本發(fā)明涉及綠色能源發(fā)電，具體為一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

1、煤炭發(fā)電機組、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)下，發(fā)電廠向大氣排放了大量的二氧化碳和二噁英等其他污染物。如果要運用超臨界水氣化技術(shù)對煤電廠、垃圾焚燒發(fā)電廠進行重大技術(shù)改造，所需要的核心部件之一就是這種大容量、連續(xù)作業(yè)的高溫發(fā)電用外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器。

2、針對發(fā)電領(lǐng)域，曾長期作為汽輪機發(fā)電設(shè)備制造大集團的工程技術(shù)人員，本發(fā)明申請人明白，作為提供高溫?zé)釟怏w的外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，作為發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，不能隨意停機而要24小時、整月、整年連續(xù)作業(yè)、不能不滿足工況運作，如果不能為汽輪機組提供工況蒸汽或隨意停機，除了影響發(fā)電效率外，必然會造成包括汽輪機大軸、葉片和氣缸等設(shè)備的變形、斷裂與開裂等毀損，引起發(fā)電系統(tǒng)的癱瘓、電廠供電的中斷。

3、為此，給汽輪機提供工況蒸汽的發(fā)電用高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，將煤炭、垃圾等燃料物料在反應(yīng)器內(nèi)進行超臨界水氣化反應(yīng)，為后接外部蒸汽發(fā)生器或集成蒸發(fā)器提供高熱氣體，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)選用、運行方式等方面，有別于其他用途的外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，而有專門的設(shè)計、特別的要求和自身特點。

4、針對以上問題，提出了一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，采用本裝置進行工作，從而解決了上述背景中若不能為汽輪機組提供工況蒸汽或隨意停機，除了影響發(fā)電效率外，必然會造成包括汽輪機大軸、葉片和氣缸等設(shè)備的變形、斷裂與開裂等毀損，引起發(fā)電系統(tǒng)的癱瘓、電廠供電的中斷的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，包括設(shè)備殼體，所述設(shè)備殼體內(nèi)壁固定連接有內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒頂端固定安裝有臨界水射流端，所述設(shè)備殼體頂端開設(shè)有集氣室出口，所述集氣室出口內(nèi)壁固定連接有蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器端口處固定連接有發(fā)電用高溫干凈蒸汽出口。

3、進一步地，所述設(shè)備殼體和內(nèi)套筒之間固定連接有環(huán)內(nèi)殼換熱繞件，所述內(nèi)套筒側(cè)壁對稱固定連通有多個下部物料防回流高壓噴嘴，每個所述下部物料防回流高壓噴嘴的一端均與設(shè)備殼體外壁貫穿固定連接。

4、進一步地，每個所述下部物料防回流高壓噴嘴的一端內(nèi)部均固定連接有超臨界水防回流高壓噴嘴，所述設(shè)備殼體側(cè)壁固定連通有水箱，所述內(nèi)套筒內(nèi)部固定安裝有第二波形換熱組件。

5、進一步地，所述第二波形換熱組件的一端貫穿設(shè)備殼體側(cè)壁后與水箱固定連通，且另一端固定連接有第一波形換熱組件，所述第一波形換熱組件的一端依次貫穿內(nèi)套筒和設(shè)備殼體外壁后與發(fā)電用高溫干凈蒸汽出口固定連通。

6、進一步地，所述設(shè)備殼體內(nèi)部設(shè)有氣液分界面，所述氣液分界面位于第二波形換熱組件正上方，所述殼體側(cè)壁固定連通有固渣儲箱，每個所述超臨界水防回流高壓噴嘴的端口均與固渣儲箱固定連通。

7、進一步地，所述設(shè)備殼體外壁固定連接有物料防回流高壓噴嘴，所述物料防回流高壓噴嘴的一端固定連通有內(nèi)筒下部物料射流集束管，所述內(nèi)筒下部物料射流集束管的一端固定連通有物料箱，每個所述超臨界水防回流高壓噴嘴的端口處均固定連接有物料射流端。

8、進一步地，所述物料射流端的一端與內(nèi)筒下部物料射流集束管固定連通，所述設(shè)備殼體底部固定安裝有反應(yīng)器底座，所述反應(yīng)器底座頂端固定連通有多個內(nèi)筒底部超臨界水防回流高壓噴嘴，所述設(shè)備殼體側(cè)壁固定連接有超臨界水集束噴嘴。

9、進一步地，所述超臨界水集束噴嘴的端口處固定連通有超臨界水集束輸送管，所述超臨界水集束輸送管與內(nèi)筒底部超臨界水防回流高壓噴嘴底端固定連通，所述超臨界水集束輸送管內(nèi)部安裝有超臨界水。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

11、?1、本發(fā)明申請一種大容量連續(xù)作業(yè)的高溫發(fā)電用外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器不同于其他外循環(huán)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)安排、耐高溫壓力方面的參數(shù)設(shè)計等的創(chuàng)新措施，本反應(yīng)器專門用于“大容量”“連續(xù)作業(yè)”處置煤炭、生活垃圾等燃料物料，在無需增加其他化學(xué)催化劑的基礎(chǔ)上，24小時、整月、整年（除大修計劃停機外）在本反應(yīng)器內(nèi)進行超臨界水氣化反應(yīng)、獲得高熱氣體；該高熱氣體通過反應(yīng)器設(shè)置的內(nèi)殼內(nèi)外筒間環(huán)筒換熱繞件、內(nèi)殼內(nèi)氣液分界面下波形換熱組，以及可以安排的內(nèi)殼內(nèi)壁換熱壁等，反應(yīng)器外的換熱器等多種方式進行換熱，合并輸往后接的蒸汽發(fā)生器或集成蒸發(fā)器，以獲得合格干凈的高溫高壓蒸汽。比如，本發(fā)明申請通過9臺反應(yīng)器組合使用，可以為最先進的國產(chǎn)超超臨界1000mw煤電機組的汽機主蒸汽進口流量為2565.5噸/小時、主蒸汽壓力為31mpa、主蒸汽溫度為600℃的干凈合格工況蒸汽；因此，本發(fā)明申請反應(yīng)器產(chǎn)品，完全可以取代各種明火燃煤、垃圾焚燒的鍋爐，完全體現(xiàn)了本發(fā)明產(chǎn)品替代燃煤鍋爐這一發(fā)電核心設(shè)備的參數(shù)匹配功能與創(chuàng)新價值。

12、2、本發(fā)明申請一種大容量連續(xù)作業(yè)的高溫發(fā)電用外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器運用超臨界水氣化技術(shù)，在該反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)對燃煤電廠和垃圾焚燒電廠的燃料物料進行超臨界水氣化反應(yīng)、熱解，將有害的有機物分解為無害的無機鹽。經(jīng)固液分離器出來的一些無機酸可以經(jīng)分液后提取，而低溫水等引流至物料射流一起，再次進入反應(yīng)器參與反應(yīng)，實現(xiàn)“外循環(huán)”。運用本發(fā)明申請反應(yīng)器外部的固液分離、高熱氣體分離等措施，將改變原各類煤電廠和垃圾焚燒發(fā)電廠煙道中存在的碳化物、硫化物、氮化物、重金屬和煙塵的去向，不再向外部環(huán)境的排放。經(jīng)固液分離，固體中無機鹽可以提取，重金屬等無害固渣進入儲箱，可用于筑路、填土等。分離獲得的碳可以與氫合成為國內(nèi)外急需的綠色航空煤油、低碳汽柴油，滿足高質(zhì)量社會發(fā)展的需要。

13、3、正是由于本發(fā)明申請的一種大容量連續(xù)作業(yè)的高溫發(fā)電用外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器及其連續(xù)有效安全運行，煤電廠、垃圾焚燒發(fā)電廠以此確立的全新煤電發(fā)電系統(tǒng)、全新的危廢處置電廠，將從根本消除了二氧碳化物、粉塵、氯化氫、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、有機污染物、二噁英及重金屬等污染和其他原各類煤電廠和垃圾焚燒發(fā)電廠系統(tǒng)存在的各類尾氣、煙塵和渣土等，不再通過煙囪、煙道向外部環(huán)境排放，而是改造為完全受控利用，一些無機鹽將變廢為寶、變害為寶，各種廢棄物得到了利用，從而改變了原各類煤電廠和垃圾焚燒發(fā)電廠排碳排污現(xiàn)象，實現(xiàn)了向外部環(huán)境的零碳零污染排放和清潔安全發(fā)電的創(chuàng)新、改造；正是本發(fā)明申請改變了傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)以燃煤獲得蒸汽的方式，符合了國家低碳化改造、零碳化“碳中和”政策的要求，反映了中國社會高質(zhì)量發(fā)展對降污減碳的迫切愿望。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，包括設(shè)備殼體（7），其特征在于：所述設(shè)備殼體（7）內(nèi)壁固定連接有內(nèi)套筒（8），所述內(nèi)套筒（8）頂端固定安裝有臨界水射流端（14），所述設(shè)備殼體（7）頂端開設(shè)有集氣室出口（3），所述集氣室出口（3）內(nèi)壁固定連接有蒸汽發(fā)生器（1），所述蒸汽發(fā)生器（1）端口處固定連接有發(fā)電用高溫干凈蒸汽出口（23）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述設(shè)備殼體（7）和內(nèi)套筒（8）之間固定連接有環(huán)內(nèi)殼換熱繞件（22），所述內(nèi)套筒（8）側(cè)壁對稱固定連通有多個下部物料防回流高壓噴嘴（5），每個所述下部物料防回流高壓噴嘴（5）的一端均與設(shè)備殼體（7）外壁貫穿固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：每個所述下部物料防回流高壓噴嘴（5）的一端內(nèi)部均固定連接有超臨界水防回流高壓噴嘴（16），所述設(shè)備殼體（7）側(cè)壁固定連通有水箱（15），所述內(nèi)套筒（8）內(nèi)部固定安裝有第二波形換熱組件（4）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述第二波形換熱組件（4）的一端貫穿設(shè)備殼體（7）側(cè)壁后與水箱（15）固定連通，且另一端固定連接有第一波形換熱組件（2），所述第一波形換熱組件（2）的一端依次貫穿內(nèi)套筒（8）和設(shè)備殼體（7）外壁后與發(fā)電用高溫干凈蒸汽出口（23）固定連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述設(shè)備殼體（7）內(nèi)部設(shè)有氣液分界面（13），所述氣液分界面（13）位于第二波形換熱組件（4）正上方，所述殼體（1）側(cè)壁固定連通有固渣儲箱（17），每個所述超臨界水防回流高壓噴嘴（16）的端口均與固渣儲箱（17）固定連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述設(shè)備殼體（7）外壁固定連接有物料防回流高壓噴嘴（9），所述物料防回流高壓噴嘴（9）的一端固定連通有內(nèi)筒下部物料射流集束管（11），所述內(nèi)筒下部物料射流集束管（11）的一端固定連通有物料箱（10），每個所述超臨界水防回流高壓噴嘴（16）的端口處均固定連接有物料射流端（6）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述物料射流端（6）的一端與內(nèi)筒下部物料射流集束管（11）固定連通，所述設(shè)備殼體（7）底部固定安裝有反應(yīng)器底座（20），所述反應(yīng)器底座（20）頂端固定連通有多個內(nèi)筒底部超臨界水防回流高壓噴嘴（12），所述設(shè)備殼體（7）側(cè)壁固定連接有超臨界水集束噴嘴（21）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)電用大容量連續(xù)作業(yè)的高溫外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于：所述超臨界水集束噴嘴（21）的端口處固定連通有超臨界水集束輸送管（18），所述超臨界水集束輸送管（18）與內(nèi)筒底部超臨界水防回流高壓噴嘴（12）底端固定連通，所述超臨界水集束輸送管（18）內(nèi)部安裝有超臨界水（19）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大容量連續(xù)作業(yè)的高溫發(fā)電用外循環(huán)漿態(tài)床反應(yīng)器，可在煤電廠、垃圾發(fā)電廠每小時處理100噸物料。本產(chǎn)品具有殼體與內(nèi)筒雙重結(jié)構(gòu)，由“設(shè)備殼體、內(nèi)套筒、外部換熱器、內(nèi)套筒波形換熱組件、筒間環(huán)筒換熱繞件、內(nèi)套筒環(huán)繞換熱壁、下部物料射流集束管、集氣室、水箱、外部固液分離器、固渣儲箱、超臨界水射流集束管、超臨界水射流管、高壓噴嘴部件”等組成。反應(yīng)器集氣室等設(shè)有多個壓力閥預(yù)防過壓。各換熱件與雙筒間及內(nèi)殼內(nèi)均焊接硬連接。換熱后氣流、固液分離后液體均再入反應(yīng)、外循環(huán)。本產(chǎn)品9臺組合用，可連續(xù)為最先進1000MW汽機供2565.5噸/小時、31MPa、600℃主蒸汽。本產(chǎn)品可助實現(xiàn)低碳化改造、廢棄物利用和“碳中和”目標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：杜錦根
受保護的技術(shù)使用者：上海絲竺投資有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17