專利名稱：從熱氣體中分離顆粒的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按后附獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的從熱氣體中分離顆粒的方法和設(shè)備。
因此，本發(fā)明涉及一種離心分離器組件和在一離心分離器組件中分離顆粒的方法，該離心分離器組件裝在一流化床反應(yīng)器上，用來(lái)分離從該流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室排出的氣體中的顆粒，該分離器組件包括一渦流室，該室在水平方向上由垂直延伸外壁限定，這些外壁由平面型水管板構(gòu)成，壁的內(nèi)表面有一耐火襯并在該渦流室中限定一氣體空間，從而形成至少一個(gè)垂直氣體渦流；將反應(yīng)室中的氣體引入該氣體空間的至少一個(gè)進(jìn)口；從該氣體空間排出凈化氣體的至少一個(gè)出口；以及從該氣體空間排出分離出來(lái)的固體顆粒的至少一個(gè)出口。
本發(fā)明特別涉及用來(lái)分離流化床反應(yīng)器，特別是用于含碳燃料或其他燃料的燃燒或氣化的循環(huán)流化床反應(yīng)器的反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物和氣態(tài)生成物中的固體顆粒的離心分離器。
通常已知如何布置一離心分離器的進(jìn)口和出口管道以使從進(jìn)口管道流入的廢氣生成一垂直氣體渦流。常規(guī)離心分離器組件包括一個(gè)或多個(gè)離心分離器即旋風(fēng)器，每一離心分離器由一正圓筒形外壁和一圓錐形底部限定。一流化床反應(yīng)器的旋風(fēng)器一般制造成有一耐火襯的非冷卻結(jié)構(gòu)，盡管該流化床反應(yīng)器本身的各壁一般由冷卻水管板構(gòu)成。當(dāng)一未冷卻顆粒分離器與一冷卻反應(yīng)室連接時(shí)，盡管這些結(jié)構(gòu)成本高、容易損壞，需要考慮改變熱運(yùn)動(dòng)并使用可產(chǎn)生該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。也可將圓筒形旋風(fēng)器制成由水管構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，由此在旋風(fēng)器與冷卻反應(yīng)室之間保持小的溫差。制成圓筒形水管壁結(jié)構(gòu)并把它連接到周圍結(jié)構(gòu)上需要大量人工，因此成本提高。
例如美國(guó)專利No.4,880,450公開(kāi)了一種方法，使用該方法可把一冷卻圓筒形旋風(fēng)器連接到一流化床鍋爐的爐子及其熱回收部上。該旋風(fēng)器的圓筒形上部包括互相連接的水管或蒸汽管，其內(nèi)表面覆蓋有絕熱材料。該專利的分離器無(wú)需產(chǎn)生該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立部件即可連接到冷卻環(huán)境上，但該結(jié)構(gòu)費(fèi)力，因此成本高。
在美國(guó)專利No.5,281,398公開(kāi)的一種結(jié)構(gòu)中，在一離心分離器中分離熱氣體中的顆粒，該離心分離器的渦流室由平的水管板構(gòu)成。因此，渦流室的氣體空間在水平橫截面內(nèi)呈多邊形，最好呈四邊形或長(zhǎng)方形。這種分離器制造成本低，便于與同樣由壁板構(gòu)成的反應(yīng)器爐連接，從而形成緊湊的單元。通常，分離器渦流室的整個(gè)氣體空間呈圓柱形，因?yàn)閳A柱形空間與將氣體渦流速度保持在盡可能小的程度上相干涉。但是，美國(guó)專利No.5,281,398所公開(kāi)的發(fā)明基于下列事實(shí)，在橫截面呈多邊形的空間中也能形成氣體渦流。在圓筒形分離器中，由離心力分離的顆粒驅(qū)動(dòng)到渦流圓周上并沿渦流室內(nèi)壁向下流動(dòng)。多邊形分離器的適當(dāng)操作基于如下事實(shí)，氣體空間的轉(zhuǎn)角提高了顆粒的分離而用作分離顆粒的合適向下流動(dòng)區(qū)。
在美國(guó)專利No.4,615,715公開(kāi)的一組件中，一由耐磨材料制成的圓筒形旋風(fēng)器位于一橫截面呈四邊形的冷卻殼體內(nèi)部。在該結(jié)構(gòu)中，氣體空間的形狀對(duì)保持渦流速度是理想的，而且分離器殼體的水管板的制造可自動(dòng)化，分離器可直接連接到冷卻環(huán)境上。在按照該專利的結(jié)構(gòu)中，環(huán)形內(nèi)部空間與四邊形外殼之間的相對(duì)大的空間中填滿合適材料。該材料的問(wèn)題是，它用作絕熱體，從而分離器的重量和熱容量提高。因此工作過(guò)程中分離器內(nèi)部的溫度提高，其熱慣性提高。溫度的急劇變動(dòng)會(huì)造成該中間空間中的材料的損壞，從而維護(hù)和修理成本提高。因此分離器中的溫度變動(dòng)需要足夠緩慢，在改變?cè)搹S的生產(chǎn)能力、特別是在開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)和停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要考慮到這一點(diǎn)。此外，材料的最內(nèi)部表面必須非常耐磨，因此采用特殊多層工藝充填該中間空間。但這又造成構(gòu)造成本提高并使分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的離心分離器組件和分離熱氣體中顆粒的方法。
特別是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種緊湊的離心分離器組件和分離顆粒的方法，該組件的制造成本低，該方法的顆粒分離程度高。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種很少需要維修的顆粒分離方法和離心分離設(shè)備，該設(shè)備可最好與一冷卻反應(yīng)室連接。
為實(shí)現(xiàn)上述和其他目的，提供一種離心分離設(shè)備，其特征披露在該設(shè)備的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中。
因此，本發(fā)明離心分離器組件的特征在于，渦流室的垂直延伸外壁形成至少一個(gè)轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角兩側(cè)之間的角度大于90°，通過(guò)外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯使得該轉(zhuǎn)角變圓。
為實(shí)現(xiàn)這些目的，還提供一種顆粒分離方法，其特征見(jiàn)該方法的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分。
因此，本發(fā)明顆粒分離方法的特征在于，使得從一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室排出的氣體在該渦流室中沖擊由外壁內(nèi)側(cè)上的耐火襯變圓的至少一個(gè)轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角在兩垂直延伸外壁之間的角度大于90°。
在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，通過(guò)為渦流室的外壁提供多邊形水平橫截面，其中至少某些角度大于90°，因此結(jié)合了平的冷卻表面和圓形氣體空間的優(yōu)點(diǎn)，避免了厚耐火層的缺點(diǎn)。
在美國(guó)專利No.5,281,398所述分離器中，渦流室的氣體空間的水平橫截面呈多邊形，因此在正常工作條件下可無(wú)誤地工作。但是，我們發(fā)現(xiàn)，使用與先前不同的氣體速度和分離器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可為新一代分離器提供特別有利的結(jié)構(gòu)。隨著分離器的這一發(fā)展進(jìn)一步得到促進(jìn)，氣體空間的角度在某些場(chǎng)合給反應(yīng)器的總設(shè)計(jì)帶來(lái)限制。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些場(chǎng)合使得由渦流室外壁構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角變圓可進(jìn)一步改進(jìn)多邊形分離器的工作。此外，為了減小由轉(zhuǎn)角變圓造成的結(jié)構(gòu)問(wèn)題和與結(jié)構(gòu)耐用性有關(guān)的問(wèn)題，在本結(jié)構(gòu)中，至關(guān)重要的是，渦流室外壁平板之間的角度在圓形外轉(zhuǎn)角處大大超過(guò)90°。
從美國(guó)專利No.5,738,712中可知，除非氣體渦流在由一與進(jìn)口連接的隔壁形成的轉(zhuǎn)角中在輸入氣流的方向上改變方向，流入一長(zhǎng)方形渦流室的氣流和該渦流室中的氣體渦流會(huì)互相干擾。但是，該發(fā)明涉及另一問(wèn)題，即氣體渦流在渦流室的該轉(zhuǎn)角區(qū)可能并非最佳。
當(dāng)一垂直圓筒由互相垂直的4個(gè)垂直延伸平板與之相切地圍住時(shí)，平板與轉(zhuǎn)角處圓筒表面之間的距離為圓筒半徑的0.414倍。因此，如果設(shè)置耐火襯使得在平板中部的層厚例如為圓筒半徑的0.05倍，則該層在轉(zhuǎn)角處的厚度大于8倍。因此，特別在轉(zhuǎn)角區(qū)，耐火襯的導(dǎo)熱率低，外表面的冷卻未必能將內(nèi)表面的溫度保持足夠低。而且，耐火襯的厚度變動(dòng)會(huì)造成很大溫差，從而增加該層遭損壞的可能性。厚耐火層還使得該結(jié)構(gòu)重量增加，從而給該結(jié)構(gòu)帶來(lái)支承問(wèn)題。
如用5塊而不是4塊板圍住圓筒，板之間的角度為108°，板與圓筒表面之間的距離在轉(zhuǎn)角處僅為圓筒半徑的0.236倍。如使用6、7和8塊板，則板間的角度分別為120、128.6和135°，該距離分別為圓筒半徑的0.154、0.110和0.082倍。因此，即使分離器轉(zhuǎn)角的角度例如為108°而非90°，耐火層的厚度及其重量和熱容量大大降低。如果該角度為135°，變圓所需最大層厚僅為直角變圓所需層厚的1/5。薄耐火襯的導(dǎo)熱率高，在渦流室外壁各部分上分布得相對(duì)均勻，從而工作時(shí)耐火層的最大溫度下降，壁各部分中的溫差下降。
按照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，分離器各轉(zhuǎn)角呈圓形，大小大致相同。此時(shí)，轉(zhuǎn)角數(shù)量最好為5，6，7或8，角度分別為約108、120、128.6或135°。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)角數(shù)量為6或8時(shí)，多個(gè)分離器可互相連接和/或與爐子連接。分離器最好有8個(gè)轉(zhuǎn)角，從而在設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)時(shí)在分離器與反應(yīng)室以及相鄰分離器之間可使用平行壁。在某些特殊情況下，即為布置一特別支承結(jié)構(gòu)和一氣體進(jìn)口管道，也可制造其中的轉(zhuǎn)角數(shù)為奇數(shù)的分離器。
按照本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例，只有某些顆粒分離器轉(zhuǎn)角呈圓形。此時(shí)圓形轉(zhuǎn)角的大小可與上述不同。這些角度最好為約110～150°，更好為約135°。最好是，一包括各種大小轉(zhuǎn)角的分離器的基本形狀為多邊形，某些角度為直角而不變圓，其他轉(zhuǎn)角用一平板斜切并由一耐火襯變圓。
按照一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，一從一進(jìn)口流入的夾帶顆粒的氣流首先幾乎垂直地沖擊一直角轉(zhuǎn)角的一壁或其另一側(cè)，但是在首次沖擊后氣流沖擊至少一圓角。在這種結(jié)構(gòu)中，渦流室中的第一轉(zhuǎn)角或壁用作分離顆粒的合適部位，但在其后的圓角處，其目的是盡可能保持氣流高速。
最好將各圓形轉(zhuǎn)角布置成使得在渦流室外壁的包括多個(gè)轉(zhuǎn)角的部分中，渦流室內(nèi)壁呈連續(xù)圓筒形。換句話說(shuō)，該圓的曲率半徑近似等于在渦流室中形成的渦流的中心與渦流室內(nèi)壁之間的距離。另一優(yōu)選方式是在各轉(zhuǎn)角區(qū)生成獨(dú)立圓形，從而該圓的曲率半徑小于上述距離，在各圓形部之間保留直的內(nèi)壁表面，只需要一均勻薄耐火襯保護(hù)該壁。均勻耐火襯所需厚度取決于所使用材料和工作條件，一般至少為約15～70mm。為了實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明變圓獲得的好處，其曲率半徑不應(yīng)太小。最好是，該圓的曲率半徑至少為在渦流室中形成的渦流的半徑即渦流中心與渦流室內(nèi)壁之間的距離的1/3。
使用小曲率半徑時(shí)該室的圓度不完整，但是壁上的耐火襯數(shù)量比連續(xù)圓筒形渦流室少。在某些情況下，由于轉(zhuǎn)角的變動(dòng)特性，不同轉(zhuǎn)角上的圓的曲率半徑也不同。在按照該原則的一個(gè)特別例子中，由外壁形成的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角變圓，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角不變圓。
渦流室水平橫截面可接近圓形由此在渦流室中只形成一個(gè)氣體渦流，也可呈使得在渦流室中形成不止一個(gè)渦流的長(zhǎng)方形或其他形狀。渦流室水平橫截面的寬度即渦流室延伸在最靠近渦流室的反應(yīng)室壁方向上的尺寸最好約為與寬度垂直的深度的兩倍，從而可在渦流室中形成兩相鄰氣體渦流。
通向兩氣體渦流渦流室的氣體進(jìn)口管道最好位于反應(yīng)室一側(cè)的渦流室壁的中央，但是也可互相分開(kāi)地位于反應(yīng)室一側(cè)的渦流室壁的外轉(zhuǎn)角附近。正對(duì)布置在反應(yīng)室一側(cè)上兩渦流渦流室壁中央的進(jìn)口管道的壁可以是直的，使得流入渦流室的氣體幾乎垂直地沖擊該壁。作為選擇，可在該壁中央設(shè)置一由平面型水管板構(gòu)成并且橫截面呈三角形的壁段，然后該壁段變圓，使得氣流首先沖擊一圓形壁。
為了確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和高分離能力，常常在一大反應(yīng)室中構(gòu)造兩個(gè)或多個(gè)較小分離器而不是一個(gè)大分離器。當(dāng)使用若干冷卻圓筒形分離器時(shí)，大量人工使得成本大大提高。因此，為經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，有時(shí)需要使用較大分離器而不是實(shí)際上最優(yōu)選的。在這些情況下，并非總能在所有條件下都肯定能實(shí)現(xiàn)高分離能力，因此，為確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不得不使用占據(jù)大空間和高成本的結(jié)構(gòu)。使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)時(shí)，甚至小分離器的制造成本也很低，因此可使用便于支承以及分離能力最佳的這類分離器。
當(dāng)按照本發(fā)明制造的渦流室的外壁包括例如8個(gè)轉(zhuǎn)角時(shí)，可把相鄰兩渦流室布置成其邊平行，從而可把兩渦流室的平行壁板直接連接在一起。兩相鄰渦流室也可有利地通過(guò)一共有直壁段互相連接在一起。
本發(fā)明離心分離器組件最好布置成與一反應(yīng)室結(jié)合使得渦流室的某些平的外壁板與反應(yīng)室的平壁平行，從而可方便地將渦流室連接到反應(yīng)室壁上。各渦流室也可有利地構(gòu)造成使得渦流室在反應(yīng)室一側(cè)上的壁段為反應(yīng)室共有。
可在兩分離器之間或分離器與爐子之間使用共有壁段是一由平的水管板壁構(gòu)成的分離器的優(yōu)點(diǎn)之一，因?yàn)樗沟弥谱鞒杀敬蟠蠼档?。但是，共有壁段不便于從壁段的任一?cè)支承，因此這種共有壁的厚度實(shí)際上有一最大限值。如超過(guò)該限值，就必須使用兩分開(kāi)的壁。因此，由于共有壁段的支承結(jié)構(gòu)在某些情況下無(wú)法使用大小最佳的大分離器。
長(zhǎng)方形分離器平的外壁的寬度總是至少與渦流直徑一樣大，但本發(fā)明分離器的各壁的寬度可大大小于渦流直徑。因此，本發(fā)明分離器的優(yōu)點(diǎn)之一是，只有在分離器的氣體空間比使用長(zhǎng)方形分離器時(shí)遇到問(wèn)題的氣體空間大時(shí)才會(huì)遇到與支承共有壁段有關(guān)的上述問(wèn)題。
因此，本發(fā)明顆粒分離器中的渦流室直徑在各種情況下可比冷卻圓筒形顆粒分離器或長(zhǎng)方形外壁的分離器更自由地最佳化。本發(fā)明渦流室的直徑最好為約3～8m，例如5m。
由于本發(fā)明渦流室的橫截面不呈長(zhǎng)方形，因此渦流室互相連接和與反應(yīng)室連接時(shí)形成三角形自由空間。最好是，例如整個(gè)反應(yīng)廠的垂直支承結(jié)構(gòu)設(shè)置在這些空間中。這些自由空間最好用來(lái)設(shè)置計(jì)量和監(jiān)測(cè)孔以及取樣連接和各種材料的供應(yīng)管道。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，附圖中

圖1為一包括本發(fā)明離心分離器的流化床反應(yīng)器的垂直示意剖面圖；圖2為包括本發(fā)明離心分離器的另一流化床反應(yīng)器的示意垂直剖面圖；圖3為沿A-A線剖取的圖1或圖2離心分離器的剖面圖；圖4～6為與圖3相同的橫剖面圖，示出本發(fā)明離心分離器的可選擇實(shí)施例。
圖1示出一循環(huán)流化床反應(yīng)器10，包括一反應(yīng)室20、一離心顆粒分離器旋風(fēng)器40和一使分離出的顆粒返回室20的回管44。水平橫截面呈長(zhǎng)方形的反應(yīng)室20由4個(gè)水管壁橫向圍成，圖1中只示出壁22和24。水管壁由垂直水管構(gòu)成，這些垂直水管由公知焊接在管子之間的窄鋼肋即翅片連接在一起。顆粒分離器40的外壁與反應(yīng)室20四壁一樣由同樣的平的水管板構(gòu)成。
反應(yīng)室所需的燃料和其他物質(zhì)例如固態(tài)底料從各進(jìn)口管道輸入反應(yīng)室，圖1中只示出進(jìn)口管道26。反應(yīng)室中的底料由從其底部一格柵28輸入的流化氣體30流化。輸入反應(yīng)室的如空氣的流化氣體速度使得夾帶在氣體中的底料連續(xù)流動(dòng)到反應(yīng)室20上部并經(jīng)布置在上部一進(jìn)口管道32進(jìn)一步流到一顆粒分離器40。
從反應(yīng)室20流出的氣體在顆粒分離器40中形成一垂直氣體渦流，使得夾帶在氣體中的顆粒受驅(qū)到渦流室內(nèi)壁并經(jīng)渦流室錐形底部42落到回管44，然后返回反應(yīng)室20。除去顆粒的凈化氣體46通過(guò)布置在渦流室頂部氣體出口管道即通過(guò)中央管道48流出分離器。當(dāng)中央管道48的直徑與顆粒分離器40的最小直徑之比超過(guò)0.4并特別是超過(guò)0.5時(shí)，圖3～6詳細(xì)示出的本發(fā)明顆粒分離器的結(jié)構(gòu)特別有用。盡管圖1中未示出，但中央管道48下游一般設(shè)有一熱回收裝置、一聚塵器和一煙囪。顆粒分離器40的底部42最好也由平的水管板構(gòu)成?；毓艿牡撞坑蠰形彎頭或其他氣塞組件，防止氣體從爐子20通過(guò)回管44流到顆粒分離器40。
圖2與圖1類似，但在圖2中分離器40錐形底部42非對(duì)稱。因此，在圖2中，分離器40、包括形成其延長(zhǎng)部回管44與爐子20共有的壁24在爐子的整個(gè)高度上延伸。圖2還示出一與回管44底部連接的熱交換室52，從顆粒分離器40循環(huán)的底料通過(guò)與熱交換室連接的溢流口54返回爐子20。在圖2所示組件中，爐子20、顆粒分離器40和回管44形成整體單元，因此有利于結(jié)構(gòu)支承、節(jié)省空間和降低制造成本。特別是，使用圖2組件時(shí)，包括分離器上部和下部42、回管44和熱交換室52的單元最好制造成受冷卻，使得極大部分冷卻管從熱交換室底端一直延伸到分離器頂端。
圖3～6詳細(xì)示出按照本發(fā)明各實(shí)施例的顆粒分離器組件。圖3為沿圖1或2中A-A線剖取的橫剖面圖。反應(yīng)室20中的氣體通過(guò)進(jìn)口管道32首先幾乎垂直地沖擊正對(duì)渦流室的壁60，從而夾帶在氣體中的顆粒的極大部分減速并下落到顆粒分離器底部。
按照本發(fā)明，橫截面接近四邊形的渦流室進(jìn)口管道32對(duì)角線上的轉(zhuǎn)角62用耐火襯64變圓，從而保持氣體渦流的速度?；ハ啻怪钡谋?0和66之間的直角由一平的壁段68斜削而形成兩鈍角。從而，變圓材料64的重量保持很小，其與冷卻外壁60、66和68之間的導(dǎo)熱率高。與美國(guó)專利No.4,615,715所述結(jié)構(gòu)比較，耐火襯的量的顯著減小造成一容易支承且冷卻效率提高的重量更輕和更耐用的結(jié)構(gòu)。
由于稍稍斜削和通過(guò)耐火襯變圓的轉(zhuǎn)角比簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)角制造成本高，因此在圖3結(jié)構(gòu)中只有進(jìn)口管道對(duì)角線上的轉(zhuǎn)角變圓。因此提供一種價(jià)格特別低但仍有效的顆粒分離器。當(dāng)然，分離器的如果不是所有轉(zhuǎn)角，但任何轉(zhuǎn)角都能斜削和襯之以耐火材料。在圖3實(shí)施例中，不變圓的壁段可使用厚度均勻的薄耐火層保護(hù)分離器的水管壁，但是圖中未示出。
在需要使用多個(gè)顆粒分離器的大流化床反應(yīng)器中，可平行布置所需數(shù)量的圖3顆粒分離器。兩平行分離器可布置成使得它們的進(jìn)口管道在互相最靠近或互相離得最遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)角處相對(duì)渦流室平行延伸或?qū)ΨQ于分離器之間的表面。特別是，當(dāng)兩相鄰分離器的進(jìn)口管道布置成互相鄰接時(shí)，渦流室之間的壁可部分或全部省略，從而該結(jié)構(gòu)接近兩渦流的組合渦流室結(jié)構(gòu)。
圖4示出一布置在一大反應(yīng)室20中的顆粒分離器組件，其包括多個(gè)渦流室70、70′和70″。圖4示出三個(gè)平行渦流室，但渦流室的數(shù)量當(dāng)然可大于或小于三。圖4渦流室的整個(gè)氣體空間變圓，每一轉(zhuǎn)角約為135°。圖1和2所示分離器的底部42最好也由水管平板制成，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明，圓角不需要一直延伸到底部42。
橫截面呈八邊形的渦流室氣體空間的變圓所需耐火襯的量遠(yuǎn)比美國(guó)專利No.4,615,715所述四邊形渦流室變圓所需的量少。薄耐火層的導(dǎo)熱率高，由水管平板構(gòu)成的渦流室壁高效冷卻分離器。因此這樣的渦流室是耐用的、制造成本低、分離能力最高。
圖4所示各八邊形渦流室最好通過(guò)將平行壁連接在一起或使用共有壁段72、74和74′而使各渦流室互相連接并與反應(yīng)室連接，如圖4所示。渦流室之間的平行壁和各渦流室與反應(yīng)室共有的平行壁同樣最好通過(guò)使用支承橫梁76和76′互相支承。
多邊形渦流室之間以及渦流室與反應(yīng)室之間保持有三角形自由空間，該空間最好采用例如設(shè)置整個(gè)反應(yīng)廠的支承結(jié)構(gòu)78、減少?gòu)U氣中的雜質(zhì)的添加劑或其他物質(zhì)的供應(yīng)管道或計(jì)量管道80、80′。圖3的渦流室70和70′之間也布置有進(jìn)口管道82、82′以便引導(dǎo)流入渦流室的氣體射流與旋風(fēng)器內(nèi)的氣體渦流84、84′的切線平行。
圖5示出一由兩個(gè)六邊形渦流室構(gòu)成的分離器組件。在圖5結(jié)構(gòu)中，渦流室70外壁86之一與反應(yīng)室20壁24平行。在這一結(jié)構(gòu)中，分離器通過(guò)例如使用中間支承件與反應(yīng)室連接。另一選擇是通過(guò)在分離器之間提供一共有壁或平行壁布置兩六邊形渦流室，使得渦流室轉(zhuǎn)角之一指向反應(yīng)室。
圖5六邊形渦流室的每一轉(zhuǎn)角分別變圓，使得圓角之間的直壁段88上覆蓋一厚度均勻薄襯。特別是，當(dāng)渦流室轉(zhuǎn)角數(shù)小于8時(shí)，如此可提供一重量輕和耐用的分離器組件。
圖6示出一結(jié)構(gòu)與圖4兩相鄰渦流室結(jié)構(gòu)類似的兩渦流分離器組件，但其制造成本稍有降低。在這一結(jié)構(gòu)中，從反應(yīng)室20通過(guò)一由一隔壁90分開(kāi)的進(jìn)口管道82流入的氣體射流垂直沖擊壁60并分成兩個(gè)在渦流室圓角端部中反向旋轉(zhuǎn)的渦流。
在上述實(shí)施例中渦流室轉(zhuǎn)角的數(shù)量為6或8，但也可為5或7。隨著轉(zhuǎn)角數(shù)量的增加，變圓所需耐火襯的量減小，但同時(shí)水管板的數(shù)量和制造成本增加。因此轉(zhuǎn)角數(shù)量有一最佳值，一般為5～10。
影響渦流室最佳形狀的另一個(gè)因素是該結(jié)構(gòu)中的平行壁的數(shù)量，轉(zhuǎn)角為偶數(shù)時(shí)其數(shù)量比轉(zhuǎn)角為奇數(shù)時(shí)多，當(dāng)轉(zhuǎn)角數(shù)可被4整除時(shí)特別多。因此，渦流室轉(zhuǎn)角數(shù)最好為8，但如上所述，在某些情況下用其他數(shù)量的轉(zhuǎn)角可獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
盡管以上結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為最優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然可對(duì)所述實(shí)施例作出種種修正和組合。因此，本發(fā)明覆蓋包含在由后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的其他若干應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種離心分離器組件，該離心分離器組件連接在一流化床反應(yīng)器上，以便分離從該流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室排出的氣體中的顆粒，該分離器組件包括-一渦流室，該室在水平方向上由垂直延伸外壁限定，這些外壁由平的水管板構(gòu)成，壁內(nèi)側(cè)至少部分地設(shè)置有一耐火襯并在該渦流室中限定一氣體空間，其中形成至少一垂直氣體渦流；-將反應(yīng)室中的氣體引入該氣體空間中的至少一進(jìn)口；-從該氣體空間排出凈化氣體的至少一出口；以及-從該氣體空間排出分離出來(lái)的固體顆粒的至少一出口；其特征在于，該渦流室的垂直延伸外壁形成至少一轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角兩側(cè)邊之間的角度大于90°，該轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓。
2.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該渦流室的垂直延伸外壁形成至少一轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角兩側(cè)邊之間的角度約為110～150°，該轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓。
3.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，正對(duì)氣體進(jìn)口的垂直延伸外壁與氣流大致垂直，氣流方向上首次沖擊之后的下一個(gè)轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓，并且構(gòu)成該轉(zhuǎn)角的兩外壁之間的角度大于90°。
4.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該渦流室的垂直延伸外壁形成至少兩個(gè)轉(zhuǎn)角，其側(cè)邊之間的角度大于90°，該轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓。
5.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該渦流室外壁形成兩個(gè)轉(zhuǎn)角，其中之一由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓，該圓的曲率半徑為r1，另一個(gè)轉(zhuǎn)角在該內(nèi)側(cè)上不變圓或變圓成其圓的曲率半徑與r1不同。
6.如權(quán)利要求4所述的離心分離器組件，其特征在于，該渦流室每相鄰垂直延伸外壁之間的角度大于90°，由相鄰垂直延伸外壁構(gòu)成的每一轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓。
7.如權(quán)利要求6所述的離心分離器組件，其特征在于，該渦流室的垂直延伸外壁形成一大致的正多邊形。
8.如權(quán)利要求7所述的離心分離器組件，其特征在于，由外壁構(gòu)成的該角度約為108～135°。
9.如權(quán)利要求8所述的離心分離器組件，其特征在于，由外壁構(gòu)成的該角度約為135°。
10.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該組件包括兩個(gè)共有一共有壁的分離器。
11.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該分離器和反應(yīng)器共有一共有壁。
12.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該組件包括兩個(gè)分離器，該分離器之間留有一三角形自由空間，該空間中設(shè)置有反應(yīng)器支承結(jié)構(gòu)或供應(yīng)管道或計(jì)量管道。
13.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該分離器與反應(yīng)器之間留有一三角形自由空間，該空間中設(shè)置有從反應(yīng)室排出的氣體的一進(jìn)口管道或供應(yīng)管道或計(jì)量管道。
14.如權(quán)利要求1所述的離心分離器組件，其特征在于，該分離器底部不對(duì)稱并形成一與反應(yīng)室和回管制成一體的單元。
15.一種在一離心分離器組件中分離從一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室中排出的氣體中的固體顆粒的方法，該離心分離器組件包括-一渦流室，該室在水平方向上由垂直延伸外壁限定，這些外壁由平的水管板構(gòu)成，壁內(nèi)側(cè)的至少部分地設(shè)置有一耐火襯并在該渦流室中限定一氣體空間，其中形成至少一垂直氣體渦流；-將反應(yīng)室中的氣體引入該氣體空間中的至少一進(jìn)口；-從該氣體空間排出凈化氣體的至少一出口；以及-從該氣體空間排出分離出來(lái)的固體顆粒的至少一出口；其特征在于，渦流室中的排出氣體沖擊至少一由外壁內(nèi)側(cè)上的一耐火襯變圓的轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角的垂直延伸外壁之間的角度大于90°。
全文摘要
分離從一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室中排出的氣體中的固體顆粒的方法和設(shè)備，該分離設(shè)備包括一渦流室，該室在水平方向上由垂直延伸外壁限定，這些外壁由平的水管板構(gòu)成，壁內(nèi)側(cè)的至少部分設(shè)有一耐火襯并在該渦流室中限定一氣體空間，其中形成至少一垂直氣體渦流；至少一氣體進(jìn)口；至少一氣體出口以及至少一固體顆粒出口，在該設(shè)備中，渦流室的垂直延伸外壁形成至少一轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角兩側(cè)邊之間的角度大于90°，該轉(zhuǎn)角由外壁內(nèi)側(cè)上一耐火襯變圓。
文檔編號(hào)B01J19/00GK1434740SQ01810814
公開(kāi)日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月7日
發(fā)明者T·許佩寧 申請(qǐng)人:福斯特韋勒能源股份公司