CN105570881B - 密封罐和用于控制通过密封罐的固体流动速率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种密封罐，所述密封罐包含：下导竖管，其接收来自燃烧气体的固体颗粒；具有第一端和第二端的床，所述第一端流体地连接到所述下导竖管；排放竖管，其安置于所述床的所述第二端；以及孔板，其安置于所述床与所述排放竖管之间，从而使所述排放竖管与所述床分离，所述孔板具有至少两行安置在所述床的挡流坝高度以上的多个孔口，其中所述至少两行孔口垂直地间隔开预定的距离，以减少经过所述孔板的多个孔口的固体颗粒的突然波动。

Description

密封罐和用于控制通过密封罐的固体流动速率的方法
本申请是申请日为2010年3月30日、申请号为201080015674.9、发明名称为“密封罐和用于控制通过密封罐的固体流动速率的方法”的中国发明专利申请的分案申请。
关于联邦政府资助研发的声明
美国政府依照美国能源部所授予的第DE-FC26-03NT41866号合同而享有本发明的权利。
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35U.S.C. § 119主张2009年3月31日申请的第61/165,072号共同待决的美国临时专利申请案的优先权以及从中产生的所有权益，所述临时专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及密封罐和用于控制通过密封罐的流动速率的方法。更明确地说，本发明涉及包括多孔出口设计的密封罐和用于控制固体通过所述密封罐的流动速率的方法。
背景技术
流化床燃烧（Fluidized bed combustion, FBC）是发电装置中所使用的燃烧技术，其主要用以燃烧固体燃料。FBC发电装置比常规的发电装置更灵活，因为其可将煤炭、煤炭废料或生物燃料以及其它燃料作为燃料。术语“FBC”涵盖一系列流化床工艺，包括循环流化床（Circulating fluidized bed, CFB）锅炉、鼓泡流化床（Bubbling fluidized bed,BFB）锅炉及其的其它变型。在FBC发电装置中，流化床在燃烧室的燃烧过程期间使固体燃料悬浮于向上喷射的空气喷流上，从而造成翻滚动作，使得气体与固体湍流混合。所述翻滚动作非常像鼓泡流体，可提供在燃烧室中实现较有效的化学反应和热量传送的方式。
在具有含硫成分的燃料（例如，煤炭）的燃烧过程中，硫被氧化从而主要形成气态SO2。具体地说，FBC通过脱硫工艺减少以SO2形式排放的硫的量。合适的吸附剂（例如含有CaCO3的石灰石）用以在燃烧过程中从废气中吸收SO2。为了促进燃料燃烧和硫的俘获，FBC发电装置以低于常规燃烧装置的温度进行操作。具体地说，FBC发电装置通常在介于约850℃与约900℃之间的范围内进行操作。由于这样能让煤炭在较冷温度下燃烧，所以在燃烧期间生成的NOx产量比在其它煤炭燃烧过程中要低。
为了进一步提高燃料利用率和硫俘获效率，通常使用旋风分离器来分离夹带于离开燃烧室的废气中的固体（例如，未被利用的燃料和/或石灰石）。接着，经由再循环构件（例如，再循环管）将经分离的固体送回到燃烧室，以供在燃烧过程中再次使用。密封罐（有时称为“j形底脚”（j-leg））维持燃烧室与旋风分离器之间的密封，防止废气不当地通过再循环管向后（例如，在与经分离的固体流入燃烧室中相反的方向上）逸出燃烧室。
FBC发电装置中的空气系统经设计以执行许多功能。举例来说，使用空气来流化由燃料、燃料灰和吸附剂构成的床固体，且使床固体与空气充分混合以促进燃烧、热量传送且减少排放（例如，SO2、CO、NOx和N2O）。为了实现这些功能，空气系统经配置以在各种位置处且以特定速度和数量注入空气，即指定的一级空气（PA）或二级空气（SA）。
另外，通常向密封罐供应流化空气和输送空气以促进固体和气体流动通过密封罐，如图1所示。参看图1，现有技术的密封罐10包括下导竖管15、流化/输送床20、流化空气源25、排放竖管30、输送空气源35和挡流坝40，挡流坝40使流化/输送床20与排放竖管30分离。流化/输送床20包括被供应来自流化空气源25的流化空气的流化区以及被供应来自输送空气源35的输送空气的输送区。流化空气源25和输送空气源35可为单独组件，如图1所示，或者，流化空气源25和输送空气源35可组合为单个空气源（未图示）。
如图1所示，在现有技术的密封罐10中，来自燃烧过程的固体从旋风分离器（未图示）穿过下导竖管15向下流到流化/输送床20。在流化/输送床20的流化区中由来自流化空气源25和/或输送空气源35的流化气体对固体进行流化。接着由来自流化空气源25的流化空气和/或从输送空气源35供应的输送空气将流化的固体穿过流化/输送床20的输送区输送到排放竖管30，进而在排放竖管-30中形成扩展床。更具体地说，在挡流坝40上方（例如，在挡流坝高度Hweir上方）输送的固体形成扩展床，进而致使一些固体流动越过挡流坝40进入排放竖管30。另外，一些气体（主要是来自流化空气源25的流化空气和来自输送空气源35的输送空气）经由排放竖管30流到燃烧室。因此，密封罐10形成密封，进而防止燃烧室中的废气穿过密封罐10向后流动，例如穿过下导竖管15向上流回到旋风分离器（105，图4展示）。
在现有技术的密封罐10中，由于固体/气体相互作用不稳定（尤其是在操作转变期间）且导致穿过排放竖管30去往燃烧室（未图示）的气体和固体流动速率改变的性质，因而难以控制扩展床的大小。因而，过量固体流动越过挡流坝40，例如密封罐扩展床的大小突然变得非常大，这可能会干扰在下游燃烧室中分配流化空气。在此情况下，可能在所述系统中发生压力波动变化。
另外，通过密封罐10的固体的流动速率范围调整在现有技术的密封罐10中受到限制，因为无法精确地调整扩展床的大小来控制固体越过挡流坝的多种不同流动速率。换句话说，固体基本上流动越过挡流坝或不流动越过挡流坝；没有精确定义的离散流动速率，因此不同流动速率难以建立稳定的连续流，尤其是如上文所描述在操作转变期间。
因此，需要开发出一种密封罐和一种用于控制固体通过密封罐的流动速率的方法，使得所述密封罐具有包括但不限于以下各项的益处：增大固体流动控制范围及其调整准确性；增大稳态密封可维持性；减少废气逸出；减少固体突然溢出；以及增大使用密封罐的固体流动控制的调节比（turndown ratio）。
发明内容
根据本文中所说明的方面，提供一种用于燃烧发电装置的密封罐。所述密封罐包括：下导竖管，其接收所述燃烧发电装置的固体；具有第一端和第二相对端的床，所述第一端连接到所述下导竖管；以及排放竖管，其安置于所述床的第二相对端处。孔板安置于所述床与所述排放竖管之间以使所述排放竖管与所述床分离。所述孔板具有安置在高于所述床的高度处的多个孔口，且所述孔口允许以受控速率穿过所述孔板输送流化的固体和气体。
根据本文中所说明的其它方面，提供一种维持流化床燃烧发电装置的固体分离器与所述流化床燃烧发电装置的燃烧室之间的密封的方法。所述方法包括：将下导竖管连接到所述流化床燃烧发电装置的固体分离器；将床的第一端连接到所述下导竖管；将排放竖管安置于所述床的第二相对端与所述流化床燃烧发电装置的燃烧室之间；以及将孔板安置于所述床与所述排放竖管之间，从而使所述排放竖管与所述床分离。所述孔板具有安置在大致高于所述床的高度处的多个孔口，且所述多个孔口允许穿过所述孔板输送流化的固体和气体。
由以下图式和详细描述来例示上述特征和其它特征。
附图说明
现在参看图式，其中以相同方式对相同元件进行编号：
图1为现有技术的密封罐的示意性侧面正视图；
图2为根据本发明的示范性实施例的密封罐的示意性侧面正视图；
图3为沿图2的线III-III’截取的示意性横截面图，其说明图2所示的根据本发明的示范性实施例的密封罐的孔板；以及
图4为根据本发明的示范性实施例的利用图2的密封罐的流化床燃烧发电装置的示意性侧面正视图。
具体实施方式
本文中揭示一种密封罐和一种用于控制通过密封罐的流动速率的方法，更具体地说，揭示一种具有孔板的密封罐和一种用于控制固体通过所述密封罐的流动速率的方法。
参看图2，根据本发明示范性实施例的密封罐100包括下导竖管15。下导竖管15从固体分离器（未图示）接收固体，所述固体分离器例如为旋风分离器105（在图4中），但在替代示范性实施例中不限于此。下导竖管15将固体供应到密封罐100的流化和/或输送床20。流化/输送床20的流化区被供应来自流化空气源25的流化气体（例如，流化空气）。或者（或另外），流化/输送床20的输送区被供应从输送空气源35供应的输送气体（例如，输送空气）。流化空气源25和输送空气源35可为单独组件，如图2所示，或者可包括于单个空气源中（未图示）。
密封罐100的排放竖管30在大致对应于流化/输送床20的输送区的区域中连接到流化/输送床20。另外，孔板110安置于排放竖管30与流化/输送床20之间，如图2所示。孔板110具有多个孔口，其限制固体且允许流体从流化/输送床20输送到排放竖管30。
孔板110的所述多个孔口安置在高于流化/输送床20的高度处，如图2和图3所示。所述多个孔口包括至少一个固体孔口210和至少一个气体孔口220。在示范性实施例中，固体孔口210位于低于气体孔口220的高度处。具体地说，相对于气体和固体流到燃烧室300（图4）时穿过的排放竖管30的一部分来说，固体孔口210安置在低于气体孔口220处。更具体地说，固体孔口210安置在高于挡流坝高度Hweir且低于最大床扩展高度的高度处，而气体孔口220安置在高于最大床扩展高度处（图3）。因而，流化/输送床20中所维持的流化的固体充当固体分离器与燃烧室300之间的密封件。
参看图3，示范性实施例包括多个孔口行。所述多个孔口行包括：第一孔口行，其具有至少一个固体孔口210且安置在高于挡流坝高度Hweir且低于最大床扩展高度处；第二孔口行，其具有至少一个固体孔口210且安置在高于第一孔口行且低于最大床扩展高度处；第三孔口行，其具有至少一个固体孔口210且安置在高于第二孔口行且低于最大床扩展高度处；以及第四孔口行，其具有至少一个气体孔口220且安置在高于最大床扩展高度处。请注意，额外示范性实施例不限于上文所描述的配置，在替代示范性实施例中可存在多于或少于四个孔口行。具体地说，举例来说，另一示范性实施例可包括其中安置有固体孔口210的第一和第二孔口行以及其中安置有气体孔口220的第三孔口行。因此，穿过根据示范性实施例的密封罐100的总固体流动等于穿过所述特定密封罐100的最大容许流动。
现在将参看图2和图3来进一步详细描述根据示范性实施例的密封罐100的操作。下导竖管15从旋风分离器105（图4）接收固体，例如燃烧过程中产生的颗粒。固体在下导竖管15中向下流动，例如朝向流化/输送床20流动。当固体到达流化/输送床20时，其与从流化空气源25供应的流化空气和/或来自输送空气源35的输送空气混合，在流化/输送床20（图2）的流化区中形成流化的固体。
因而，流化的固体连同来自流化空气源25和/或输送空气源35的空气形成扩展床。如图2所示，扩展床被向上迫使离开流化/输送床20进入排放竖管30。参看图3，扩展床朝向孔板110的固体孔口210向上扩展到排放竖管30的一部分中。更具体地说，当扩展床的扩展床高度Hbed expansion超过挡流坝高度Hweir时，扩展床与孔板110形成接触。随着扩展床高度Hbed expansion进一步增加，扩展床暴露到固体孔口210，固体进而流动穿过固体孔口210并穿过暴露的固体孔口210向下流动到燃烧室300（图4）。随着固体流动超过每一行固体孔口210的界限，固体将进一步向上扩展，直到其到达下一最高行固体孔口210为止。进而，除了所供应的流化/输送气体之外，还基于固体孔口210的行的数目和布置来调整固体流动。
随着固体流动穿过孔板110的固体孔口210，扩展床中的气体（例如，从流化空气源25和/或输送空气源35供应的空气）也向上流到排放竖管30中。向上流动的气体接着朝向燃烧室300流动穿过气体孔口220。
因此，流动穿过气体孔口220的气体和流动穿过固体孔口210的固体均向下流动，例如朝向燃烧室300（图4）流动，且进而递送回到燃烧室300。
在示范性实施例中，固体通过密封罐100的流动速率是基于分别从流化空气源25和/或输送空气源35供应的流化空气和/或输送空气的速度。一般来说，固体的流动与流化空气和/或输送空气的速度相关，例如增大流化空气和/或输送空气的速度造成固体通过密封罐100（如上文较详细论述，经由更多暴露固体孔口210）的流动速率的对应增大。因此，通过调整流化空气和/或输送空气的速度来维持所要固体流动速率，所述所要固体流动速率是基于具有密封罐100的发电装置（未图示）的操作。
在替代示范性实施例中，固体通过密封罐100的流动速率是基于接触（例如，暴露到）固体以使得固体可流动穿过固体孔口210的所述固体孔口210的总数目。更具体地说，固体的流动速率大致上与暴露到固体的固体孔口210的总数目成比例；增大暴露到固体的固体孔口210的总数目会增大固体通过密封罐100的流动速率。因此，通过经由固体孔口210的总数目调整床扩展高度来维持所要固体流动速率，所述所要固体流动速率是基于具有密封罐的发电装置（未图示）的操作。
在又一替代示范性实施例中，固体通过密封罐100的流动速率是基于固体孔口210中的至少一者的开口直径。具体地说，固体的流动速率大致上与给定固体孔口210的直径成比例。更具体地说，增大固体孔口210的直径且进而增大固体可流动通过的固体孔口210的横截面面积，会增大固体通过密封罐100的流动速率。因此，通过调适固体孔口210的直径来维持固体的所要流动速率和流动范围，所述所要流动速率和流动范围是基于具有密封罐100的发电装置（未图示）的操作。另外，替代示范性实施例可包括具有不同直径的各个固体孔口210，例如每一固体孔口210的直径不需要相等。另外，如图3所示，根据示范性实施例的固体孔口210的横截面形状为大致椭圆形，但替代示范性实施例不限于此，而是可改变横截面形状以调整固体通过密封罐100的流动速率。举例来说，根据替代示范性实施例的固体孔口210的横截面形状可为（例如）圆形、长方形、正方形、三角形、多边形或其组合。
在再一替代示范性实施例中，固体通过密封罐100的流动速率是基于相对于固体孔口210的高度的床扩展线的高度。更具体地说，固体的流动速率与固体孔口210高于流动/输送床20的高度成比例；举例来说，增大使用固体孔口210的床扩展的高度会增大固体通过密封罐100的流动速率。因此，通过调整使用固体孔口210的床扩展高于流动/输送床20的高度来维持所要固体流动速率，所述所要固体流动速率是基于具有密封罐的发电装置（未图示）的操作。
因此，在根据示范性实施例的密封罐100中通过改变流化空气和/或输送空气的速度、固体孔口210的总数目、每一固体孔口210的直径和/或每一固体孔口210的高度来大致增大或有效地最大化固体流动速率范围。另外，改变上文所描述的密封罐100的属性进一步提供精确控制经改进的固体流动速率范围的优点。应注意，替代示范性实施例不限于前述控制固体流动速率的方法；而是，替代示范性实施例可采用本文中所描述的方法中的任一者、全部或任何组合，但不限于此。此外，请注意，本发明不限于发电燃烧，而是可与任何固体分配/输送/其它密封罐应用一起使用。
在相对于图4所描述的示范性实施例中，固体控制阀205（图4）可在流化/输送床20的大致与大致对应于流化/输送床20的输送区的区域相对的区域处连接到流化/输送床20。
固体控制阀205（图4）致使流化/输送床20的流化区中的流化的固体的预定部分绕过排放竖管30。举例来说，如下文将参看图4来更详细描述，一部分流化的固体可在到达流化/输送床20的输送区之前返回到燃烧室300。然而，固体控制阀205可在替代示范性实施例中省略，或可用其它组件替代，所述其它组件例如为压力密封件（未图示）或控制阀（未图示），但不限于此。
参看图4，燃烧发电装置310，且更明确地说，流化床燃烧（FBC）发电装置310，包括燃烧室300、固体分离器（例如，旋风分离器105）和根据示范性实施例的密封罐100。FBC发电装置的熔炉被供应一级空气（PA）315、二级空气（SA）320和燃料325。另外，举例来说，例如石灰石（未图示）等其它材料可被供应到熔炉，但替代示范性实施例不限于前述组件或材料。
在示范性实施例中，燃烧室300为FBC型燃烧室，例如循环流化床（CFB）燃烧室，但替代示范性实施例不限于此。举例来说，燃烧室300可为鼓泡流化床（BFB）燃烧室、移动流化床燃烧室或化学链式燃烧室。
随着燃烧室300燃烧燃料325，包括气体和固体的燃烧产物经由烟道330离开燃烧室300且进入旋风分离器105。旋风分离器105分离固体且将所述固体供应到密封罐100的下导竖管15。气体经由中心导管335离开旋风分离器105且经由切向导管340递送到FBC发电装置310的其它组件，例如大气控制设备（未图示）。
由旋风分离器105分离的固体被递送到密封罐100的下导竖管15。在示范性实施例中，如上文参看图2和图3更详细描述，固体接着经由密封罐100的排放竖管30返回到燃烧室300。
在替代示范性实施例中，固体控制阀205将密封罐100的流化/输送床20的流化区中的预定部分的流化的固体穿过流化床热交换器进入管360重新引导到流化床热交换器350。如图4所示，经重新引导的流化的固体穿过流化床热交换器350且接着通过流化床热交换器排出管370供应到燃烧室300。固体控制阀205、流化床热交换器进入管360、流化床热交换器350和流化床热交换器排出管370可在替代示范性实施例中省略。
此外，替代示范性实施例不限于本文中所描述的那些实施例。举例来说，根据替代示范性实施例的维持图4的FBC发电装置310的固体分离器与燃烧室300之间的密封的方法包括将密封罐100的下导竖管15连接到固体分离器、将密封罐100的流化/输送床20连接到下导竖管15和将其中具有孔板110的排放竖管30连接于流化/输送床20与燃烧室300之间。
所述方法进一步包括将来自固体分离器的固体接收到下导竖管15中、使用从流化空气源25（图2）供应的空气来流化所述固体且/或使用从输送空气源35（图2）供应的空气将流化的固体输送到排放竖管30、将来自流化/输送床20的流化的固体接收到排放竖管30中、将从流化空气源25供应的空气和从输送空气源35供应的空气接收到排放竖管30中且穿过孔板110的多个孔口通过排放竖管30将流化的固体、从流化空气源25供应的空气和从输送空气源35供应的空气递送到燃烧室300。本发明预期基于固体孔口210的直径（例如，横截面面积）、固体孔口210的形状、固体孔口210的总数目、固体孔口210的高度和/或从输送空气源35供应的空气的流动速率中的至少一者来控制输送到排放竖管30的流化的固体的流动速率。
因此，根据示范性实施例的密封罐提供一种多孔出口设计和一种用于控制固体通过密封罐的流动速率的方法。因此，所述密封罐具有大致增大或有效改进的固体流动控制范围，以及增大固体流动控制范围的调整精确度。
另外，所述密封罐的稳态密封可维持性增大、废气逸出减少、固体溢出减少，且调节比增大。
请注意，尽管已参考与例如循环流化床锅炉和化学链式反应器等流化床燃烧发电装置相关联的密封罐来描述了示范性实施例，但替代示范性实施例不限于此。而是，根据替代示范性实施例的密封罐可用于任何类型的发电装置，包括但不限于鼓泡流化床锅炉和流化床燃烧发电装置的其它变型，以及常规的发电装置。
另外，将注意到，尽管本文中已描述了单个密封罐，但本发明预期可包括多个密封罐，使得多个密封罐从共同下导竖管接收固体流，且经由对应于每一密封罐的若干排放竖管将流化的固体和气体分配到各种组件和/或位置。因此，可基于每一特定密封罐的各个特征（上文中较详细地论述）来控制相关联的流化的固体/气体流中的每一者的流动速率和其它参数。尽管已将密封罐描述为控制发电装置的过程，但本发明预期所述密封罐可与需要控制此类系统内的固体流动和/或压力的任何过程一起使用。
尽管已参考各种示范性实施例来描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出各种改变且可用等效物来替代其元件。另外，可在不脱离本发明的基本范围的情况下作出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，希望本发明不限于经揭示为预期用于实行本发明的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (19)

1.一种密封罐，所述密封罐包含：
下导竖管，其接收来自燃烧气体的固体颗粒；
具有第一端和第二端的床，所述第一端流体地连接到所述下导竖管；
排放竖管，其安置于所述床的所述第二端；以及
孔板，其安置于所述床与所述排放竖管之间，从而使所述排放竖管与所述床分离，所述孔板具有至少两行安置在所述床的挡流坝高度以上的多个孔口，其中所述至少两行孔口垂直地间隔开预定的距离，以减少经过所述孔板的多个孔口的固体颗粒的突然波动；
其中，基于从输送空气源供应的空气的流动速率、所述多个孔口的总数目、所述多个孔口中的孔口的直径、所述多个孔口中的孔口的横截面形状、所述多个孔口中的孔口的面积和所述多个孔口中的孔口的高度中的至少一者，来控制输送到所述排放竖管的流化的固体的流动速率。
2.根据权利要求1所述的密封罐，其中
所述下导竖管从固体分离器接收所述固体，
所述床在所述床的所述第一端处从所述下导竖管接收所述固体，使用气体来流化所述固体，且在所述床的所述第二端处穿过所述孔板将所述流化的固体和气体输送到所述排放竖管，并且
所述排放竖管穿过所述多个孔口中的若干孔口从所述床接收所述流化的固体和气体。
3.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述排放竖管提供所述流化的固体颗粒至燃烧发电装置，所述燃烧发电装置包含流化床燃烧发电装置、循环流化床锅炉、鼓泡流化床锅炉、移动流化床锅炉和化学链式燃烧室中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述多个孔口包含至少一个其它孔口，其至少部分地设置在高于最大床扩展高度的高度处。
5.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述至少两行的多个孔口安置在低于最大床扩展高度的高度处。
6.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述孔板从界定所述床的底部部分延伸且延伸到大致高于所述床的高度。
7.根据权利要求1所述的密封罐，还包括流化空气源，所述流化空气源流化所述床中的固体颗粒并将所述流化的固体颗粒从所述床的第一端输送至所述床的第二端和所述孔板。
8.根据权利要求7所述的密封罐，其中，来回于所述流化空气源的气体是空气。
9.根据权利要求1所述的密封罐，进一步包含连接到所述床的所述第一端的固体控制阀，其中所述固体控制阀基于穿过所述排放竖管递送到所述燃烧室的所述流化的固体和气体的流动速率，来控制去往所述燃烧发电装置的固体的流动速率。
10.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述孔板进一步包括：
第三行多个孔口，所述第三行多个孔口安置在所述至少两行孔口之上，并且与所述至少两行孔口垂直地间隔开预定的距离，以减少经过所述孔板的多个孔口的固体颗粒的突然波动。
11.根据权利要求1所述的密封罐，其中所述床包括流化床和输送床中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的密封罐，其进一步包含多个密封罐以使得来自所述下导竖管的所述流化的固体和气体能够被输送到所述密封罐中每一者的对应排放竖管。
13.一种维持固体分离器与容器之间的密封的方法，所述方法包含：
将下导竖管流体地连接到所述固体分离器；
将床的第一端流体地连接到所述下导竖管；
将排放竖管安置于所述床的相对第二端处；
将孔板安置于所述床与所述排放竖管之间，从而使所述排放竖管与所述床分离，所述孔板具有至少两行安置在所述床的挡流坝高度以上的多个孔口，其中所述至少两行孔口垂直地间隔开预定的距离，以减少经过所述孔板的多个孔口的固体颗粒的突然波动；
在所述下导竖管中从所述固体分离器接收固体；
在所述床中在所述床的所述第一端处从所述下导竖管接收所述固体；
使用气体来流化所述固体；
在所述床的所述第二端处穿过所述孔板将所述流化的固体和气体输送到所述排放竖管；以及
在所述排放竖管中穿过所述多个孔口中的若干孔口从所述床接收所述流化的固体和气体；
其中，基于所述气体的流动速率、所述多个孔口的总数目、所述多个孔口中的孔口的直径、所述多个孔口中的孔口的横截面形状、所述多个孔口中的孔口的面积和所述多个孔口中的孔口的高度中的至少一者，来控制输送到所述排放竖管的所述流化的固体的流动速率。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
以及
将所述流化的固体和气体递送到所述容器。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述容器是燃烧室，所述燃烧室包含流化床燃烧发电装置、循环流化床锅炉、鼓泡流化床锅炉、移动流化床锅炉和化学链式燃烧室中的至少一者。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少两行的多个孔口安置在低于最大床扩展高度的高度处。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述孔板包括安置在高于最大床扩展高度的高度处的至少一个气体孔口，以主要从中经过气体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述床包括流化床和输送床中的至少一者。
19.一种密封罐，其包含：
下导竖管，其接收来自燃烧气体的固体颗粒；
具有第一端和第二端的床，所述第一端流体地连接到所述下导竖管；
排放竖管，其安置于所述床的所述第二端；以及
孔板，其安置于所述床与所述排放竖管之间，从而使所述排放竖管与所述床分离，所述孔板具有至少两行安置在高于所述床的挡流坝高度并低于最大床扩展高度的高度处的多个孔口，以及至少部分地设置在高于所述最大床扩展高度的高度处的至少一个其它孔口；
其中，基于从输送空气源供应的气体的流动速率、所述多个孔口的总数目、所述多个孔口中的孔口的直径、所述多个孔口中的孔口的横截面形状、所述多个孔口中的孔口的面积和所述多个孔口中的孔口的高度中的至少一者，来控制输送到所述排放竖管的流化的固体的流动速率。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087023B (zh) * 2010-12-01 2012-05-23 东南大学 煤加压高密度循环流化床化学链燃烧分离二氧化碳的装置
CN102179215B (zh) * 2011-03-17 2014-04-23 绍兴文理学院 石油、天燃气无火焰化学链燃烧动力系统及其工艺流程
CN102180526B (zh) * 2011-03-17 2013-11-20 绍兴文理学院 无火焰化学链燃烧还原炉
CN102180525B (zh) * 2011-03-17 2013-10-30 绍兴文理学院 无火焰化学链燃烧氧化炉
TWI544180B (zh) * 2014-12-12 2016-08-01 Atomic Energy Council Control Method of Circulation Rate of Fluidized Bed in Inner
US10429064B2 (en) 2016-03-31 2019-10-01 General Electric Technology Gmbh System, method and apparatus for controlling the flow direction, flow rate and temperature of solids
US10011441B2 (en) 2016-03-31 2018-07-03 General Electric Technology Gmbh System and method and apparatus for maintaining a pressure balance in a solids flow loop and for controlling the flow of solids therethrough
EP3840871A1 (en) 2018-08-24 2021-06-30 Sumitomo SHI FW Energia Oy An arrangement for and a method of controlling flow of solid particles and a fluidized bed reactor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0304111B1 (de) * 1987-07-31 1991-10-16 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Durchführung exothermer Prozesse
CN1088478A (zh) * 1992-11-10 1994-06-29 阿尔斯特罗姆公司 循环流化床反应器系统的运行方法和运行装置
CN1120144A (zh) * 1994-12-23 1996-04-10 燃烧工程有限公司 循环式流化床蒸汽发生器中再加热器的保护
EP1612479A2 (en) * 2004-07-01 2006-01-04 Kvaerner Power Oy Circulating fluidized bed boiler

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915061A (en) * 1988-06-06 1990-04-10 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor utilizing channel separators
US5332553A (en) * 1993-04-05 1994-07-26 A. Ahlstrom Corporation Method for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5341766A (en) * 1992-11-10 1994-08-30 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system
US5365889A (en) * 1992-11-13 1994-11-22 Fostyer Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor and system and method utilizing same
US5345883A (en) * 1992-12-31 1994-09-13 Combustion Engineering, Inc. Reactivation of sorbent in a fluid bed boiler
US5343830A (en) * 1993-03-25 1994-09-06 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with internal primary particle separation and return
US5442919A (en) 1993-12-27 1995-08-22 Combustion Engineering, Inc. Reheater protection in a circulating fluidized bed steam generator
US5544479A (en) * 1994-02-10 1996-08-13 Longmark Power International, Inc. Dual brayton-cycle gas turbine power plant utilizing a circulating pressurized fluidized bed combustor
US5363812A (en) * 1994-02-18 1994-11-15 The Babcock & Wilcox Company Method and apparatus for controlling the bed temperature in a circulating fluidized bed reactor
US5370084A (en) * 1994-05-26 1994-12-06 Combustion Engineering, Inc. Pantleg circulating fluidized bed boiler and combustion method using same
US5463968A (en) 1994-08-25 1995-11-07 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having a multicompartment variable duty recycle heat exchanger
JPH08200601A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Hitachi Ltd 流動層発電プラント及びその制御装置並びに制御方法
US5954000A (en) 1997-09-22 1999-09-21 Combustion Engineering, Inc. Fluid bed ash cooler
JP2941789B1 (ja) 1998-06-26 1999-08-30 三菱重工業株式会社 流動層焼却炉
US6095085A (en) 1998-08-20 2000-08-01 Micron Technology, Inc. Photo-assisted remote plasma apparatus and method
US6095095A (en) * 1998-12-07 2000-08-01 The Bacock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with floored internal primary particle separator
DE10300838A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-22 Alstom Power Boiler Gmbh Zirkulierender Wirbelschichteaktor
US7244400B2 (en) * 2003-11-25 2007-07-17 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor system having an exhaust gas plenum
FI20065308L (fi) 2006-05-10 2007-11-11 Foster Wheeler Energia Oy Kiertopetikattilan leijupetilämmönvaihdin ja kiertopetikattilan, jossa on leijupetilämmönvaihdin
FI121284B (fi) 2008-11-06 2010-09-15 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijupetikattila

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0304111B1 (de) * 1987-07-31 1991-10-16 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Durchführung exothermer Prozesse
CN1088478A (zh) * 1992-11-10 1994-06-29 阿尔斯特罗姆公司 循环流化床反应器系统的运行方法和运行装置
CN1120144A (zh) * 1994-12-23 1996-04-10 燃烧工程有限公司 循环式流化床蒸汽发生器中再加热器的保护
EP1612479A2 (en) * 2004-07-01 2006-01-04 Kvaerner Power Oy Circulating fluidized bed boiler

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