專利名稱：流化床反應(yīng)塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流化床反應(yīng)塔，尤其是聚集物和固體可從流化室里 成中心性排放的流化床反應(yīng)塔，其具有一個流化室、 一個氣體進口和 一個氣體出口。必要時氣體進口以及氣體出口可以設(shè)計為多個。
背景技術(shù)：
在所述反應(yīng)塔運行過程中， 一個被稱作流化床的，在流化室里形 成。我們可以理解它是一個氣體和固體物質(zhì)的混合物，處于紊流狀態(tài)。 因為流化床有紊流，使進入流化床的固體物質(zhì)、氣體和水相互之間混 合的非常好，所以在這里有可能產(chǎn)生最佳的傳質(zhì)或吸附。古典流化床， 循環(huán)流化床或所謂的回流式循環(huán)流化床反應(yīng)塔都被用于各種化學(xué)工 藝流程。大多數(shù)情況下，氣體從底部到頂部地穿過反應(yīng)塔。在氣體入 口之后，反應(yīng)塔有一個收縮區(qū)，它可以由一個流化板(穿孔板)組成， 或者由單個或多個噴嘴組成(以下描述為噴嘴底)。在這個收縮區(qū)域， 氣體速度應(yīng)足夠高以使上面的固體顆粒不會跌落。在收縮區(qū)上方，有 一個流化室，它可以是圓柱體，圓錐體，或者是一個圓錐部分再跟著 一個圓柱部分。在流化室的上面，許多反應(yīng)塔在側(cè)壁上有一個氣體出 口管，指向側(cè)面。其它設(shè)計中心排列的氣體出口管是指向頂部。大家 所知的流化床反應(yīng)塔設(shè)計的主要缺點是流量變化的氣體(例如由上 游系統(tǒng)引起的)經(jīng)常會引起流化床波動，從而降低工藝流程的效率和 /或引發(fā)對運行的持續(xù)干擾，如對上游系統(tǒng)的運行。解決方法是氣體再循環(huán)(氣體返回)或者增加輔助空氣到反應(yīng)塔的進氣流中，這樣經(jīng) 過反應(yīng)塔的最小氣流量，在大多數(shù)情況下不會低于滿負(fù)荷率的60%。
而因為與反應(yīng)塔連接的系統(tǒng)常常需要流量的波動在30%到100%之 間，所以要耗費相當(dāng)大的能源和設(shè)備費用，以穩(wěn)定反應(yīng)塔內(nèi)的工藝過 程(增加氣體流速至大于60%)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的，就是創(chuàng)造一種流化床反應(yīng)塔，其流化床可 以在幾近穩(wěn)定的參數(shù)(尤其是穩(wěn)定的氣體流速)下運行，即使是在變 化的進氣流量(例如30%至100%)情況下，也可以進行最優(yōu)化調(diào)整。
為實現(xiàn)上述第一發(fā)明目的，本發(fā)明的流化床反應(yīng)塔l，其流化室 4包括一個圓錐形或拋物線形套殼3，該套殼容納有一個也是圓錐或 者拋物線形狀的插入物2。通過這種設(shè)計，在套殼3和插入物2之間 形成了一個構(gòu)成流化室4的環(huán)形空間，并且產(chǎn)生了一種氣體流速，這 種氣體流速可以是保持不變的，或保持減少的、保持增加的，這取決 于兩種組件的幾何形狀。因此這種反應(yīng)塔也被稱作穩(wěn)定流速反應(yīng)塔。
當(dāng)(按照雙箭頭5方向)降低或提高插入物2，流化室里的氣體 流速可以增加或減小。所以當(dāng)進入反應(yīng)塔的氣流速度變化時，通過降 低或提高插入物， 一個幾乎穩(wěn)定的氣體流速能夠在環(huán)形空間內(nèi)獲得。
即反應(yīng)塔可以設(shè)計成配有的環(huán)形空間的流化室4其橫截面能夠 縮小或擴大(見圖l或圖2)。
本發(fā)明使以前所知的昂貴的解決方法顯得多余。而且，這項發(fā)明 可以在負(fù)荷范圍很廣的情況下，建立穩(wěn)定的運行環(huán)境，而通常這種運行環(huán)境僅在穩(wěn)定的氣體流速下才可能獲得。通過使用穩(wěn)定環(huán)形空間反 應(yīng)塔，能夠使對上游或下游系統(tǒng)的影響最小化。環(huán)形空間流化室反應(yīng) 塔，因其依本發(fā)明的幾何形狀套殼和插入物，使得流化床的運行最佳 化成為可能——尤其是當(dāng)經(jīng)過流化床反應(yīng)塔的氣流速度變化時—— 由此可以避免對上游或下游系統(tǒng)的強烈負(fù)面影響。
大家所知的流化床反應(yīng)塔的另一個問題是在沒有以穩(wěn)定氣體流 速運行的"循環(huán)流化床"以及靜態(tài)流化床里，聚集物會在流化室里下 沉或落下，多數(shù)情況是沿著墻壁。當(dāng)聚集物到達(dá)收縮區(qū)域時，它們會 被很高速度的氣體沖散，這樣會引發(fā)相當(dāng)大的壓力高峰，特別是在最 大氣流量< 70% - 80%的負(fù)荷范圍之內(nèi)。這種壓力高峰會對電廠運行 造成相當(dāng)大的干擾，從而阻礙電廠的正常運行。
解決這個問題，即為本發(fā)明的第二個目的。
為了解決這個問題，發(fā)明人提供了一個聚集物分離器(見圖4)， 它可以設(shè)計成一個環(huán)形空間開口 6或是設(shè)計成大量錯列的開口 ，排列
在流化床反應(yīng)塔流化室的圓周上，或是設(shè)計成反應(yīng)塔中心處的一個出 口。這個開口可以位于流化室圓柱部分下面的圓錐形大端，就在圓錐
形大端和圓柱形部分的連接處；也可以位于傳統(tǒng)流化床反應(yīng)塔的圓柱 形部；還可以是在噴嘴底的任何地方或者環(huán)形空間流化室外壁或者 內(nèi)錐的任何地方。
使流化床反應(yīng)塔最優(yōu)化的聚集物分離器，聚集物可以通過圓周上 的幵口或噴嘴底處的排放出口從流化室被排放出去。特別是針對不同 負(fù)荷下運行的流化床工藝流程，本發(fā)明會創(chuàng)造一個更加穩(wěn)定的運行環(huán)境，相當(dāng)大地減少對連接系統(tǒng)的影響。
聚集物分離器的功能是從流化室4中分離再循環(huán)聚集物和聚結(jié) 物。然后這些固體物質(zhì)可以通過受控或者非受控給料器8再次送入流 化床。如圖4所示，帶環(huán)形空間開口6的聚集物分離器，在這里，固 體物質(zhì)被送到浮動槽7，通過比如均勻分布在圓周上的幾個管道等，以 受控的方式，從浮動槽被送至流化床反應(yīng)塔。
使用本聚集物分離器，可以減少以前所必須的支出。而且，聚集 物分離器在負(fù)荷范圍很廣的情況下，創(chuàng)造了更加穩(wěn)定的運行環(huán)境，通 常這種運行環(huán)境僅在較小的負(fù)荷范圍(氣流量)內(nèi)才有可能獲得。對 反應(yīng)塔上游或下游系統(tǒng)的沖擊，將通過聚集物分離器的使用而最小 化。
大家所知的流化床反應(yīng)塔的又一個問題是煙氣出口。在傳統(tǒng)反 應(yīng)塔頭部設(shè)計中，含固氣體從中心排放到頂部或按一個方向排放到側(cè) 面。因為在此頭部區(qū)域，氣體通常有一個比反應(yīng)塔其它區(qū)域要高的核 流，所謂"輥狀"流動會出現(xiàn)，引發(fā)沿著反應(yīng)塔墻壁的固體回流。 如果使用中心出口朝向頂部的原理，那么"輥狀"流動是均勻的，但 是可能會有一個固體集合體，它們會像聚集物一樣沿著墻壁下沉。如 果是一個側(cè)面的橫向出口，那么可以部分地避免這種集合體，不會有 如此明顯的"輥狀"形成，但是氣流仍不均質(zhì)，會有更明顯的局部聚 集物形成。
避免上述影響則為本發(fā)明的第三個目的。
本發(fā)明使得負(fù)載產(chǎn)品的氣體可以先徑向、然后向下排放，即經(jīng)由環(huán)狀排列開口(這些開口最好均勻分布在反應(yīng)塔的圓周上)或經(jīng)由一 個完全開放的環(huán)形空間開口 ll排放(見圖3)。由此，到達(dá)有核流的 反應(yīng)塔頭部的固體，將在所有方向通過最短徑向路徑被均勻排放。通 過這種方式，聚集物的形成以及聚集物的尺寸都被減小。特別是在變 化的負(fù)荷(氣流量)中運行的流化床工藝流程。本發(fā)明可以創(chuàng)造更加 穩(wěn)定的運行環(huán)境，相當(dāng)大地減少對反應(yīng)塔上或下游系統(tǒng)的沖擊。


下面結(jié)合附圖示例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明的環(huán)形空間的流化室主要設(shè)計1結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的環(huán)形空間的流化室主要設(shè)計2結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3為本發(fā)明的環(huán)形空間氣體出口立體示意圖。
圖4為本發(fā)明的帶聚集物分離器立體示意圖。
圖5為依照本發(fā)明的反應(yīng)塔簡單流程圖，附帶一個下游固體物 質(zhì)分離器和固體再循環(huán)通道。
具體實施例方式
根據(jù)圖1或圖2,反應(yīng)塔1的流化室4包括一個圓錐形或拋物 線形套殼3，該套殼容納有一個同樣是圓錐形或拋物線形狀的插入物 2。通過這個設(shè)計，在套殼3和插入物2之間形成了功能為流化室4 的環(huán)狀空間，環(huán)狀空間產(chǎn)生氣體速度，這種速度既可以是保持不變的， 也可以是保持降低的或保持增加的，這取決于兩個組件的幾何形狀。 所以這種反應(yīng)塔也可以稱作穩(wěn)定流速反應(yīng)塔。
通過一個調(diào)節(jié)裝置(沒有詳細(xì)顯示)，按雙箭頭5的方向降低或提高插入物2，環(huán)狀空間的幾何形狀被改變，從而流化室內(nèi)的氣體速 度會增加或減少。于是，當(dāng)送入反應(yīng)塔里的氣流速度變化時，通過降 低或提高插入物2，可以在環(huán)狀空間內(nèi)獲得幾乎穩(wěn)定的氣體流動速 度。環(huán)狀空間可以通過增加或減小流化室從底部到頂部的橫截面方式
來實現(xiàn)(見圖l或2)。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)塔有一個聚集物分離器(圖4)，它被設(shè)計成 一個環(huán)狀空間開口 6，或是設(shè)計成在流化床反應(yīng)塔流化室的圓周上排 列的大量錯列開口，還可是設(shè)計成位于反應(yīng)塔中心的一個出口。聚集 物分離器6開口可以位于流化室的圓錐形大端，就在圓錐形大端和圓 柱形部分連接處，也可以位于傳統(tǒng)流化床反應(yīng)塔的圓柱形部分，還可 以位于在噴嘴底部的任何地方或者環(huán)形空間反應(yīng)塔外墻或者內(nèi)錐體 的任何地方。聚集物分離器可以確保聚集物在落到噴嘴底之前，在環(huán) 狀槽7里大部分地被側(cè)向轉(zhuǎn)移。聚集物的剩余部分，到達(dá)噴嘴底部的 開口，通過排放裝置從噴嘴底部去除，該排放裝置沒有詳細(xì)顯示。
聚集物分離器的功能是分離從流化室4而來的再循環(huán)聚集物和 聚結(jié)物。然后這些固體物質(zhì)可以通過受控或非受控給料器8再次送入 流化床。
如圖4所示，帶有環(huán)狀空間開口的聚集物分離器6。這里，固 體物質(zhì)被送到浮動槽7,以受控的方式，通過比如均勻分布在圓周上 的幾個管道8，從浮動槽7再被送至流化床反應(yīng)塔。
通過這種方法，可以在大的負(fù)荷范圍內(nèi)達(dá)到更加穩(wěn)定的運行環(huán) 境，通常這種環(huán)境僅在較小負(fù)荷范圍(氣流量)內(nèi)有可能實現(xiàn)。使用聚集物分離器將使對反應(yīng)塔上游或下游系統(tǒng)的沖擊最小化。
如圖3所示， 一個帶有環(huán)狀排列出口開口 11的反應(yīng)塔，這些開口最好均勻地分布在反應(yīng)塔l的圓周上，這樣，負(fù)載產(chǎn)品的氣體將徑
向排放，然后如果必要時向下排放9。如此到達(dá)有核心流動的反應(yīng)塔頭部的固體將通過最短路徑、尤其是徑向向所有方向被均勻排放。通過這種方式，聚集物的形成被減少以及其尺寸被減小。特別是對在變化的負(fù)荷(氣流量)中運行的流化過程，本發(fā)明可以創(chuàng)造更加穩(wěn)定運行環(huán)境，并且相當(dāng)程度地降低對反應(yīng)塔上游系統(tǒng)或下游系統(tǒng)的沖擊。
環(huán)狀空間出口還可以裝配一個氣體導(dǎo)向圓錐體10 (見圖2)，它可以更加提高氣體和固體混合物的排放。
本發(fā)明的流化床反應(yīng)塔的氣體進口其為至少一個噴嘴或環(huán)形
空間噴嘴。
如圖5，本發(fā)明的流化床反應(yīng)塔，連接有一下游固體物質(zhì)分離器12，其與一個容器或一個浮動槽13通過滑道相連或連成一個單元14，被分離出來的固體就收集在分離器中。而容器或浮動槽13也與反應(yīng)塔1有通道15相連，被收集的固體物質(zhì)從這里被運回到反應(yīng)塔1和/或排放。
本發(fā)明的流化床反應(yīng)塔，其特征是所述的下游固體物質(zhì)分離器12為可控的，當(dāng)氣流小時，分離器的壓差就低，當(dāng)氣流大時，分
離器壓差就高。
本發(fā)明的流化床反應(yīng)塔可用于a:凈化熔爐或焚化廠的煙氣；b:凈化任何種類的氣體混和物； c:流化床內(nèi)焚燒燃料或垃圾；
d:催化工藝流程，吸附工藝流程和/或吸收工藝流程; e:通過流化床所含物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化。
權(quán)利要求
1、流化床反應(yīng)塔(1)，其特征是所述的流化床反應(yīng)塔的流化室(4)有一個環(huán)形空間開口，或是均勻分布在圓周上的開口(6)，使回流固體或其他固體可以排放；或是所述的流化室的噴嘴底的正上方有一個出口，通過這個出口，回流固體或其他固體能夠排放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)塔(1)，其特征是所述的 流化床反應(yīng)塔的流化室(4)裝有可用其調(diào)整流化室截面的插 入物(2)，從而在變化的或穩(wěn)定的氣流量下可以調(diào)整氣體流速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的流化床反應(yīng)塔(1 )，其特征是所述的流化室(4)包括一個對縱軸來說是圓錐形或拋物形的套殼(3)， 它容納有一個對縱軸來說也是圓錐形或拋物形的插入物(2)，所以在套殼的內(nèi)表面和插入物的外表面之間，就形成了一個構(gòu) 成流化室的環(huán)形空間；并且反應(yīng)塔裝備有調(diào)整裝置，能夠軸向 調(diào)整套殼(3)和插入物(2)之間的位置以改變環(huán)形空間截面 的面積。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一項流化床反應(yīng)塔(1 )，其特 征是所述的反應(yīng)塔的氣體出口為環(huán)形空間開口，或是分布在 流化室圓周上的開口 (11)，氣體在圓周處均勻地從反應(yīng)塔徑 向排放出來。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流化床反應(yīng)塔(1 )，其特征是所述的流化床反應(yīng)塔的氣體進口其為至少一個噴嘴。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流化床反應(yīng)塔(1 )，其特征是所述的流化床反應(yīng)塔的氣體進口其為環(huán)形空間噴嘴。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流化床反應(yīng)塔，其特征是所述的流化 床反應(yīng)塔(1)的氣體出口有一個錐形插入物(10)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流化床反應(yīng)塔，其特征是所述的流化 床反應(yīng)塔(1)的氣體出口有一個錐形插入物(10)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項所述的流化床反應(yīng)塔，其特征是: 所述的流化床反應(yīng)塔(1)用于 a:凈化熔爐或焚化廠的煙氣； b:凈化任何種類的氣體混和物； c:通過流化床所含物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化； d:吸附工藝流程和/或吸收工藝流程。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的流化床反應(yīng)塔(1)，其特征是所述的通過流化床所含物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化為流化床內(nèi)焚燒燃料或垃圾，催化工藝流程。
全文摘要
一種穩(wěn)定流速流化床反應(yīng)塔(1)，其流化室(4)有一個環(huán)形空間開口，或是均勻分布在圓周上的開口(6)，或是流化室(4)的噴嘴底的正上方有一個出口，使回流固體、聚集物或其他固體能夠排放。在此基礎(chǔ)上，反應(yīng)塔(1)的流化室包含一個圓錐形套殼(3)，套殼可以容納一個也是圓錐形的插入物(2)。如此，在套殼(3)和插入物(2)之間形成了一個構(gòu)成流化室(4)的環(huán)形空間，并且產(chǎn)生了可以是保持不變的，也可以是保持增加的或保持減少的氣體流速，這取決于兩種組件的幾何形狀。本發(fā)明可以創(chuàng)造更加穩(wěn)定的運行環(huán)境，特別是針對不同負(fù)荷下運行的流化床工藝流程，相當(dāng)大地減少對反應(yīng)塔上或下游系統(tǒng)的沖擊。
文檔編號B01J8/24GK101683603SQ20091017067
公開日2010年3月31日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·崔瑪 申請人:塞巴斯蒂安·崔瑪