CN105413594A - 具有压力平衡装置的多级返料循环流化床系统 - Google Patents

Abstract

一种多级返料循环流化床系统，包括：主床；第一气固分离器；沿高度方向串接的多个返料器，所述多个返料器包括位于最低位的末级返料器，除了所述末级返料器之外，其余返料器均通过设于返料器上升段顶部或返料管上的压力平衡管与主床相通，其中：至少一个压力平衡管上设有一个第二气固分离器；设有第二气固分离器的压力平衡管被第二气固分离器分为两段，一段将返料器上升段顶部或返料管与第二气固分离器入口相连，另一段将第二气固分离器气体出口与主床的侧壁相连，第二气固分离器的固体出口与后一级返料器连通。

Description

具有压力平衡装置的多级返料循环流化床系统

技术领域

本发明的实施例涉及流化床技术领域，特别是循环流化床物料循环系统。

背景技术

在循环流化床物料循环系统中，当主床高度非常高或是主床内的物料浓度非常高，又或者由于系统中的循环物料特殊，比如物料密度较小时，在返料器内所形成的料封阻力相对于主床底部与气固分离器底部之间压差而言太小时，极易发生循环流化床系统返料不畅、主床气体反窜等问题，采用多级返料器串联可应对这些场合。

中国专利CN101219357A公开了一种多级返料的循环流化床系统。在该系统中，主床、气固分离器、两个或两个以上的返料器依次串联连接形成循环回路，其中，气固分离器的底部返料管与位于最高处的初级返料器下降段相连，位于最低处的末级返料器的返料管与主床的下部相连；除末级返料器外，其余每个返料器的上升段顶部均设有与主床相通的压力平衡管。

压力平衡管用于将返料器的流化气体引入主床，使各级返料器可正常工作，维持系统循环回路的稳定运行。压力平衡管与主床的接入点处的压力决定了各级返料器所需平衡的压差，只有接入点压力适宜时，系统才能正常运行。但实际运用中，由于接入点高度设计不当，或是由于主床颗粒性质或主床运行工况发生较大变化导致主床压力变化，致使接入点压力发生大幅度波动，都将影响系统运行。

以带两级返料器的双级返料系统为例，当压力平衡管接入点压力偏高时，初级返料器的流化气体难以回到主床，会从返料器反窜回气固分离器，将导致气固分离器窜气、分离效率下降，给系统运行造成很大影响。而当接入点压力偏低时，返料器的流化气体会携带大量的物料以短路方式从压力平衡管直接回到主床、而不再经由末级返料器，造成部分物料在由压力平衡管、气固分离器和初级返料器组成的回路中循环，致使由主床、气固分离器和两级返料器构成的完整的循环回路中的循环物料量显著减少；同时也会造成末级返料器所需平衡的主床压差上升，一旦超出末级返料器的料封能力，将导致主床气体向末级返料器反窜，影响系统运行的稳定性，并导致通过初级返料器压力平衡管的气体流量增加、携带的固体物料量也随之增加，导致压力平衡管磨损，缩短压力平衡管的使用寿命。

因此，现有技术的多级返料循环流化床系统的压力平衡难度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有压力平衡装置的多级返料循环流化床系统，能够有效保持系统压力自动平衡，保证系统的稳定运行，并延长压力平衡管的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

根据本发明的一个方面，提出了一种多级返料循环流化床系统，包括：主床；第一气固分离器；沿高度方向串接的多个返料器，所述多个返料器包括位于最低位的末级返料器，除了所述末级返料器之外，其余返料器均通过设于返料器上升段顶部或返料管上的压力平衡管与主床相通，其中：至少一个压力平衡管上设有一个第二气固分离器；设有第二气固分离器的压力平衡管被第二气固分离器分为两段，一段将返料器上升段顶部或返料管与第二气固分离器入口相连，另一段将第二气固分离器气体出口与主床的侧壁相连，第二气固分离器的固体出口与后一级返料器连通。

可选地，所述第二气固分离器的固体出口通过料腿与后一级返料器的下降段直接连接，且料腿在该后一级返料器的下降段上的开口的最高点不高于该后一级返料器的上升段的溢流口的最低点。

可选地，第二气固分离器的固体出口通过一个另外的返料器与后一级返料器的下降段连通，且所述另外的返料器的返料管在该后一级返料器的下降段上的开口的最低点高于该后一级返料器的上升段的溢流口的最低点。

可选的，第二气固分离器的固体出口通过一个另外的返料器与后一级返料器的下降段与上升段之间的水平孔连通。

可选地，在上述的多级返料循环流化床系统中，每一个压力平衡管上设置有一个第二气固分离器。

附图说明

图1为本发明的带压力平衡装置的多级返料循环流化床系统的实施例1的示意图。

图2为本发明的带压力平衡装置的多级返料循环流化床系统的实施例2的示意图。

图3为本发明的带压力平衡装置的多级返料循环流化床系统的实施例3的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的带压力平衡装置的多级返料循环流化床系统，由主床、第一气固分离器以及两个或两个以上、沿高度方向串联的返料器依次连接而成；每个返料器均由下降段、上升段和返料管依次连接而成。返料器的下降段与上升段通过二者底部的水平孔相连，上升段与返料管通过二者顶部的溢流口相连。第一气固分离器的固体出口与位于最高处的初级返料器的下降管相连，初级返料器的返料管与下一级返料器的下降管相连，位于最低处的末级返料器的返料管与主床返料口相连；其中，当返料器布置空间有限时，与下一级返料器连接的返料管也可省去，此时上一级返料器的上升段通过其侧壁的溢流口与下一级返料器的下降段直接相通。由此，主床内的物料被提升至上部出口、与气体一起进入第一气固分离器，固体物料被捕集后，经由初级返料器、中间各级返料器、末级返料器被送回主床下部。

其中，除了末级返料器的流化气体可直接进入主床、不需要压力平衡管外，其余各级返料器均在上升段顶部或返料管上设置压力平衡管将流化气体引至主床。其中，至少一个返料器的压力平衡管上设有第二气固分离器，该第二气固分离器的入口通过压力平衡管与返料器上升段顶部或返料管上的开口与第二气固分离器入口相连，第二气固分离器的气体出口通过压力平衡管与主床侧壁相连。

第二气固分离器的固体出口与下一级返料器相连通，可以是通过料腿直接与下一级返料器的下降段连接，也可以是通过一个另外的返料器与下一级返料器的下降段间接相连、或与下一级返料器的下降段与上升段之间的水平孔相连。

在本发明中，返料器可以是U型返料器，也可以采用其它形式的返料器，如密封输送罐等。第二气固分离器优选是旋风分离器。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

如图1所示的两级返料的循环流化床系统，由主床1、气固分离器2、返料器31、返料器32依次连接而成，返料器32的返料管与主床1在返料口A相连。

位于上部的初级返料器31的上升段顶部设有压力平衡管311、312，其中，压力平衡管311将返料器31的上升段顶部与气固分离器313入口相连，压力平衡管312将气固分离器313的气体出口在接入点B处与主床1相连。气固分离器313的固体出口通过料腿直接与末级返料器32的下降段相通，且料腿在下降段上的开口E的最高点不高于返料器32上升段的溢流口F的最低点，这样可确保开口E完全浸没于下降段的料层中，防止气流从料腿反窜入气固分离器313。

如果压力平衡管311、3112上不带气固分离器313，系统不发生窜气的条件是：ΔP₃₂≥ΔP_AB，且ΔP₃₁≥ΔP_BD。其中，ΔP₃₁和ΔP₃₂分别为返料器31和返料器32的阻力，ΔP_AB为主床中AB点之间的压差，ΔP_BD为主床B点与分离器2的气体出口D点(大致等于初级返料器31的入口处)之间的压差。一旦接入点B处的压力波动较大，导致ΔP_AB和ΔP_BD发生较大变化，而ΔP₃₁和ΔP₃₂基本不变，这将使系统压力平衡条件被打破，影响系统运行的稳定性。

压力平衡管311、312上设置了气固分离器313后，该系统不发生窜气的条件是：ΔP₃₂+ΔP₃₁₃≥ΔP_AB，且ΔP₃₁≥ΔP_BD+ΔP₃₁₃。其中，ΔP₃₁₃为气固分离器313的阻力。当接入点B的压力升高时，一方面ΔP_AB会减小，另一方面由于压力平衡管311内的气体流速减小，ΔP₃₁₃相应降低，上述压力平衡的第一个条件仍可保持成立；同时ΔP_BD增大，而ΔP₃₁₃在降低，上述压力平衡的第二个条件也可保持成立。可见，在压力平衡管上设置气固分离器313，可在一定范围内抵御主床压力波动，使系统压力自动保持在平衡状态。

此外，设置气固分离器313后，大大减轻或避免了返料器32的窜气，从而使进入压力平衡管311的气体携带的固体物料量大幅度减少，且所携带的固体物料还可被气固分离器313捕集，送入后一级返料器32，因而大大减少了经由压力平衡管311、312短路回到主床的固体物料，确保了绝大部分固体物料按照设计工艺，在由主床、分离器和两级返料器组成的主循环回路中循环，并可有效减轻压力平衡管311、312的磨损、延长其使用寿命。

实施例2

如图2所示的两级返料的循环流化床系统，由主床1、分离器2、返料器31、返料器32依次连接而成，返料器32的返料管与主床1在返料口A相连；初级返料器31的返料管上连接的压力平衡管311、312之间设有气固分离器313。

气固分离器313的固体出口通过返料器314与末级返料器32的下降段相通，且料腿在下降段上的开口E的最低点高于返料器32上升段的溢流口F的最低点，以便于返料器314的流化气体经由返料器32下降段的床层上方直接经由压力平衡管311引至主床，以免破坏下降段的移动床床层的料封作用。

返料器314有利于防止主床气体反窜时进入气固分离器313，进一步保证了系统的运行稳定性。

可选的，气固分离器313的固体出口也可以是通过返料器314与末级返料器32的下降段与上升段之间的水平孔相通，此时返料器314的流化气体可经由返料器32上升段引回主床。

实施例3

如图3所示的三级返料的循环流化床系统，由主床1、分离器2、返料器31、返料器32、返料器33依次连接而成，返料器33的返料管与主床1在返料口A相连；初级返料器31上设有压力平衡管311，接入主床上的C点；第二级返料器32的上升段顶部连接有压力平衡管321、322，其间设有气固分离器323。气固分离器323的固体出口通过料腿与末级返料器32的下降段相通，且料腿在下降段上的开口E的最高点不高于返料器32上升段的溢流口F的最低点。

可选的，初级返料器31的压力平衡管上也可设有气固分离器。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多级返料循环流化床系统，包括：

主床；

第一气固分离器；

沿高度方向串接的多个返料器，所述多个返料器包括位于最低位的末级返料器，除了所述末级返料器之外，其余返料器均通过设于返料器上升段顶部或返料管上的压力平衡管与主床相通，

其中：

至少一个压力平衡管上设有一个第二气固分离器；

设有第二气固分离器的压力平衡管被第二气固分离器分为两段，一段将返料器上升段顶部或返料管与第二气固分离器入口相连，另一段将第二气固分离器气体出口与主床的侧壁相连，第二气固分离器的固体出口与后一级返料器连通。

2.根据权利要求1所述的多级返料循环流化床系统，其中：

所述第二气固分离器的固体出口通过料腿与后一级返料器的下降段直接连接，且料腿在该后一级返料器的下降段上的开口的最高点不高于该后一级返料器的上升段的溢流口的最低点。

3.根据权利要求1所述的多级返料循环流化床系统，其中：

第二气固分离器的固体出口通过一个另外的返料器与后一级返料器的下降段连通，且所述另外的返料器的返料管在该后一级返料器的下降段上的开口的最低点高于该后一级返料器的上升段的溢流口的最低点。

4.根据权利要求1所述的多级返料循环流化床系统，其中：

第二气固分离器的固体出口通过一个另外的返料器与后一级返料器的下降段与上升段之间的水平孔连通。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多级返料循环流化床系统，其中：

每一个压力平衡管上设置有一个第二气固分离器。