于塔式鼓泡反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置的燃燒方法，為高效清潔燃燒技術(shù)，燃料為固體燃料，氣體為氧化性氣體。固體燃料進(jìn)入所述塔式鼓泡反應(yīng)器的底部或下部鼓泡流化床中，通過物料顆粒循環(huán)回到塔式鼓泡反應(yīng)器中與氧化性氣體進(jìn)行反應(yīng)，提高氣固反應(yīng)效率。氧化性氣體為空氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳等一種或多種混合而成的氣體。固體燃料為含碳?xì)涞墓腆w燃料，包括煤炭、生物質(zhì)、生活污泥。脫硫劑為可脫除煙氣中含硫化合物的顆?；蚍勰罟腆w脫硫劑。固體燃料進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1內(nèi)，通過燃料在塔式鼓泡反應(yīng)器1、旋風(fēng)分離器2和返料器3之間循環(huán)反應(yīng)，實現(xiàn)固體燃料的燃燒，同時脫硫劑進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1內(nèi)，通過脫硫劑在塔式鼓泡反應(yīng)器1、旋風(fēng)分離器2和返料器3之間循環(huán)利用，實現(xiàn)流化床內(nèi)的高效脫硫；具體方法包括以下步驟：
氧化性氣體經(jīng)塔式鼓泡反應(yīng)器1底部的氧化性氣體進(jìn)口1.4進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1的底部鼓泡流化床1.1中，固體燃料經(jīng)塔式鼓泡反應(yīng)器底部或下部的物料進(jìn)口1.5進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1中，氧化性氣體與固體燃料進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成含二氧化碳和水蒸氣等氣體的煙氣，未被完全氧化的固體燃料通過布風(fēng)隔板1.2進(jìn)入上層鼓泡流化床1.1繼續(xù)氧化反應(yīng)；最上層的鼓泡流化床1.1將煙氣和物料顆粒經(jīng)橫管1.3進(jìn)入旋風(fēng)分離器2進(jìn)行氣固分離，煙氣通過煙氣排氣管2.2排出，分離下來的物料顆粒通過料腿2.1進(jìn)入返料器3中，經(jīng)從返料器3底部的返料器流化氣體進(jìn)口3.2進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的物料顆粒經(jīng)返料器出料管3.1排出到塔式鼓泡反應(yīng)器的底部，完成物料顆粒的循環(huán)流動過程；
物料顆粒中含有脫硫劑，脫硫劑與煙氣在塔式鼓泡反應(yīng)器1中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，未被利用的脫硫劑通過布風(fēng)隔板1.2進(jìn)入上層鼓泡流化床1.1繼續(xù)脫硫反應(yīng)；煙氣攜帶脫硫劑經(jīng)橫管1.3進(jìn)入旋風(fēng)分離器2進(jìn)行氣固分離，煙氣通過煙氣排氣管2.2排出，分離下來的脫硫劑通過料腿2.1進(jìn)入返料器3中，經(jīng)返料器3回到塔式鼓泡反應(yīng)器1的底部，再次循環(huán)利用；
塔式鼓泡反應(yīng)器1底部或下部鼓泡流化床1.1內(nèi)少量未完全氧化的殘余固體燃料隨流化氣體帶動攜帶出去，通過布風(fēng)隔板1.2進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1上層鼓泡流化床1.1，進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高反應(yīng)效率；
同樣的，塔式鼓泡反應(yīng)器1底部或下部鼓泡流化床1.1內(nèi)少量未利用的脫硫劑隨流化氣體帶動攜帶出去，通過布風(fēng)隔板1.2進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1上層鼓泡流化床1.1，與煙氣接觸進(jìn)一步進(jìn)行脫硫反應(yīng)，提高脫硫劑的利用率和脫硫效率；
此外，固體燃料在塔式鼓泡反應(yīng)器1底部或下部鼓泡流化床1.1內(nèi)反應(yīng)后的部分灰塵通過布風(fēng)隔板1.2進(jìn)入塔式鼓泡反應(yīng)器1上層鼓泡流化床1.1，被塔式鼓泡反應(yīng)器1內(nèi)的氣體攜帶出去，通過旋風(fēng)分離器2的煙氣排氣管2.2一起排出；
塔式鼓泡反應(yīng)器1中的反應(yīng)溫度為750～1000℃；塔式鼓泡反應(yīng)器1為鼓泡流化床。
綜上，本發(fā)明所述的基于塔式鼓泡流化床反應(yīng)器的循環(huán)流化床燃燒裝置及方法，可以控制氣泡尺寸，保證流動均勻，改善塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)氣-固混合狀態(tài)，促進(jìn)氣固反應(yīng)，增加固體顆粒在塔式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，提高反應(yīng)效率、床料利用率以及脫硫劑利用率，其技術(shù)有著廣泛的社會效益和工業(yè)應(yīng)用前景。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。