用于熱處理細粒固體的方法和設備技術

本發明專利技術涉及在反應器（１，１′）中化學和／或物理處理可流體化物質的方法，其中優選將燃料和燃燒空氣供應到在反應器上游的燃燒室（４）并在約１０００℃－約１５００℃的溫度燃燒。通過中心管（３）將熱氣體引入到反應器內部（２）中。所述熱氣體和中心管（３）用冷卻劑冷卻。此外，本發明專利技術涉及實施這種方法的設備。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在反應器(特別是流化床反應器)中化學和/或物理處理可流體化物質的方法，在流化床反應器中通過氣體供給管將熱氣體引入到反應器內部，所述熱氣體特別是反應器上游的燃燒室的廢氣，在所述燃燒室中燃料和燃燒空氣在1000-150(TC的溫度 燃燒。此外，本專利技術涉及熱處理顆粒狀固體的設備。
技術介紹
從DE 102 60 741 Al已知如上所述的方法和相應的設備，其中溫度約1130°C的 熱氣體在反應器上游的燃燒室中生成并被供給反應器。然后這個熱氣體可以在反應器內部 冷卻到約75(TC，例如通過與要處理的較冷物質接觸和/或通過與流態化氣體混合而冷卻。 然而，熱氣體以相對高的溫度進入反應器并在所述反應器中接觸待處理固體， 一方面，這可 能導致局部過熱，另一方面，還對反應器的構件產生大的應力。 另外從EP 0 630 683B1已知，將熱氣體引入到反應器中，其中熱氣體被反應器內 部的固體顆粒所冷卻。另外，可以在反應器中提供冷卻面板。 在一些應用中，例如在鍛燒粘土時，反應器內部的溫度不應超過70(TC。因此，例如 對于上述方法，在這種應用中，在待處理的可流體化物質接觸顯然更熱的燃燒室廢氣時產 生問題。因此，對于諸如煅燒粘土的這種應用，不能使常規的廉價燃料諸如天然氣、石油或 煤直接在反應器中燃燒。因此，只有在較低溫度點燃的燃料諸如丁烷可用于在反應器空間 內部直接燃燒。然而，在較低的溫度燃燒的這種燃料是相對昂貴的。 在其它應用中，熱氣體被產生并在盡可能熱的時候用于下游工藝部分，以便將熱 引入到這些工藝部分中。 此外，其中將溫度為500-160(TC、特別是1000-150(TC的熱氣體引入到反應器內 部的上述設備生產成本昂貴，因為燃燒室的廢氣或來自其它工藝的廢氣要通過的氣體供給 管必須由耐熱材料制成，例如耐高溫的鋼。由于相對于設備的其它部件的大的溫差，還可能 出現高的熱應力。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供如上所述的方法和設備，其使用廉價的燃料或熱廢氣 并且同時在反應器中溫和地處理可流體化物質，其中作用于反應器或構件的負載始終是有 限的。 根據本專利技術，這個目的通過一種方法基本上得以解決，在這種方法中將氣體和/ 或氣體供給管用冷卻劑冷卻，使得氣體供給管的壁的溫度比背離反應器內部的氣體供給管 入口處的氣體溫度低至少50°C 。換句話說，氣體和/或氣體供給管用冷卻劑冷卻，使得反 應器中的可流體化物質被充分加熱，但是反應器的構件沒有承受過度的熱和機械負載。因 此，通過為氣體供給管填充冷卻劑，盡管氣體供給管中的氣體溫度非常高，氣體供給管仍然 能夠使用價格比較低廉的材料，因為對氣體供給管耐熱要求較低。由于冷卻，氣體供給管4的壁具有顯著較低的溫度，特別是比氣體供給管入口處的氣體低至少約IO(TC，優選低約 15(TC，因此這個有利的效果可以進一步得到增強。然而，借助于冷卻，氣體供給管中的氣體 本身幾乎不被冷卻，氣體供給管的反應器側出口處的氣體大部分僅比入口處的氣體低不到 200。C，優選低不到100°C。 根據本專利技術的第一實施方案，在冷卻過程中，冷卻劑不能直接接觸氣體供給管中的氣體。這能夠以最優的冷卻性能使用冷卻劑，而無需考慮與熱氣體(例如燃燒室的廢 氣)、和/或反應器中的待處理物質的相互作用。 因此，可以將例如水用作冷卻劑。為了簡化冷卻裝置的構造，優選水的溫度最高為 約IO(TC，以便沒有明顯的壓力積聚。然而，原則上，耐壓的冷卻裝置也是可能的，在該冷卻裝置中將來自蒸汽系統或來自上游區域的水用來冷卻氣體供給管和/或廢氣。然而，在冷 卻熱氣體和/或氣體供給管時，由于局部地僅有小的換熱表面，因此蒸汽系統也僅有小的 熱增量。但是，這種冷卻效果足以保護氣體供給管免于受到破壞和免于經受過度的熱負載。 可選擇地，傳熱油或其它冷卻劑當然也是可能的，優選將其有利地用于設備的其它部分，例如，用于加熱其它物質或作為熱量回收的次級回路。 優選地，使冷卻劑通過在氣體供給管內部和/或外部上形成的環形和/或螺旋狀的冷卻通路。因此，不僅氣體供給管中的氣體、而且特別是氣體供給管的壁可以被冷卻到這 樣的程度，從而使得氣體供給管無需使用昂貴的耐高溫材料。 在特別的實施方案中，氣體供給管的材料包括輻射反射材料或具有反射涂層，例如馬口鐵，以便減少被輻射加熱。 根據本專利技術的另一個實施方案，在冷卻過程中，冷卻劑直接接觸熱氣體。這樣的目 的是通過選擇性和計量的冷卻劑供應使熱氣體流遠離氣體供給管壁。 應該使熱氣體(例如燃燒室的廢氣)與冷卻劑所獲得的充分混合最小化并且可以 對氣體供給管邊緣處的氣體實現更有效率的冷卻。因此，氣體總體通常以略微降低的溫度 進入反應器，但是氣體供給管邊緣處的溫度比氣體供給管入口處的氣體平均溫度低得多。 根據本專利技術的發展，提供了將冷卻劑引入到氣體供給管中和/或與氣體供給管鄰 接的一部分反應器中，并在那里與熱氣體混合。因此，可以例如從穿孔管、膜和/或通過孔 板將冷卻劑引入到氣體供給管或反應器中。這允許氣體供給管的均勻冷卻而不出現產生熱 應力的溫度梯度。執行冷卻劑的供應使得在氣體供給管中僅與氣體發生最小的相互混合， 并基本上在氣體供給管的內部上形成冷的冷卻劑的邊界層。 在將冷卻劑引入到氣體供給管中使得至少局部地形成包封氣體的冷卻劑層時，氣 體供給管可以被特別有效地與高溫通過的氣體隔開。優選地，冷卻劑沿著氣體供給管的內 壁流動或沿著在氣體供給管中設置的冷卻裝置流動，由此在熱氣體和氣體供給管之間形成 較冷的氣體墊層。 在本專利技術的另一個實施方案中，例如通過孔板將冷卻劑引入到氣體供給管中，在 孔板中，孔口分布在供應管周圍。優選的是，這些孔口這樣形成從而使得冷卻劑沿切線方向 進入氣體供給管。在這種情況中，圍繞供應管壁形成非常好的和小的冷卻劑膜層。 作為也可能接觸氣體的冷卻劑，優選使用環境空氣。然而，可以將任何其它氣體用 于這個目的，例如，得自其它工藝或工藝階段的經過冷卻和凈化的廢氣。特別地，可以使用 的氣體是具有非常高粘度的氣體或必須另外供應用于在流化床反應器中反應的氣體。根據5本專利技術，例如冷卻氣體的冷卻劑具有相當低的溫度，優選為約0-40(TC之間，特別優選低于 200°C。 在另一個實施方案中，冷卻劑以液體甚至固體形式遞送到氣體供給管的內壁，然 后冷卻劑在那里優選蒸發或升華，從而形成氣體墊層或液體層，來保護氣體供給管的內壁 免于受熱。水在此處是特別有用的冷卻劑。在另一個實施方案中，這種液體或固體冷卻劑 在氣體流中弓I入，例如，作為液滴或細粒子。 根據本專利技術，通過氣體供給管引入到反應器中的熱氣體可以來自另一個工藝，例 如也來自于換熱器。在這種情況中，氣體供給管中的氣體具有約600-100(TC的溫度。在反 應器中，可以進行內燃燒，但是由于供應的氣體所引起的熱負載，必須冷卻氣體供給管。根 據氣體供給管中氣體的溫度，還可以使用遠不那么耐熱并由此價格比較低廉的材料，例如 耐熱最高60(TC的、優選最高50(TC、特別優選最高僅45(TC的鋼(例如，鍋爐鋼板、H2鋼)。 作為通過在反應器內直接燃燒或通過供應來自另一個工藝的熱氣體來加熱待處 理物質的替代方案，還可以將反應器上游的燃燒室的廢氣作為熱氣體提供給反應器，其中 在燃燒室中在約1000-約本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在反應器中，特別是在流化床反應器（１，１’）中化學和／或物理處理可流體化的物質的方法，在該流化床反應器中熱氣體通過氣體供給管（３）引入到反應器內部（２）中，其特征在于，氣體和／或氣體供給管（３）用冷卻劑冷卻，使得氣體供給管的壁的溫度比背離反應器內部的氣體供給管（３）的入口處的氣體溫度低至少５０℃。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】DE 2007-8-31 102007041427.9在反應器中，特別是在流化床反應器(1，1’)中化學和/或物理處理可流體化的物質的方法，在該流化床反應器中熱氣體通過氣體供給管(3)引入到反應器內部(2)中，其特征在于，氣體和/或氣體供給管(3)用冷卻劑冷卻，使得氣體供給管的壁的溫度比背離反應器內部的氣體供給管(3)的入口處的氣體溫度低至少50℃。2. 根據權利要求l的方法，其特征在于，氣體供給管(3)的壁的溫度比氣體供給管(3) 的入口處的氣體溫度低至少IO(TC，優選150°C。3. 根據權利要求1或2的方法，其特征在于，在冷卻過程中，冷卻劑不直接接觸熱氣體。4. 根據權利要求l-3中任一項的方法，其特征在于，將優選溫度最高為IO(TC的水用作 冷卻劑。5. 根據權利要求1或2的方法，其特征在于，在冷卻過程中，冷卻劑直接接觸熱氣體。6. 根據權利要求5的方法，其特征在于，冷卻劑例如從穿孔管(9)和/或通過孔板引入 到氣體供給管(3)和/或與氣體供給管(3)鄰接的反應器(l，l')的一部分中，并在那里與 熱氣體混合。7. 根據權利要求5或6的方法，其特征在于，冷卻劑被引入到氣體供給管(3)中，使得 至少部分地形成包封熱氣體并沿著氣體供給管(3)的內壁流動的冷卻劑層。8. 根據權利要求6-8的方法，其特征在于，冷卻劑切線進入氣體供給管(3)。9. 根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，環境空氣用作冷卻劑。10. 根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，將燃料和燃燒空氣供應到反應器 (1)上游的燃燒室(4)中，并在1000-150(TC的溫度燃燒，并將燃燒室(4)的廢氣體作為熱 氣體通過氣體供給管(3)提供給反應器(1)。11. 根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，在反應器(l，l')中，圍繞氣體供 給管(3)環狀地形成固定的流化床，其中作為冷卻劑的氣體經過圍繞氣體供給管(3)設置 的冷卻管(9)并隨后被引導到設置在固定的流化床下的氣體分配器(6)中并作為流態化氣 體通過風口底部(5)引入到固定的流化床中。12. 根據權利要求10-12中任一項的方法，其特征在于，根據反應器(l，l')中的溫度 來控制供應的熱氣體的量，特別是燃燒室(4)的廢氣體的量。13. 根據權利要求10-13中任一項的方法，其特征在于，產灰燃料用作燃料并且在燃燒 室(4)和流化床反應器(l，l')之間提供氣體凈化。14. 用于熱處理粒狀固體，特別是用于執行前述權利要求中任一項的方法的設備，包括通過固體供應通路將固體引入到其中并在其中處理固體的流化床反應器(i，r)，該流化床反應器帶有氣體供給管(3)，該氣體供給管用于從下部供應工藝氣體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M米薩拉，E加薩菲，JC海因，A奧爾特，JP內佩爾，
申請(專利權)人：奧圖泰有限公司，
類型：發明
國別省市：FI[芬蘭]