專利名稱：特別用于燃燒設(shè)備的固體分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別用于燃燒設(shè)備的固體分離器
背景技術(shù)：
在專利FR2 850 156中描述了這種用于燃燒含碳?xì)堅(jiān)脑O(shè)備。 此設(shè)備包括用于還原氧化物的反應(yīng)器、笫一旋流器、用于煙氣熱回收 的交換器、用于將氧化物氧化的反應(yīng)器、第二旋流器、和用于控制循環(huán)的 氧化物的溫度的交換器，在該交換器中對(duì)在兩個(gè)反應(yīng)器中還原然后氧化的 氧化物進(jìn)行循環(huán)。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，固體可燃材料在進(jìn)入氧化物還原反應(yīng) 器之前被碾碎。首先通過(guò)將氧化物與燃料接觸而使氧化物被還原，其中該 燃料和由氧化物釋放的氧氣進(jìn)行反應(yīng)；然后通過(guò)使被還原的氧化物與空氣 接觸而使氧化物再生。尺寸減小的固體燃料顆粒允許更完全且更快速的燃 燒，并產(chǎn)生接近100%的飛灰。
這種在大氣壓力下工作、具有一體的二氧化碳捕獲(功能)、用于含 碳固體材料的燃燒的設(shè)備并不要求任何預(yù)先的空氣分離。由于此系統(tǒng)的簡(jiǎn) 單性和致密性，在提供用于產(chǎn)生電能的蒸汽的同時(shí)可以減少捕獲二氧化碳 的成本。
與還原反應(yīng)器相聯(lián)的第 一旋流器的出口處的固體顆粒包括金屬氧化物 顆粒和含碳?xì)堅(jiān)?，所述固體顆粒穿過(guò)虹吸管然后被朝用于去除含碳?xì)堅(jiān)?去除裝置引導(dǎo)。
這種去除裝置由蒸汽流化。通過(guò)此流化，細(xì)小且輕的顆粒例如含碳?xì)?渣被分離出并重新被引入還原反應(yīng)器，而密度較大且粒大的金屬氧化物顆 粒被朝氧化反應(yīng)器傳送。
這種是分離器的去除裝置包括形成有壁的內(nèi)部隔板，所述壁與分離器 的頂部形成一體，并在分離器的底部留出流動(dòng)空間，該去除裝置在流化固 體的通道上形成兩個(gè)分隔室，流化固體的高度提供了這兩個(gè)分隔室之間的 加壓密封。各個(gè)分隔室的流化由兩個(gè)蒸汽入口獨(dú)立控制，以便獲得在第一 分隔室中分離氧化物和含碳?xì)堅(jiān)约皩⒀趸锼瓦M(jìn)第二分隔室中所需要的 速度場(chǎng)。在第一分隔室上方，排放口將通過(guò)蒸汽獲得的含碳?xì)堅(jiān)鼈魉突剡€ 原反應(yīng)器。
此分離器是所述設(shè)備中的碳屏障，該碳屏障對(duì)于捕獲二氧化碳是不可 缺少的，二氧化碳是應(yīng)當(dāng)受到排放限制的溫室氣體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)改進(jìn)此分離器來(lái)增加此屏障的產(chǎn)量。通過(guò)本發(fā)明，
分層(segregation)現(xiàn)象得到加強(qiáng)，同時(shí)增加了用于在第一分隔室中處理 固體的時(shí)間，并將分離器保持為有限的尺寸。
為此，本發(fā)明涉及一種用于分離第一固體和第二固體的固體分離器， 第一固體的直徑和密度大于第二固體的直徑和密度，該分離器包括在分離 器的下部形成通道的基本豎直的第一內(nèi)部隔板，該分離器在流化固體的通 道上形成兩個(gè)分隔室，各個(gè)分隔室的流化由兩個(gè)流化氣體入口獨(dú)立控制， 以便獲得用于在第一分隔室中分離第一和第二固體并通過(guò)排放口排出第二 固體、以及將第一固體輸送到第二分隔室的速度場(chǎng)，其特征在于，所述第 一隔板在其基本豎直的面中的至少 一個(gè)上設(shè)置有流化氣體噴射器；第 一分 隔室設(shè)置有內(nèi)部障礙裝置，該內(nèi)部障礙裝置使固體的路徑偏轉(zhuǎn)并至少局部 設(shè)置有朝向所述第 一 隔板的流化氣體噴射器。
通過(guò)本發(fā)明，兩種類型固體的分層都得到了很大程度的增強(qiáng)。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述障礙裝置包括至少一個(gè)第二側(cè)部隔板，該隔 板包括與分隔室的豎直壁形成一體的壁，并在相對(duì)的豎直壁附近形成通道, 固體通過(guò)連接這兩個(gè)豎直壁的壁進(jìn)入分離器中。
優(yōu)選地，所述第二側(cè)部隔板在其面向所述第 一隔板的豎直面上設(shè)置有
所述噴射器。
有利地，所述障礙裝置包括多個(gè)交替的所謂的第二側(cè)部隔板，該第二 側(cè)部隔板中的一些與一所謂的豎直壁形成一體，其他的與相對(duì)的豎直壁形 成一體。
根據(jù)有利的特征，分離器包括堰(weir),該堰包括連接所述笫一隔 板和相鄰的所述第二隔板的壁，并在分離器的上部形成通道。有利地，所 述堰設(shè)置在所述排放口下方。
通過(guò)此附加特征，在開(kāi)始的分層后，兩種類型的固體的分離都得到改進(jìn)。
優(yōu)選地，所述笫一分隔室包括傾斜的底面，該底面從固體進(jìn)入分離器 的壁上的較高位置朝所述第一隔板附近的較低位置延伸。
所述傾斜的底面可以進(jìn)一步設(shè)有平行于其傾斜方向的槽道。 槽道之間的肋可以設(shè)有流化氣體噴射器。
通過(guò)前述特征，可以優(yōu)化對(duì)較大直徑和較大密度的固體的傳輸。 有利地，所述排放口位于所述豎直隔板附近。 分離器可以包括連接于其下部的提取器(extractor)。 有利地在所述第 一隔板下方設(shè)置V形閥，以便控制第 一隔板下方固體 的流率。
本發(fā)明還涉及一種用于燃燒含碳材料的設(shè)備的分離器，所述含碳材料 中的第一固體為氧化物顆粒，第二顆粒為含碳?xì)堅(jiān)?所述流化氣體主要包括蒸汽和/或二氧化碳。 所述氧化物顆?？梢允墙饘傺趸镱w粒。
本發(fā)明最后涉及一種包括這種分離器的用于燃燒含碳材料的設(shè)備，其 特征在于，所述分離器裝配在與還原反應(yīng)器相聯(lián)的旋流器出口處，或者直 接裝配在還原反應(yīng)器的出口處。


在此將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，所述附圖僅說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)
施例。
圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的分離器的第一實(shí)施例的豎直和水平縱向剖 面圖3到圖6是根據(jù)本發(fā)明的分離器的第二實(shí)施例的沿BB、 AA、 CC、
DD的豎直縱向剖面圖7是根據(jù)本發(fā)明的分離器的第三實(shí)施例的豎直縱向剖面圖8A到圖8C是根據(jù)本發(fā)明分離器的笫三實(shí)施例沿E-E的豎直橫向
截面詳圖9是#4居本發(fā)明的分離器的可選布置的豎直剖面圖IO是根據(jù)本發(fā)明的分離器的另一可選布置的豎直剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l和圖2中所示，用于分離密度不同的第一和笫二固體的固體分 離器1包括第一內(nèi)部豎直隔板2，其中，第一固體的直徑和密度大于第二 固體的直徑和密度，所述第一內(nèi)部豎直隔板2在下部形成通道，并在流化 固體的通道上形成兩個(gè)分隔室1A和1B,兩個(gè)分隔室之間的加壓密封由流 化固體的高度H提供，各個(gè)分隔室的流化由兩個(gè)流化氣體入口 3A和3B 獨(dú)立控制，以便獲得在第一分隔室1A中分離第一固體和第二固體以及將 第一固體傳輸?shù)降诙指羰?B所需要的速度場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明，第一分隔室1A設(shè)置有使固體的路徑偏轉(zhuǎn)的內(nèi)部障礙裝置。
根據(jù)示例，分離器大體為平行六面體形，且障礙裝置包括至少一個(gè)第 二側(cè)部隔板4A,該側(cè)部隔板4A包括與分隔室的豎直壁5A形成一體的壁 并在相對(duì)的豎直壁5B附近形成通道，固體通過(guò)連接這兩個(gè)豎直壁的壁5 進(jìn)入分離器。
障礙裝置可以包括多個(gè)交替的第二側(cè)部隔板，這些第二側(cè)部隔板中的 一些與一豎直壁形成一體，另一些與相對(duì)的豎直壁形成一體。根據(jù)圖l和 圖2中的示例，這些側(cè)部偏向器為兩個(gè)，其中一個(gè)4A與分隔室的豎直壁
5A形成一體并在相對(duì)的豎直壁5B附近形成通道，另一個(gè)4B與分隔室的 所述相對(duì)的豎直壁5B形成一體并在豎直壁5A附近形成通道。
根據(jù)本發(fā)明的重要的特征，第一隔板2在其基本豎直的面的至少一個(gè) 上設(shè)置有流化氣體噴射器E2，且優(yōu)選地，兩個(gè)豎直面均i殳置有這樣的嘖射 器，該噴射器在第一隔板2的高度上分布。
第一分隔室1A的障礙裝置還至少部分地設(shè)置有朝向第一隔板2的流 化氣體噴射器。根據(jù)優(yōu)選且示出的實(shí)施例，第二側(cè)部隔板4A在其面向第 一隔板2的豎直面上設(shè)置有這些噴射器E4A。
通過(guò)第二隔板的這種布置，固體的路徑在第一分隔室中延長(zhǎng)而沒(méi)有顯
著的分離器的堵塞。這在第一分隔室中提供了更好的固體分層。另外，在 較大直徑和密度的固體在第一隔板2下方通過(guò)前，設(shè)置在第一隔板2和相 鄰的第二隔板4A上的流化氣體噴射器進(jìn)一步增強(qiáng)了流化。
如專利FR2850 156中所述，這樣的分離器特別地用于含碳材料燃燒 設(shè)備，第一固體為金屬氧化物顆粒，第二固體為含碳?xì)堅(jiān)伊骰瘹怏w主 要包括蒸汽和/或二氧化碳。
在與還原反應(yīng)器相聯(lián)的第一旋流器的出口處，包括金屬氧化物顆粒和 含碳?xì)堅(jiān)墓腆w顆粒穿過(guò)虹吸管，然后穿過(guò)管道7被朝分離器1引導(dǎo)，該 管道7可設(shè)置用于控制固體的流率的閥。另外，為了控制通過(guò)所述分隔室 1A和1B之間的豎直隔板2的固體的流率，并為了產(chǎn)生用于保持固體的附 加空間和調(diào)節(jié)分離器中固體的高度，使用圖1中標(biāo)記為V的V形閥，并將 該閥定位在豎直隔板2下方。
通過(guò)流化，由含碳?xì)堅(jiān)纬傻募?xì)小且輕的顆?？梢员环蛛x并穿過(guò)豎直 隔板2附近的排放口 8重新引入還原反應(yīng)器，而密度較大且粒大的金屬氧 化物顆粒被朝氧化反應(yīng)器9傳送，流化氣體仍然可能穿過(guò)設(shè)置在第二分隔 室1B上方的第二排放口 IO排出。
圖3到圖6中示出根據(jù)本發(fā)明的分離器的另一特征。
這里，分離器還包括堰，該堰包括連接第一隔板2和第二相鄰隔板4A 的壁ll，并在分離器的較高部位中形成通道。在此堰處，第一隔板2在分 離器的下部關(guān)閉以Y更形成一種排出井。此堰i殳置在所述排放口 8下方，密 度較小且粒小的固體從該排放口 8溢出，根據(jù)具體的應(yīng)用，所述密度較小 且粒小的固體為含碳?xì)堅(jiān)?br> 確定排出壁ll的高度h，以允許排出接近分離器中流化固體的表面的 固體，在圖4中可見(jiàn)所述高度h，并且該高度h小于流化固體的高度H。
在此排出井中也設(shè)置了與分離器的上部壁形成一體的隔板11A,且該 隔板11A在分離器的底面處留出通道，以便提供壓力補(bǔ)償。
所述堰的布置保證了在分層的下游含碳?xì)堅(jiān)睦硐敕蛛x，所述分層由 設(shè)置有流化氣體噴射器E的第一隔板2和第二隔板4提供。
在圖7和圖8中示出根據(jù)本發(fā)明的分離器的另一特征。
笫一分隔室1A包括傾斜的底面12,該底面從位于壁5處的較高位置 朝第一隔板2附近的較低位置延伸，在壁5處固體由入口管道7進(jìn)入分離 器。有利地，底面相對(duì)于水平面傾斜大于或等于10。的角度。
傾斜的底面12還可以設(shè)置由平行于底面12的傾斜方向的肋12A分隔 的槽道12B，且這些肋12A可以設(shè)置流化氣體噴射器，穿過(guò)相應(yīng)的通風(fēng)箱 3A對(duì)這些噴射器進(jìn)行供給。
這種底面布置改進(jìn)了第一隔板2上游的較大直徑和較大密度的固體的 傳輸。
在圖8A到圖8C中示出這些肋的多個(gè)可選實(shí)施例。
才艮據(jù)圖8A和圖8B的可選實(shí)施例，每個(gè)肋12A包括一排朝上的噴射 器E,每個(gè)肋在橫向上包括如圖8A中示出的一個(gè)噴射器或如圖8B中所示 的多個(gè)噴射器。
根據(jù)圖8C中示出的可選方案，每個(gè)肋12A包括至少一個(gè)水平朝向且 設(shè)置在肋的側(cè)面上的噴射器E。
分離器還包括連接到其下部的提取器6。
在圖9中示出可選的分離器布置1，，該分離器布置l，的不同之處僅在 于其用于來(lái)自第二分隔室1B的氧化物顆粒的出口布置。
在此，這些固體通過(guò)向下朝向的排出管道11A排出，而不是直接排出
到氧化反應(yīng)器中。當(dāng)反應(yīng)器遠(yuǎn)離分離器l，時(shí)使用此實(shí)施例。
在圖10中示出另一可選的分離器l"，該分離器l，，與前一可選的分離
器的不同之處僅在于用于固體的入口布置。
如專利FR2 850 156中所述，上述分離器也可以直接安裝成與用于燃 燒含碳材料的設(shè)備的還原反應(yīng)器R相聯(lián)。
在這種情況下，分離器在入口處通過(guò)與前述管道7相同類型的管道連 接在此反應(yīng)器的底部，或者通過(guò)如圖10中示出的共用的壁部與此反應(yīng)器R 形成一體。
這樣，設(shè)有用于固體的入口的壁5具有與反應(yīng)器R的截平的壁共用的 部分5',在該部分中設(shè)有用于反應(yīng)器底部的固體通過(guò)的孔。
權(quán)利要求
1. 一種用于分離第一固體和第二固體的固體分離器，第一固體的直徑和密度大于第二固體的直徑和密度，該分離器包括在分離器的下部形成通道的基本豎直的第一內(nèi)部隔板(2)，該分離器在流化固體的通道上形成兩個(gè)分隔室(1A、1B)，各個(gè)分隔室的流化由兩個(gè)流化氣體入口(3A、3B)獨(dú)立控制，以便獲得用于在第一分隔室(1A)中分離第一和第二固體并通過(guò)排放口(8)排出第二固體、以及將第一固體輸送到第二分隔室(1B)的速度場(chǎng)，其特征在于，所述第一隔板(2)在其基本豎直的面中的至少一個(gè)上設(shè)置有流化氣體噴射器(E2)；第一分隔室(1A)設(shè)置有內(nèi)部障礙裝置，該內(nèi)部障礙裝置使固體的路徑偏轉(zhuǎn)并至少局部設(shè)置有朝向所述第一隔板(2)的流化氣體噴射器(E4A)。
2. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述障礙裝置包 括至少一個(gè)第二側(cè)部隔板(4A)，該隔板包括與分隔室的豎直壁(5A)形 成一體的壁，并在相對(duì)的豎直壁(5B)附近形成通道，固體通過(guò)連接這兩 個(gè)豎直壁的壁(5)進(jìn)入分離器中。
3. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述第二側(cè)部隔 板(4A )在其面向所述第一隔板(2 )的豎直面上設(shè)置有所述噴射器(E4A)。
4. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述障礙裝置包 括多個(gè)交替的所述第二側(cè)部隔板(4A、 4B),該第二側(cè)部隔板中的一些與 所謂的豎直壁(5A)形成一體，其他的與相對(duì)的豎直壁(5B)形成一體。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，分離器 包括堰，該堰包括連接所述第一隔板(2)和相鄰的所述第二隔板(4A) 的壁(11),并在分離器的較高部位形成通道。
6. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述堰設(shè)置在所 述排-文口 (8)下方。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，所述第 一分隔室(1A )包括傾斜的底面(12 )，該底面從固體進(jìn)入分離器的壁(5 ) 上的較高位置朝所述第一隔板(2)附近的較低位置延伸。
8. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述傾斜的底面 (12)設(shè)有平行于其傾斜方向的槽道(12B)。
9. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，槽道(12B)之間 的肋(12A)設(shè)有流化氣體噴射器(E)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，所述排 放口 (8)位于所述豎直隔板(2)附近。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，所述分 離器包括連接到其下部的提取器(6)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，在所述 第一隔板(2)下方設(shè)有V形閥(V),以便控制在第一隔板下方經(jīng)過(guò)的固 體的流率。
13. —種用于燃燒含碳材料的設(shè)備的根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述 的分離器，所述含碳材料中的第一固體為氧化物顆粒，笫二顆粒為含碳?xì)?渣。
14. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述流化氣體主 要包括蒸汽和/或二氧化碳。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的分離器，其特征在于，所迷氧化物顆 粒是金屬氧化物顆粒。
16. —種用于燃燒含碳材料的設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求13到15 中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，所述分離器裝配在與還原反應(yīng)器(R) 相聯(lián)的旋流器出口處。
17. —種用于燃燒含碳材料的設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求13到15 中任一項(xiàng)所述的分離器，其特征在于，所述分離器直接裝配在還原反應(yīng)器(R)的出口處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離第一固體和第二固體的固體分離器，第一固體的直徑和密度大于第二固體的直徑和密度，該分離器包括在分離器的下部形成通道的基本豎直的第一內(nèi)部隔板(2)，該分離器在流化固體的通道上形成兩個(gè)分隔室(1A、1B)，各個(gè)分隔室的流化由兩個(gè)流化氣體入口(3A、3B)獨(dú)立控制，以便獲得用于在第一分隔室(1A)中分離第一和第二固體并通過(guò)排放口(8)排出第二固體、以及將第一固體輸送到第二分隔室(1B)的速度場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，所述第一隔板(2)在其基本豎直的面中的至少一個(gè)上設(shè)置有流化氣體噴射器(E2)；第一分隔室(1A)設(shè)置有內(nèi)部障礙裝置，該內(nèi)部障礙裝置使固體的路徑偏轉(zhuǎn)并至少局部設(shè)置有朝向所述第一隔板(2)的流化氣體噴射器(E4A)。
文檔編號(hào)B01D45/08GK101378821SQ200780004300
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月2日
發(fā)明者C·比爾, J-X·莫林, S·蘇拉尼迪 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司