流化床反應器制造技術

本發明專利技術涉及一種流化床反應器，其包含反應室和與所述反應室具有公共壁的離心分離器。

Fluidized bed reactor

The invention relates to a fluidized bed reactor which comprises a reaction chamber and a centrifugal separator with a common wall with the reaction chamber.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種包括反應室(反應器室)和相關聯的分離器(旋風分離器)的流化床反應器。
技術介紹
長期已知的是設計成燃燒器、焚燒反應器、鍋爐、氣化爐、蒸汽發生器等的流化床反應器，并且公開于如文件US5,203,284和文件US6,802,890B2中。流化床布置在反應器的對應的反應室中，且主要由格柵、爐排或在上面放置焚燒爐裝料的多孔板限定。當空氣流流經所述支撐構件(爐排等)的開口時，微粒焚燒爐裝料被流化。這給予燃料材料沸騰液體的特性。充氣的燃料材料允許促進焚燒過程和有效性。由于大多數所述燃料材料如煤、木材等含有硫和/或有害物質，因此有必要以合適的方式清潔離開反應室的氣體。文件US5,203,284和文件US6,802,890兩者涉及帶有相關聯的離心分離器組件的流化床反應器，以從所述反應室所釋放的氣體中分離出固體顆粒。文件US5,203,284的分離器的特征在于圓形橫截面的圓柱形形狀以及在反應器與分離器之間的管道狀橋。圓形橫截面允許有利的顆粒分離，但需要大量的空間。根據文件US6,802,890B1，使用離心分離器組件，其特征在于多角形狀，其中，相鄰壁區段之間的角度超過90度。角部區域在內側上由耐火襯里包圍。這種構造允許使用反應器壁的一部分作為分離器的一個壁區段，并因此減少所需的空間，但是需要額外的構造工作，并因此增加了成本。就此而言，存在對關于氣體凈化(顆粒分離)和構造的進一步改進的持續的需求。
技術實現思路
本專利技術基于以下發現：使氣體凈化更有效率的一個決定性方面導致流化床反應器的那部分，即在該處燃燒氣體離開反應室并進入到相關的氣體凈化器中(氣體分離器)。流化(充氣)的焚燒爐裝料通常延伸超過燃燒室相當的高度，在許多情況下超過所述高度的至少75%，通常接近100%。由此得出，反應室(焚燒空間)和相關的反應器設施(如氣體/固體分離器)之間的過渡區域的特征在于至少兩個參數，即：-該過渡在燃燒室的上部分中進行，即或多或少與在其下端處的反應器格柵/爐排相對。-存在從反應室到相關氣體處理儀器中的直接溢流。在廣泛的嘗試和試驗期間意識到，對反應室內的燃燒氣體直接在用于所述氣體的排氣口之前的引導具有以下效果：-氣流在進入氣體凈化設備之前接收限定的流動方向和恒定速度。-與現有技術的設備相比，在反應室的氣體排出口前方引導工具的布置允許將連續氣體凈化設備布置得更靠近反應室，且因此允許流化床反應器總體上構造得更加緊湊。根據本專利技術的第一方面，氣流在反應室內、即在通道狀的引導構件中聚集，該引導構件從反應室壁排氣開口伸出至反應室中。根據所述通道的尺寸、橫截面和取向，對應的氣流可以優化的方式被引導到隨后的分離器組件中。第二個重要的方面是在進入分離器(在通道之后)后并沿著隨后入口區段對氣流(包括固體顆粒)的引導。在平滑且連續的氣體流動情況下，分離器可實現最佳分離結果。平滑和連續是指氣體流動不被在分離器內部、特別是沿著分離器內表面的任何伸出、安裝、偏差等中斷和/或偏移。這包括避免分離器內壁表面輪廓的顯著變化，且將在下文中更詳細地描述。就此而言，彎曲的入口區段和因此用于通道之后的氣體的彎曲的邊界壁是有利的。這兩個程序方面與結構方面不同，以限制設備的尺寸。這可通過設計帶有公共壁的分離器和反應器室來實現。其可以是彎曲壁，或是平面壁。在彎曲壁的情況中，其應當等同于入口區段的曲率，即關于于分離器的內部是凸的。公共壁允許避免反應器與分離器之間的任何空間并且節省材料成本。在其最普遍的實施方案中，本專利技術限定為：a)其上部帶有至少一個排氣口的反應器室，b)該排氣口設計成通道，允許從反應室中排出的氣體與固體顆粒的混合物進入相關聯的離心分離器中，c)該離心分離器是圓柱形且以外鑲板，用于經凈化的氣體的在其頂端的第一出口，和用于固體顆粒的在其底端的第二出口為特征，d)該通道包括豎直延伸的外側壁，豎直延伸的內側壁，水平延伸的底壁，和水平延伸的頂壁，e)該通道的外側壁連續延伸進入分離器的外鑲板的入口區段中，f)所述入口區段連續延伸進入外鑲板的第一彎曲區段，所述第一彎曲區段至少設置在通道的軸向投影中，g)繼所述第一彎曲區段之后是鑲板的一個或多個另外的區段，這些區段終止于通道的內側壁處，其中，h)至少一個另外的區段形成與反應器室的公共壁。只要分離器具有圓柱形形狀的特征，那么這便限定了一般的形狀，而精確的內、外表面取決于根據本專利技術的具體設計。第一彎曲區段跟隨入口區段，氣體沿該入口區段進入分離器。該第一彎曲區段尤其重要，因為其特征性地影響分離器內另外的氣流(氣體路徑)并因此影響分離效率。重要的是，入口區段連續延伸到所述第一彎曲區段中，這意味著連續的、不間斷的穩定的氣體流動是可能的；換句話說：平滑的氣流能被引發，其然后在其通向分離器出口的路線上行進到循環流動中。雖然入口區段或多或少可以是平面的，或者像漸開線那樣輕微彎曲，但第一彎曲區段將氣體流動轉變成圍繞旋風分離器(分離器)中心縱向軸線的旋轉運動。第一彎曲區段可沿著60至150度延伸，連同可選的最小角度為70°,75°,80°,90°，并且可選的最大角度為100°,110°或115°。由此得出，該通道優選布置成“切向”于分離器，并且/或者所述隨后的第一彎曲區段關于所述縱向軸線以特定角度順著延伸。這種偏心通道設施提供了另外的空間，以容許分離器與反應器之間的公共壁，并且減少了整個設施所需的整體空間。流化床反應器可以通過以下特征中的一個或多個改變：-在典型的工業流化床反應器中，通道長度，即表示通道伸出至反應室中的長度，可為至少3m，其特在于以下數據：高度：30-60寬度：15-40深度：15-40容量范圍：100-600MW(電氣)分離器：2-8-在其他應用中，通道數據可以在以下范圍內：長度(水平)：1-5m，寬度(水平)：0.5-3m，高度(垂直)：2-15m。-至少一個通道壁可以由反應室的外壁限定。-至少一個通道壁可以從反應室的外壁伸出至所述反應器室中。-雖然根據本專利技術，通道的幾何設計不受限制，但是一實施方案提供了通道，該通道在其位于反應室內的端部具有其最大的橫截面。換句話說：該設計類似于漏斗，其橫截面在對應的氣流的流動方向上變小。這允許氣體速度在離開反應室之前和進入氣體分離器之前的加速。-至少一個通道壁可以小于與反應室相鄰外壁的90%(例如30-80°或45-75°)的角度延伸。這允許氣體或多或少平滑地過渡到分離器中。-反應室和/或通道和/或分離器的外壁典型地由空心管制成，利用流體、例如水來冷卻，其以間隔開的平行關系垂直延伸。連續助片對于其整個長度而言可以在相鄰管的對應部段之間延伸，以形成氣密鑲板。助片和管可以通過焊接固定。-分離器的外鑲板的至少部分(特別是入口區段和/或第一彎曲區段)可以沿著其內表面利用諸如陶瓷整體的耐火材料來襯里。換句話說：耐火保護物遵循鑲板的形狀。耐火層具有或多或少恒定的厚度(盡管助片和管的深度不同)，并且應以連續的內表面為特征。本專利技術避免材料聚集以提供彎曲的角部區段，因為鑲板至少沿著其入口區段和第一彎曲區段避免了角部，但優選在其整個周緣上避免角部。-外鑲板的一個或多個其它區段(在第一彎曲區段之后)可以是平面的。尤其地，如果反應器具有平面壁的話，則反應器和分離器的公共壁尤其地可以是平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種流化床反應器，包括以下特征：a)?反應器室(R)，在其上部帶有至少一個排氣口(12)，b)?所述排氣口(12)設計成通道(20)，其允許從所述反應室(R)中排出的氣體與固體顆粒的混合物進入相關聯的離心分離器(S)，c)?所述離心分離器(S)是圓柱形的且以外鑲板(P)、在其頂端用于經凈化的氣體的第一出口(E1)和在其底端用于所述固體顆粒的第二出口(E2)為特征，d)?所述通道(20)包括豎直延伸的外側壁(22)、豎直延伸的內側壁(24)、水平延伸的底壁(26)和水平延伸的頂壁(28)，e)?所述通道(20)的外側壁(22)連續地延伸進入所述分離器(S)的外鑲板(P)的入口區段(30)中，f)?所述入口區段(30)連續地延伸進入所述外鑲板(P)的第一彎曲區段(32)中，該第一彎曲區段至少布置在所述通道(20)的軸向投影(箭頭AP)中，g)?繼所述第一彎曲區段(32)之后是所述鑲板(P)的一個或多個另外的區段(34,36,38,40)，其終止于所述通道(20)的內側壁(24)處，其中，h)?至少一個另外的區段(40)形成與所述反應器室(R)的公共壁。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.09.26 EP 14186594.91.一種流化床反應器，包括以下特征：a)反應器室(R)，在其上部帶有至少一個排氣口(12)，b)所述排氣口(12)設計成通道(20)，其允許從所述反應室(R)中排出的氣體與固體顆粒的混合物進入相關聯的離心分離器(S)，c)所述離心分離器(S)是圓柱形的且以外鑲板(P)、在其頂端用于經凈化的氣體的第一出口(E1)和在其底端用于所述固體顆粒的第二出口(E2)為特征，d)所述通道(20)包括豎直延伸的外側壁(22)、豎直延伸的內側壁(24)、水平延伸的底壁(26)和水平延伸的頂壁(28)，e)所述通道(20)的外側壁(22)連續地延伸進入所述分離器(S)的外鑲板(P)的入口區段(30)中，f)所述入口區段(30)連續地延伸進入所述外鑲板(P)的第一彎曲區段(32)中，該第一彎曲區段至少布置在所述通道(20)的軸向投影(箭頭AP)中，g)繼所述第一彎曲區段(32)之后是所述鑲板(P)的一個或多個另外的區段(34,36,38,40)，其終止于所述通道(20)的內側壁(24)處，其中，h)至少一個另外的區段(40)形成與所述反應器室(R)的公共壁。2.根據權利要求1所述的流化床反應器，其中，所述外鑲板(P)的另外的區段(34,36,38,40)中的一個或多個是平面的。3.根據權利要求1所述的流化床反應器，其中，所述公共壁(40)是平面壁。4.根據權利要求1所述的流化床反應器，其中，所述第一彎曲區段(32)延伸約60至150度。5.根據權利要求1所述的流...

【專利技術屬性】
技術研發人員：O納林，B布羅施，
申請(專利權)人：斗山能捷斯有限責任公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE