流化床反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种流化床反应器，其包含反应室和与所述反应室具有公共壁的离心分离器。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括反应室(反应器室)和相关联的分离器(旋风分离器)的流化床反应器。
技术介绍
长期已知的是设计成燃烧器、焚烧反应器、锅炉、气化炉、蒸汽发生器等的流化床反应器，并且公开于如文件US5,203,284和文件US6,802,890B2中。流化床布置在反应器的对应的反应室中，且主要由格栅、炉排或在上面放置焚烧炉装料的多孔板限定。当空气流流经所述支撑构件(炉排等)的开口时，微粒焚烧炉装料被流化。这给予燃料材料沸腾液体的特性。充气的燃料材料允许促进焚烧过程和有效性。由于大多数所述燃料材料如煤、木材等含有硫和/或有害物质，因此有必要以合适的方式清洁离开反应室的气体。文件US5,203,284和文件US6,802,890两者涉及带有相关联的离心分离器组件的流化床反应器，以从所述反应室所释放的气体中分离出固体颗粒。文件US5,203,284的分离器的特征在于圆形横截面的圆柱形形状以及在反应器与分离器之间的管道状桥。圆形横截面允许有利的颗粒分离，但需要大量的空间。根据文件US6,802,890B1，使用离心分离器组件，其特征在于多角形状，其中，相邻壁区段之间的角度超过90度。角部区域在内侧上由耐火衬里包围。这种构造允许使用反应器壁的一部分作为分离器的一个壁区段，并因此减少所需的空间，但是需要额外的构造工作，并因此增加了成本。就此而言，存在对关于气体净化(颗粒分离)和构造的进一步改进的持续的需求。
技术实现思路
本专利技术基于以下发现：使气体净化更有效率的一个决定性方面导致流化床反应器的那部分，即在该处燃烧气体离开反应室并进入到相关的气体净化器中(气体分离器)。流化(充气)的焚烧炉装料通常延伸超过燃烧室相当的高度，在许多情况下超过所述高度的至少75%，通常接近100%。由此得出，反应室(焚烧空间)和相关的反应器设施(如气体/固体分离器)之间的过渡区域的特征在于至少两个参数，即：-该过渡在燃烧室的上部分中进行，即或多或少与在其下端处的反应器格栅/炉排相对。-存在从反应室到相关气体处理仪器中的直接溢流。在广泛的尝试和试验期间意识到，对反应室内的燃烧气体直接在用于所述气体的排气口之前的引导具有以下效果：-气流在进入气体净化设备之前接收限定的流动方向和恒定速度。-与现有技术的设备相比，在反应室的气体排出口前方引导工具的布置允许将连续气体净化设备布置得更靠近反应室，且因此允许流化床反应器总体上构造得更加紧凑。根据本专利技术的第一方面，气流在反应室内、即在通道状的引导构件中聚集，该引导构件从反应室壁排气开口伸出至反应室中。根据所述通道的尺寸、横截面和取向，对应的气流可以优化的方式被引导到随后的分离器组件中。第二个重要的方面是在进入分离器(在通道之后)后并沿着随后入口区段对气流(包括固体颗粒)的引导。在平滑且连续的气体流动情况下，分离器可实现最佳分离结果。平滑和连续是指气体流动不被在分离器内部、特别是沿着分离器内表面的任何伸出、安装、偏差等中断和/或偏移。这包括避免分离器内壁表面轮廓的显著变化，且将在下文中更详细地描述。就此而言，弯曲的入口区段和因此用于通道之后的气体的弯曲的边界壁是有利的。这两个程序方面与结构方面不同，以限制设备的尺寸。这可通过设计带有公共壁的分离器和反应器室来实现。其可以是弯曲壁，或是平面壁。在弯曲壁的情况中，其应当等同于入口区段的曲率，即关于于分离器的内部是凸的。公共壁允许避免反应器与分离器之间的任何空间并且节省材料成本。在其最普遍的实施方案中，本专利技术限定为：a)其上部带有至少一个排气口的反应器室，b)该排气口设计成通道，允许从反应室中排出的气体与固体颗粒的混合物进入相关联的离心分离器中，c)该离心分离器是圆柱形且以外镶板，用于经净化的气体的在其顶端的第一出口，和用于固体颗粒的在其底端的第二出口为特征，d)该通道包括竖直延伸的外侧壁，竖直延伸的内侧壁，水平延伸的底壁，和水平延伸的顶壁，e)该通道的外侧壁连续延伸进入分离器的外镶板的入口区段中，f)所述入口区段连续延伸进入外镶板的第一弯曲区段，所述第一弯曲区段至少设置在通道的轴向投影中，g)继所述第一弯曲区段之后是镶板的一个或多个另外的区段，这些区段终止于通道的内侧壁处，其中，h)至少一个另外的区段形成与反应器室的公共壁。只要分离器具有圆柱形形状的特征，那么这便限定了一般的形状，而精确的内、外表面取决于根据本专利技术的具体设计。第一弯曲区段跟随入口区段，气体沿该入口区段进入分离器。该第一弯曲区段尤其重要，因为其特征性地影响分离器内另外的气流(气体路径)并因此影响分离效率。重要的是，入口区段连续延伸到所述第一弯曲区段中，这意味着连续的、不间断的稳定的气体流动是可能的；换句话说：平滑的气流能被引发，其然后在其通向分离器出口的路线上行进到循环流动中。虽然入口区段或多或少可以是平面的，或者像渐开线那样轻微弯曲，但第一弯曲区段将气体流动转变成围绕旋风分离器(分离器)中心纵向轴线的旋转运动。第一弯曲区段可沿着60至150度延伸，连同可选的最小角度为70°,75°,80°,90°，并且可选的最大角度为100°,110°或115°。由此得出，该通道优选布置成“切向”于分离器，并且/或者所述随后的第一弯曲区段关于所述纵向轴线以特定角度顺着延伸。这种偏心通道设施提供了另外的空间，以容许分离器与反应器之间的公共壁，并且减少了整个设施所需的整体空间。流化床反应器可以通过以下特征中的一个或多个改变：-在典型的工业流化床反应器中，通道长度，即表示通道伸出至反应室中的长度，可为至少3m，其特在于以下数据：高度：30-60宽度：15-40深度：15-40容量范围：100-600MW(电气)分离器：2-8-在其他应用中，通道数据可以在以下范围内：长度(水平)：1-5m，宽度(水平)：0.5-3m，高度(垂直)：2-15m。-至少一个通道壁可以由反应室的外壁限定。-至少一个通道壁可以从反应室的外壁伸出至所述反应器室中。-虽然根据本专利技术，通道的几何设计不受限制，但是一实施方案提供了通道，该通道在其位于反应室内的端部具有其最大的横截面。换句话说：该设计类似于漏斗，其横截面在对应的气流的流动方向上变小。这允许气体速度在离开反应室之前和进入气体分离器之前的加速。-至少一个通道壁可以小于与反应室相邻外壁的90%(例如30-80°或45-75°)的角度延伸。这允许气体或多或少平滑地过渡到分离器中。-反应室和/或通道和/或分离器的外壁典型地由空心管制成，利用流体、例如水来冷却，其以间隔开的平行关系垂直延伸。连续助片对于其整个长度而言可以在相邻管的对应部段之间延伸，以形成气密镶板。助片和管可以通过焊接固定。-分离器的外镶板的至少部分(特别是入口区段和/或第一弯曲区段)可以沿着其内表面利用诸如陶瓷整体的耐火材料来衬里。换句话说：耐火保护物遵循镶板的形状。耐火层具有或多或少恒定的厚度(尽管助片和管的深度不同)，并且应以连续的内表面为特征。本专利技术避免材料聚集以提供弯曲的角部区段，因为镶板至少沿着其入口区段和第一弯曲区段避免了角部，但优选在其整个周缘上避免角部。-外镶板的一个或多个其它区段(在第一弯曲区段之后)可以是平面的。尤其地，如果反应器具有平面壁的话，则反应器和分离器的公共壁尤其地可以是平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器，包括以下特征：a) 反应器室(R)，在其上部带有至少一个排气口(12)，b) 所述排气口(12)设计成通道(20)，其允许从所述反应室(R)中排出的气体与固体颗粒的混合物进入相关联的离心分离器(S)，c) 所述离心分离器(S)是圆柱形的且以外镶板(P)、在其顶端用于经净化的气体的第一出口(E1)和在其底端用于所述固体颗粒的第二出口(E2)为特征，d) 所述通道(20)包括竖直延伸的外侧壁(22)、竖直延伸的内侧壁(24)、水平延伸的底壁(26)和水平延伸的顶壁(28)，e) 所述通道(20)的外侧壁(22)连续地延伸进入所述分离器(S)的外镶板(P)的入口区段(30)中，f) 所述入口区段(30)连续地延伸进入所述外镶板(P)的第一弯曲区段(32)中，该第一弯曲区段至少布置在所述通道(20)的轴向投影(箭头AP)中，g) 继所述第一弯曲区段(32)之后是所述镶板(P)的一个或多个另外的区段(34,36,38,40)，其终止于所述通道(20)的内侧壁(24)处，其中，h) 至少一个另外的区段(40)形成与所述反应器室(R)的公共壁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 EP 14186594.91.一种流化床反应器，包括以下特征：a)反应器室(R)，在其上部带有至少一个排气口(12)，b)所述排气口(12)设计成通道(20)，其允许从所述反应室(R)中排出的气体与固体颗粒的混合物进入相关联的离心分离器(S)，c)所述离心分离器(S)是圆柱形的且以外镶板(P)、在其顶端用于经净化的气体的第一出口(E1)和在其底端用于所述固体颗粒的第二出口(E2)为特征，d)所述通道(20)包括竖直延伸的外侧壁(22)、竖直延伸的内侧壁(24)、水平延伸的底壁(26)和水平延伸的顶壁(28)，e)所述通道(20)的外侧壁(22)连续地延伸进入所述分离器(S)的外镶板(P)的入口区段(30)中，f)所述入口区段(30)连续地延伸进入所述外镶板(P)的第一弯曲区段(32)中，该第一弯曲区段至少布置在所述通道(20)的轴向投影(箭头AP)中，g)继所述第一弯曲区段(32)之后是所述镶板(P)的一个或多个另外的区段(34,36,38,40)，其终止于所述通道(20)的内侧壁(24)处，其中，h)至少一个另外的区段(40)形成与所述反应器室(R)的公共壁。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述外镶板(P)的另外的区段(34,36,38,40)中的一个或多个是平面的。3.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述公共壁(40)是平面壁。4.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述第一弯曲区段(32)延伸约60至150度。5.根据权利要求1所述的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：O纳林，B布罗施，
申请(专利权)人：斗山能捷斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE