專利名稱：具有流體保護分布器的流化床反應(yīng)器的制作方法
在發(fā)明涉及一種流化床反應(yīng)器，它包括一個反應(yīng)室，反應(yīng)室具有大致垂直的側(cè)壁，它橫向限定了流化態(tài)粒子床，該反應(yīng)器還包括一個氣體分布板，通過氣體分布板初級氣被輸進反應(yīng)室。該反應(yīng)室具有一個用于輸入粒子床物料的入口，在該反應(yīng)室的上部還具有一個排氣用的出口。
在流化床反應(yīng)器中，粒子床物料的一部分可由反應(yīng)器中將要處理的物料形成，換句話說，物料可以是惰性的，或是參加處理過程的，或是參加反應(yīng)器加熱過程的。該顆粒物料被初級氣流化，上述初級氣是通過裝在氣體分布板上的氣體分布裝置供給的。該氣體分布板還具有一個粒子床物料支承構(gòu)件。
采用的流化介質(zhì)，如該床物料可以是惰性的或是參加將要進行處理過程的，或是參加加熱過程的。
目前所用的流化床反應(yīng)器用于許多不同的目的，如用于燃燒過程，氣體過程以及化學(xué)的和冶金過程。因為流化床反應(yīng)器可以使得在一種氣體和另一種要處理的固體，液體或氣態(tài)物料之間產(chǎn)生有效的接觸，獲得一個高反應(yīng)效率使溫度均勻并獲得良好的工藝可控性。無論如何，反應(yīng)器越大，保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)和在轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)下控制反應(yīng)器就越困難。在較大的反應(yīng)器中，在貫穿反應(yīng)室的所有橫截面實現(xiàn)流體的均勻分布和/或顆粒物料的均布特別困難。流體的不均勻分布會引起一系列問題。
在燃燒過程中，所有的顆粒、液體的或氣體的燃料或者它們的混合物，可以在流體床反應(yīng)器中燃燒。該燃料，如以凈化氣體為目的附加物或其它化學(xué)反應(yīng)用的附加物一般通過側(cè)壁上的噴嘴或通過在氣體分布板中的噴嘴導(dǎo)入。
流體燃料如油一般通過油噴槍(Lances)導(dǎo)入，它裝在離該氣體分布之上大約0.5米的側(cè)壁開孔處。油與作為分布介質(zhì)用的壓縮空氣一起噴入，一般能進入反應(yīng)室大約1米處。在大反應(yīng)器中，側(cè)壁和反應(yīng)室中心之間的距離大于油進入該床的距離，這樣油的分布將是一個不安全因素。
采用經(jīng)過油槍增加供油的方法不能解決上述問題，因為為了預(yù)防過熱和床顆粒的燒結(jié)特別是在緊靠供油位置處，供油量有大約500公斤/小時的限制，例如，能量密度(the energy density)一般應(yīng)該低于7500千焦耳/米2。當(dāng)分布其它流體燃料或反應(yīng)物進入大的流化床反應(yīng)器中時，會出現(xiàn)類似的問題。
現(xiàn)在公知的流體燃料噴嘴排列裝置如美國專利4165040所述，它包括帶有一種流體燃料噴槍和一種流化氣體噴嘴的組合，這些組合被均勻分布在一個分布板上。該燃料噴嘴在環(huán)繞燃料噴嘴的套管上具有流體氣體的入口裝置。這種排列布置使流體燃料霧化，如可以提供一種均布的油和初級氣一起進入一個燃燒室。
這里存在一個維修服務(wù)的問題，諸噴嘴在一種高溫和高應(yīng)力環(huán)境下工作，這會造成這些燃料噴嘴的堵塞，因而需要周期性的檢查燃料噴嘴，并且更換已壞的噴嘴，以保證燃料在反應(yīng)器中的均勻燃燒。在負載變化時壓力差超過噴嘴負荷，堵塞的事故常常會發(fā)生。在工作狀態(tài)下，在一個柵格板上清洗噴嘴是非常復(fù)雜的?；蚴潜仨毑捎脤⒄麄€系統(tǒng)關(guān)閉來清洗，或是相當(dāng)復(fù)雜地更換噴嘴裝置。
美國專利4259088公開了種在流化床反應(yīng)設(shè)備中的流體燃料分布裝置，按照該發(fā)明，流體燃料穿過一個水平管路被導(dǎo)入，該管路埋在非流化態(tài)粒子床物料中。這個筆直的流體管路甚至在設(shè)備工作情況下也是易于清洗的。管路的終端進入非流化態(tài)粒子床物料的低凹處，在該低凹處粒子床物粒被流化。該裝置需要在氣體分布板上至少兩個不同高度的燃氣分布噴嘴，以便在非流化態(tài)的和流化態(tài)的粒子床材料之間形成一個輪廓相交的表面。位于顆粒材料非流化態(tài)層上面的噴嘴不得不遠離高出側(cè)壁上噴嘴的位置。另外，為了在反應(yīng)器的較高位置的橫截面上獲得一個均勻空氣的供應(yīng)，不同的燃氣噴嘴不得不具有不同的開口尺寸，這是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
上述低凹部分或低處是相對小的，最好在5-6英寸深。引導(dǎo)油或流化態(tài)氣體進入這些有限的區(qū)域會產(chǎn)生燒結(jié)的大事故。在相對窄的區(qū)域內(nèi)得到噴嘴的均勻分布是困難的。不均布的噴嘴使顆粒的物化態(tài)不均勻。更進一步地講，油可以使在該凹處的床層顆粒變濕，使它們互相粘附形成較大的非流化態(tài)顆粒。還有當(dāng)燃料和空氣噴嘴排列得太近時也有溫度升得過高的事故。當(dāng)安排這種非流化態(tài)顆粒覆蓋流體管路時，該流體噴嘴幾乎不能排在空氣噴嘴之上較高的水平處。在柵格板之上高水平處需要非常大量的非流化床層顆粒保護管路，這大量的顆粒側(cè)需要一個很結(jié)實的支承板，很厚的非流化態(tài)顆粒將導(dǎo)致在非流化層中有很深的不合適的凹陷。
在法國專利50860中公開了一種流化床反應(yīng)器，其反應(yīng)室被一個夾壁分成兩個單獨的流化應(yīng)部分，夾壁是用水管排成的。通過一個管子顆粒燃料被送入兩個分室，該管子裝在兩室之間的夾壁中。該燃料系統(tǒng)不容易清洗，并且沒有提供一個貫穿該反應(yīng)室橫截面的燃料的均勻分布。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種在反應(yīng)器所有橫截面中均勻輸入和分布燃料的大型流化床反應(yīng)器，它可以把燃料送到反應(yīng)器里距其側(cè)壁遠近不同的各處。并且按照本發(fā)明，一種均布流體燃料或反應(yīng)物進入較大尺寸的流化床的床反應(yīng)器中，是通過一個安全可靠和容易清洗的流體輸入裝置而完成的。采用了本發(fā)明，因流體分布而導(dǎo)致顆粒物料燒結(jié)的事故減少到最小程度。
按照本發(fā)明的觀點。所提供的一處流化床反應(yīng)器，其中進入反應(yīng)器的初級燃氣是被分流的，最好穿過在底盤中的分布噴嘴來分流，如氣體分配板，該噴嘴在底盤上或在距底盤表面的一很小距離位置上具有燃氣輸出開口。初級燃氣最好以一個大致上不變的距離從底盤越過該反應(yīng)室的所有橫截面而進入反應(yīng)室。如果必要的話，可以在這部分排列幾種不同分布的導(dǎo)管。
流體供給裝置被安裝在反應(yīng)室內(nèi)高于初極燃氣分布器位置的一定距離處。該流體供給裝置包括一個連接于流體入口的流體導(dǎo)管，該入口在一個側(cè)壁上。上述流體導(dǎo)管最好水平沿伸進入反應(yīng)室的中部，以便靠反應(yīng)室周邊(如壁)噴出的流體對距側(cè)壁甚遠的中部位置進行流體分布。該流體導(dǎo)管的出口端可以距側(cè)壁大于1000毫米，大約在高于初級氣分布板100-1000毫米的高度(如最好高于初級氣導(dǎo)入位置大約300-600毫米)。
該流體導(dǎo)管裝在底盤上的豎直部件里，該部件在反應(yīng)室中保護導(dǎo)管，防止被腐蝕和損壞。覆蓋流體導(dǎo)管的部件最好從側(cè)壁到反應(yīng)室的中部大致上沿導(dǎo)管全長沿伸，該部件可以把流化床較低的部分分成若干區(qū)。流體出口也可直接配置在側(cè)壁上以便在側(cè)壁附近分布流體。
上述豎直部件是為了允許流體導(dǎo)管穿過，它最好為100至400毫米寬，最好大于1000毫米長，其長度取決于反應(yīng)室相對側(cè)壁的距離?？梢杂卸鄠€流體導(dǎo)管豎直部件系統(tǒng)伸入反應(yīng)室內(nèi)不同距離處，以確保流體在反應(yīng)室的所有橫截面上的均勻分布。該豎直部件可以有例如距離底盤大約200-1100毫米的高度。該部件最好采用一種耐火材料或其它適用的材料，以承受在反應(yīng)室內(nèi)的熱腐蝕。該部件通常厚到足以容納流體管路，并且為了反應(yīng)室里熱的定量傳播，該部件與導(dǎo)管是絕熱的。
本發(fā)明提供一種用來將流體導(dǎo)入流體床反應(yīng)器的簡單結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以被用于如采用液體燃料的流體床燃燒器，如油或細小顆粒懸浮液燃料，如懸浮在水和蒸汽中的煤。一個油槍可以被裝在一個豎直部分的油和初級氣不能互相干撓的高度上。本發(fā)明也能用于引導(dǎo)如以凈化氣體為目的含附加物的懸浮液進入燃燒器。不同種的可泵送的流體如可燃液體或氣體、煤/水、泥漿或吸著劑如石灰石或白云石，應(yīng)用本發(fā)明可以把它的均勻分布地送入流化床反應(yīng)器。
按照本發(fā)明，可以獲得以下優(yōu)點-更有效的流體分布和因此使流體進入較大尺寸的流化床反應(yīng)器時使流體混合得更好。
-把局部過熱和顆粒燒結(jié)事故減少到最小程度。
-易于清洗流體供應(yīng)裝置，以及-在反應(yīng)器中不需要在不同位置上用不同類型的燃氣噴嘴。


本發(fā)明參照附圖將進一步詳述，其中附圖1是本發(fā)明反應(yīng)器實施例的垂直剖視圖。
附圖2是沿附圖1A-A的水平剖視圖。
附圖3是附圖1反應(yīng)器的豎直部件的放大端視圖。
在附圖1中顯示流化床燃燒器1的下半部分，它具有燃燒室2，帶有基本上垂直的側(cè)壁3，它橫向限定了顆粒材料流化床，流化床燃燒室的周邊側(cè)壁一般是管形壁，如隔板壁，在燃燒室的下部側(cè)壁襯有耐火材料，以便在受熱和強腐蝕狀態(tài)下受損害最小。顆粒床物料通過一個入口4進入燃燒室，該物料可由惰性材料組成如沙子和/或顆粒燃料，如果這種燃料在燃燒室內(nèi)是可燃燒的話。另外，顆粒附加物如以凈化氣體為目的CaO或Ca(OH)2可以通過入口5加入該燃燒室。
在燃燒室內(nèi)的顆粒物料被初級氣流態(tài)化，該初級氣是從一個燃燒室下面的空氣室或風(fēng)箱6導(dǎo)入的。一個底盤或氣體分布板7安裝在該燃燒2和空氣室6之間?？諝鈬娮?裝在該氣體分布板7的開孔里，以便將空氣從空氣室6導(dǎo)入燃燒室2。為了使在燃燒室2內(nèi)的顆粒材料流態(tài)化，空氣以足夠大的速度輸入。該空氣也為燃燒過程提供了氧氣。所有的空氣噴嘴8在高于底盤7的一個大致為常量的水平上分布空氣。
除去空氣之外的其它適用的燃氣可用作初級流化氣體，如惰性氣體或在反應(yīng)室2內(nèi)參加化學(xué)反應(yīng)的氣體。為了氧化目的可采用富集氧的空氣。如果需要二級燃氣，可以通過噴嘴9將其導(dǎo)入反應(yīng)室2的較高部分。
在底盤7上，一個灰渣出口10是用于從反應(yīng)器中排出灰渣和最終排出其他顆粒。
豎直部件11安裝在底盤7上，它從側(cè)壁3的一面向燃燒室內(nèi)延伸。豎直部件11從底盤向上延伸進入一個明顯高于空氣噴嘴的位置，如高于初級氣入口200至1100毫米。該部件11用耐火材料制成(如陶瓷或耐火磚)，或用其它材料但它要經(jīng)得起在流化床1下部的不利環(huán)境。部件11可以被支撐件17加強(如金屬板)。
流體導(dǎo)管如油槍，通過開孔13穿透側(cè)壁3并通過一個豎直部件11的內(nèi)部到反應(yīng)室2的內(nèi)部區(qū)域。流體燃料14如油通過導(dǎo)管12和分配空氣15一起被輸入燃燒室，用在這個裝置里的燃料是一種液體，氣體或甚至是一中可泵送的細小固體懸浮液，或者是上述物質(zhì)的任意混合物。導(dǎo)管12也可以導(dǎo)入其它流體，如反應(yīng)劑、天然氣，快速揮發(fā)性燃氣或反應(yīng)物，細分氣化木炭，不燃燒的飄塵，或用于凈化氣體為目的的不同種類的吸附劑。流體通過噴嘴16進入燃室2。為了使流體分布在燃燒室的整個橫截面上，將流體管路排列成如附圖2所示，以確保流體的均勻分布。油槍組最好用大于0.5米2/槍的流體分布容量(a pluid distribution capability)的。
可以采用不同長度的導(dǎo)管12，以便流體均勻分布。并且安裝在側(cè)壁上的流體噴嘴18可以使流體緊靠反應(yīng)器2的周邊壁3分布。
各流體導(dǎo)管12可以安裝在同一側(cè)壁3上，替代被連接于所有的四個側(cè)壁的導(dǎo)管，如若從反應(yīng)器的一側(cè)控制空氣和流體的供給更方便的話。這當(dāng)然使一部分不得不多經(jīng)過一半路程進入反應(yīng)器1。
另外，按照本發(fā)明，提供了一種供應(yīng)燃料進入流化床反應(yīng)器的方法，該方法包括步驟(a)通過一個氣體分布板把在一個大致不變的水平上的一種初級氣(例如空氣)送入反應(yīng)室;(b)在顯著高于初級氣進入反應(yīng)器水平的位置上，將流體直接輸入反應(yīng)室的中心部分。流體最好在高于初級氣體輸入水平為100至1000毫米距離之間(如300-600)的水平上分布。當(dāng)反應(yīng)器是燃燒器時，流體最好是流體燃料，在燃燒過程開始時初級氣是含氧的燃氣。對于在反應(yīng)器內(nèi)的燃燒過程，流體燃料可以是主要的燃料或者它可以是反用于燃燒過程開始時的輔助的燃料，在步驟(b)中可以將流體送入反應(yīng)器側(cè)壁附近，并且也可以通過裝于氣體分布板上的耐火部分的一個或多個流體導(dǎo)管，使流體從一邊的側(cè)壁被送入反應(yīng)器內(nèi)的一段距離處。
本發(fā)明不傾向于將任何實施限制在上述實施例所涉及的流化床反應(yīng)器中油的分布的范圍內(nèi)，但是，不脫離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和原理的不同的模型及應(yīng)用是允許的，本發(fā)明將按照權(quán)利要求的最寬的范圍解釋，以便包含所有設(shè)備和工藝。
權(quán)利要求
1.一種流化床反應(yīng)器，包括--一個反應(yīng)室，具有用于橫向限定流化床顆粒材料的側(cè)壁，側(cè)壁大體是垂直的；--一個安裝于反應(yīng)室的氣體分布板；--在氣體分布板上的一種多噴嘴裝置，通過所述的氣體分布板將足夠速度的流化氣體送入反應(yīng)室，以使顆粒物料流態(tài)化；其特征在于--在高于上述氣體分布板的水平上供應(yīng)流體進入上述反應(yīng)室的裝置，所述的流體供應(yīng)裝置至少包括一個流體導(dǎo)管，它在高于所述多個流化氣體供應(yīng)噴嘴裝置100-1000毫米之間的一個位置上，該導(dǎo)管從一側(cè)壁或上述分布板上板上的開孔延伸到所述反應(yīng)室；--用于基本上覆蓋導(dǎo)管全長的裝置，所述的覆蓋裝置包括一個安裝在所述氣體分布板上的細長的豎直部件，它從一個側(cè)壁基本上垂直地延伸進入所述的燃燒室。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于其多個流體導(dǎo)管以在所述反應(yīng)室整個橫截面上均勻分布的方法裝在所述的反應(yīng)室里。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于不同長度的流體導(dǎo)管配置在所述的反應(yīng)室里。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于每個流體導(dǎo)管具有大于0.5m2的流體的分布容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于覆蓋裝置由耐火材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于覆蓋裝置用支撐物加強。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于其豎直部件的寬度介于100-400毫米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于其豎直部件長度大于1000毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于其豎直部件延伸的高度在高于所述氣體分布板的200-1100毫米之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于每個流體導(dǎo)管介于所述流化氣體分布噴嘴裝置之上300-600毫米之間的高度上延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于其所述的流體導(dǎo)管供給流體燃料如油、燃料氣或煤/水泥漿使其進入一個為了燃料燃燒的流化床反應(yīng)器內(nèi)的一個燃燒室的中心處，上述流體導(dǎo)管裝在高于所述的噴嘴裝置的位置上，所述噴嘴裝置使流化氣體進入所述的燃燒室。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其特征在于所述的流體導(dǎo)管是油槍。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其特征在于多個流體燃料導(dǎo)管在一個高于初級氧化氣體輸入水平的高度上裝于所述的燃料室上。
14.一種將流體送入一個流化床反應(yīng)器的方法，所述的反應(yīng)器具有一個反應(yīng)室，所述的反應(yīng)室具有垂直的側(cè)壁和一個裝在反應(yīng)室底部的一個氣體分布板，氧化氣體作為流化氣體在一個大致不變的水平面上通過所述的氣體分布板被送入所述的反應(yīng)器，其特征在于為了大致均勻地分布流體進入反應(yīng)室，流體在顯著高于輸送初級氣進入反應(yīng)室的水平面的一個高度上被直接送入所述反應(yīng)室的一個中心部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述的初級氣是空氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述流體是流體，燃料并且流體由在反應(yīng)室燃燒過程中的主要燃料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述的流體是流體燃料，并且它用作反應(yīng)室內(nèi)開始燃燒的輔助燃料。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在流體是在一個高于輸入所述的初級氣水平300-600毫米之間的一個平面上分布的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于流體分布在高于輸入所述初級氣體100-1000毫米的水平上。
全文摘要
一種流化床反應(yīng)器，為了使流體(如液體、氣體或懸浮燃料中的細小固體顆粒)輸入反應(yīng)室采用了液體導(dǎo)管。上述液體導(dǎo)管從側(cè)壁水平延伸并基本上垂直于側(cè)壁進入反應(yīng)室。液體導(dǎo)管裝在高于流化氣體噴嘴之上(如高于100-1000毫米)，其噴嘴裝在反應(yīng)室的底部。一個豎直部件覆蓋上述液體導(dǎo)管，該部件最好用耐火材料制作。
文檔編號F23C10/22GK1046592SQ9010267
公開日1990年10月31日 申請日期1990年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月4日
發(fā)明者?？恕ざ魉固佚埬?申請人:阿爾斯特羅姆公司