流化床的利记博彩app

专利名称:流化床的利记博彩app
本发明涉及一种包含成堆粒子材料的流化床，这些粒子材料可以是粒状固体燃料，或者是以燃烧固体燃料所产生的灰渣形式而存在。另方面，流化床可由难熔质粒子所组成，特别用于对一个或多个浸没在流化床里的元件进行热处理，以便从这些元件上除去胶质物，涂料或者沾染物;也可用于其他的目的，其中需要把上述一个或多个元件在预定的温度范围内浸渍在预定的气氛内。其他的用途和各种化学反应有关，即上述元件的尺寸可使其自身流化以实现化学反应或热处理。另外的应用是难熔质粒子把热从流化气体传给热交换器，因此可以把热传输给分离的气体或液体。然而应该清楚的是，在使用上述各种情况时，上述的粒子材料或难熔质粒子都被进入流化床的流化气体所流化。过去，细粒的流化介质都被装在扩散瓦管里，该瓦管可用多孔性陶瓷或多孔金属制成，也可用其上冲压或机加工有许多个小孔的金属板制成。但是，使用这种扩散瓦管时会产生困难。例如，各种瓦管很难绕其周边进行密封，也不易更换破损的瓦管。另外，热膨胀的差异也会产生问题，使陶瓷瓦管产生裂纹或使金属瓦管翘曲。而且金属瓦管中的孔洞经常被流化介质或某些气体的沉积物所堵塞。使用扩散瓦管的另一个缺点是它不能把流化气体进入床之前把不同的组分分离出来。如果气体的组分构成可燃的或爆炸的混合物时，由于扩散瓦管可能发生回燃(light-back)或者由于瓦管表面上燃烧火焰所引起的过热，都要求进行这种分离。
为了克服上述的某些缺点，曾经有人建议制造一种有孔的管子或喷射管总成，置于容器内靠近其底部，并和容器外部的流化气体源连接。这种装置有某些缺点。在非流化或静止的状态下，某些细粒的流化材料可通过小孔进入喷射管，由此降低了流化气体扩散的效率，某些情况下甚至部分或全部地阻塞喷射管。另外一个缺点是由下面的情况引起的，为了避免在喷射管的长度上造成水平压力降，在喷射管的长度的多个点上装上供气管，把流化气体导入，供气管固定在容器的较冷的底层上，这种配置导致了喷射管相对于供气管的温差移动，然后使总成产生扭曲变形和破裂。另外一个问题是，喷射管一般是不均匀地被加热，例如，流化床的流化区的管子的顶部比邻近容器较冷的底层的管子的底部要热些。因此就引起喷射管沿着其水平轴线的扭曲。还有另外一个缺点，就是在深床内的粒状流化材料，在流化开始的时刻会受到滞后作用。这是由于沿着喷射管的长度的初始压力差引起的，因此，从邻近喷射管高压区的小孔喷出的气体会在粒状流化材料中清出一个通道，这样就减少了从小孔喷出的气体的压力降。这就促使形成射流或气体直接流动作用，因此气体优先地从低压降小孔喷出，而喷射管的其余小孔没有清除通道就不能达到充分的流动，于是引起了流化床的不均匀的流化。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的流化床，可以避免上述的各种缺点。按照本发明所提供的流化床，它包含有容器，放置在容器内的成堆的粒子材料和把流化气体导入上述粒子材料中的带孔管或喷射管总成，该总成支撑在容器内。靠近底部有一定间隔的地方，并和容器外面的流化气体源连接，其特征在于上述喷射管总成至少包括一个循环形状的喷射管，使流化气体可在喷射管内自由环流，当上述气体以非径向方向被喷入时就可以使气体重复循环移动。
上述喷射管总成的各个喷射管上设有多个短喷咀或钻孔，构成流化气出口，一个单独供应流化气体的喷管切向配置在上述喷射管的水平轴线上，使各喷射管内的气体环流。通常使流化气体的重复循环速度比进入喷射管的粒子材料的突变速度大些，使上述管内的所有粒子材料迅速被吹出。应该注意，气体的最小重复循环一旦建立，沿着带孔的喷射管的喷射的长度上的压力要保持在各点上相等，这样，保证流化床的流化平稳。在生产实践中，要求使喷射管内的气体重复循环速度足够大，以便把热从热区传输到较冷区，或者把再循环气体的热用以均匀加热喷射管。这样，喷射管的扭曲可以最小。各喷射管的内表面还可被氧化，有助于热量穿过喷射管轴线的热辐射。
在一种喷射管总成的装置中，至少包含有一个循环形状的管，它有两个平行的，通常是直线的部分，在其靠近的两端上用一对端部连接起来，这种情况下，有时可以在上述每个直线部分的长度中点或接近中点的地方装上一个独立的喷管，每个喷管各和一个独立的供应管相连通。这样的装置是可能的，因为上述两个直线部分之间的距离和上述部分的整个长度相比要小得多，热膨胀的差异可被忽略。
各喷射管的设计要使流化气体的压力降较低。因此，当总成采用一个以上的喷射管时，要保证在总成的每个喷射管和喷管中，气体流过各喷管的压力降的总和以及相应的喷射管孔口的总面积必须相等。
喷射管总成中流化气体的重复循环和现有的已知设计相比具有一系列的优点，例如，可以迅速地把喷射管总成中的任何粒子材料喷出。另一个优点是在整个喷射管总成中气体的压力是恒定的，使通过管孔口时的压力降较低，同时还保证了流化床流化的平稳。在防止热变形方面，喷射管任何可能温度差的均衡则是另一个优点。最好使用单一的流化气体喷管连接点，这种装置实际上容许喷射管总成无约束的热移动，还可使变形减到最小。
要使气体压力沿着各喷射管的长度达到基本上恒定，而另方面人们已经发现，从喷射管总成下面有少量的气体向上流动，可以对流化床的粒子起润滑剂的作用，还大大减少了上述的粒子滞后作用。所需的“润滑”气体的容积少于流化气体总容积的10%，把“润滑”气体喷入到喷射管总成下面的靠近床容器底层的一层较粗和/或较致密的粒子中去。如果流化床本身的温度比进入喷射管总成的气体温度大好多，上述的提供重复循环流化气体的循环喷射管就会产生问题，这时重复循环气体将从喷射管壁接受对流热，因此经过重复循环的气体温度要比刚喷入管的气体温度高些。因此，刚进入喷射管并从喷射管孔口喷出的气体的流动特性就和那些经过重复循环后从相同孔口喷出的气体的流动特性有所不同。
如果喷射管的上部处在流化床的流化区或部分流化区里，流化床和喷射管壁之间传热速率就较高;而上述喷射管的下部如果处在塌落区或非流化区，则流化床的塌落区或非流化区和喷射管壁的相邻部分之间，就没有或者只有少量的传热发生，这样就会产生另外一个问题。喷射管的上下部之间的温差由于管壁的热传导以及内壁对重复循环气体的辐射和对流传热而逐渐减少，但是这种传热的补偿作用有时不够充分，不能阻止喷射管壁上下部分之间产生的不允许的温差，导致了沿喷射管轴线的不同的热膨胀，从而引起了横向皱折或翘曲。流化床和进入的流化气体之间显著的温度差异的影响可以通过预热进入的气体而减少，最好的预热温度至少在流化床温度的400℃范围以内，这样减少循环气体和喷射管壁之间的传热。另一方面，喷射管也可这样来设计，使其上部和由于接触流化区或部分流化区而引起的高热通量隔开。这种绝热可用几种方法完成，例如喷射管可以被一层致密的和/或粗粒的粒子所复盖，这层粒子在任何流化气体流率下都不会被流化，这可设想作为一种特殊应用。另一方面，喷射管的上部可以用一个绝热体和床的流化区绝热开。实现上述绝热的另一个方法是修改喷射管的上部，使流化床中直接和喷射管上部接触的粒子不被流化，因此它们可在流化床的流化部分和喷射管壁的上部之间起绝热体的作用。对于高温流化床，例如，操作温度至少900℃的流化床的情况，需要预热进入的流化气体，并且在喷射管的上部设置绝热体。
预热进入的流化气体(如果采用时)可以用任何方便的方法来实现。
当流化气体刚从喷射管总成喷入处于塌落或静止状态的流化床时，还会产生另一个问题。这样的塌落粒子材料使离开喷射管总成的流化气体产生严重的不均匀流动，最坏情况下，流化床的某个或某些部分仍然保留塌落或非流化的状态，而床的其他部分则可能流化太强或过流化。这个问题在某些情况下可以通过振动流化床或搅动其内的物体来克服，本发明的另一有利的特征设想设置一个屏蔽装置，当流化床处于塌落或静止状态时，它可以和喷射管结合起来正好在喷射管下面形成一个空穴。这个空穴可以容许流化气体自由地从喷射管的喷咀或出口喷出。这样促进了流化气体均匀地向上流过流化床，并防止了气体流率的不均匀性，不象其他情况下在床中引起局部的塌落区。
现在参照附图详细叙述本发明，附图中图1是按照本发明制造的流化床的一个实例的局部剖视图。
图2是图1中喷射管的喷咀或孔口的布置情况的放大局视图，上述喷咀或孔口构成流化气体的出口，它另外还表示了把“润滑”气体输入到一层较粗和/或致密的难熔质粒子中去的情况。
图3是图1所示的喷射管总成的俯视图，喷射管用于把气体输入到流化床的粒子介质中，本实例应用于圆形容器。
图4是另一个喷射管总成的俯视图，表示可用于非圆形容器的一种典型的装置。
图5是一个低压降喷管的放大局部剖视图，表示了喷射管和流化气体之间的连接，图6是按照本发明制造的流化床的另一个实例的局部剖视图。
图7是流化床底部的局部剖视图，表示图6中的喷射管总成是怎样被一层未流化的较粗的或较致密的粒子所绝热的。
图8是喷射管的断面的局部放大视图，表示了一种流化床非流化粒子材料层在流化粒子喷射管壁之间形成热绝缘的方法。
图9是图8中箭头“A”处看到的局部剖视图，和图8中所用的比例相同。
图10是喷射管和屏蔽装置的局部放大剖视图，屏蔽装置在喷射管下方造成一个空穴。
图11是图10中所示的装置的俯视图。
现在参照附图1，图中画出了一个流化床，它包含有容器10，其中装有一大堆细粒介质11，例如难熔质粒子。在图示的例子中，该容器被一个环形腔12所包围，后者本身又被绝热材料13所包围。上述环形腔用作电加热元件的空间，或者用作热气体通过的腔室，以便使热量传过容器10的壁加热上述的一堆难熔质粒子11。因此，在本例中，流化床是由容器外面施加的热来加热的。但是不用说，本发明也适用于把气体以可燃烧混合物加进难熔质粒子中的装置，该混合物被点火，以便对难熔质粒子提供内部热或表面热。另一方面，固体燃料或钢球等小组分或各种化学粉末都可用来代替难熔质粒子。
在容器10的底部装有喷射管总成。在图1和图3所示的实例中，上述喷射管包含有四个同轴的喷射管，分布在垂直间隔的两层上，上述各管的外形都是无端的(例如循环的)。例如，当可燃烧流化气体混合物被输入流化床时，有时要用两层管，这种情况下，大约一半的所需燃烧空气或氧气就输入到底层的喷射管16和17中去，而气体燃烧和余下的燃烧空气则输入到顶层管14和15上。但是必须清楚，对大部分流化气体来说只需要一层喷射管，在其它的设计中可以在这一层中使用一个或两个以上的循环喷射管。
还装有两个垂直延伸的气体输入管，即用于输入气体燃料和空气的管18和输入空气的管19，它们和切向的喷管21连接，后者又和喷射管14，15和16，17连接，使它们互相连通，这样和可以使压缩气体从流化床外部的供气源通过上述管18和19，再经过喷管21流入到喷射管14，15和16，17中去。这样，管18有两个喷管21，它们分别和上层的喷射管总成的内环和外环连接，而管19的两个喷管21则分别和下层喷射管总成连接。当然，在只使用一层喷射管时只需要一个气体输入管，把气体供应给各对同轴的喷射管。
图4表示了用于矩形或槽形截面容器的一种喷射管总成的布置情况。在本装置中，循环喷射管包括两个直线平行部分24，在其邻近的端部上各用一个U形端部25和一个头部26连在一起，形成一个气体循环的闭合回路，该气体是由至少一根垂直延伸管23送气的，管23和一对切向配置的喷管21连接，分别把流化气体输入上述两平行部分24中，上述喷管的安排，可相互促进喷射管内流化气体的环流。应该清楚图4只表示一个喷射管总成，而在生产实践中，一个容器可能需要多个这样的喷射管总成，它们并排着或头尾相连，也可能需要两层这种喷射管，按图1所示的方式安装，这时就要加上第二根垂直延伸管29和另一对切向喷管22，以便供应气体给第二层喷射管总成。
图5更详细地描绘了一根垂直延伸的流化气体送气管35，它和低压降喷管30连接，后者又和循环喷射管31连接，图5中只表示了喷射管31的一短段。喷管30以一个角度倾斜于喷射管轴线，使喷射管内的气体作循环移动。图示的实例中，喷管用机加工或模压做出倒圆33和扩口端34，以便减少气体流过喷管时的压力降。
还应该清楚，图1，3，4和5所示的装置中，喷管21，22和30按水平平面安装，并固定到一个垂直延伸的送气管上，但这只是一种方便的安装而已，也可能需要使喷管垂直定向，使它们从上方或从下方进入喷射管，这时就需要配以水平延伸的供气管。
上述喷射管14，15，16，17和31在绕其圆周的一定间隔上形成有向外伸出的喷咀或孔口28，使每个喷咀或孔口和垂直方向倾斜一个角度，比方说倾斜40°，因此成对的相邻喷咀或孔在垂直直线的两个相对方向上倾斜。但是相邻的一对喷咀或孔口28不需要在同一个垂直平面内。如图1所示，有多个垂直管27和喷射管16和17连通，以便把“润滑”气体供应给一层较大和/或致密的粒子层20，这些“润滑”气体透入粒子层20，再上升进入流化床的较小和/或较稀的炉子堆11中去。在这里上述气体可防止粒子11的阻塞作用。每根管27内设有阻尼孔35，以限制润滑气体的数量，使之只占流化气体总使用量的小比例(比方说少于10%)。
上述喷咀或孔口28的数量和尺寸将决定流化气体向上流过容器横截面的流动方式和速率。因此出口喷咀或孔口的数量和尺寸的安排应该能够提供任何需要的流动方式，例如沿床断面上有均匀向上的流动速率，或者使床周边的流动速率比其中部的流动速率大些或小些。
应该懂得，在上述装置中，流化气体被切向安置的喷管21导入喷射管14，15，16，17和31中，使上述循环喷射管总成内的流化气体产生施转或圆周运动，如果环内的流化气体速度足够高，这种运动将足以在重复循环的气流中夹带任何粒子，这些粒子是在床静止时通过喷咀或孔口28渗入喷射管内的。这些夹带粒子再次从喷咀或孔口中喷出，以便清除喷射管，使流化气体在上述喷射管内充分和无阻碍地流动。而且，重复循环的流化气体如果速度足够，将使热量从上述喷射管的热区传输到较冷区去，从而防止其变形。处理喷射管的内表面，增加热辐射折出，有助于传热，其中一种处理方法包括金属喷射管的予氧化或者使陶瓷管内径表面变粗糙。
应该懂得，图1和图3所示的喷射管总成的布置，从平面图上看要使各层只固定在一点上，上层用送气管18固定和支撑，而下层用送气管19固定和支撑。因此各层可以比较自由热膨胀或收缩，虽然在实际上可以用图中未示的任何方便的方法来限制其整体移动。在图4中也是把一个循环喷射管用一个送气管固定起来，由于喷射管平行部分的长度相对于两平行部分中点之间的较短距离要长好多，由于温差的移动可被承受，因此可保证热应力被限制在容许的水平内。
现在参照图6。图中表示了一种流化床，它包含有和前面一样的容器10，其中装有成堆的粒子介质，例如难熔质粒子11。在图示的实例中，上述容器被环形室12所环绕，环形室12本身又被绝热材料13所包围，上述环形室用作电加热元件的空间，或者用作热气体通过的腔室，以便使热量传过容器10的壁加热上述难熔质粒子堆11，这和对图1的结构所进行的描述一样。流化床和图1的情况一样，被施加在容器外面的热量所加热，当然，可以换个方法，把气体以可燃烧混合物的形式加入到难熔质粒子中，把可燃烧混合物点燃，对难熔质粒子提供内部热或表面热。另一方面，固体燃料或小元件，例如钢球或各种化学粉末等可以被用来代替难熔质粒子。在容器10的底层上装有包括两个在一层内的同轴封闭环的喷射管总成，流化气体通过一根垂直延伸的气体输入管18a和切向配置的喷管21a导入封闭环内。
图7表示喷射管14a和14b是怎样借助于底层的较粗和/或较致密的粒子11a而和流化床粒子11实现绝热的，底层粒子由于密度和尺寸比流化床粒子11要大，没有被流化，这样就防止了上述喷射管壁和流化床之间通过传导和对流而迅速地传输热量。
图8表示了喷射管14a，它具有典型配置的流化气体出口或喷口28，其上部和外部固定有不连续板36。运行时，在上述板36上形成锥形的未流化粒子材料，再和粒子材料37静止区一起把喷射管14a的上部隔离开，抑制流化床粒子11和喷射管的上述上部之间的传热。把棒料38或相似物焊接或固定到喷射管上，以水平支撑和固定板36。
图9表示变换的方法，它把板36纵向地固定到喷射管14a的外部上表面上。这样，采用金属板时，把各板的一端39点焊到喷射管外部上表面上，这时不需要棒料38。另一方面，应用于温度非常高(例如1050℃以上)的流化床的板36可以用陶瓷材料制成，这时它们可以水平地支撑在固定于喷射管14a的棒料38上，并靠焊接或固定在喷射管14上的销40松驰地安置在纵长方向上，上述销40插入板36上较大尺寸的孔41内。
正如前面所指出的那样，当流化床和进入的流化气体之间存在明显的温差时，所产生的任何有害作用可以通过预热(以任何合适的方式)进入的流化气体来抑制，这个方法可以和上述绝热方法一起使用或者代替之。
现在参照图10和图11，图中表示了一种其底部装有出口喷咀或孔口43的喷射管42，使用时流化气体通过孔口43进入流化床。一个屏蔽装置安装在上述喷射管42上，它包括有一对用任何合适的金属或陶瓷材料制成的壁板44和45，每个壁板的底端有向外弯折的凸缘46，47。上述壁板可以很方便地用横截面为槽形形状的间隔横板48相互连接起来，使之沿长度方向有一定间隔，横板48的两侧边和上述金属结构的壁板44和45焊接一起，上述横板48放置在喷射管42顶上，而壁板44和45则焊接到喷射管的标号49所指的位置上。
而图10中可以看到，上述屏蔽装置的两凸缘46和47在喷射管42的下方构成了一个空穴，用标号50来表示，空穴50使流化气体不受阻碍而自由地流过喷咀或出口43。上述气体的自由流动可避免向上流过流化床时形成的任何气体流率的不均匀性，这样就防止了在床内形成任何非流化区。
上述按照本发明的流化床的实施方案具有下述的优点1.导入流化气体的喷射管总成的热膨胀或收缩的差异被上述总成内的迅速再循环气体的传热性能所减少。可以通过使喷射管的内表面变粗糙或涂色来增大热辐射的放射性和接受性，从而扩大这种传热。另外，前面已经叙述过，各喷射管支撑在一个位置上(例如支撑到一个送气管上)，喷射管上可能产生的应力会进一步降低，甚至消除。
2.喷射管总成内的重复循环的流化气体(通过提供了大于粒子突变速度的足够高的重复循环速度)可以把在流化气体处于静止状态时通过孔口进入该总成的任何粒子喷射出去。另外，可以使用沾染粉屑的流化气体(可以被预热)，而不用担心喷射管总成的变形和堵塞上述气体的自由流动。
3.喷射管总成内的流化气体的重复循环保证了气体压力沿着循环系统的长度上基本上是恒定的。这样就使喷射管孔口能够在相同孔口面积下提供相同容积的气体流量，并且穿过孔口时有较低的压力降。
4.整个流化喷射管内的均匀的压力可以防止起动时粒子的阻塞或粒子“滞后”现象。这种粒子“滞后”可以通过供应较少量的润滑气体，使之从上述总成渗入床底的一层较粗和/或致密的粒子材料中去来进一步减少。粒子“滞后”现象还可以通过如上所述的屏蔽装置来减少或消除。该屏蔽装置安装在喷射管上，使用时可在喷射管底下促使形成一个空穴。
5.使用低压降喷管，再和上述的沿循环系统的长度上流化气体压力基本均匀的优点结合起来，就可以使流化气体的供应压力减低。
6.流化气体沿着喷射管长度的温差所产生的任何输出气体流动的变化以及喷射管变形的问题可以通过预热进入的流化气体和/或通过在喷射管的上部形成一层或一锥形的非流化粒子(上述层或锥形的粒子起绝热层的作用)来减少，或者另外通过把喷射管进行绝热来减少。
7.如上所述的喷射管总成(它构成了把流化气体导入和喷射进流化床的装置)的制造，安装和修理比较便宜的。它们可容易地用钢或陶瓷材料来制造。
权利要求
1.一种流化床，它包括有容器，放置在容器内的成堆的粒子材料和把流化气体导入上述粒子材料中的带孔管或喷射管总成，该总成支撑在容器内靠近底部有一定间隔的地方，并和容器外面的流化气体源连接，其特征在于上述喷射管总成至少包括一个循环形状的喷射管，使流化气体可在喷射管内自由环流，当上述气体以非径向方向被喷入时，就可以使气体重复循环移动。
2.权利要求
1的流化床，其特征是喷射管或各喷射管是环形形状的。
3.权利要求
2的流化床，其特征是至少设有一对环形的喷射管，它们互相同轴配置。
4.权利要求
1的流化床，其特征是喷射管或各喷射管包括有一对基本上成直线的平行部分，其两个反向端用一个尾部和一个头部相连。
5.权利要求
1的流化床，其特征是设置有多个喷射管，它们配置在垂直相隔的至少两层内。
6.权利要求
1或2或4的流化床，其特征是喷射管或各喷射管用至少一个切向倾斜的喷管和流化气体送气管相连接。
7.权利要求
1或2或4的流化床，其特征是在流化床的底部装有一层粒子，它们比其余部分的粒子要粗些和/或致密些。
8.权利要求
7的流化床，其特征是设有多个向下伸出的喷射管出口，它们伸入上述较粗和/或较密的粒子层中去，使用时可以把“润滑”气流喷入上述层中，在任何给定时间内这样喷出的润滑气体的容积和同时间内从喷射管喷出的流化气体的总容积相比只占较小的比例。
9.权利要求
1的流化床，其特征是送入喷射管总成的流化气体的速度要足够大，足以把床处于静止或塌落状态时进入喷射管总成孔口内的任何粒子喷出去。
10.权利要求
1的流化床，其特征是喷射管或各喷射管的出口孔口以倾斜于垂直线的方向向下伸出，在运行时，流化气体通过该输出孔口喷入被流化的粒子中。
11.权利要求
1或10的流化床，其特征是喷射管或各喷射管沿其上部设置有盖板，运行时其上表面构成塌落区或非流化区，对喷射管提供热绝缘。
12.权利要求
1或10的流化床，其特征是喷射管或各喷射管上设有一个屏蔽装置，它包括有一对相间隔的壁板部分，它们分别和喷射管的两侧相接，每个壁板部件的下端有向外弯折的凸缘，上述屏蔽装置适于在喷射管下方形成一个没有粒子材料的空穴，屏蔽装置至少延伸到喷射管流化气体输出孔口下面。
专利摘要
一种流化床包括一个容器10，其中装有成堆的粒子材料11，还装有喷射管总成，例如管14，15，16和17。它们和一个或多个送气管18和19连接，后者在容器外面和流化气体源连接。该喷射管设有输出孔口或喷嘴28，可使流化气体喷入粒子材料中。各喷射管是循环形状的，借助于一个或多个切向倾斜安装的喷管21可以使流化气体在该喷射管内重复循环。
文档编号B01J8/24GK86101920SQ86101920
公开日1987年9月30日 申请日期1986年3月22日
发明者布赖恩·哈丁 申请人:布赖恩·哈丁导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan