專利名稱：減輕固體粒子懸浮物有害組分對傳熱表面的腐蝕的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別是在流化床反應(yīng)器的傳熱室中減輕固體粒子懸浮物的有害組分對傳熱表面的腐蝕的方法與裝置。
本發(fā)明特別是可應(yīng)用于從循環(huán)的流化床反應(yīng)器中的固體粒子回收熱量，但也可用于其他的流化床反應(yīng)器。這種循環(huán)的流化床反應(yīng)器包括一反應(yīng)器或處理室及一傳熱室(HTC)；前者例如為其中具有固體粒子流化床的燃燒室，后者，即傳熱室以固體粒子與處理室相通并設(shè)置有傳熱表面。傳熱室可以各種方式和在不同的的位置連接于處理室以使固體粒子在兩室之間交換。傳熱室在某特殊情況下甚至可形成在處理室本身內(nèi)部。
背景技術(shù)：
象循環(huán)式流化床反應(yīng)器這樣的流化床反應(yīng)器用于許多不同的燃燒、傳熱、化學(xué)和冶金工藝中。一般而言，由燃燒或其他放熱過程產(chǎn)生的熱量通過采用傳熱表面從流化床的固體粒子中回收。傳熱表面將回收的熱量傳給介質(zhì)，例如水或蒸汽，該介質(zhì)將熱量從反應(yīng)器轉(zhuǎn)移。
傳熱表面一般位于處理室內(nèi)或位于設(shè)置在處理室后面的氣體通道中的對流區(qū)域內(nèi)部，或位于循環(huán)的流化床反應(yīng)器中的粒子分離器內(nèi)部。附加的傳熱表面常常設(shè)置在獨(dú)立的傳熱室(HTC)中，該獨(dú)立的傳熱室可以是處理室的一部分、一個(gè)鄰近于處理室的獨(dú)立室、或者是在循環(huán)的流化床反應(yīng)器中的固體粒子再循環(huán)系統(tǒng)的一部分。
HTC一般為一起泡流化床，它包括入口裝置、傳熱表面和出口裝置，該入口裝置用于將熱固體粒子的連續(xù)流從處理室引入HTC，該出口裝置用于將連續(xù)再循環(huán)的固體粒子從HTC排入處理室。
腐蝕是在設(shè)計(jì)傳熱表面時(shí)總要考慮的一個(gè)因素、當(dāng)傳熱表面處于在處理腐蝕性材料或產(chǎn)生腐蝕性材料的工藝所利用的流化床反應(yīng)器中時(shí)，腐蝕問題尤其重要。其一個(gè)例子是燃燒不好的燃料，例如稻草或RDF，它們含有強(qiáng)腐蝕雜質(zhì)，例如氯化物。而且腐蝕雜質(zhì)也存在于流化床材料中，從而與HTC中的傳熱表面相接觸，導(dǎo)致該表面的迅速腐蝕。例如，流化床材料中的氯可能造成對傳熱表面的氯化物腐蝕。
當(dāng)例如由于后燃(afterburning)而使HTC中的溫度很高時(shí)，腐蝕問題尤其嚴(yán)重，其中當(dāng)HTC直接連于爐子時(shí)，易于發(fā)生所述后燃。在HTC中的后燃或其他化學(xué)過程還能產(chǎn)生還原氣氛，這易于發(fā)生一氧化碳(CO)腐蝕。還原狀態(tài)與氯化物一起沉積特別易于增強(qiáng)腐蝕作用。
基于金屬損耗的腐蝕和侵蝕在所有的起泡流化床中是一個(gè)主要問題，并且為了盡可能使其減輕這一問題做了許多嘗試。常規(guī)的抗腐蝕辦法是改變金屬表面及其溫度。表面處理，諸如鉻化、氮化或碳化鎢涂層在某些情況下是有效的。因?yàn)樗械母g機(jī)理是與溫度有關(guān)的，所以傳熱表面的腐蝕在某種程度上可以通過將其設(shè)置在系統(tǒng)中的合適位置予以避免。
然而，表面處理不總是可行的，因?yàn)闋顟B(tài)和溫度可在工藝處理的不同位置和階段予以改變。并且，當(dāng)選擇操作溫度時(shí)，必須考慮存在于每個(gè)具體系統(tǒng)中的腐蝕雜質(zhì)。當(dāng)在工藝中采用不同的參數(shù)，例如不同的燃料時(shí)，這些雜質(zhì)可能改變。因此通過減小實(shí)際腐蝕雜質(zhì)的密度來盡可能減輕腐蝕危險(xiǎn)的方法是非常需要的。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個(gè)目的是在流化床反應(yīng)器中提供一種傳熱方法與裝置，其中上述由于固體粒子懸浮物的有害組分對外部傳熱室中的傳熱表面的腐蝕被盡可能地減輕了。
本發(fā)明的一個(gè)特別目的是提供一種從流化床反應(yīng)器中回收熱量的方法與裝置，其中雜質(zhì)基的腐蝕危險(xiǎn)被盡可能地減輕了。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種減輕固體粒子懸浮物的有害組分對流化床反應(yīng)器中傳熱室傳熱表面的腐蝕的改進(jìn)方法與裝置。本發(fā)明特別是可應(yīng)用于流化床反應(yīng)器中，該反應(yīng)器包括一反應(yīng)器室，例如處理室或燃燒室，它具有固體粒子床、流化該固體粒子床的裝置、反應(yīng)器室的出口和反應(yīng)器室的入口；以及一傳熱室，它具有固體粒子床、流化該粒子床的裝置、至少部分地與該固體粒子床接觸的傳熱表面、連接于所述反應(yīng)器室出口的傳熱室入口和用于固體粒子的連接于反應(yīng)器室入口的傳熱室出口。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，新方法包括以下幾個(gè)步驟
將固體粒子通過所述反應(yīng)器室出口排出反應(yīng)器室；將排出的固體粒子引入具有固體粒子床的稀釋室；從稀釋室的固體粒子床中鈍化和/或分離出有害于傳熱表面的雜質(zhì)；將固體粒子通過稀釋室出口排出稀釋室；將排出稀釋室的固體粒子通過傳熱室入口引入傳熱室；將所述固體粒子通過傳熱室出口排出傳熱室；以及將排出傳熱室的固體粒子通過所述反應(yīng)器室入口再回到該反應(yīng)器室。
借此，有害的組分，例如引起腐蝕的組分在流經(jīng)稀釋室時(shí)從固體粒子懸浮物中分離出來和/或在流過稀釋室時(shí)被鈍化。有害的氣體組分或有害的細(xì)固體粒子組分易通過沖洗氣體將它們沖洗掉來分離，該沖洗氣體可同時(shí)用于流化稀釋室中的固體粒子床。沖洗氣體可以是一種惰性氣體或在固體粒子床中引起化學(xué)反應(yīng)的一種氣體。因此空氣或其他含氧氣體可以用于引起氧化反應(yīng)。在稀釋室中沖洗或化學(xué)反應(yīng)所需的延遲時(shí)間可加以控制以獲得最佳效果。通過例如控制稀釋室中的床密度、固體粒子流速或床容積可調(diào)節(jié)延遲時(shí)間。
按照本發(fā)明的另一方面，在具有反應(yīng)器室和傳熱室的流化床反應(yīng)器中還設(shè)置有稀釋室，它包括一固體粒子床；用于鈍化稀釋室內(nèi)所述固體粒子床中有害于傳熱表面的雜質(zhì)和/或從中將雜質(zhì)分離出去的裝置；一稀釋室入口，它與所述反應(yīng)器室出口以流體相通以便將固體粒子從反應(yīng)器室引入稀釋室；以及一稀釋室出口，它與所述傳熱室入口以流體相通以便將固體粒子從稀釋室引入傳熱室。
稀釋室可相鄰于傳熱室水平設(shè)置，如果希望的話，甚至可設(shè)置在與傳熱室共同的殼體內(nèi)。借此，固體粒子通過從稀釋室至傳熱室的溢流流動或流經(jīng)中間輸送室。按照本發(fā)明的另一實(shí)施方案，稀釋室可直接設(shè)置在傳熱室的上方。借此，稀釋室可具有開口，使固體粒子能通過開口向下流入傳熱室。因此稀釋室和傳熱室可具有基本上相似的水平橫截面并可設(shè)置在共同殼體內(nèi)。
按照本發(fā)明的又一方面，提供一種利用傳熱室(HTC)從流化床反應(yīng)器的固體粒子中回收熱量的改進(jìn)方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟將熱固體粒子從處理室連續(xù)引入HTC，并且將該固體粒子從HTC連續(xù)排入處理室；通過傳熱表面在HTC中從所述固體粒子中回收熱量；所述固體粒子從處理室出口至傳熱表面區(qū)域入口的輸送時(shí)間至少延遲2秒。
本發(fā)明還提供一種利用HTC從流化床反應(yīng)器的固體粒子中回收熱量的改進(jìn)裝置，該裝置包括將固體粒子從處理室連續(xù)引入HTC以及將該固體粒子從HTC連續(xù)排入處理室的裝置；從所述固體粒子回收熱量所用的傳熱表面和從HTC輸送所回收熱量的裝置；將所述固體粒子從處理室出口至傳熱表面區(qū)域入口的輸送時(shí)間至少延遲2秒所用的裝置。
按照本發(fā)明，固體粒子輸送時(shí)間的延遲可通過一分離室、一所謂稀釋室來實(shí)現(xiàn)，將所述固體粒子通過稀釋室輸送至HTC。
所希望的時(shí)間延遲也可通過HTC中的特殊結(jié)構(gòu)來達(dá)到，該結(jié)構(gòu)總體上使固體粒子減速并以基本上均勻的固體流流入傳熱表面區(qū)域。例如，HTC可通過一水平的或垂直的多孔板分為第一部分和第二部分，該多孔板設(shè)置成使傳熱表面位于第二部分中。第一部分則可起中間貯存室作用，在這里稱之為稀釋室或稀釋區(qū)，在固體進(jìn)入實(shí)際傳熱區(qū)以前，它們在稀釋室中停留幾秒鐘。稀釋室和稀釋區(qū)也常稱之為“稀釋間”。
所述稀釋間的主要功用是促進(jìn)有害雜質(zhì)、即引起腐蝕的組分從所述固體中分離出去。因此，優(yōu)選用流化氣體沖洗稀釋間以增強(qiáng)所述雜質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)和/或沖洗，即排除所述雜質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物。稀釋在大多數(shù)情況下可具有降低溫度的作用，但如果在稀釋室中發(fā)生放熱反應(yīng)，例如后燃，則溫度可能升高。
按照優(yōu)選實(shí)施方案，同時(shí)可以是流化氣體的沖洗氣體其可以是空氣或某種其他含氧氣體，因?yàn)槔缫谎趸己驮亓蚰鼙环謩e氧化而產(chǎn)生二氧化碳和二氧化硫，可將二氧化碳和二氧化硫作為氣態(tài)物質(zhì)從流化床材料中沖洗掉。如果希望的話，沖洗氣體可以是一種惰性氣體。
例如NaCl、HCl、KCl或ZnCl2等揮發(fā)性氯化物以及堿可以通過沖洗氣體從床材料中排除。以足夠的延遲時(shí)間可幾乎全部完成所希望的化學(xué)反應(yīng)和沖洗。
需要的延遲時(shí)間取決于處理室中的工藝過程。稀釋間的尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)成使延遲時(shí)間足夠，例如從2至15秒鐘。在穩(wěn)態(tài)條件下，如果固體粒子在稀釋間中的容積為V，固體粒子的密度為r而質(zhì)量流量為Qm，則固體粒子在稀釋間中的(平均)延遲時(shí)間T為T=V*r/Qm固體粒子在稀釋間的密度在某種程度上取決于流化氣體的流速。降低流化氣體的流速時(shí)，可增加固體粒子的密度，從而按照上式可延長延遲時(shí)間T。然而，同時(shí)減小了流化氣體在增強(qiáng)有害雜質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)和從固體中沖洗反應(yīng)產(chǎn)物的效果。因此，降低流化氣體的流速本身不能為控制稀釋間的操作提供有效的手段。
為了在向上流動的粒子床中保持合適的化學(xué)反應(yīng)和沖洗條件，同時(shí)增加床的密度，可只在床的下部降低流化而在床的上部保持其正常速度。上部中的流化可借助設(shè)置在壁上較高垂直位置處的噴管或借助位于格柵以上的噴管來實(shí)現(xiàn)。
假定稀釋間中的固體粒子的密度為恒量，延遲時(shí)間只取決于其中固體粒子的質(zhì)量流量Qm和穩(wěn)態(tài)容積V。在穩(wěn)態(tài)條件下流入和流出稀釋間的質(zhì)量流量相等。如果稀釋間的構(gòu)造使得該容積V為恒量，則流入稀釋間的流量Qm單獨(dú)決定延遲時(shí)間T。
一種通過流經(jīng)溢流壩從中排放流化床材料的稀釋間是具有恒容積V構(gòu)造的一個(gè)例子。如果例如具有這種稀釋間的HTC是循環(huán)式流化床的再循環(huán)系統(tǒng)的一部分，則系統(tǒng)的循環(huán)速率決定質(zhì)量流量Qm和延遲時(shí)間T。當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)成對于最大流量Qm延遲時(shí)間T仍足夠時(shí)，這樣的構(gòu)造是令人滿意的，在較小質(zhì)量流量Qm的情況下，延遲時(shí)間T較長，從而能夠較好地稀釋有害雜質(zhì)。
如果稀釋間中的固體粒子輸出流速和其容積以及它們的密度都為恒量，則稀釋間中的延遲時(shí)間T為恒量。一個(gè)使稀釋間中的固體容積盡可能為恒量的辦法是使輸出質(zhì)量流量小于可達(dá)到的輸入質(zhì)量流量，并將剩余的固體粒子直接返回反應(yīng)器室。
例如通過流化氣體來保持床的密度和輸出流量為恒量，可以達(dá)到恒定的延遲時(shí)間，相應(yīng)地，如果使輸出流量是可控制的，則提供了具有可調(diào)延遲時(shí)間的稀釋間。
當(dāng)工藝參數(shù)，例如燃燒室的燃料是可改變的時(shí)，可控制的延遲時(shí)間可能是有用的。這類系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是在延遲時(shí)間與HTC中的傳熱速率之間存在一種關(guān)系。
還可以將分選室的功能加到稀釋室中，分選室只讓粒度小于一定限度的固體材料進(jìn)入傳熱區(qū)域。分選也可用機(jī)械式分離器或通過流化氣體來實(shí)現(xiàn)。用作分選器的腔室必須為粗粒材料設(shè)置一單獨(dú)的排放通道。
附圖簡述本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)由參照附圖的以下描述將顯而易見，附圖為

圖1為本發(fā)明的循環(huán)式流化床反應(yīng)器的示意截面圖，該反應(yīng)器包括稀釋室；圖2為本發(fā)明另一示范性實(shí)施方案的流化床反應(yīng)器下部的示意截面圖，該反應(yīng)器包括稀釋室；以及圖3和4為本發(fā)明其他的示范性實(shí)施方案的另外的流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括稀釋室。
發(fā)明詳述以下參照各附圖，如圖1中同樣的標(biāo)號將在圖2-4中表示同樣的部件。但在圖2中的標(biāo)號前面已被加上“2”，在圖3和4中的標(biāo)號前面已被相應(yīng)地加上“3”和“4”。
本發(fā)明的方法和裝置首先參照循環(huán)的流化床反應(yīng)器10來描述，該反應(yīng)器包括反應(yīng)器室12、粒子分離器14、稀釋室16以及傳熱室18。稀釋室16和傳熱室18設(shè)置在一共同殼體19內(nèi)。
固體粒子的流化床20設(shè)置在反應(yīng)器室12中。引導(dǎo)流化氣體的裝置，例如格柵22和風(fēng)箱24設(shè)置在反應(yīng)器室的底部，以便使床20迅速流化。反應(yīng)器氣體出口26設(shè)置在反應(yīng)器室12的最上部，以便從反應(yīng)器室排放廢氣中所夾帶的固體粒子。固體粒子在粒子分離器14內(nèi)從氣體中被分離出去且氣體通過氣體出口28和對流區(qū)域30排放出。從氣體中分離出的固體粒子通過返回管道32和稀釋室入口34向下送入稀釋室16的下部。固體粒子聚集在返回管道32的最下部形成向下流動的粒子床32′。引入稀釋室16的固體粒子床16′中的粒子借助通過稀釋室底部格柵36引入的流化氣體被向上輸送通過床。流化氣體同時(shí)提供了從固體粒子床排除有害組分的沖洗氣體。流化氣體還可以用于控制床的密度。增加的密度延長了固體粒子在稀釋室中的延遲時(shí)間。
稀釋室16和傳熱室18用一間壁38彼此隔開以防止固體粒子從一室自由流動至另一室。在間壁的上方設(shè)置有形成稀釋室出口的自由通道40，該通道允許通過溢流從稀釋室16排放固體粒子。也可以通過通道40從稀釋室排放氣體。
在穩(wěn)態(tài)條件下，通過通道40排出稀釋室16的材料流量與進(jìn)入稀釋室的材料流量相同。當(dāng)材料處于稀釋室中時(shí)，用通過格柵36供應(yīng)的氣體加以沖洗。稀釋室16內(nèi)和返回管道32底部內(nèi)的固體粒子作為粒子分離器下部與反應(yīng)器室之間的氣體密封。
間壁38上端或邊緣的垂直高度可做得較高或較低，借此控制通道40的高度和稀釋室16中的床容積。較大的床容積比較小的床容積提供較長的延遲時(shí)間。
排出稀釋室的固體粒子因沖洗和活性有害組分的可能鈍化已從中“清除”了有害的組分。從而凈化了的粒子流入設(shè)置在稀釋室16與傳熱室18之間的中間輸送室42。固體粒子在輸送室42中下降至其下部的開口44，該開口與傳熱室18相通。開口44形成通向傳熱室18下部的入口。
傳熱表面46設(shè)置在傳熱室18中，引入室18內(nèi)床18′中的固體粒子經(jīng)由通過格柵48引入的流化氣體給予流化并借助溢流越過傳熱室出口50，該出口50同時(shí)形成反應(yīng)器室的入口、通向反應(yīng)器室的下部。排出傳熱室的氣體同時(shí)引入反應(yīng)器室。同樣，如果沒有通過單獨(dú)管道排放氣體，則氣體可通過同一出口排出稀釋室。在穩(wěn)態(tài)條件下，進(jìn)入傳熱室的材料通過出口50以同樣的流量排放。
在圖1的構(gòu)造中，在稀釋室中由間壁38的上端所決定的固體粒子容積基本上不變。從而，延遲時(shí)間、即固體粒子通過稀釋間所需要的時(shí)間主要由反應(yīng)器的循環(huán)速率所決定。就有害雜質(zhì)的稀釋而言，按照本發(fā)明通過改變流化氣體的流量且因而改變稀釋室中床的密度能夠提供相當(dāng)?shù)目煽匦?；床的密度影響粒子在床中的延遲時(shí)間。
在圖1的實(shí)施方案中，可以切斷傳熱室18的一部分中的流化，從而固體粒子可在床18′頂部從稀釋室16直接流至開口50。
圖2示出位于共同殼體219內(nèi)的稀釋室216和傳熱室218，其連通于流化床反應(yīng)器室212下部的內(nèi)部固體粒子循環(huán)。固體粒子通過反應(yīng)器室出口226直接引入稀釋室216。在圖2所示實(shí)施方案中，固體粒子進(jìn)入稀釋室的流量取決于反應(yīng)器室內(nèi)部的固體床材料的流體動力學(xué)。
固體粒子向下流入稀釋室并通過間壁238下部的開口234排出該稀釋室。排出的固體粒子在固體粒子床的頂部直接引入相鄰的傳熱室218中。出口開孔250將通過溢流流出傳熱室218的固體粒子導(dǎo)向反應(yīng)器室212的下部。
圖3示出本發(fā)明的另一實(shí)施方案的示意圖，其中稀釋室316設(shè)置在與傳熱室318共同的殼體319內(nèi)。殼體319通過流動均衡器、即水平多孔板352分為上部和下部。傳熱表面346設(shè)置在殼體下部318中的固體粒子床318′內(nèi)。上部形成稀釋區(qū)。流動均衡器352基本上防止在上部區(qū)與下部區(qū)之間、即在稀釋區(qū)與傳熱區(qū)之間產(chǎn)生粒子的混合。流動均衡器352還提供從稀釋區(qū)316至傳熱區(qū)318的穩(wěn)定的固體粒子流并防止在傳熱室的床中形成死區(qū)。固體材料從傳熱室通過間壁356最下部的開口354排入相鄰的垂直輸送通道358，該通道358以入口350與反應(yīng)器室的下部相通。用于流化熱輸送通道358中固體粒子床的裝置360′將固體粒子向上提升并保持將固體粒子從傳熱室排入反應(yīng)器室。引入傳熱室318的流化氣體通過多孔板352中的各孔流入其上方的稀釋室316，在此作為沖洗氣體之用。
固體材料在圖3的實(shí)施方案中通過反應(yīng)器室壁中的反應(yīng)器室出口孔326引入稀釋室316并由此通過多孔板352流入傳熱室，多孔板352的功用是抑制粒子紊流的最大幅度并形成固體粒子向傳熱室的基本上均勻的流動。
稀釋室316的操作由通過開口326的固體粒子流量和由裝置360和360′提供的流化氣體流速所決定。通道358中固體粒子的高度總是達(dá)到開口350的邊緣，但降低通道358中的流化速率時(shí)，增加了其中固體粒子的密度。因此也增加了稀釋室316中的固體粒子的容積和在其中的延遲時(shí)間。其原因在于室318和316中固體粒子的流體靜壓力總是與通道358中固體粒子的流體靜壓力平衡。通過提高稀釋室316中的流化速率，相應(yīng)地增加了其中固體粒子的高度，但并不增加其延遲時(shí)間，因?yàn)橥瑫r(shí)減小了稀釋室中固體粒子的密度。但是，所述流化速率的提高由于加強(qiáng)了對有害雜質(zhì)的沖洗，故對稀釋室的操作具有有利的影響。
延遲時(shí)間T隨固體粒子通過開口326的流量的增加而縮短。但是，由于摩擦效應(yīng)，稀釋室中固體粒子的高度開始變得比處于平衡狀態(tài)時(shí)的高度更高，隨著時(shí)間T的縮短從而導(dǎo)致在某種程度上的平衡。最終具有通過通道358的最大流量，并以最大的輸入流量充滿稀釋室，從而圖3所示的構(gòu)造提供具有下限的自動平衡延遲時(shí)間。
圖3所示實(shí)施方案另外可用于一水平殼體，該殼體通過垂直多孔板分為兩水平相鄰室，即稀釋室和傳熱室。
圖4為循環(huán)的流化床反應(yīng)器室412下部和與其鄰接的殼體419的又一示意圖，殼體419具有稀釋室416和傳熱室418。稀釋室416設(shè)置在在共同殼體419中的傳熱室418的上方。固體材料經(jīng)由返回管道432進(jìn)入稀釋室416，在返回管道432的下部具有氣體密封件462。
圖4的系統(tǒng)可這樣來操作，即稀釋室416是充滿的，也就是說，充滿到其上部開口464的邊緣，該開口使固體粒子可通過它流入反應(yīng)器室412。在稀釋室416的底部具有提供沖洗氣體所用的裝置436，沖洗氣體流過稀釋室中的固體粒子床，且通過開口464流入反應(yīng)器室。在稀釋室中還設(shè)有用以將流化氣體通向出口通道468所用的裝置466，以便以受控制的速度將固體粒子排出稀釋室并將該粒子導(dǎo)向通入傳熱室418的入口444。
借助由裝置466提供的流化氣體，可控量的固體粒子通過出口通道468越過溢流壩470排入第二通道472，該通道將固體粒子導(dǎo)向傳熱室418。溢流壩470的高度優(yōu)選成使沒有流化氣體時(shí)就沒有固體粒子從第一通道468排入第二通道472。傳熱室包括傳熱表面446和供應(yīng)流化氣體的裝置448；流化氣體保證將固體材料從傳熱室通過開口450排入反應(yīng)器室。
如上所述，在該系統(tǒng)中從稀釋室排放粒子的速率決定流量Qm。因而由于Qm是可控制的且稀釋間中的固體粒子容積是恒定的，圖4示出一個(gè)具有可控制延遲時(shí)間的系統(tǒng)。
雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)可進(jìn)行各種改型。因而可以組合以上所示各實(shí)施方案，并且從外部固體粒子循環(huán)經(jīng)由返回管道，和/或直接自反應(yīng)器室從內(nèi)部固體粒子循環(huán)將固體粒子引入稀釋室。在高載量情況下，固體粒子可僅僅或主要通過返回管道引入，而反應(yīng)室下部的出口孔作為通過溢流將多余排放的固體材料再逆流式返回反應(yīng)器室的孔口之用。在低載量情況下，固體粒子可僅僅或主要由內(nèi)部循環(huán)通過反應(yīng)器室壁下部的出口孔引入。
權(quán)利要求
1．一種減輕固體粒子懸浮物的有害組分對流化床反應(yīng)器中傳熱室傳熱表面的腐蝕的方法，所述反應(yīng)器包括一反應(yīng)器室(12)，例如處理室或燃燒室，它具有固體粒子床、流化該固體粒子床的裝置、反應(yīng)器室的出口(26)和反應(yīng)器室的入口(50)；以及一傳熱室(18)，它具有固體粒子床、流化該粒子床的裝置(48)，至少部分地與該固體粒子床接觸的傳熱表面(46)、連接于反應(yīng)器室出口(26)的傳熱室入口(44)和用于固體粒子的連接于反應(yīng)器室入口的傳熱室出口(50)；該方法的特征在于將固體粒子通過反應(yīng)器室出口(26)排出反應(yīng)器室；將排出的固體粒子引入具有固體粒子床(16′)的稀釋室(16)；從稀釋室的固體粒子床(16′)中鈍化和/或分離出有害于傳熱表面的雜質(zhì)；將固體粒子通過稀釋室出口(40)排出稀釋室；將排出稀釋室的固體粒子通過傳熱室入口(44)引入傳熱室(18)；將所述固體粒子通過傳熱室出口(50)排出傳熱室(18)；以及將排出傳熱室(18)的固體粒子通過反應(yīng)器室入口(50)再回到反應(yīng)器室(12)。
2．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了從稀釋室的固體粒子床中沖洗掉有害的氣態(tài)產(chǎn)物，在稀釋室的至少一部分中引入沖洗氣體。
3．權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，沖洗氣體為含氧氣體、如空氣，以便在稀釋室中形成氧化反應(yīng)。
4．權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，沖洗氣體是流化稀釋室中的固體粒子床的流化氣體。
5．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固體粒子從反應(yīng)器室出口通過稀釋室流至傳熱室入口的延遲時(shí)間是受控的，以便有足夠的時(shí)間將從反應(yīng)器室流入傳熱室的固體粒子中的雜質(zhì)分離出去和/或?qū)⑺鼈冣g化。
6．權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，固體粒子從反應(yīng)器室出口通過稀釋室流至傳熱室入口的延遲時(shí)間是通過控制固體粒子在稀釋室中的延遲時(shí)間來控制的。
7．權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，延遲時(shí)間通過控制稀釋室中固體粒子床的密度來控制。
8．權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，延遲時(shí)間通過控制稀釋室中固體粒子床的容積來控制。
9．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將對從反應(yīng)器室出口(26)流至傳熱室入口(44)的固體粒子中的腐蝕性組分進(jìn)行鈍化的沖洗氣體引入稀釋室(16)。
10．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將固體粒子通過設(shè)置在稀釋室上部的稀釋室入口(226)引至稀釋室(216)中固體粒子床的頂部，以及將固體粒子通過設(shè)置在稀釋室下部的稀釋室出口(234)排出稀釋室的所述固體粒子床。
11．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將固體粒子通過設(shè)置在稀釋室下部的稀釋室入口(34)引入稀釋室(16)的固體粒子床中，以及將固體粒子通過設(shè)置在稀釋室上部的稀釋室出口(40)排出稀釋室中的所述固體粒子床。
12．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將固體粒子在殼體(319)第一區(qū)中的粒子流化床的頂部排出反應(yīng)器室，該殼體(319)通過多孔板(352)分為第一區(qū)(316)和第二區(qū)(318)，該第二區(qū)中具有傳熱表面(346)。
13．權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，固體粒子在稀釋室中的延遲時(shí)間大于2秒，優(yōu)選為2-15秒。
14．一種用于減輕固體粒子懸浮物的有害組分對流化床反應(yīng)器中傳熱室傳熱表面的腐蝕的裝置，該流化床反應(yīng)器包括一反應(yīng)器室(12)，例如處理室或燃燒室，它具有固體粒子床、流化該固體粒子床的裝置，反應(yīng)器室出口(26)和反應(yīng)器室入口(50)；以及一傳熱室(18)，它具有固體粒子床，流化該粒子床的裝置、至少部分地與該固體粒子床接觸的傳熱表面(46)、連接于所述反應(yīng)器室出口的傳熱室入口(44)和用于固體粒子的連接于反應(yīng)器室入口的傳熱室出口(50)，其特征在于該裝置還包括稀釋室(16)，該稀釋室(16)包括一固體粒子床(16′)；用于鈍化稀釋室內(nèi)所述固體粒子床中有害于傳熱表面的雜質(zhì)和/或從中將雜質(zhì)分離出去的裝置；一稀釋室入口(34)，它與所述反應(yīng)器室出口(26)以流體相通以便將固體粒子從反應(yīng)器室引入稀釋室；以及一稀釋室出口(40)，它與所述傳熱室入口(34)以流體相通以便將固體粒子從稀釋室引入傳熱室(18)。
15．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述稀釋室還包括控制固體粒子在其中的延遲時(shí)間的裝置。
16．權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，用以控制在稀釋室中的延遲時(shí)間的裝置包括用于控制稀釋室中固體粒子床的流化的裝置，以便控制該床中固體粒子的密度。
17．權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，用以控制在稀釋室中的延遲時(shí)間的裝置包括用于控制稀釋室中固體粒子床的容積的裝置。
18．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，稀釋室和傳熱室設(shè)置在一共同殼體(19)中，該殼體具有將所述稀釋室(16)與傳熱室(18)隔離開的間壁(38)。
19．權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，間壁(38)形成垂直溢流壩，使固體粒子可由稀釋室(16)越過那里流至傳熱室(18)。
20．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，稀釋室(316)和傳熱室(318)相互重疊地設(shè)置在共同殼體(319)中，該殼體通過水平多孔板(352)分為兩個(gè)室。
21．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，稀釋室和傳熱室相鄰地設(shè)置在一共同殼體中，該殼體通過垂直多孔板分為兩個(gè)室。
22．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，固體粒子在稀釋室(16)中的流動方向?yàn)閺钠涞撞肯蚱漤敳俊?br> 23．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，固體粒子在稀釋室(216)中的流動方向?yàn)閺钠漤敳肯蚱涞撞俊?br> 24．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，固體粒子在傳熱室(18,218,418)中的流動方向?yàn)閺钠涞撞肯蚱漤敳俊?br> 25．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，固體粒子在傳熱室(318)中的流動方向?yàn)閺钠漤敳肯蚱涞撞俊?br> 26．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在稀釋室(416)與傳熱室(418)之間設(shè)置輸送室(472)；位于稀釋室與輸送室之間的壁(470)形成溢流壩，使固體粒子可從稀釋室的頂部越過該壁流入輸送室的上部；以及位于輸送室與傳熱室之間的壁(470)在其下部具有至少一個(gè)開口(444)，它形成稀釋室的出口和傳熱室的入口，以便使固體粒子可由輸送室的下部流入傳熱室的下部。
27．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，傳熱室(18,218)靠近反應(yīng)器室的下部設(shè)置并與反應(yīng)器室具有一共同的壁部分，并且該共同壁部分具有形成傳熱室出口和反應(yīng)器室入口的開口(50,250)，使固體粒子可由所述傳熱室流入反應(yīng)器室。
28．權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述共同壁部分上的開口(50,250)設(shè)置在能使固體粒子通過溢流從傳熱室中固體粒子床的頂部流入反應(yīng)器室的高度。
29．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，垂直輸送管道(358)設(shè)置在傳熱室出口(354)與反應(yīng)器室下部的反應(yīng)器室入口(350)之間，以便將固體粒子由傳熱室輸送入反應(yīng)器室。
30．權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于將沖洗氣體由稀釋室排入反應(yīng)器室的裝置(226,326,464)。
全文摘要
一種用于減輕固體粒子懸浮物的有害組分對流化床反應(yīng)器中傳熱室傳熱表面的腐蝕的方法與裝置。按照本發(fā)明設(shè)置有稀釋室(16),其具有在系統(tǒng)中循環(huán)的固體粒子床(16′),稀釋室設(shè)置在傳熱室(18)上游的粒子流中以便鈍化所述固體粒子流中有害于傳熱表面(46)的雜質(zhì)和/或從中將雜質(zhì)分離出去。固體粒子從反應(yīng)器室經(jīng)由稀釋室排入傳熱室,以便從固體粒子流中清除有害組分。
文檔編號F22B31/00GK1221482SQ97195315
公開日1999年6月30日 申請日期1997年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月5日
發(fā)明者T·許佩南 申請人:福斯特韋勒能源股份公司