Способ и устройство для регулирования температуры слоя в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем

Способ и устройство для регулирования температуры слоя в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем

Реферат

 

Температуру слоя в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем регулируют путем изменения скорости рециркуляции частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц 22 обратно в реактор 6. Средство накопления частиц 40 имеет необходимые размеры для помещения в него достаточного запаса накопленных частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц 22, требуемого для регулирования запаса/температуры слоя, вследствие вариаций топливо/сорбента и изменений нагрузки. Средство накопления 40 может быть либо непосредственно под вспомогательным сепаратором частиц 22, либо расположено на некотором расстоянии от него. Частицы, собранные вспомогательным сепаратором частиц 22, являются более предпочтительными, чем частицы, собранные основным сепаратором частиц 20, вследствие их меньшего размера и более низкой температуры. Система регулирования 80 температуры слоя регулирует скорость рециркуляции этих частиц обратно в реактор 6. На средстве накопления 40 предусмотрены датчики уровня 44. Система регулирования 81 уровня накопления взаимодействует с системой регулирования 80 температуры слоя и регулирует материальный запас частиц в средстве накопления 40 через систему продувки 46. Изобретение позволяет регулировать температуру слоя путем изменения скорости рециркуляции частиц, собранных вспомогательным или вторичным сепаратором, и обеспечивает перенос запаса частиц между вспомогательным сепаратором и реактором. 2 с. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится, в основном, к реакторам с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) или камерам сгорания и, в частности, к способу и устройству для регулирования температуры слоя CFB реактора или камеры сгорания. Настоящее изобретение обеспечивает достижение этого результата путем регулирования скорости рециркуляции частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц и передаваемых из накопительного средства в CFB реактор.

CFB реакторы или камеры сгорания, используемые в производстве пара для промышленных технологических нужд и/или генерирования электроэнергии, хорошо известны специалистам. На фиг. 1, 2 и 3 изображены различные известные конструкции CFB. Изображенный реактор CFB или камера сгорания обычно обозначены позицией 1. Топливо 2 и сорбент 4 подаются в нижнюю часть кожуха реактора или печи 6, внутри кожуха которых обычно имеются стенки 8, которые обычно выполнены из охлаждаемых жидкостью труб. Воздух 10 для сжигания и псевдоожижения подается к воздушной камере или поддувалу и вводится в печь 6 через отверстия в распределительной плите 14. Поток газа, содержащий захваченные частицы или твердые частицы 16 (реакционные и нереакционные частицы), течет вверх через печь 6, отдавая тепло стенкам кожуха 8. В большинстве конструкций в печь 6 подают дополнительный воздух через подающие воздух для пережога каналы 18. Также предусмотрено устройство для выпуска слоя продувкой 19.

И реакционные, и нереакционные твердые частицы увлекаются потоком газа в печи 6, и поднимающийся вверх газовый поток несет эти частицы к выходу в верхней части печи 6. Здесь часть твердых частиц собирается основным сепаратором частиц 20 и возвращается в нижнюю часть печи 6 с регулируемым или нерегулируемым расходом. Эффективность сбора основного сепаратора частиц 20 обычно недостаточна для сохранения частиц в печи 6, требуемых для эффективной экономичной работы и/или для необходимого уменьшения содержания твердых частиц в газах, выпускаемых в атмосферу. По этой причине ниже по потоку от основного сепаратора частиц установлены дополнительные сепараторы частиц.

Согласно фиг. 1 в устройство известного CFB реактора введен вспомогательный сепаратор частиц 22 и сопутствующее ему средство рециркуляции твердых частиц 22 для сбора и рециркулирования частиц, прошедших основной сепаратор частиц 20, когда это необходимо для экономичной работы CFB. Газы и твердые частицы отдают тепло конвективным поверхностям нагрева 26, расположенным между основным и вспомогательным сепараторами частиц 20 и 22 соответственно. Ниже по потоку (относительно течения потока газа и увеличенных частиц 16) от вспомогательного или второго сепаратора частиц 22 предусмотрен конечный или третий сепаратор частиц 28 для окончательной очистки газа с тем, чтобы удовлетворить требования по выделению частиц. Для продувки твердых частиц, собранных из газового потока посредством вспомогательного или второго сепаратора частиц 22, может использоваться система продувки 30.

В другой системе размещения, показанной на фиг. 2, вспомогательный сепаратор 22 является конечным сепаратором частиц. В этом случае для улучшения удержания частиц, когда необходима экономичная работа CFB печи 6, твердые частицы, собранные вспомогательным сепаратором частиц 22, могут быть частично рециркулированы через рециркуляционную транспортную линию или трубопровод 24 в нижнюю часть CFB реактора 6. Система продувки 30 продувает частицы, собранные вспомогательным сепаратором частиц 22 из газового потока.

Когда для экономичной эксплуатации установки требуется рециркулирование твердых частиц из вспомогательного или второго сепаратора частиц 22, скорость рециркуляции соответствует материальному балансу CFB системы с заданным входным потоком твердых частиц и является функцией физических характеристик твердых частиц и эффективностей основного и вспомогательного сепараторов частиц 20 и 22 соответственно, и ограничениями, оказывающими большое влияние на скорость рециркуляции, являются следующие: а) пропускная способность средств рециркуляции твердых частиц; б) максимально допустимая нагрузка твердых частиц на конвективные поверхности нагрева 26 ниже по потоку основного сепаратора частиц 20; в) расход или скорость потока, которая обеспечивает оптимальные рабочие характеристики CFB реактора (эффективности сгорания, использования сорбента, эрозии конвективной поверхности, стоимости эксплуатации и/или технического ухода системы рециркуляции твердых частиц) и г) нижний предел температуры слоя CFB печи 6.

Когда скорость рециркуляции твердых частиц из второго или вспомогательного сепаратора частиц 22 ограничена по сравнению со скоростью рециркуляции, которая должна быть достигнута иным путем как определяемая материальным балансом вследствие одного из вышеупомянутых ограничений, излишек твердых частиц удаляется из вспомогательного сепаратора частиц 22 для утилизации через систему продувки 30, показанную на фиг. 1 и 2, для обеспечения ограничения скорости рециркуляции.

В известных системах минимальный производственный запас твердых частиц поддерживается в бункере 32 вспомогательного сепаратора твердых частиц путем регулирования скорости продувки через систему продувки 30. В этих системах увеличение расхода твердых частиц, рециркулируемых из вспомогательного сепаратора частиц 22 для увеличения производственного запаса твердых частиц в CFB реакторе 1, можно осуществить только медленно. Увеличение скорости рециркулируемого потока определяется изменением скорости продувки вспомогательного коллектора частиц, которая снижается до нуля, когда рециркуляционный поток начинает возрастать. В системе фиг. 1 эта скорость продувки обычно составляет не более 10% рециркулируемого потока, и увеличение скорости рециркуляционного потока недостаточно для чувствительного регулирования производственного запаса реактора.

На фиг. 3 изображен известный CFB реактор или котельный агрегат типа описанного в патенте США N 4538549 Стремберга. В этой системе температура слоя в печи CFB реактора 6 регулируется путем изменения материально-производственного запаса циркулирующих твердых частиц, собранных новым сепаратором частиц 20 и накапливаемых в основном накопительном бункере 34, расположенном сразу под основным сепаратором частиц 20. Масса твердых частиц в основном накопительном бункере частиц 34 изменяется в зависимости от регулируемого потребления CFB реактора. Когда для снижения температуры слоя требуется больший производственный запас частиц в печи 6, скорость циркуляции твердых частиц через стояк и немеханический - клапан 36, соединяющий основной накопительный бункер частиц 34 с нижней частью кожуха печи реактора 6, возрастает. Часть накопительного материала слоя таким образом переносится в печь и становится частью запаса печи 6. Когда материально-производственный запас CFB реактора должен быть уменьшен, производят противоположные действия, следствием которых является накопление частиц в основном накопительном бункере частиц 34.

В CFB системе, изображенной на фиг. 3, скорость потока твердых частиц, рециркулируемая из вспомогательного сепаратора частиц 22, является "нерегулируемой, но саморегулируемой" (см. столбец 7, строки 16 - 19 патента США N 4538549), как определяется материальным балансом. Однако опыт эксплуатации реакторов и котлов системы CFB и способ регулирования патента США N 4538549 показал следующие недостатки: а) транспортирование твердых частиц, накопленных в основном накопительном бункере частиц 34, в режиме уплотненного слоя вызывает проблемы текучести вследствие склонности частиц в уплотненном слое к агломерированию при температурах около 1600^oF (871,11^oC), типичных для сжигания в псевдоожиженном слое; и б) средства хранения, переноса и регулирования горячих частиц, необходимые для осуществления этого способа регулирования, являются довольно дорогостоящими и способствуют усложнению конструкции CFB.

Был предложен усовершенствованный реактор (заявка на патент США N 08/037986, поданная 25 марта 1993 г. на имя The Babcock & Wilcox Company), в котором твердые частицы собираются полностью внутренним основным сепаратором частиц, который также возвращает частицы, собранные им внутри полости , непосредственно в нижнюю часть CFB реактора. В этом усовершенствованном реакторе таким образом исключена необходимость в любых внешних рециркулируемых средствах, таких как стояки и клапаны, что значительно упрощает устройство CFB реактора и снижает его стоимость. Недостатком этой концепции в сравнении с патентом США N 4538549 является то, что она не обеспечивает регулирования температуры слоя путем регулирования запаса циркулирующего материала в CFB реакторе посредством регулирования скорости рециркуляции частиц из основного сепаратора.

В связи с этим становится очевидным существование необходимости в способе и устройстве для регулирования температуры слоя в CFB реакторе или камере сгорания, которые не полагаются на регулируемую рециркуляцию частиц, собранных основным сепаратором частиц.

Изобретение осуществляет эти задачи, а также и другие, путем регулирования запаса циркулирующего материала в CFB реакторе уникальным способом. Вместо регулирования скорости рециркуляции твердых частиц из основного сепаратора частиц обратно в CFB реактор настоящее изобретение регулирует скорость рециркуляции частиц, собранных вспомогательным или вторым сепаратором частиц, перенос запаса твердых частиц между накопительным средством для твердых частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц, и CFB реактором.

Скорость рециркуляции твердых частиц регулируют посредством системы регулирования температуры слоя, которая изменяет запас печи для поддержания температуры печи на заданном уровне. Заданное значение температуры печи определяется как функция нагрузки CFB реактора. Запас частиц в печи регулируется в зависимости от разности между реальной и заданной температурой слоя. Изменения в запасе частиц в печи осуществляют путем переноса твердых частиц между печью и накопительным средством вспомогательного сепаратора частиц.

Следовательно, одним из аспектов настоящего изобретения является реактор с псевдоожиженным циркулирующим слоем, имеющий камеру для помещения в него и передачи циркулирующего псевдоожиженного слоя материала, при этом камера имеет верхнюю и нижнюю часть. Для сбора частиц, увеличенных газом, текущим через и из камеры реактора, предусмотрен основной сепаратор частиц. Также предусмотрено средство для возврата частиц, собранных основным сепаратором частиц, обратно в нижнюю часть камеры реактора. Также предусмотрен второй или вспомогательный сепаратор для дополнительного сбора частиц, увеличенных и еще оставшихся в газовом потоке, текущем из камеры реактора, после пропускания газа через основной сепаратор частиц. Накопительное средство частиц имеет накопительный объем, определяемый диапазоном изменений материально-производственного запаса циркулирующих твердых частиц в камере реактора, необходимым для регулирования температуры слоя, с учетом ожидаемого изменения свойств топлива и сорбента и изменений нагрузки реактора. Также предусмотрена рециркуляционная система для регулируемой рециркуляции частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц и накопленных в камере реактора. Система регулирования температуры слоя предусмотрена для регулирования скорости рециркуляции твердых частиц из накопительного средства в камеру реактора для изменения запаса циркулирующих частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем, когда необходимо регулировать температуру циркулирующего псевдоожиженного слоя в камере реактора. И наконец, предусмотрена системы регулирования уровня твердых частиц, взаимодействующая с системой регулирования температуры слоя, для регулирования материально-производственного запаса твердых частиц в накопительном средстве частиц, когда необходимо регулировать температуру слоя.

Другим аспектом настоящего изобретения также является реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем; в этом варианте, однако, накопительное средство для частиц находится на некотором расстоянии от вспомогательного сепаратора частиц.

Еще один аспект изобретения касается способа регулирования температуры слоя в циркулирующем псевдоожиженном слое твердых частиц материала, находящегося внутри и переносимого через камеру реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем, причем реактор включает основной и вспомогательный сепараторы частиц. Этапы этого способа включают сбор частиц, увлеченных газовым потоком, текущим через и из камеры реактора в основной сепаратор частиц, и нерегулируемый возврат частиц в нижнюю часть камеры реактора. Вспомогательный сепаратор частиц используют для дополнительного сбора частиц, увлеченных и еще оставшихся в газовом потоке, текущем из камеры реактора, после пропускания газа через основной сепаратор частиц. Эти дополнительно собранные вспомогательным сепаратором частицы накапливаются в накопительном средстве для частиц и регулируемым способом рециркулируются из бункера, соединенного с накопительным средством для частиц, обратно в нижнюю часть камеры реактора для изменения запаса циркулирующих частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем при необходимости регулирования температуры циркулирующего псевдоожиженного слоя в камере реактора.

Различные новые признаки, которые характеризуют настоящее изобретение, подробно указаны в приложенной формуле изобретения, образующей часть настоящего описания. Для лучшего понимания изобретения, его эксплуатационных преимуществ и специфических преимуществ, получаемых при его использовании, приложены чертежи и описание предпочтительных вариантов изобретения, иллюстрирующих настоящее изобретение.

На чертежах фиг. 1 является изображением известной системы с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), имеющей внешние основной, вспомогательный и третий сепаратора частиц и рециркуляционный контур частиц, собранных основным, вспомогательным и третьим сепараторами частиц, обратно в CFB; фиг. 2 является изображением известной CFB системы, имеющей внешние основной, вспомогательный и третий сепараторы частиц и рециркуляционный контур частиц, собранных первым или основным, вспомогательным и третьим сепараторами частиц, обратно в CFB; фиг. 3 является изображением известной системы CFB, имеющей внешние основной, вспомогательный и третий сепараторы частиц и регулируемую рециркуляцию собранных частиц из основного накопительного средства частиц в CFB для регулирования температуры слоя в CFB реакторе, и рециркуляцию частиц, обратно в CFB; фиг. 4 является изображением первого варианта настоящего изобретения, в котором предусмотрены средства для рециркуляции частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц и накопленных в накопительном средстве, расположенном непосредственно под вспомогательным сепаратором, обратно в CFB реактор с контролируемой скоростью для изменения запаса циркулирующих частиц в CFB реакторе при необходимости регулирования температуры слоя CFB реактора; фиг. 4a, 4b и 4c являются изображениями нескольких вариантов средства рециркуляции частиц на фиг. 4; и фиг. 5 является схематическим изображением второго варианта настоящего изобретения, в котором накопительное средство частиц расположено на некотором расстоянии от вспомогательного сепаратора частиц.

Описание предпочтительных вариантов.

В последующем обсуждении в каждом из чертежей, образующих часть описания, те же самые элементы или подобные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций. На фиг. 4 изображен первый вариант настоящего изобретения. Понятно, что хотя в целях ясности основной сепаратор частиц 20 показан отдельно от реактора 6 на фигурах 4 и 5, на обеих фигурах 4 и 5 варианты включают усовершенствованный CFB реактор из заявки на патент США серия N 08/037986 от 25 марта 1993 г. на имя The Babcock & Wilcok Comnany, в котором твердые частицы собираются полностью внутренним сепаратором частиц, который также возвращает частицы, собранные сепаратором, внутри и непосредственно в нижнюю часть CFB реактора, и текст этого описания включен в настоящее описание для сведения. Частицы 16 собираются из газового потока вспомогательным сепаратором 22, рециркулируются обратно в CFB реактор 6 с регулируемой скоростью для изменения запаса твердых частиц в CFB реакторе 6 и таким образом регулируют температуру слоя CFB реактора. Система регулирования температуры слоя печи 80 регулируют скорость рециркуляции частиц обратно в CFB реактор 6. Установка различных чувствительных и/или преобразующих элементов для нагрузки котла X, перепада давлений печи P, температуры T и скоростей рециркуляции частиц обеспечивает получение сигналов, характеризующих рабочие усилия CFB реактора, системой регулирования температуры слоя 80 с тем, чтобы она могла определять и подстраивать необходимую скорость рециркуляции частиц обратно в реактор 6. Вспомогательное накопительное средство частиц 40 обеспечивает накопление частиц 16, система регулирования уровня накопления твердых частиц 81 регулирует запас или уровень частиц 16 в накопительном средстве 40. Накопительное средство 40 может содержать бак или аналогичный сосуд и обычно расположено непосредственно сразу же под вспомогательным сепаратором частиц 22. В нижней части накопительного средства 40 предусмотрен бункер 42. Накопительное средство 40 имеет объем, определяемый диапазоном изменения запаса циркулирующих частиц в камере реактора 6, необходимым для регулирования температуры слоя с учетом ожидаемой изменяемости свойств топлива и сорбента и изменения нагрузки. Накопительное средство 40 оборудовано датчиком уровня, обычно обозначенным позицией 44, для считывания уровня твердых частиц в нем. Система регулирования уровня накопления 81 регулирует уровень на основе сравнения считываемого уровня твердых частиц с заданным плановым уровнем.

В первом варианте считывающее средство 44 может содержать одно или более считывающих уровень твердых частиц устройств, расположенных на накопительном средстве 40, таких как емкостные щупы или пробники, для считывания уровня твердых частиц в одной или более отдельных заданных позициях. Простейшее приближение включает две позиции на накопительном средстве 40, соответствующее "верхнему" или максимальному необходимому уровню твердых частиц в нем. При необходимости могут быть использованы несколько щупов, каждый из которых расположен на необходимом выбранном уровне твердых частиц в накопительном средстве 40. Например, как показано на чертежах, могут быть выбраны три уровня, первый из которых соответствует "среднему" уровню твердых частиц M, второй соответствует "нижнему" уровню твердых частиц L и третий соответствует "верхнему" уровню твердых частиц H. Затем могут быть разработаны специальные регулирующие действия, основанные на сравнивании считанного уровня и этих трех заданных уровней.

Во втором варианте считывающее средство 44 может содержать средство для обеспечения постоянного (недискретного) считывания уровня твердых частиц в любой позиции внутри накопительного средства 40. В этом варианте обозначения L, M и H, указанные на чертежах, должны точно отражать заданные уровни, которые могут быть заданы в системе регулирования температуры слоя 80 и в системе регулирования уровня твердых частиц 81 проще и быстрее, чем действительные физические позиции датчиков уровня.

Устройство для продувки преимущественно содержит продувочный трубопровод 72, продувочный трубопровод 48 и средство регулирования потока твердых частиц 50 и соединено с бункером 42 для регулирования уровня твердых частиц в накопителе частиц 40. Средство регулирования потока твердых частиц 50 обычно содержит дистанционно управляемый шиберный затвор или подобное устройство типа "включено-выключено", расположенное под системой регулирования уровня накопителя 81. Продувочный трубопровод выгружается в сбросный бак 51, из которого твердые частицы удаляются для утилизации посредством системы эвакуации твердых частиц 51¹, преимущественно являющейся пневматической системой. Емкость сбросного бака 51 выбирается таким образом, чтобы обеспечить буферный объем с тем, чтобы емкость эвакуирующей системы 51¹ не равнялась емкости очистного средства 46, что обеспечивает возможность циклической работы системы эвакуации твердых частиц 51¹.

Рециркуляционная система 52 регулируется системой регулирования температуры слоя 80 для обеспечения необходимой скорости рециркуляции твердых частиц из накопительного средства 40 через бункер 42 обратно в нижнюю часть камеры реактора или печи 6 для изменения запаса циркулирующих твердых частиц в реакторе при необходимости нерегулирования температуры слоя CFB реактора. Система 52, преимущественно, содержит рециркуляционный трубопровод 54 для транспортирования твердых частиц из бункера 42 обратно в нижнюю часть печи 6. Предусмотрены средства для считывания (на фиг. 4) и регулирования скорости течения при расхода твердых частиц через рециркуляционный трубопровод 54 для обеспечения герметизирующего давления между более высоким уровнем давления, существующего в точке введения твердых частиц в печь 6, и более низким уровнем давления, существующим в бункере 42. Эти считывающие и регулирующие средства оперативно соединены с системой регулирования температуры слоя 80.

Настоящее изобретение имеет несколько вариантов рециркуляционной системы 52 для обеспечения регулирования расхода твердых частиц и герметизирующего давления. Примеры ее изображены на фигурах 4a, 4b и 4c. Как видно из фиг. 4a, один из вариантов системы 52 использует механические средства, так же как шаровой затвор 56 для обеспечения и напорного уплотнения, и средства регулирования расхода частиц, подаваемых через него. В этом случае скорость шарового клапана используется для восприятия и определения расхода рециркулируемых твердых частиц. Как видно на фиг. 4b, второй вариант использует немеханические средства, такие как система L-клапана 58. Воздух, подаваемый в L-клапан, обеспечивает регулирование потока рециркулируемых частиц. В этом случае расход воздуха, подаваемого в L-клапан, используется для восприятия расхода рециркулируемых твердых частиц. Наконец, на фиг. 4c показана схема, в которой используются и механические, и немеханические (шаровые клапаны для регулирования расхода и J-клапаны или контур уплотнения для напорного уплотнения). Выпускное средство 46 при системе регулирования уровня накопления 81 выпускает твердые частицы из бункера 42 для поддержания необходимого уровня частиц в накопительном средстве 40. Хотя на фиг. 4a-4c показаны три варианта системы 52, понятно, что могут применяться и другие схемы.

Как будет подробнее рассмотрено ниже, регулирующие действия, предпринятые системой регулирования температуры слоя 80 в системной регулирования уровня накопления 81, координируются в зависимости от сравнения считанного датчиком уровня твердых частиц в накопительном средстве 40 с заданными пределами уровня твердых частиц. Например, когда определенный датчиком уровень находится у или ниже "низшего" уровня, скорость рециркулирования частиц обратно в CFB реактор не может быть увеличена и фактически должна быть снижена до тех пор, пока уровень твердых частиц в накопительном средстве 40 не поднимется выше "низшего" уровня.

Второй вариант настоящего изобретения изображен на фиг. 5. В этом устройстве накопитель частиц 60 предусмотрен для накопления частиц 16, извлеченных из газового потока вспомогательным сепаратором частиц 22, но накопитель частиц 60 расположен в отделении от вспомогательного сепаратора частиц 22. Накопитель 60 может содержать бак или аналогичный сосуд, имеющий бункер 62 в его нижней части и объем накопителя 60 выбирается, исходя из тех же критериев, что и вышеописанные критерии для накопителя 40. Датчики уровня, обозначенные позицией 64, должны обеспечивать индикацию уровня твердых частиц внутри накопителя 60 и могут иметь вид различных вариантов для накопителя 40.

На фиг. 5 бункер 42 соединен непосредственно с вспомогательным сепаратором у его нижней части. Рециркуляционная система 52 рециркулирует с возможностью регулирования частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц 22 из бункера 42 обратно в нижнюю часть печи 6. Расход через рециркуляционный трубопровод 54 передается в систему регулирования температуры слоя через датчик скорости шарового клапана S. И снова различные чувствительные и/или преобразовательные элементы для нагрузки котла X, перепада давлений печи P, , температуры T и скорости (об/мин) обеспечивают передачу информации о рабочих параметрах СFВ реактора в систему регулирования температуры слоя 80. Система 52 сначала удерживается, поскольку это нежелательно с точки зрения стоимости и энергии, от циркуляции всех твердых частиц, собранных и рециркулируемых вспомогательным сепаратором частиц 22, через транспортную систему частиц 66 (рассмотрено ниже) в накопитель 60.

В варианте фиг. 5 датчик уровня твердых частиц 44¹ предусмотрен на бункере 42 для индикации "верхнего" и "нижнего" уровней частиц в нем. Выпускное средство 46, опять при системе регулирования уровня накопления 81 взаимодействующей с системой регулирования температуры слоя 80, выпускает твердые частицы из бункера 42 для поддержания необходимого уровня твердых частиц в бункере 42. Емкость или объем бункера 42 между этими "верхним" и "нижним" пределами определяется минимальным значением, необходимым для функционирования системы выпуска твердых частиц 46 без чрезмерно частного проведения цикла. Этот размерный критерий аналогичен критерию, используемому для бункеров 32 известных устройств.

Транспортная система частиц 66, преимущественно пневматический транспорт, содержит транспортный трубопровод 68 и средства регулирования потока твердых частиц, как, например, шаровой клапан 70. Как видно из фиг. 5, транспортная система частиц 66 получает собранные частицы из бункера 42 и транспортирует их в накопитель 60. Транспортный трубопровод 68 может быть соединен с выпускным трубопроводом 72 в точке между бункером 42 и затвором 50, как видно из фиг. 5, или может быть соединен непосредственно с бункером 42.

Инжекционная система 74 соединяет бункер 62 с печью 6 посредством инжекционного трубопровода 76. В этом варианте инжекционная система находится под контролем системы регулирования температуры слоя 80 и перенос запаса твердых частиц в печь 6 (из накопителя 60) зависит от этой инжекционной системы для получения необходимого запаса частиц в печи и, следовательно, температуры слоя. Средства регулирования потока частиц, как, например, L-клапан или шаровой клапан, предусмотрены на инжекционном трубопроводе 76. И снова средства регулирования потока частиц могут быть механическими, немеханическими или их комбинацией.

Размещенный на расстоянии накопитель частиц 60 фиг. 5 может, преимущественно, использоваться, когда устройство СFВ реактора не имеет достаточного помещения для установки накопителя 40 необходимого объема под вспомогательным сепаратором частиц 22. Размещение на расстоянии также дает возможность обеспечить разность высот между дном накопителя 60 и дном печи 6. Такая разность или перепад высот необходимы для транспортировки твердых частиц самотеком под действием силы тяжести, а также посредством использования L-клапана, J-клапана, воздушной задвижки, гравитационного желоба и т.д., которые необходимы для большей надежности и упрощения.

Примеры работы изобретения.

Известная система регулирования температуры слоя CFB реактора изменяет запас частиц для регулирования теплопоглощения печи таким образом, чтобы измеренная температура слоя должна была соответствовать заданной температуре слоя, которая определяется в зависимости от нагрузки реактора (или парового котла). Запас реактора измеряется как падение давления или перепад давлений между определенными высотами внутри камеры реактора 6, как это известно специалистам.

Настоящее изобретение основано на такой известной стратегии регулирования путем создания системы регулирования температуры слоя печи 80, которая модифицирует скорость введения твердых частиц в камеру реактора 6 из вспомогательного накопителя частиц 40 или 60 для обеспечения необходимого запаса реактора и, следовательно, необходимой температуры слоя. Система регулирования уровня накопления 81 выбирает и поддерживает посредством выпуска твердых частиц или переноса частиц необходимый заданный запас накопителей 40 или 60 как функцию нагрузки реактора и запаса печи, ограниченного заданным "верхним" и "нижним" уровнем, или альтернативно устанавливает заданный запас для накопителей 40 или 60 на "верхнем" пределе.

Способ настоящего изобретения более эффективен при использовании в CFB системах со сравнительно малоэффективным множеством основных сепараторов частиц 20, например, сепараторами частиц динамическим воздействием, и где за вспомогательными сепараторами частиц следуют конечные или третьи коллекторные устройства твердых частиц (например, мешочные фильтры или электростатические осадители). Вспомогательные сепараторы частиц 22 в этом случае являются обычными механическим сепараторами (например, мультициклон или цилонный коллектор пыли), которые не очень эффективны при сборе мельчайших частиц. Однако с точки зрения регулирования запаса это является преимуществом, поскольку это помогает избежать нежелательного разбавления рециркулируемого материала, частицы которого не удерживаются в реакторе.

В процессе работы в установившемся режиме с нерегулируемым возвратом твердых частиц из основного сепаратора частиц 20 общий или суммарный запас в CFB печи 6 и его распределение между плотной (нижний слой) и/или разбавленной (верхний слой) частями печи 6 определяется свойствами топлива 2 и сорбента 4 и входными потоками, эффективностями сбора основного сепаратора частиц 20 и вспомогательного сепаратора частиц 22, скоростью газа в CFB реакторе, разделением воздушной струи между воздухом 10, подаваемым через воздушную камеру, и пережигаемым воздухом 18, и расходом твердых частиц, выходящих через выпускной канал слоя, и скоростью рециркуляции твердых частиц из вспомогательного сепаратора частиц 22. В условиях установившегося режима скорость рециркуляции, определяемая требованиями производительности реактора, и скорость выпуска твердых частиц, собранных вспомогательным сепаратором частиц 22, поддерживает баланс твердых частиц в системе.

Система регулирования температуры слоя 80 вырабатывает требования увеличения запаса печи, когда измеренная температура печи становится выше заданного значения, или уменьшения запаса печи, когда измеренная температура печи становится ниже заданного значения. Заданная температура печи обычно является функцией нагрузки CFB реактора или котла (или парового потока котла) при условии подстройки (смещения) человеком-оператором. Для более динамической регулирующей реакции разбавленный слой запаса также измеряется как перепад давлений между двумя точками в верхней части реактора или печи 6 и сравнивается с плановым заранее установленным запасом печи, который является функцией нагрузки CFB реактора. Система регулирования температуры слоя 80 сравнивает измеренные температуру печи и перепады давлений с их соответствующими плановыми уровнями и вырабатывает сигнал требования, используя известные сигнальные технологические средства, соответствующий необходимому потоку частиц, рециркулируемому из накопителей 40 или 60 в печь. Этот сигнал требования сравнивается с реальной скоростью рециркулирования твердых частиц (измеренной как число оборотов в минуту шарового клапана или регулируемый поток L-клапана) и изменяет скорость рециркуляции для удовлетворения требования.

Для системы, показанной на фиг. 4, система регулирования температуры слоя 80 взаимодействует с индивидуальным средством регулирования потока 56 и/или 58 (см. фигуры 4a-4c), предусмотренными в рециркуляционной системе 52.

Для системы, показанной на фиг. 5, система регулирования температуры слоя 80 взаимодействует с индивидуальными средствами регулирования потока, предусмотренными и в инжекторной системе 74, и в рециркуляционной системе 52. Когда сигнал требования от системы регулирования температуры слоя печи 80 требует увеличения запаса печи, контрольный сигнал посылается в инжекторную систему 74 и рециркуляционную систему 52. Регулировка с обратной связью скорости рециркуляции в системе 52 обеспечивается путем взаимодействия системы регулирования уровня накопления твердых частиц 81 и системы регулирования температуры слоя 80. Когда есть сигнал увеличения запаса печи, такая регулировка будет увеличивать рециркулируемый поток через рециркуляционную систему 52, когда уровень бункера 42 является "высоким", или уменьшать рециркулируемый поток, когда уровень бункера 42 является "низким". Аналогично, когда есть сигнал об уменьшении запаса печи, в инжекторную систему 74 посылается сигнал остановки инжектирования твердых частиц и рециркуляционную систему 52 - сигнал об уменьшении рециркулируемого потока с соответствующей регулировкой с обратной связью, базирующейся на положении уровня в бункере 42.

Пределами, оказывающими воздействие на регулирующее действие для настройки и регулировки скорости рециркуляции, являются следующее: в вариантах фиг. 4 и 5 скорость рециркуляции через рециркуляционную систему 52 не может быть увеличена выше заранее установленного максимального предела потока, скорость рециркуляции через рециркуляционную систему 52 не может быть увеличена, когда уровень в накопителе 40 (фиг. 4) или бункере 42 (фиг. 5) находится у или ниже "нижнего" предела, поскольку не должно быть никакого значительного количества частиц для рециркулирования в то время, пока поддерживается напорное уплотнение, скорость рециркуляции через рециркуляционную систему 52 не может быть увеличена, когда разность общего запаса печи находится у или выше заданного максимального предела. (Это является первоначальной начальной системой ограничений, оказывающих воздействие на мощность вентилятора, подающего воздух в CFB реактор.) Система регулирования уровня накопления твердых частиц 81 регулирует уровень твердых частиц в накопителе 40 (фиг. 4) и в накопителе 60 и бункере 42 (фиг. 5).

В варианте фиг. 4 система регулирования уровня накопления твердых частиц 81: (а) открывает продувочный клапан 50, когда уровень твердых частиц в накопителе 40 находится у или выше заданного уровня (который может подниматься до и включать "верхний" уровень) и из системы регулирования температуры сло