CN1065716A - 燃烧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种产生物质循环流程的燃烧设备，
它包括一个反应室，其上部装有一个形成流化层的炉
箅装置(10)；至少一个带有在流化层中形成的含有固
体物料的燃烧气体中去除所述固体物料的装置的粒
子分离器，和一个使固体物料回到流化层中的回流管
(6a)。一个作为回流管(6a)的一段延伸的锁气装置
(KL)防止气体流到相对的方向去。所述的固体物料
从回流管(6a)经过盖装置(11)的孔口(12a)被送到
空间(13)，然后离开该空间由回流管(6a)的孔口
(15a)流到炉箅装置上面的流化层中。
Description
本发明涉及一种产生物质循环流程的燃烧设备。该燃烧设备包括一个反应室，其下部配置有一个形成流化层的炉篦装置。该炉篦装置包括在其上面供应燃料的装置以及在其上将空气供入流化层的装置。此外，燃烧装置包括至少一个带有将在流化层上形成的含固体物料的燃烧气体中除去所述固体物料的装置的粒子分离器，和一个使固体物料明显地返回流化层的回流管。而且，该回流管与一个形成其延伸部的锁气装置相连接，以防止气流从炉篦装置流到粒子分离器，这种情况在某些流程条件下容易出现。
就通用的现有技术而论，美国专利No.4，165，717介绍了一种带有位于炉外侧的粒子分离器和使固体物料由一回流管返回炉子下部的物质循环流程。但是，该回流管没有装备锁气装置。
就现有技术而论，另一参考文献是Pemm-Corp出版社出版的F.A.Zenz的“流化和流体-粒子装置”（Fluidization and Fluid-Particle Systems），1989版第Ⅱ卷第333-334页，该公开物涉及一种所谓的冒泡的流化层反应器，其中粒子分离器放在反应室之内，固体物料的回流管是垂直的并与反应室和粒子分离器的共同中心轴线同心。回流管的下部包括一个锁气装置，这部分内容特别介绍于第334页。锁气装置包括机械可移动的部件，因此在反应室的严密条件下构成这种锁气装置是非常困难的。这种情况自然导致此类锁气装置在功能上的不可靠性。
此外，相关的现有技术文献还有美国专利No.5，070，822和欧洲专利申请公开No.440，552。在物质循环流程方面的一些其它改进发表在这些现有出版物上，如果有必要的话，这些改进也可适用于本发明的燃烧设备上。
简而言之，根据现有技术的知识已表明现有的锁气装置就其结构和功能来说是不能令人满意的。因此，本发明的目的是介绍一种带锁气装置的燃烧装置，这种锁气装置满足物质循环流程的要求并优于本领域中的现有技术。本发明燃烧设备中的锁气装置用于在一定的流程条件下防止经常出现的气流从炉篦装置流到粒子分离器，由此防止粒子分离器不能正常地工作，改进粒子分离器的分离能力，并由此自然地防止该流程的效率降低。
为实现上述目的，本发明的燃烧设备的主要特征在于所述的锁气装置包括：
一个封闭的底部装置或类似装置;
一个在底部装置或类似装置上面并装备有一个开口区域或类似区域的盖装置;
一个在底部装置或类似装置和盖装置或类似装置之间形成的空间或类似装置;
一个从垂直方向看位于底部装置或类似装置和盖装置或类似装置之间的回流管的壁部上的开口区域或类似装置;
因此，固体物料安排成从回流管经过盖装置或类似装置的开口区域或类似区域移动到所述空间或类似装置，然后离开该空间或类似装置，经过回流管的开口区域或类似区域移到炉篦装置上面的流化层。
上述方案的优点在于所述空间形成一个对这一流动的有效阻挡物，这样在一定流程条件下的流动趋于采取相反的方向，即从流化层到粒子分离器。当固体物料流经过锁气装置移到流化层，它必须至少改变一次方向，从基本上垂直的流动改变到一个水平方向的流动。
根据一个非常有益的实施例，开口区域由在回流管的周边方向上相间隔的多个孔口形成，以便在盖装置的开口区域的孔口位置上使回流管的壁部关住，并且在形成盖装置部分的位置上，回流管壁部上的开口区域的孔口位于所述盖结构部件的下面。这种方案进一步延长了固体物料从回流管到流化层的移动距离，由此在固体物料的流动路径上形成数个流动变化点。
此外，根据另一个特别有益的实施例，本发明的燃烧设备应用循环流体的原理，按照美国专利No.5，070，822的方法被实现，其中锁气装置安排在回流管的下部内，作为一个环状部件朝着反应室和回流管的共同中心线延伸。
此外，本发明的锁气装置可有益地包括数个对其结构和功能有本质影响的结构，如在空间里形成的空气吹气，底部装置和盖装置中至少一部分是由含有热传导介质的弯管结构所构成，以及与回流管的开口区域的孔口连接的垂直防护壁。本发明的锁气装置的这些和其它一些有益的实施例记录在所附的从属权利要求中。
本发明燃烧设备和它的锁气装置通过参考附图中例举的实施例进一步详述于后，其中：
图1显示燃烧设备的垂直截面示意图，其中本发明的锁气装置的一个实施例位于回流管的下部。
图2示意性地显示通过图1所示锁气装置的固体物料流。
图3以放大的比例显示图1中用Ⅲ标示的部分。
图4以放大的比例显示图1中的Ⅳ-Ⅳ截面，但只有一部分锁气装置和炉篦装置在图中显示出来。
产生图1所示的物质循环流程的燃烧设备包括一个具有环形水平横截面的反应室R。反应室R的垂直外壁1是由含有热传导介质的多个管子的焊接结构形成的。该结构的下部含有一个热传导介质的环状分布腔2，其上部对应地含有一个热传导介质的环状收集腔3。一个粒子分离器4放在反应室R的上部之内。该粒子分离器包括一个垂直的内套管5和一个也是垂直的外套管6，外套管6的上部含有一个燃烧气的入口7。套管5和6的垂直中心线与反应室的中心线K重合。外套管6的延伸部还形成一个固体物料的回流管6a，它继续向下延伸到反应室R的下部，在那里安装有本发明的锁气装置，如图1中的点划线KL所示。在这个实施例中，外套管6和回流管6a为环状管结构，它们具有相同半径的圆横截面。关于主要由内外套管5、6和入口7形成的粒子分离器的结构可参考美国专利U.S.No.5，070，822，其中介绍了一种用于粒子分离器结构的另一种可替换的有益方案。外套管6以及回流管6a可以有利地由含有热传导介质的多根管子的焊接结构形成。因此，锁气装置KL可以基本上连接到含有热传导介质的相同管子结构上。图1在锁气装置的下部显示出一个用于热传导介质的环形分布腔8，对应地在反应室的上部设有一个热传导介质的环状收集腔9，由此上述的热传导介质流通过锁气装置KL，回流管6a和外套管6。反应室下部的炉篦装置10，在适用的部件上，可类似地由含有热传导介质的多根管子的焊接结构形成，由此热传导介质流可安排在分配腔2和8之间，对应地，反应室的盖装置可以由含有热传导介质的多根管子的焊接结构形成，其中热传导介质流可以在反应室R的外壁1和收集腔9之间流过，由于热传导介质的流动安排在本发明中不是主要内容，这方面就不对它们进行详细地说明，但是不言而喻，熟悉本技术的人员利用他的热传导和多根管子的焊接结构方面的知识完全可以设计和构成反应室R以及其它的含有热传导介质的多根管子结构中的介质流动。
在图1所示的燃烧装置中，当物质循环流程发生后，从环状炉篦装置10上面形成的流化层中分离出来的气体/固体物料向上流到由反应室R的外壁和回流管限定的垂直环形空间内的反应室R的上部并进一步流到粒子分离器4。气体经过内套管5离开粒子分离器到流程中的下一阶段，在这方面不再进行更详细地说明，因为该可行的方法对熟悉本技术的人来说是显而易见的。固体物料通过外套管6并沿着回流管6a的内部垂直向下流回到反应室R下部的锁气装置KL，通过锁气装置它们又流回反应室R中的炉篦装置10上面的流化层中。
本发明的锁气装置的主要原理表示在图2中。固体物料在回流管6a内返回到反应室的下部，正如垂直箭头部分PN所示，在第一阶段，固体物料流碰到带有一个开口区域的锁气装置的盖装置11，由此固体物料通过盖装置的开口区域进入空间13内。在图2中，作为一个例子，开口区域只显示出一个孔口12a。在垂直方向，所述的空间13由锁气装置的密封底部装置14所限定，从水平方向看，该底部装置位于盖装置11的下方并在炉篦装置10的水平面上。从垂直方向看，作为外套管6的一个延伸部形成的回流管6a包括一个位于盖装置11和底部装置14之间的开口区域。作为一个例子，图2显示了一个孔口15a，通过该孔口固体物料大致按水平方向在空间13内出现至少一次方向变化之后离开空间13到炉篦装置10上面的流化层中，如箭头VN所示。在环形的锁气装置的实施例中，盖装置11和底部装置14通过一个分隔壁结构11C连接，该壁结构基本上可以由含有热传导介质的多根管子的弯曲结构形成，这部分内容将进一步解释。分隔壁结构11C其纵向方向基本上面对回流管6a的中心。
图3和4以放大的比例专门显示了图2中的原理的一个可行的实施例。首先，在图3所示的实施例中，空气分布室25或与其相当的装置安排在炉篦装置10和锁气装置KL的密封底部装置14的下面。空气吹气喷嘴装置16和17分别安排在炉篦装置10上和密封的底部装置14上。这样一种空气吹气装置在现有技术中是已知的，至少对炉篦装置是如此，因此在这方面就不进行更详细地说明。很明显，虽然空气吹气装置可以以其主要部分按类似于炉篦装置的空气吹气装置的方式构成，但它与锁气装置相联系却是新的。
尤其从图4中可以明显地看到，锁气装置KL作为一个与回气管6a和反应室R的外壁1的共同垂直中心线K同心的环状部分设置，因此锁气装置的假想中心线与所述的中心线K重合。
在所示的这个实施例中，锁气装置部分地由含有热传导介质的多根管子结构并利用弯曲和焊接技术形成。这些管子结构从图3和4中的锁气装置KL向上延伸作为回流管6a，在回流管的上部这些管子进一步延伸作为粒子分离器的外套管6。
在图3和4所示的实施例中，形成回流管6a的壁部的一部分管子成组地朝着回流管的内侧弯曲，以形成向下倾斜到回流管6a中心的盖结构的11a部分。在图3和4中，盖结构的11a部分（总数为6个）是由六根平行管弯成相同的U形形成的，其U形的开口在水平方向上朝着反应室R的壁1。除了盖装置的11a部分（U形的上侧）之外，所述的管子还可以它们的11b部分（U形的下侧）形成锁气装置的底部装置14的一部分，它从朝着中心线K并形成分隔壁结构的端部弯曲部分11C（U形的底部）开始延伸至位于盖装置的所述11a部分的下面基本上按水平方向设置的分布腔8内。因此，在形成锁气装置KL的盖装置11和部分底部装置14的所述管子弯曲部分的位置处的回流管6a的壁上形成一个开口区域15。开口区域15上的单独孔口15a的数量取决于在回流管6a下部上被弯曲到回流管6a中心线K方向的管子组数。盖装置11的开口区域12是由多个主要具有三角形或扇形的孔口12a形成的，这些孔口位于靠近中心线K一侧以其边缘连接的盖装置的所述弯曲部分11a之间。孔口12a延伸到回流管6a的壁部，而回流管6a的壁部作为孔口12a位置的封闭结构向下延伸到底部装置14的水平面，也就是说，在该实施例中一直延伸到分布腔8。在回流管6a壁部内形成的开口区域15上的每个孔口15a的下部边缘从底部装置14的水平面由在分布腔8的位置形成的分隔壁18上升，该分隔壁18最好是一个含有热传导介质，与分布腔8存在一种热传导介质传热联系并水平平放焊接在一起，按图3所示将管部弯曲形成的装置。该装置的外表面在垂直的两个侧面上提供有，例如，防护的砖砌体。对应地，在基本上按径向方向延伸的盖装置的11a部分的二侧设有垂直的防护壁19a、19b，使它们的水平底缘20位于所述分隔壁18上边缘的下面。防护壁19a、19b基本上具有三角形的形状，因此其倾斜边缘21固定在盖装置的11a部分上与其侧边缘一起平行延伸，而垂直边缘22同样地固定在各个孔口15a的垂直边缘上，如图3和4所示。在图2中，所述防护壁的放置由点划线所示，而它们对固体物料流动方向上的变化的作用以箭头PN和VN之间的部分VT表示，由此，固体物料在空间13内按U形移动。
底部装置14在上述弯曲的管部分11b之间为一焊接板结构。空气吹气喷嘴装置17基本上在底部装置14的整个区域内延伸。因此，空气吹气喷嘴装置17部分地使固体物料流体化，固体物料逐渐地通过孔口15从空间13移送到炉篦装置10上面的流化层。空间13内的固体物料的最小高度在图3中用标号26示出。如图3所示，最小高度位于防护壁19a、19b下边缘20的上面。
回流管6a的中心部分是由一块水平板结构23或类似装置形成的，通过该水平板对锁气装置和回气管6a的操作或维修以及使固体物料从燃烧装置中的自然排出都可以得到安排。显然，属于盖子装置的邻近部分11a的端头弯曲部分11C之间边缘上的间隙可以密封，例如通过合适的焊接结构部分和/或通过一种防护的砖砌体予以密封。
显然，图3和4中的装置可以实施，例如设置二个、三个、四个等多个从回流管6a的纵向方向上看基本上具有矩形形状的盖装置的11a部分，并最好以相同的形式在回流管6a的整个周边上以相等的距离安排。实际上在大部分用途中，使盖装置11和底部装置14按照上述的含有热传导介质的多根管子的结构构造显然是有益的，但也不一定必须这样做，一种具有一定结构的未冷却的锁气装置也是可能的，例如，一块带有一种防护砖砌体或类似装置的板或薄板装置，
此外，盖装置11和它的开口区域12和15不一定要具有前面叙述的形状，其它形式或构形也可应用。
Claims (14)
1、一种产生物质循环流程的燃烧设备，它包括一个反应室(R)，其下部配合有一个为形成流化层的炉篦装置(10)，该炉篦装置具有在其上面供应燃料的装置和在其上将空气供入流化层内的装置(16)；至少一个带有用于从流化层上形成的含固体物料的燃烧气体中去除所述固体物料的装置(5，6)的粒子分离器(4)；一个使固体物料返回流化层的回流管(6a)；以及与回流管(6a)连接形成其延伸部，以防止在某些流程条件下易于出现的气流从炉篦装置(10)流到粒子分离器(4)的锁气装置(KL)，其特征在于所述的锁气装置(KL)由下列装置组合：
一个封闭的底部装置或类似装置(14)；
一个在底部装置或类似装置上面并装备有一个开口区域或类似区域(12)的盖装置；
一个在底部装置或类似装置(14)和盖装置或类似装置(11)之间形成的空间或类似装置(13)；
一个从垂直方向看位于底部装置或类似装置(14)和盖装置或类似装置(11)之间的回流管(6a)壁部上并与所述空间或类似装置(13)连接的开口区域或类似装置(15)；
由此，固体物料安排成从回流管(6a)经过盖装置或类似装置(11)的开口区域或类似区域(12)输送到所述空间或类似装置(13)，然后离开该空间或类似装置(13)，经过回流管(6a)的开口区域或类似区域(15)输送到炉篦装置(10)上面的流化层。
2、一种产生物质循环流程的燃烧设备，它包括：
一个反应室（R），它基本上放在一个垂直位置并且其壁部至少在垂直方向基本上作为具有最好是管状结构的热传导面由此一股热传导介质流被安排在管装置内并且产生热的燃烧，借助于物料和空气的供应安排出现在位于反应室（R）下部的炉篦装置（10）的上面，即形成一种所谓的流化层，在那里含有固体物料的燃烧气体在反应室内向上流动，
至少一个安排在反应室（R）上部之内的粒子分离器（4），尤其是一种具有两个套管（5，6）的旋风分离气，这两个套管一个套在另一个内，它们的中心线重合并是垂直的，由此，第一，即外套管（6）上装有一个燃烧气体的入口，并且一个用于将在粒子分离器（4）中从燃烧气分离出的固体物料送回到反应室（R）的下部的回流管（6a）安排在所述第一，即外套管（6）的下部，并且由此第二，即两端开口的内套管（5）在其上部与燃烧设备后面的流程步骤相连，将基本上不含固体物料的燃烧气体通过所述第二，即内套管（5）送到燃烧设备后面的所述流程步骤，
一个与固体物料的回流管（6a）相连作为其延伸部安排的锁气装置（KL），
其特征在于所述的锁气装置（KL）由下列装置组成：
一个封闭的底部装置或类似装置（14）;
一个在底部装置或类似装置上面并装备有一个开口区域或类似区域（12）的盖装置;
一个在底部装置或类似装置（14）和盖装置或类似装置（11）之间形成的空间或类似装置（13）;
一个以垂直方向看位于底部装置或类似装置（14）和盖装置或类似装置（11）之间的回流管（6a）壁部上并与所述空间或类似装置（13）连接的开口区域或类似装置（15）;
由此，固体物料安排成从回流管（6a）经过盖装置或类似装置（11）的开口区域或类似区域（12）输送到所述空间或类似装置（13），然后离开该空间或类似装置（13），经过回流管（6a）的开口区域或类似区域（15）输送到炉篦装置（10）上面的流化层。
3、如权利要求1或2所述的燃烧设备，其特征在于：开口区域（12，15）由回流管（6a）周边方向上的间隔孔口形成，在盖装置或类似装置（11）的开口区域（12）的孔口（12a）位置上，回流管（6a）的壁部是封住的，而在形成盖装置或类似装置（11）的部分（11a）位置上，回流管（6a）壁部上的开口区域（15）的孔口（15a）位于盖装置的11a部分下面。
4、如权利要求1-3中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：从水平方向看，底部装置或类似装置（14）基本上位于炉篦装置（10）的水平面上。
5、如权利要求1-4中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：锁气装置（KL）作为一个其外边缘连接在回流管（6a）的壁上并朝着回流管（6a）的中心线（K）延伸的环状部件形成。
6、如权利要求5所述的燃烧设备，其特征在于：盖装置或类似装置（11）和底部装置或类似装置（14）通过所述环状部件面对回流管（6a）的中心线（K）一侧上的分隔壁装置（11c）相互连接。
7、如权利要求1-6中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：有一些在垂直方向上对着所述空间（13）的构件安排成与盖装置或类似装置（11）相连，例如，防护壁（19a，19b），它们的底部边缘位于开口区域或类似区域（12，15）之间，以防止由盖装置或类似装置（11）的开口区域或类似区域（12）到回流管（6a）的开口区域或类似区域（15）的水平移动，并且所述的固体物料在指向空间13的所述构件下面，如在防护壁（19a，19b）下面推过空间13。
8、如权利要求1-7中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：在空间或类似装置（13）中产生空气吹气作用的装置（17）设置在底部装置或类似装置（14）和盖装置或类似装置（11）之间形成的所述空间或类似装置（13）内。
9、如权利要求1-8中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：回流管（6a）壁上的开口区域（15）是以这种方式形成的，其底部边缘位于底部装置或类似装置（14）的基本水平的主平面上面。
10、如权利要求1-9中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：盖装置或类似装置（11）是由多个在回流管（6a）的周边方向上相互隔开一段距离放置的盖装置的部分（11a）形成的，其间形成基本上由扇形区域组成的开口区域或类似装置（12）。
11、如权利要求1-10中任一条所述的燃烧设备，其特征在于：盖装置或类似装置（11）与含有热传导介质的回流管（6a）的管状装置连接，其方式是使盖装置或类似装置（11）由指向回流管中心线（K）的二个或更多的平行管形成的盖装置的二个或多个部分（11a）组成，最好至少部分地向下倾斜，由此，盖装置的所述部分（11a）将位于其下面的孔口（15a）的上边缘限制在回流管（6a）内。
12、如权利要求7、9和10中任一条所述的燃烧装置，其特征在于：垂直的防护壁（19a，19b）安排在盖装置所述部分（11a）的纵向侧边上，从垂直方向看壁部的下部边缘（20）位于相应孔口（15a）下边缘下面的垂直方向上，并且壁的垂直侧边（22）位于相应孔口（15a）的垂直边缘上。
13、如权利要求11所述的燃烧装置，其特征在于：由多根平行管组成的盖装置的所述部分（11a）作为一个指向中心线（K）并形成部分壁装置的一部分的端部弯曲部分（11c）延伸，并由此作为形成底部装置或类似装置（14）的一部分并位于盖装置的所述部分（11a）下面的一部分（11b）延伸，直到位于炉篦装置（10）和所述底部装置或类似装置（14）之间的环状分布腔（8）内。
14、如权利要求11或13所述的燃烧装置，其特征在于：一个分隔壁（18）或类似装置与回流管（6a）的孔口（15a）相连形成，该分隔壁连接在底部装置或类似装置（14）的水平面上，最好是连接在分布腔（8）上，隔壁（18）含有热传导介质并最好在其侧面上装有防护砖砌体，由此所述的分隔壁（18）由其上边缘限定回流管（6a）的孔口（15a）的下边缘。
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