CN111655364A - 具有环形喷动流化床的设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有环形喷动流化床的设备及其操作方法。根据本发明，该设备可用于执行在流化床设备中进行的大多数技术过程，尤其是用于净化气体混合物、干燥材料、热解、气化和燃烧固体燃料，例如工业废料、农业废料、城市固体废弃物、煤炭、污水污泥以及好氧和厌氧消化反应器废料，还用于进行在流化床中进行的其他化学反应。具有旋转的环形喷动流化床的设备的反应室在其高度的至少一部分上具有向下倾斜的漏斗形状，其具有台阶状结构的内表面。反应室的形状以及流化气体和其他气体的切向进入可以在反应室中创建可调节的环形流化床，在其中可以在水平和竖直平面上对要处理的材料颗粒的旋转速度进行调节，并且还可以控制反应区域中不同大小的颗粒的停留时间、材料的处理强度以及其他工艺参数。

Description

具有环形喷动流化床的设备及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种具有旋转环形喷动(spout)沸腾(流化)床的设备，尤其涉及其反应室，其用于进行各种化学反应(技术过程)，尤其是用于净化气体混合物、干燥材料、热解、气化以及燃烧固体燃料(例如工业废料、农业废料、城市固体废弃物、煤炭、污水污泥、好氧和厌氧消化反应器废料等)，还用于执行待在流化床中进行的其他技术过程。
背景技术
上升气流中的颗粒物喷动是在圆锥形或锥形设备中实现的一种流化。
与其他流化反应器相比，带有喷动流化床的设备具有多个优点。特别地，它们更适合于处理在其他流化设备中难以流化的多分散材料和细分散的颗粒。
同时，与其他流化反应器相比，带有喷动流化床的设备具有一些缺点。关键缺点之一是它们的性能较低，因为它们的处理区域仅限于喷动体积，而喷动体积通过使用带有环形喷动的设备而是固定的。但是，如果环形半径与产生喷动的床相比太大，则可能在环的某个点发生漏气。为了减少漏气的可能性，引入了围绕喷动的竖直轴线的另外旋转以稳定喷动，但是这也引起离心力而将处理物的颗粒驱离喷动。颗粒越重(越大)，从喷动将其移除的速度就越快，而这些重而大的颗粒需要最长的时间进行正确处理。换句话说，旋转喷动中的颗粒以特定方式分离，即，最大的颗粒被快速地从喷动驱赶到外围，在那里它们沉回到喷动的底部，然后再次被拾起。这些大颗粒从喷动到外围(在此其未经适当处理)再回到喷动的循环降低了设备的性能。
本发明的目的之一是通过对喷动外部但在设备内部(特别是在其内表面上)的材料进行额外的处理，以增加处理强度并减少具有环形旋转喷动流化床的设备中材料的停留时间。
在具有环形旋转喷动流化床的反应器中，在其流化室中形成呈环形旋转喷动形式的所谓流化床。它由湍流的气体介质组成，非气态(固体和/或液体)颗粒分布在其中。由于湍流，流化床中的冷凝非气态和气相被适当地混合，以促进最佳的质量和热传递，并在材料之间提供适当的相互作用。
在大多数情况下，流化气体从底部穿过腔室上升。在将流化气体送入腔室(进气口)的设备之后，是反应器的约束区域，该约束区域用于生成流化材料的喷动。在设计上，该受限区域是反应器底部的一部分，并且包括(穿孔的)流化板、喷嘴或一组喷嘴(以下称为喷嘴底部)。喷嘴底部的设计可提供足够的气体流量，以防止固相颗粒沉积在底部上，并确保整个喷嘴底部表面的气流均匀分布。
喷嘴底部设计的缺点是其复杂性，需要较高的制造劳动强度以及定期检查和维护。
流化室可以是圆柱形或圆锥形，也可以是圆锥形部分和安装在其顶部的圆柱形部分的组合，将流化室设置在喷嘴底部上方，以形成一腔室，在该腔室中进行大多数反应器的技术过程，并且因此，以下将其称为反应室。
在反应室的中心中通常是一根实心的棒或管，其形状为旋转体，其轴线与反应室的轴线重合。该旋转体穿过喷嘴底部，可以到达或可以不到达室的顶部(盖)以产生环形喷动。如果旋转体是管，它还可以用作气体管道，以从反应室中去除处理产物和废气，还可以用作执行额外技术操作的专用空间。
使用本领域已知的方法，通过反应室的盖将气体和处理产物从反应室除去。
为了防止在环的任何位置发生流化气体漏气(浓缩)，环形喷动流化床绕反应室的轴线旋转。旋转由专用设计的喷嘴底部执行，这增加了喷嘴底部的整体复杂性。因此，具有喷嘴底部导致设备的设计显着更复杂，这是本领域已知解决方案的缺点之一，这与本发明不包括用于通过底部供气的特殊元件的本发明不同，本发明显著简化了整体设计。
本领域中已知的具有旋转的环形喷动流化床的设备还有另一个明显的缺点。围绕腔室轴线(中心管)在喷动内移动的固体和流体颗粒的速度具有旋转(切向)分量，即，颗粒受到离心力的影响，该离心力将颗粒从喷动的中心部分驱动到其外围并在喷动中心部分中形成缺乏非气态颗粒的过多气流。同时，在腔室壁附近的外围处会出现相对过量的非气态颗粒，这导致气体和冷凝的(非气态)颗粒在喷动的中心和壁附近部分中的不同条件下相互作用。这种不均匀性尤其导致喷动的不同区域之间的处理速率不均匀。
当调节设备的功率(性能)时，最明显地体现出上述缺陷的不利影响。功率的增加导致通过反应器的气体流量增加，从而又增加了喷动中的圆周速度，并且离心力影响了非气态(凝结)的颗粒。最终，这会导致处理室的中心与其壁附近部分之间的处理速率不均匀性增加。
迄今为止，本领域已知几种这样的解决方案。
一种这样的解决方案是用于燃烧碎片的环形竖井炉(专利EP2180280，IPC C04B2/00，F27B1/16，于2010年4月28日公布)，该炉的内筒和外筒形成了用于燃烧材料的环形竖井。燃烧室布置在外筒上的燃烧器平面内，外筒还包围着设置在相邻燃烧室之间并在竖井内移动的腋下燃烧喷枪(风口)。该炉具有相当复杂的设计。
本领域已知的另一解决方案是具有用于生产悬浮物的反应器的流化床设备(专利FR 2937886，IPC F23C10/10，于2010年5月7日公布)。该反应器具有圆柱形或多边形的壳体，并包含实现为环形边缘并至少分布在壳体高度一部分上的混合轮廓。该设备可以没有流化格栅。该反应器的缺点是燃料不完全燃烧，可以通过在设备中反复循环来克服，但是这种解决方案增加了处理设施中设备的数量以及运行过程中的能耗。此外，突然停止后启动有问题。
本领域已知的另一种方法是燃烧包含挥发性物质的碳质材料(WO2006003454，于2006年1月12日公布)，该方法包括：
(I)提供由具有入口和出口的腔室组成的环形床反应器；(II)提供一种粉状燃料燃烧器，其进口直接或间接连接到燃烧室的出口；(III)通过入口将碳质材料进给到环形床腔中；(IV)在腔室中产生主要为圆周方向的流体流动，使含碳物质在环形床中绕腔室的轴快速循环并对其进行加热，因此最终将该物质转变为包含气体和细分散颗粒的混合物；(V)通过出口从燃烧室中去除混合物，并通过燃烧器的入口直接或间接地将其供应给燃烧器；(VI)在燃烧器中燃烧混合物。
为了实现此方法，提出了一种燃烧包含挥发性物质的碳质材料的设备，该设备包括：
(a)环形床反应器，包括(I)带有进口的腔室，该入口用于将含碳物质进给到该腔室中；(II)用于加热该腔室中的内容物的装置；以及(III)用于在该腔室内产生主要圆周流动的装置，以在环形床中围绕腔室的轴快速产生含碳物质的循环，因此将材料进行热解和烧结以生成包含气体和细分散颗粒的混合物，以及(IV)用于从腔室排放混合物的出口；和
(b)用于燃烧粉状燃料的燃烧器，其进口直接或间接连接到腔室的出口。
所述方法的缺点是由于对反应室工作容积的利用不充分，导致设备性能低下。此外，建议的反应器不允许对流化床的参数进行大范围的调节，从而无法达到所需的处理深度。
本领域已知的另一解决方案是用于燃烧燃料或废物并进行各种化学反应的流化床反应器(专利RU 2403966，IPC B01J8/24，2010年11月20日公开)。反应器壳体中的流化室具有锥形插入物。壳体的内表面和插入件的外表面形成具有环形横截面的空间，该空间用作流化室，并且气体流量根据壳体和插入件的相对位置而保持恒定、减小或增大。由于气相和固态相的最佳分布，确保了在宽负荷范围内反应器的稳定运行条件，改善了去除固态烧结物的条件，并且气流波动在系统操作上的不利影响被最小化。
该解决方案的缺点是反应器的制造复杂，尤其是由于插入件被设计成能够实现内部插入运动的机构。该解决方案需要大量的机械零件，这进一步降低了设计的可靠性，尤其是当其元件在高温下工作时。该设备调节流化床参数的能力也不足，因为它仅限于调节流化气体流量。
为克服此缺点，在特征的组合的情况下，如作为最接近的技术方案的设备(ASUSSR N°162462，IPC F26B，于1964年4月16日公布)中一样，通过反应室的壁沿反应室的高度在几个高度处另外供应气体。该设备的缺点是传热和传质效率低，因为最大的颗粒在反应室壁附近以最大速度向下移动，从而减少了它们与引导通过反应室壁的气流的相互作用时间，因为流化颗粒的竖直速度分量在喷动流化床中在喷动的中心部分上升并且在外围下降。该缺点的另一个原因是没有喷动围绕腔室的竖直轴线的喷出旋转。
本发明解决的问题之一是增加气流中周边颗粒的停留时间，以增加喷动中流化颗粒处理的均匀性。
从技术上讲，解决该问题会导致传热和传质速率的提高，从而可以调节喷动的强度(高度)、喷动绕轴线的转速、喷动在沿其高度不同部位的转速、处理速度、处理强度和材料在喷动内外的停留时间，包括从喷动被驱动至喷动外围并向下移向喷动底部的材料。
该技术成果将减少处理时间，在带有旋转环形喷动流化床的设备中提高试剂处理的速度和深度。
因此，本发明解决的问题是开发一种改进的设备，该设备具有旋转的环形喷动流化床，该设备可以调节喷动参数，例如其尺寸(包括高度)；相对于每单位时间通过喷动的气体量的强度；喷动绕其轴线的方向和旋转速度；喷动沿其高度的不同部分的切向、径向和竖直(轴向)速度；处理过的试剂以及喷动中的材料(如果有)的停留时间；在各相中的材料自身以及彼此之间的相互作用的强度；以及调节(控制)试剂速度的能力；试剂的处理强度；试剂在喷动外部的停留时间，包括从喷动被驱动至喷动外围并朝喷嘴底部(基部)移动的试剂停留时间。建议的设备还应该能够在很宽的负载范围内运行，平稳启动和停止，突然停止后平稳启动以及处理流化床设备中执行的大多数技术过程。该设备应具有简单的设计并且应廉价。
发明内容
通过开发一种具有环形喷动流化床的设备已经解决了上述问题，该设备具：有至少一个用于试剂、流化气体以及在必要时的材料的进给通道；在其高度的至少一部分上具有向下渐缩的漏斗形的竖直取向的反应室2；管5，其与反应室2同轴且具有至少一个孔6，用于除去处理产物。
反应室2的内表面3具有台阶状的结构；管5被引导通过反应室2的底部17。管5可以在反应室2的内部终止，或者可以被引导通过反应室2并且进一步被引导通过盖。另外，该设备配备有穿过反应室2的主体3a的通道9，其主要功能是供应流化气体。在一些技术过程中，通道9可用于供应材料和/或试剂。
优选的是，反应室2的最内表面3的台阶状结构以这样的方式形成：反应室2的内部空间被成形为正多面体，例如与反应室2同轴并安装在彼此顶部上的正棱柱和/或规则截棱锥。
优选的是，有序多面体结构的至少一部分沿着反应室2的高度。
优选在反应室2的向下渐缩的漏斗形部分内的有序多面体结构形成为使得对于任何两个相邻的多面体共享共同的底面，在上部多面体的底面处的多边形内的内切圆的半径不小于在下部多面体的底部处的多边形的外接圆的半径。
优选的是，有序多面体结构形成为使得所有正多面体在其底部具有相同边数的正多边形。
优选所有正多面体的底部的对应的边是平行的。
优选地，每个下部多面体相对于相邻的上部多面体绕反应室2的轴线旋转，以与底部的各边的平行位置成一定角度，并且反应室2内的管5的一部成形为相对于反应室2的轴线的旋转体。
优选地，管5被引导穿过反应室2的底部17和盖7，并且用于去除处理产物、流化气体和当需要时的材料的孔6被设置在管5的上部其侧面上。
优选地，管5被引导穿过反应室2的底部17并且不到达盖7，并且，使用由管5的敞开的上端形成的孔6来去除处理产物、流化气体以及材料(如果有的话)。
优选地，该设备在底部17中具有与用于通过底部17的管5的出口的孔同轴的另外孔，这使得可以从反应室2中除去一部分处理产物。
优选地，进入反应室2的通道9的出口沿着反应室2的高度和周边以预定顺序布置。
优选地，进入反应室2的通道9的出口位于多面体的每个竖直边缘附近。
优选地，在多面体的每个竖直边缘附近定位有不超过两个不同通道9的出口。
优选地，进入反应室2的通道9的每个出口的布置方式使得从通道9流动的气体主要沿着多面体的一个面被引导，该面形成将通道出口连接到反应室2的边缘。
优选地，在壳体1和反应室2的主体3a之间安装有膜，以通过通道9提供独立的气体供应。膜可以是水平的或竖直的。
优选地，斜坡16位于反应室2的底部17处，以将试剂颗粒和材料驱(如果有的话)驱动到喷动床中。
该设备优选用于以下应用中的任何一项：净化任何种类的气体混合物；在喷动床中燃烧气态、液态、固态燃料或废物；热解；热气化；使用催化剂、吸收剂和用于喷动床中散装材料的分离、化学反应和干燥的吸收剂的技术过程。
使用试剂处理方法解决了上述问题，该方法适用于具有环形喷动流化床的设备，这意味着将试剂和材料(如果有的话)进给到设备中，向设备提供流化气体，从试剂和(如果有的话)材料生成旋转的环形喷动流化床，在设备中进行试剂的处理以及从设备中去除处理产物、流化气体和材料(如果有的话)。
试剂处理是在设备中进行的，既可以在环形喷动流化床中，也可以在反应室2的台阶状内表面3上的喷动床外部进行。
优选地，通过改变技术过程的参数，例如供应到通道9的流化气体的速度和/或数量，来控制供应到反应室2的流化气体。
优选以如下方式进行反应室2的内表面上的处理：将流化气体、试剂和材料的流通过通道9供应到反应室2的台阶13以使试剂、材料和处理产物的颗粒以一定的速度从一个台阶移动到另一个台阶并进入喷动床，进行该过程，直到达到指定的试剂处理程度，并且然后处理产物、流化气体和材料(如果有的话)通过管5的顶部中的孔6去除。
优选在每个台阶13或一组台阶13内，根据反应室2中的处理条件，将流化气体供应至反应室2。
优选地，在管5中对从反应室2供应的产物和/或试剂进行额外处理。
所要求保护的解决方案的技术结果在于开发了一种带有旋转环形喷动流化床的改进设备，该设备使得可以调节喷动参数，例如其尺寸(包括高度)、强度、方向和喷动围绕其轴线旋转的速度；能够沿其高度在不同部分中调节喷动的切向、径向和竖直(轴向)速度；喷动中流化颗粒的停留时间；流化颗粒彼此之间以及与流化气体的相互作用强度；以及能够调节试剂处理的速度、强度和试剂在喷动外部的停留时间，包括从喷动被驱动至反应室内表面上的外围并向下朝向喷动的底部(基部)移动的试剂。
附图1至15中示出了要求保护的设备和方法的各方面。
在图1中，具有旋转的环形喷动流化床的设备的反应室2具有向下渐缩的漏斗形状。管5安装在反应室的中心，其轴线是竖直的并且与反应室2的轴线重合。反应室的环形截面在沿室的高度的任何部分中都具有正多边形形式的外部边界。内部边界是圆形的。该横截面形状由反应室的内部空间确定，反应室的内部空间形成为设置在彼此顶部上的一组多面体，为随机地交替的正棱柱4和/或正截棱锥4a的形式。
此外，在反应室2的向下渐缩的部分内的所有截棱锥4a均是顶点向下的。在反应室2的向下渐缩的区域内，共用一个公共底平面的任何相邻的棱柱4和/或棱锥4a的特征是上部多面体的底部的边长不短于下部(相邻)多面体的底部的边长。然而，在反应室2的向下扩展区域内，在此段中描述的相邻棱柱4和/或棱锥4a的几何特征显然是相反的。
所有的多面体都是同轴的。它们的公共轴线是反应室2的轴线。相邻的棱柱4和/或棱锥4a可以绕它们的公共轴线相对于彼此旋转。相对旋转角的值由技术过程的参数、装载的材料的属性和反应产物确定，并且可以在0到90度的范围内变化。多面体底部的多边形可以具有不同数量的边，但不少于三个，上限仅受设计复杂性的限制，似乎为32个。底部多边形的优选边数是四到十六。多面体底部的正多边形的边数可能会因相邻的多面体而异。建议的反应室2的构造使得可以在其内表面3上形成台阶状结构，以促进处理速率和深度的增加，因为向下移动到反应室2的内表面3附近的大的未凝结颗粒可以沉积在内表面3的台阶13上。当在台阶上时，大颗粒暴露于沿台阶13从通道9提供的额外气流。受该流影响的颗粒(在被额外处理的同时)沿着台阶移动到达其边界并向下滚动到最接近的下部台阶13上，以被沿着该台阶13从相应通道9供应的气流所拾取。重复该过程，直到将颗粒充分研磨和/或处理到可以通过管5将其从反应室2中移出的程度。
该设备的反应室2没有喷嘴底部，从而简化并降低了设计成本。气流通过从外部到内部穿过反应室2的主体3a的通道9被引导到反应室2中。通道9被设计成使得所供给的气体在棱柱4和/或棱锥4a之一的侧边缘附近(尽可能靠近)进入反应室2，并且进入气流的速度矢量平行于多面体的(形成相应的边的)侧面之一。这确保了在相应气流的进入点处与多面体(形成反应室2)的侧表面(侧面)相切地将气体供应到反应室2，从而提供了围绕室2(管5)的轴线的气流循环(旋转)。每个多面体4(4a)可以具有其自己的通道9，其可以布置在多面体4(4a)的每个侧边缘附近，并且由于侧边缘是两个侧面的相交部，所以两个通道9的出口可以位于多面体4或4a的每个侧边缘附近(每个侧面一个通道)。在这种情况下，第一通道9平行于边缘的一个侧面供给气体，而第二通道平行于同一边缘的第二侧面供给气体。
该设备的设计使得可以以独立的方式通过通道9将气体进给到反应室2中，即，它们可以具有不同的成分、温度和供应速率，不仅在反应室2的不同层构造15的水平上，而且在每个构造15中也是如此。在壳体1和反应室2的主体3a之间的空间以及气体管道10中，通过竖直和水平的膜12提供独立的供给。
所建议的设计的反应室2在反应室2中形成环形喷动流化床，并允许调节材料颗粒在水平和竖直平面上的旋转速度，以及用通过不同的通道9相对于膜12和气体管道10的位置独立地供应的各种气体对材料进行处理。膜12可以以层构造15(两个或更多)的通道9组合成组的方式布置。为了结合不相邻层的通道9，可以以本领域已知的方式使用外部气体管道10。
使用本领域已知的诸如螺旋进给、气动输送等的方法，将材料通过盖7的引导通道或通过通道9中的一些送入设备。
废气和处理产物通过管5去除，孔6优选地位于管5的上部中。如果管5穿过反应室2的盖7和底部17，则排出的气体和处理产物可以通过管5向下或向上引导。也可以沿两个方向，即向上和向下，排放。如果气体和处理产物(通过一端或面)向管5的上部或下部排出，则管5的第二端(面)可用于向管5提供额外的试剂和/或材料，以在管5和随后的管空间中进行额外处理。该处理需要使用通过管5(不用于废气和处理产物的去除)的自由端(面)施加的额外物质(吸收剂、催化剂、骤冷气体等)。可以使用本领域已知的方法(气动输送、喷嘴、螺旋进给等)将这些物质进给到管5的自由端(面)中。
本领域已知的流化床设备(特别是具有喷动床的设备)的另一个缺点是固相烧结物可能主要沿着壁沉积在流化床内部。在反应室2下部中的烧结物积聚会导致设备运行的明显中断，特别是通过反应室2内的转速和压力跳跃表现出来。如果设备运行负载为其最大负载的70-80％，则不利影响会加剧
克服该缺点是本发明的另一个目的。
实际上，在反应室2的上层中形成的固相烧结物在离心力的作用下向其壁移动。在壁附近，向下移动的烧结物撞击台阶13。在这里，烧结物沿竖直方向接收动量，其大小随着从一个台阶到另一台阶的下落距离而增加，因此台阶高度是确定烧结物从上一台阶被拾取后对下一台阶的冲击速度的竖直分量的参数。因此，竖直动量(冲击)破坏并研磨烧结物，并且它们在反应室2的内表面3附近在管5周围的圆周运动也有助于它们的研磨，因为烧结物在其圆周运动过程中受到离心力的影响而撞击台阶13，其从它们接收水平动量。因此，由于水平和竖直方向的冲击的结合，烧结物被压碎。这种研磨可使设备在可调负载的宽范围内稳定运行。
本领域已知的流化床设备具有另一个缺点，即在急剧变化的负荷下操作不稳定，并且在由于突然的流化气体供应停止而导致的突然停止后难以重新启动。特别地，在急剧减少或完全停止流化气体供应之后冷凝相在喷嘴底部上的沉积会阻止流化气体流入反应室2，这可能需要重新启动设备。建议以平稳的方式启动流化床设备，其通过逐渐增加流化气体和冷凝物的流量来实现。但是，如果大量处理过的材料覆盖了喷嘴底部，则无法做到这一点，这使得(突然停止后)重新启动设备变得困难，并且需要特定的技术操作，例如从喷动底部部分去除试剂和/或材料，或强烈的初始流化气体爆炸。对这些操作的需求使设备设计变得复杂，增加了其成本，缩短了其使用寿命，并且总体上降低了经济性能。
在本发明中，通过反应室2的内表面3的台阶状结构来克服该缺点，因为当急剧减少或完全停止流化气体的供应时，固相烧结物主要沉积在反应室2的内表面3的台阶13的水平部分上，这意味着只有来自环形喷动的一小部分沉淀在反应室2的底部17上。因此，重新启动设备或将其切换到更高性能模式可以更平稳地进行且以更低流化气体流量和压力进行。为了充分利用该优点，反应室2的内表面3的台阶状结构应该以台阶13的水平部分的总面积容纳一定部分的冷凝相材料的方式设计。该区域的大小不仅取决于冷凝相材料(试剂和处理产物)的性质，如休止角、堆密度等，还取决于在反应室2中进行的技术过程的参数(例如温度、气体流量、反应室2中冷凝相材料的量等)。考虑到所述参数的数量和多样性，合理地选择台阶13的水平部分的总面积，以及根据经验沿着反应室2的层构造15选择这些面积的分布。
在反应室2的底部17上围绕管5安装的斜坡16有助于设备的启动以及通过环形喷动从设备的底部拾取最重的颗粒。斜坡16被设计成通过来自下部(最接近底部)层构造15的通道9之一的流化气流而使重颗粒沿着斜坡16之一加速，其沿相应的斜坡引导流化气体的流动。在斜坡16上加速并沿其向上移动之后，重颗粒随流在来自通道9的流化气体流附近升起，并因此被流化喷动的向上流拾取。由于存在反应室2的底部17和用于从反应室2去除废气的管5的孔6的上部布置，由切向入口流产生该向上流动。
所呈现的附图被示意性地制作以更好地理解本发明的本质。它们可能具有一些视觉元素，其简化对设备及其组件的理解，但在遵守相关法规文件的设计文件中是不可接受的。这些视觉元素的临时性质对于本领域技术人员而言是显而易见的。
本发明中使用的术语和定义：
多面体的底面是包含在多面体的底部处的多边形的平面。多面体的底部是受底部多边形限制的底部平面的一部分。
棱柱是多面体，其两个面是属于平行平面的全等(相等)多边形，而其余面是具有共同底边的平行四边形。这些平行四边形称为棱柱的侧面，其他两个多边形称为其底面。不平行于底边的多边形的平行四边形的边称为侧边。
直棱柱是指侧面边缘垂直于底面的棱柱。正棱柱是在其底部具有正多边形的直棱柱。正棱柱的侧面是相等的矩形。
棱锥是多面体，其底面是多边形，其余面(称为侧面)是共享公共顶点的三角形。与共享顶点相反的三角形的边与棱锥底的边相匹配。
棱锥高度是从顶点到其底部的平面的竖直落差。
正棱锥表示其底面是正多边形，其高度穿过底面的中心。在这种情况下，棱锥的所有侧面都是等腰三角形。
截棱锥是指其棱锥的上部(包括顶点)被平行于底面的平面切掉(除去)的棱锥。
台阶是在倾斜表面(相对于竖直方向)上的尖点，其中一个部分靠近水平方向，而另一个则靠近竖直方向。
台阶状结构是沿相对于竖直方向倾斜的表面(倾斜表面)以一定(规则)方式排列的一组各种形状的尖点(台阶)。
台阶的层(层次)是指在同一水平面上的多个台阶。
层构造是棱锥或棱柱底部之间反应室主体的一部分。
引入以下术语和定义主要是为了简洁和理解本发明的简单性而主要在权利要求部分中使用。这些术语和定义通常还可以与其他同义术语一起用于描述部分的文本中，以更好地描述本发明的特征。文本中使用的同义词在技术领域中是常用的，并且对于本领域技术人员而言是显而易见的。
试剂是进入设备进行进一步处理并获得处理产物的固态、液态或气态物质。
材料是进入设备以符合设备中处理过程所需参数的固态、液态或气态物质(例如，催化剂、吸收剂、惰性填料等)。
处理产物是指经过试剂处理后从设备中除去的固态、液态或气态物质。处理产物通常包括试剂处理的结果以及所用试剂和材料的未处理残留物。
流化气体是通过通道9进入反应室2的气态物质，以从固态和/或液态试剂和材料(如果可用)在反应室2中产生旋转的环形喷动流化床，和/或在台阶13处产生期望速度和/或流量和/或方向的气体流。单一类型的气体或气体混合物可以用作流化气体。在后一种情况下，混合物可以包括气态的试剂和材料。
处理是一术语，涵盖要在旨在从试剂中获得处理产物的设备中执行的任何以及所有技术过程。
其他术语和定义对于本领域技术人员而言是显而易见的，或者在说明书和附图中进行了说明。
附图中的附图标记：
1设备外壳；
2反应室；
3台阶结构的反应室内表面。在本文中，它也可以称为“台阶状表面”，其可提供额外的试剂处理(除了喷动处理)；
3a反应室主体；
4正棱柱；
4a正截棱锥。与正棱锥4一起，它们被称为正多面体。
5部分地设置在反应室2中的旋转体。为简单起见，此结构称为管。反应室内的该结构的一部分与反应室2同轴。
6管5中的孔。如果管5未穿过设备的盖7，则孔6对应于管5的上端(在反应室2内)；
7设备盖；
8绘制成处于关闭位置进给通道；
8a通道9的检修盖；
9用于向反应室2供给气体的通道；
10导管，用于向设备供应气体；
11壳体1的支撑结构；
12可水平和竖直的分离膜；
13反应室内表面台阶；
14反应室收缩部；
15是反应室2的主体3a的层构造；
16在反应室2的底部处的斜坡；
17反应室底部；
18管5的竖直分支，其部分地将产物从反应室2通过内部旋风器向下引导；
19管5的倾斜分支，其部分地将产物直接从反应室2向下(通过反应室2的底部17中的孔)引导。
附图说明
图1和图1a示出了具有旋转的环形喷动沸腾(流化床)设备的可能实施方式的简化轴测剖视图，其中具有孔6的中心管5被引导穿过设备的顶部和底部17，以及通过反应室2的轴线的竖直平面的设备(没有支撑结构)的横截面。
图2示意性地示出了该设备的替代实施方式，其中中心管5的上端位于室内，并且没有到达设备的顶部(盖7)。在此，管5的上端形成孔6。
图3和3a示意性地示出了反应室2的主体3a的两种实施方式，其中使用不同的层构造来实现反应室2的期望构造和反应室2的内表面3的台阶状结构。
图4、5示意性地显示了反应室2的两个替代实施方式的平面图，其中所有竖直横截面均为正八边形。这些实施方式具有不同的腔室底部设计。在图在图4中，底部17具有斜坡16，并且在图5中没有斜坡。
图6显示了反应室2的简化图像，其中所有水平横截面均为正六边形。在此，在任何两个相邻的多面体(共享一个公共底平面)中，下部多面体的上底部多边形被内接在上部多面体的下底部多边形中。
图7显示了层构造15的简化轴测图，该层构造具有在设备的主体中的通道9并且在设备的底部(底部17)具有斜坡16。
图8显示了该设备的可能实施方式的简化轴测图，其中反应室2的所有(水平)横截面均为正方形。
图9显示了下部层构造15(具有通道9)的简化轴测图，其部分地形成了图8所示的反应室2的下部棱柱(形状为长方体)。带有斜坡16的反应室2的底部(底部17)具有两层构造。
图10显示了用于图8中的设备的具有台阶状表面3的反应室2的简化轴测图。
图11示出了该设备的一种可能的实施方式的简化的水平横截面，其中层构造15具有气体通道9的两个不同的系统(组)，将流化喷动围绕反应室2的轴线的旋转方向切换至反向。该图还示出了用于向不同组的通道9供应气体的分配膜12(当可获得图11中未示出的气体管道10时)。
图12示意性地示出了该设备的可能实施方式的片段，该设备包括主体的一部分，该主体的一部分具有被设置为形成反应室2的期望构造的层构造15；壳体1的一部分和一些水平的分离膜12。此外，箭头表示气体管道10，使得可以将气体分开地供应到反应室2的指定层15(在一定的水平高度)。而且示出了反应室2的台阶13以及层构造15的实施方式，其使得可以将反应室2的各种水平切片成形为正棱柱4(正棱锥4a)。正棱柱4和棱锥4a统称为正多面体。
图13和13a显示了该设备的可能实施方式的简化轴测截面图，其中中心管5被成形为内部旋风器并且被引导通过该设备的顶部(盖7)和底部(底部17)。因此，该实施例中的管5具有两种功能，即从设备中去除处理产物，以及气态和冷凝相的额外分离，通过设备的底部17去除冷凝相，并且废气和气态产物通过设备的密封件7去除。在该实施例中，管5用作内部旋风器。
图14示意性地示出了该设备的可能的实施方式，其中中心管5进行的分离比图13和图13a中的实施例中的分离更复杂。管5具有两个出口分支。其中一个是竖直的，另一个是倾斜的。管5的竖直分支18将来自反应室2的一部分处理产物向下引导通过内部旋风器。管5的倾斜分支19(通过底部17)直接从反应室2向下除去一部分处理产物。从图中清楚的是，管5可以根据其功能而具有不同的形状。但是，优选将反应室2内的管的一部分形成为旋转体的形状或接近旋转体的形状。在反应室2的外部，管5可以是任意形状。
图14a示意性地显示了与图14中的设备分开的管5。反应室2内的管5的形状接近旋转体。反应室2外的管5的结构部分与旋转体明显不同。
图15显示了具有收缩部14的反应室2的简化图像，该收缩部将反应室2分为上部和下部。仅反应室2的上部具有漏斗形状。下部(在收缩部14下方)具有适合于试剂的额外处理(例如干燥、研磨、气化等)的形状。
具体实施方式
以下描述基于优选实施例并参考附图。即使在本说明书中没有直接提及，但对于本领域技术人员而言明显的是，本说明书中提及的所有实施例和替代技术方案整体或部分地可以以任何一致的组合使用，而没有任何限制。
图1或图1a示出具有旋转的环形喷动流化床的设备的反应室2具有向下渐缩的漏斗状形状。由于反应室2的内表面3具有台阶状的结构，因此，台阶状的结构形成在以特定方式成形的表面上。其顶部具有台阶状结构的该表面可以成形为具有竖直轴线的任何旋转表面，例如抛物面、双曲面、椭圆体或由特定数学公式描述或未描述的任何其他表面。如果内表面3是在其顶部上形成有台阶状结构的旋转表面，则可以限定其母线，该母线属于与反应室2的轴线相同的平面。如图3a所示，任何平面线都可以用作母线。沿其高度，内表面3可以由圆锥形、抛物线形、圆柱形和其他形状的多个交替部分组成。在图15中，可以看到母体的替代形状，这很难用数学公式来描述。在该图中，反应室2的上部具有向下渐缩的漏斗形状，并以所谓的缩颈14结束，在该缩颈14下，反应室2再次膨胀。它可以进一步扩展到底部17(图15中未示出)，这使得可以将反应室的形状称为沙漏。可替代地，如图15所示，反应室2可以具有在收缩部以下扩大(直径增大)然后朝向底部17再次渐缩(直径减小)的形状。在这种情况下，为了简单起见，反应室可以被称为投手形(pitcher-shaped)。因此，反应室2可以仅在其整个高度的一部分(优选上部)上为漏斗形。
内表面3的切线相对于竖直方向，即反应室2的轴线可以具有不同的倾角。优选的倾角在0度到60度之间变化，并且是基于特定的技术和设计考虑来选择的。切线倾角在母线的不同点可能不同。
该技术解决方案确保了在较宽的负载范围内更稳定的工作条件，因为台阶状结构3的漏斗形状使得可以当通过反应室2的气流急剧减少时调节旋转环形喷动中处理材料重量的减少。更具体地说，当设备上的负载(即通过反应室2的气体流量)降低时，旋转喷动内的部分流化颗粒趋于与其分离，因为旋转喷动只能保持一定数量处于流态的颗粒。在这种情况下，过多的流化颗粒以不均匀的方式沉积在台阶表面3上。不均匀性不仅是由于沿旋转环形喷动的高度在不同水平上存在不同强度的离心力而引起的，而且还由母线的特定形状引起的。例如，如果反应室2的竖直轴线与母线的切线之间的角度在上部中超过在下部中，则多余的材料主要沉积在内表面3的上部台阶13处。而且，上部台阶13附近的通道9可能被沉积在上部台阶上的过多材料层所阻塞。同时，下部台阶13附近的通道9仍将是敞开的或至少少得多地被阻塞。水平阻塞的这种差异使得可以平滑地增加通过下部(受阻较小)通道9的气体流量，这使得喷动能够逐渐从上部台阶13拾取多余的材料，从而清理这些台阶附近的通道9而无需复杂的调节程序。
这种平滑过渡到较低负载并进一步回滚到初始值的能力是现有技术的瓶颈。
内表面3的重塑，例如通过改变其曲率符号，有助于沿着反应室2的高度在各个水平(台阶13)处实现过量流化颗粒的所需的沉积模式。因此，改变设备上的负载，可以从较高的负载平稳过渡到较低的负载，反之亦然。
显然，过多的流化颗粒在台阶13上的沉积会减少沉积在底部17上的颗粒数量，并有利于将从喷动去除和沉积在底部17上的颗粒返回到喷动(当重新启动时或当负载增加时)。
在反应室2的中心，安装有专用结构5。此结构的目的可能有所不同。根据其目的，结构5的形状也可以改变，因此，通常，其可以是任意形状。然而，反应室2内的结构5的部分应优选成形为旋转体或具有接近其的形状，因此其轴线与反应室2的轴线重合。此要求用以最小化结构5对流化床围绕结构5运动的阻力。
结构5可以具有不同的功能，主要功能(或其中至少之一)是从反应室2中去除处理产物和废气。因此，这里的结构5通常被称为“管”。
反应室2内的管5的部分可以成形为任意旋转表面，例如抛物面、圆锥、圆柱体等，或者由一系列不同的旋转体组成，它们与内表面3根据需要使反应室2的内部容积和横截面成形，换句话说，管5的形状和反应室2的构造决定了反应室2中(喷动)流化床的形状和参数，特别是反应室2的不同竖直部分中的气体流量情况，例如反应室2的环形横截面的减小的面积对应于喷动流化床中增加的竖直速度分量。因此，决定反应室2内其部段形状的管的母线的形状是决定环形喷动流化床运动的参数。因此，应根据所需的处理参数、试剂和/或材料的特性以及设备的其他操作参数同时设计管和反应室2。特别地，S形形状(具有不同的曲率符号)可以证明是管5的母线轮廓的合理解决方案。
如图1和图1a所示，根据在设备中进行的处理的类型，管5可以被引导通过设备的盖7。这种设计使得可以在处理过程中使用从反应室出来的管5的两个出口(端部，面)。如果管5被引导通过反应室2的盖7和底部17，则气体和处理产物可以在管5的上方或下方被去除；也可以沿双向去除。当气体和处理产物(通过其端部/面之一)在管5上方或下方移出时，其另一端(面)可用于在管5和随后的空间中进行另外处理。经由通过管(不用于去除流化气体和处理过的产物)的闲置端(面)供应额外物质(吸收剂、催化剂、骤冷气体等)，可以进行这种额外的处理。可以使用本领域已知的诸如气动输送、喷嘴、螺旋进给等方法将额外物质引入管5的闲置端(面)。
合理的是，选择反应室2内的管5的形状，不仅要考虑实现反应室2的所需构造的必要性，而且还要考虑可以在管5的内部空间中进行的处理过程的各个阶段。例如，如果将管5的内部空间用于另外的分离，则可以将管5设计为相应的分离装置，例如如图13所示的现有技术的旋风器。
旋风器可以完全设置在反应室2的内部。在这种情况下，很明显，形成旋风器外表面的所有旋风器元件优选地都应做成旋转体的形状，因此旋风器对环形喷动流化床围绕旋风器(即反应室2的轴线)旋转的阻力将被最小化。显然，内部旋风器应具有在其下部通过反应室2的底部17引导的管(分支)，以确保从旋风器的下部排出分离的材料。
如果出于任何原因，内部旋风器的高度超过反应室2的高度，则可以将旋风器以其高度允许的程度设置在反应室2中。在此，优选的解决方案是将旋风器的上部设置在反应室2中，因为这是发生关键分离过程的位置。
显然，内部旋风器的入口元件(在这种情况下，是管5中的孔6)应设置在反应室2的内部。包括用于分离材料的收集箱的旋风器的下部可以设置在反应室2外部而在底部17下方。显然，内部旋风器的(气体)出口机构应设置在反应室2外部而在设备的盖7上方。
延伸超过反应室2的底部17的管5的部分(包括实施为内部旋风器的部分)可以具有任意构造。管5的(反应室2外部)这些部分不必一定要做成旋转体的形状。例如，图14和14a描绘了管5的形状，使得其在反应室2外部的部分(具体地，图14和14a中的下部)与旋转体明显不同。
废的流化气体和处理产物通过孔6被引导到管5，然后从管5被引导到连接到管5的其他现有技术设备。如图13和13a所示，管5被实现为内部旋风器，则可以从管5中的冷凝相颗粒中分离出气体。在这种情况下，废气通过管5的上部出口(端部)被去除，而分离出的颗粒沉降下来，然后通过管5的下部出口(端部)(在该实施例中为内部旋风器)被去除。图14和14a所示的管5具有更复杂的形状。管5的这种实施方式扩展了其功能，使得可以在管5和反应室2中都执行分离。
管5还可以用于其他处理过程，例如燃烧和再燃烧。在这种情况下，可能的合理解决方案是将管5制造为现有技术的旋风炉而不是内部旋风器。该解决方案使得可以通过管5的一端供应另外的燃烧气体，例如空气、氧气或它们的混合物，同时所有处理产物通过管5的相反侧被去除。该炉的形状优选为旋转体，或者具有接近旋转体的形状，只要将其以同轴方式设置在反应室2内即可。
如果在管5中进行其他处理过程，例如额外净化废气或稳定处理产物，则可以通过管5的端部之一以气态形式或以(优选地是精细分散的)冷凝相形式提供其他处理试剂和/或材料，而获得的任何阶段的处理产物都通过管5的相对端去除。在这种情况下，还合理的是将管5成形为用于选择在管5内执行的处理的适当的工具。显然，在反应室2内的这些设备的部分优选地应做成旋转体的形状，或装在成形为旋转体或接近它们的形状的容器中。
将管5设置在反应室2的中心部分也是合理的，因为旋转的喷动中的凝结相由于离心力而从其中心被驱离至周边。在没有管5的情况下，这种位移会导致喷动中的气相和冷凝相高度不均匀地分布。冷凝相主要集中在远离旋转轴的位置，而气体则分布在反应室2的整个容积中。结果，反应室2的轴向区域中的气体中的冷凝相含量比在外围低。因此，气相和冷凝相之间相互作用的效率降低。与反应室2同轴的管5占据反应室2的中心区域，并迫使流化气体流向周围，即朝向更高含量的冷凝物，从而减少了它们分布的不均匀性，并确保了设备中的相之间更有效的相互作用。
当管5用于额外技术操作时，该技术解决方案扩展了设备的功能，减少了处理设施中的设备数量和设施尺寸，而现有技术只能通过使用若干单独的设备来实现。
沿着反应室2的高度(在管5的高度内)的任何水平横截面都是环形的，其外边界成形为正多边形。内边界可以依次成形为直径在相应的横截面中等于管5的外径的圆形或正多边形。
由于反应室2的内部空间形成为多面体的集合，该多面体以正棱柱4(正截棱锥4a)的形式随机地布置在彼此的顶部上，例如如图12所示，因此横截面以这种方式成形。所有正多面体均与反应室2同轴。
反应室2沿高度具有至少一个由有序多面体构成的部分。
反应室2沿其高度应具有至少一个向下渐缩的漏斗形部分。
反应室2的向下渐缩的漏斗形部分内的有序多面体的结构是这样形成的：对于共享共同的底面的任何两个相邻的多面体，在上部多面体的底部处的多边形的内切圆的半径不短于在下部多面体的底部处的多边形的外接圆的半径。此外，在反应室2的向下渐缩的漏斗形部分内的所有截棱锥4a都是顶点向下的。
有序多面体的结构可以通过以下方式形成：所有正多面体在其底部处均具有边数相同的正多边形。
如果所有多面体的底面多边形具有相同的边数，则对于共享同一底面的任意两个相邻棱柱4(棱锥4a)，我们可以看到上部多面体的底部处的边长不小于在下部(相邻)多面体的底部处的边长。
如果所有多面体的底部多边形具有相同数量的边，则这些底部多边形的相应的边可以平行或不平行。特别地，每个下部多面体可以相对于相邻的上部多面体绕反应室2的轴线旋转一定角度，使得它们相应的边不再平行。相邻多面体的相对旋转可以以如下方式排序：每个下部多面体在反应室2的至少一部分高度上相对于上部多面体沿相同方向旋转。
如果相邻的棱柱4(棱锥4a)绕着公共轴线彼此相对旋转，则相对旋转角由处理过程的参数、试剂和/或材料(如果可用)的属性和/或处理产物确定，并且范围从零到九十度。
例如，图6中的反应室2由一组在其底部具有正六边形的正棱柱4形成。图6中的相邻的棱柱彼此相对旋转30度。在图4和图5中，例如，反应室2由在其底部处具有规则八边形的一组正棱柱形成。图4和图5中的相邻的棱柱绕反应室2的轴线相对于彼此相对旋转22.5度。
图8和图10中的实施例示出了反应室2的简化图像，其内部容积由在其底部具有正方形的一组正棱柱形成。图8和图10中相邻棱柱的相对旋转角度为零度或九十度。
值得注意的是，来自相邻层的多面体可以具有从零到九十度的任意相对旋转角度。
当一个多面体的底部多边形在两个相邻多面体的公共底部平面中内接于另一个多面体的底部多边形中时，相邻多面体的相对位置存在特殊情况。当应用于反应室2的向下渐缩的漏斗形部分时，下部多面体的底部多边形将是内接的。在这种情况下，相邻的多面体可以具有正多边形，其底部处的边数不同。
多面体的底部处的多边形可以具有不同数量的边，例如图5中的八个、图6中的六个和图8中的四个。显然，底部多边形中的最小边数不能少于三。相同的反应室2可以包括形状为多面体的部分，其底部多边形中的边数不同。
底部多边形中的最大边数仅受实现复杂性的限制。然而，底部多边形中过多的边导致其形状更接近于圆形，从而减小了在环形喷动流化床中旋转并撞击反应室2的台阶13的颗粒的撞击力。这可能导致大颗粒、其烧结物和团块的较慢和低效的破坏。因此，由于多面体的底部多边形中较大的边数，所以本发明的重要优点，即大颗粒及其团簇的高效破坏，可能会丢失。因此，将多面体的底部多边形的最大边数限制为32是合理的。底部多边形中边的优选数量为4到16。显然，如果在处理时烧结的可能性很小或可以忽略，那么反应室2的内部容积除了正棱柱和正截棱锥之外，还可以由正圆柱体和/或截头圆锥体形成。
对于相邻的多面体，位于多面体底部的正多边形中的边数可能会有所不同。
所提出的反应室2的构造使得可以在其内表面3上形成台阶状结构，以促进设备中材料处理的速率和深度。发生这种情况的原因很多，主要是因为在反应室2的内表面3附近向下移动的处理过的试剂的大固体颗粒可能沉积在内表面3的台阶13上。沉积在台阶上的大颗粒暴露于沿着台阶13通过通道9供给的额外气流。受气流影响的颗粒沿着台阶13移动(同时被额外处理)到其边界(边缘)。到达边缘时，颗粒在最近的下部台阶13上滚动(并撞击)，在此处颗粒被从相应通道9沿着该台阶13供给的气流所拾取。重复此过程，直到将颗粒研磨和/或经过一定程度的处理，使其可以通过管5从反应室2中移出。考虑到对台阶13上沉积的试剂颗粒的所述处理，优选地为设备配备的通道9的数量使得至少一个通道9沿着台阶13的每个水平部分供应气体。
当颗粒从上层台阶13滚下到最近的下层台阶13时，它撞击到下层台阶的水平面，并且从更高的台阶落下的颗粒冲击力更大，并且冲击力越大，颗粒就越快分解成更小的颗粒，其碎片的尺寸也越小，这总体上提高了设备中材料处理的速度和效率。因此，提高台阶是合理的。另一方面，台阶高度是确定反应室2的构造、形状和尺寸以及通常在反应室2中并且特别是在台阶13上的处理强度的参数。因此，可以例如通过调节颗粒冲击频率和力而控制在反应室2中的处理强度。这种可调节性取决于台阶的数量及其相对高度。
基于所需的速度和通过它们供应的气体的流量来设置用于每个层构造的通道9的尺寸也是合理的。通道9的位置优选地选择成使得通道的轴线平行于多面体的相应侧面，并且通过通道的气流对气体沿其传播的台阶的水平面具有最大的影响。因此，通道的高度不得超过实施通道9的层构造15的高度。通道的横截面可能会根据所需的气流参数(速度、方向和强度)沿其长度方向改变形状和尺寸。
该技术方案使得不仅可以调节反应室2的形状，而且可以调节反应室2的内表面3的台阶13的水平、竖直和倾斜表面的尺寸和形状。这继而确保了调节被处理试剂颗粒碰撞彼此、台阶13和材料颗粒(如果有)时的冲击力的可能性。还可以调节颗粒在台阶13上的停留时间、从一个台阶到另一个台阶的下落距离，以及由此调节设备的材料处理强度。在这方面，现有技术的设备对材料处理强度的控制要少得多。
该设备的反应室2不具有喷嘴底部，这使得设计更简单并且更便宜。气体流通过在反应室2内引导通过主体3a的通道9供给反应室2。通道9的出口沿内表面3的高度和周边分布。通道9的设计和布置使得可以以精确的方式将气体进给到反应室2中。
通道9的总数及其沿反应室2的高度和周长的分布由设备中执行的处理过程的参数确定。气体仅通过反应室2的内表面3供应到反应室2内部。
该设备的底部17没有任何元件可以在反应室2内供应气体。但是，反应室2的底部17可以具有设计为斜坡16的特殊凸起，因此从最靠近底部17的下部通道9供给到反应室2中的气流可以使处理过的试剂和材料(如果有的话)的颗粒从底部17提升并将它们驱入环形喷动中。具有斜坡16的反应室2的实施方式在图1a、2、4、6、7、8和9中示出。合理的是，将斜坡16设置在管5周围，以使每个斜坡具有对应的通道9的匹配气体出口。每个斜坡处的气流应尽可能沿斜坡指向。底部17处的斜坡16的数量可以比下部构造15中(最接近底部17)的通道9的数量更多、更少或相等。应选择斜坡的形状和尺寸，以确保高效地拾取颗粒，并当其经常撞击斜坡表面时高效地粉碎最大和最重的颗粒。同时，斜坡16的形状应避免通向反应室2的通道9的出口阻塞。在底部17的斜坡16的最佳数量等于下部结构15中(最接近底部17)的通道9的数量。斜坡16可以被认为是设置在底部17的特定形状的台阶。
反应室2的内表面3通过形成设备的主体3a而制成。如图3和图6-12所示，将主体3a以一层叠一层的形式构造成一组构造15是方便的。
应当根据在设备中执行的技术过程的参数来选择用于形成层构造的材料。对于高温处理，使用由耐热材料制成的层构造是合理的，例如耐热合金或陶瓷。不同的层构造15可以由不同的构造材料制成。
在构建主体3a的同时实现通道9是方便的。在这种情况下，通道9与层构造15一起成形。通道9的尺寸和形状应基于所需的气体流量来选择。通道9的高度不应超过其所实施的层构造15的高度。
合理是将通道9设计成使得所供应的气体在靠近(优选地尽可能靠近)棱柱4和/或棱锥4a的侧边缘处进入反应室2，并且进入气流的速度矢量将几乎平行于形成相应边缘的多面体的侧面之一。因此，优选将进入反应室2的入口处的矢量的方向设定为与该位置处的反应室2的侧面的切线方向尽可能接近。该方向确保了气体围绕室2的轴线(即，围绕管5)的循环(旋转)。
每个多面体4(4a)可以具有其自己的通道9。这些通道9可以设置在多面体4(4a)的每个侧边缘附近。由于多面体4(4a)的侧边缘形成为两个侧面的相交部，因此可以在多面体4(4a)的侧边缘附近具有出口的是一个或两个通道9(即，每个侧面一个通道)。在图11中示出了具有布置在多面体的每个侧边缘附近的两个通道9的实施例。在这种情况下，如图11所示，气体通过一个通道9平行于边缘的一个侧面被引导，并通过另一通道9平行于相同边缘的另一侧面被引导。此外，每个通道9可以具有其自己的尺寸和形状。
显然，使用膜12和气体管道10将通道9组合成组使得可以将气体供应到反应室2，并确保所供应的气体在两个相反方向中的任一方向上绕反应室2的轴线(管5)旋转(假设在多面体的每个侧边附近有两个通道9)，这使得可以将环形喷动的旋转方向绕着反应室2的轴线进行规则的反向布置，并由于通过一些层构造15中的通道9逆着反应室2中的环形喷动的旋转方向提供的气体而引起处理过的材料的颗粒流中额外的层流湍流转变。这种旋转喷动中的局部湍流使得可以增强其内部的处理过程。
因此，该设备的设计使得可以在不同的层构造15中沿不同的方向供应气体，以引起围绕反应室2的轴线沿不同的方向旋转(假设在多面体的每个侧边缘附近都有两个通道9)。还可以同时通过两个通道9在相同(每个)侧边缘附近供应气体，以调节(每个)单个层构造15内所供应的气体(和处理后的颗粒)围绕反应室2的轴线的旋转速度和(每个)单个侧边缘附近的总气体流量。在这种情况下，可以独立地调节旋转速度和气体流量。显然，使用竖直和水平膜12以及气体管道10将通道9组合成组使得可以沿着喷动流化床的高度在各个水平上调节颗粒的旋转速度(和方向)和竖直速度。
同样明显的是，与仅在(每个)单个侧边缘附近有一个通道9的所要求保护的设备的实施例相比，在(每个)单个侧向边缘附近的两个通道9的可用性以及对于在相同的侧向边缘附近的两个通道9中的每个的独立可调节气体供应增加了调节被处理材料颗粒的竖直速度和围绕反应室2的轴线的旋转速度的多样性(潜力)。
膜12、气体管道10和(在每个侧边缘附近有一个或两个)通道9的存在以及独立地或通过气体进给组(由膜12和气体导管道10形成)控制通过每个通道9的气体供应的能力使得可以调节环形喷动流化床和喷动内以及台阶13处的流化颗粒的运动参数，以高效地执行处理过程。
例如，当流化气体进入反应室2从而在每个层构造15处的气体供应确保围绕反应室2的轴线的相似旋转方向时，喷动流化床围绕反应室2的轴线的旋转速度可以被最大化。显然，影响流化颗粒的离心力也达到了其最大值。结果，最大的颗粒或烧结物和颗粒团块被更强烈地推向外围，增加了它们对台阶13的冲击并增强了它们的研磨。
在本发明的另一个实施例中，气体通过通道9以不同的方向(就围绕反应室2的轴线的旋转而言)通过通道9供应到反应室2中，使得可以产生围绕反应室2的轴线具有最小旋转速度的旋转环形喷动流化床。在这种情况下，离心力对颗粒分离的贡献将被最小化。
现有技术的设备对旋转环形喷动的运动参数(沿高度在各个水平处的气体速度和流量)的控制要少得多。
显然，每个侧边缘附近的通道9的数量可以不同(从零到二)。
该设备的设计使得可以不仅在反应室2的不同构造15的水平处而且也在每个形成层15内部通过通道9独立地(以不同的成分、温度、速度和流量)将气体供应到反应室2。例如，如图11、12和1a示意性所示，可以利用在壳体1和反应室2的主体3a之间的空间中的竖直和水平膜12结合气体管道10而组织到通道9的独立气体供应。
每个通道9可以被设计成供应技术过程所需的几种不同气体，例如，燃料和氧化剂。在这种情况下，通道9可以是同轴管，也可以是由纵向竖直和/或水平壁或本领域已知的其他方式分成单独通道的单个管。在这种情况下，应当以本领域已知的方式通过公共通道9内的各个通道(类似于气体管道10)来供给气体。
所提出的反应室2的设计使得可以在反应室2中产生可调节的环形流化床，在水平和竖直方向上均具有流化颗粒的可调节的(旋转)速度，并且可以使用通过通道9(或通道9的组)独立地供应的各种气体进行试剂处理，只要确保所需的膜12和气体管道10的数量和位置即可。
调节到上层构造15的通道9的气体供应使得可以调节围绕反应室2(管5)的轴线的流化颗粒的旋转速度(在水平面内)。在这种情况下，流化颗粒速度的竖直分量变化的程度要小得多，尤其是在下层构造15附近。
调节到下部形成层15的通道9的气体供应使得可以调节流化颗粒速度的竖直和水平分量。
因此，通过确保在各种层构造15中的不同通道9(或通道9的组)中所需的气体供应速率，可以实现在反应室2内的旋转环形喷动中的流化颗粒的所需运动参数(即速度和停留时间)。
可以安装膜12以将(两个或更多个)相邻层15的通道9组合成组。为了将不属于相邻层的通道9组合成组，可以以本领域已知的方式使用外部气体管道10和膜12。
因此，该设备的设计使得可以在各种气体动力学条件下在反应室2的不同水平高度上执行不同的处理阶段，这不同于现有技术的设备，其在这方面其潜力要小得多。
可以使用本领域已知的诸如螺旋进给、气动输送等方法，将处理过的试剂通过盖7中的进给通道和/或通过通道9(可通过检修盖8a进入)供应给设备。
现有技术设备的另一个缺点是固相烧结物的沉积，其可能主要沿壁在流化床内部发生。当沉积在反应室2的下部时，烧结物可能导致设备的严重故障，特别是在反应室2内部的速度和压力跳跃方面表现出来。当设备在小于最大负载的70-80％的负载下运行时，烧结物形成的不利影响尤其强烈。
克服该缺点是本发明的目的之一。
实际上，在反应室2的上层中形成的烧结物通过离心力被驱动朝向其壁。在反应室2的壁附近，向下移动的烧结物撞击台阶13并在竖直方向上接收动量以被研磨。烧结物在反应室2的内表面3附近围绕管5的径向运动也有助于它们的进一步研磨，因为在这种圆周运动中，烧结物受到离心力的影响，撞击在台阶13上，并接收水平动量。换句话说，由于烧结物在水平和竖直方向上受到的冲击的结合，它们被压碎了。研磨可在较宽的可调负载范围内稳定设备的运行。在这方面，本发明具有比现有技术设备高得多的潜力。
现有技术设备的另一个缺点是在急剧变化的负载下操作不稳定，并且在突然停止流化气体供应之后难以重新启动设备。在这种情况下，在急剧减少或完全停止流化气体的供应之后，冷凝相会完全沉积在喷嘴底部，从而阻止了流化气体向反应室2的供应。在这种情况下，需要重新启动设备。优选的是，通过逐渐增加流化气体和冷凝物的流量来平稳地启动流化床设备，由于大量的冷凝相物质覆盖了喷嘴底部，所以这在重新启动时是不能做到的。(突然停止后)重新启动可能需要特殊的技术操作，例如从喷嘴底部部分除去试剂和/或材料(如果有的话)，或强烈的初始流化气体爆炸。这样的操作使设备的设计复杂化，增加了其成本，缩短了使用寿命，并最终恶化了其经济性能。
在本发明中，通过反应室2的内表面3的台阶状结构来解决该缺点，因为当流化气体的供应急剧减少或完全停止时，冷凝相流化颗粒主要沉积在反应室2的内表面3的台阶13的水平部分上，因此来自环形喷动的冷凝相颗粒中只有一小部分沉积在反应室2的底部17上。因此，重新启动设备或切换到高性能模式可以以流化气体的较低流量和压力更平稳地完成。为了充分利用本发明的这一优点，反应室2的内表面3的台阶状结构应设计成使得台阶13的水平部分的总面积足以容纳一定量的流化颗粒。该区域的尺寸不仅取决于凝结相颗粒(试剂、材料和处理产物)的性质，如休止角、堆密度等，还取决于在反应室中进行的处理过程的参数(例如温度、气体流量、反应室2中的冷凝相物质的量等)，因此，合理的是根据经验选择台阶13的水平部分的总面积、台阶13的高度以及这些区域沿着反应室2的层构造15的分布。
安装在反应室2的底部17上的管5周围的斜坡16有利于设备的启动(即使在突然停止之后)，并且通过环形喷动从设备的底部拾取颗粒(包括最重的颗粒)。斜坡16被设计成使得通过流化气流使重颗粒沿着斜坡16之一加速，如果斜坡足够高，则所述流化气流沿着所述斜坡通过下(最接近底部)层构造15的通道9和上层构造的通道9被引导。
在斜坡16上加速并沿着斜坡16向上移动之后，重颗粒在沿着流动方向来自下一个通道9的流化气流附近从其分离出来，因此被流化喷动的向上流动所拾取。由于存在反应室2的底部17和用于从反应室2去除废气的管5的出口孔6的上部布置，由切向入口流产生了这种向上的流动。当其流出通道9时，流化气体沿径向向上(由于下面的底部17)移动到反应室2上部中的管5的出口孔6。结果，围绕反应室2的轴线(管5)旋转的向上的流化喷动通过流化气体产生，其中使处理过的试剂和材料(如果有的话)的颗粒被流化。
使用图1、1a和2所示的实施例考虑要求保护的方法的实施。
事先应注意，各种试剂和材料的性质(堆密度、颗粒物密度、孔隙度、尺寸、形状等)的主要差异使得在很多情况下难以准确计算和数值模拟设备和其内部的处理过程的参数(例如，通过反应室2供应的流化气体的流量、其温度，通过进气通道9沿着反应室2的高度(即，其形成层15)供给到反应室2的气体的流量分布、气体管道10的数量和位置、膜12的数量和位置、反应室2的形状、台阶状内表面3上的台阶13的形状和数量、台阶状表面3的形状和决定设备设计以及设备内部执行的技术过程的特征的其他参数)，这就是为什么必须根据处理的试剂和处理类型而凭经验选择它们的原因。
以下实施例并未穷尽该设备的所有可能应用。除了这些实施例之外，如果该应用对于本领域技术人员而言是显而易见的，则该设备可以用于否则可以使用来自所述技术领域或相邻领域的类似设备来执行的其他处理过程中。
实施例1是最详细覆盖的实施例。通过其余实施例与实施例1的设备的装置和操作的区别的范围来详细描述其余实施例。在此意味着，类似设备的一般操作原理对于本领域技术人员是已知的并且是显而易见的，并且对于在类似设备中执行特定处理过程所需的额外设备的典型集合来说，亦是如此。
由于显而易见，并非所有以下实施例都包括要求保护的设备所需的已知额外设备的集合的详细描述。这意味着这些设备对本领域技术人员而言是已知的并且是显而易见的。
还意味着在以下任何实施例中列出的额外设备也可能在任何其他实施例中使用，即使在后者中未提及，但是其必要性对于本领域技术人员而言是显而易见的。
下面的实施例描述了要求保护的设备的各种实施方式以及其中使用的试剂处理方法。但是，这些差异由单个发明构思统一起来，并且因此可以考虑所执行的处理过程以及所述处理过程中涉及的试剂和材料(如果有)，以任何合理的组合在要求保护的设备的特定实施方式中实现(应用)，无论其在本说明书的哪个部分中进行了介绍，在下面的实施方式中对其进行描述并且它们在附图中示出。
在下面的实施例中使用术语“外围设备”。在所要求保护的发明的上下文中，外围设备是指任何已知的另外设备(任何已知的设备)，该设备与所要求保护的设备相互作用，并且是如在所要求保护的处理设备中执行的处理过程所要求的，对于所要求保护的设备的操作是必需的。如果需要任何外围设备(就其在特定应用中的使用而言)，但在以下实施例中未提及，则意味着该设备的存在(需要)对于本领域技术人员而言是显而易见的。为了简洁起见并且将重点放在所要求保护的发明本身的特定特征上，将其从实施例的描述中省略。
具体实施例
实施例1。
图1、1a和2所示的实施例可用于通过燃烧相当大块的燃料获得热能，所述燃料优选具有均一的组成和低的堆密度，例如生物燃料谷物(小丸)、木片和其他类似类型的燃料。
要连接到在图1和1a中的设备以进行所描述的过程的外围设备的列表应至少包括以下内容：
现有技术中已知的燃料供应设备，以确保可调节的燃料通过一个或多个进给通道供应到反应室2，该反应室2通过进给通道8的进入盖中的凸缘连接装置而连接；
本领域已知的点火(引燃)装置，例如使用液体或气体燃料的引燃燃烧器(通过自动控制系统远程启动和停止)，其安装在通道9中(留有空隙)，以便使通过安装它们的通道9供应的氧化剂(例如空气)足以进行操作，并通过检修盖8a中的凸缘连接装置通过最低(最接近底部17)层构造15的一个或多个气体供应通道9进行连接；
本领域已知的设备，例如用于供应氧化剂(例如，空气、氧气或它们的混合物)的鼓风机，其通过气体供应管道10中的凸缘连接，可调节的氧化剂流量分别针对每个气体管道10而独立于其他气体管道10进行控制；
本领域已知的用于去除(固体和气体)燃烧产物的设备(例如引风机)，其通过管5的下端(面)连接；
如技术过程的一般规范所要求的，本领域已知的用于从燃烧产物提取热能的设备、用于燃烧产物的分离(隔离)和净化的设备以及其他设备(例如，用于捕获二氧化碳)，其安装在燃烧产物从管5的下端在燃烧产物的路径上安装至所述设备，以用于去除燃烧产物(其数量和位置由计数过程的一般规范确定)；
管5的上端可以是封闭的(在这种情况下，图1和图1a中的设备与图2中的设备类似地操作)，或者可以通向供应已知的额外试剂和/或材料的管线，以确保在管5中执行处理过程的特定阶段(例如，从硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等净化烟道气)。
该设备应配备控制系统，其支持(手动或优选地自动)调节所有执行器，并确保氧化剂供应装置和燃烧产物清除装置的同步运行，以保持反应室2中恒定(较小)的真空度(相对于安装了该设备的位置的室内大气)，以保护室内免受燃烧产物的有害成分的影响，并确保燃烧器的稳定运行。
设备的启动以确保点火装置(燃烧器)稳定运行的方式启动供气装置和燃烧产物清除装置。然后，启动引燃装置(燃烧器)。同时(或稍后)，可以启动旨在在反应室2中的整个处理过程中持续运行的燃烧器。(使用本领域已知的温度测量装置，如热电偶、高温计等)控制反应室2(在该实施例中为燃烧室)中的温度和(优选地)管5中(优选在孔6附近)燃烧产物的温度。当反应室2被加热到燃料的自燃温度时(例如，对于生物燃料颗粒，优选地高于500℃)，燃料被供应到反应室2。供给至反应室2内表面3的上部台阶13并暴露于从通道9到燃料颗粒到达的台阶13的气流的燃料，例如生物燃料颗粒，供应到反应室2中的气流(旋转喷动中的气体)并受到其他颗粒的撞击，开始沿着台阶13向旋转喷动移动。当它到达台阶的边缘时，燃料颗粒由于重力而掉落到下部台阶13上，并且重复该过程，直到从另一个台阶向下滚动的颗粒被捕获在喷动的向上气流中，这中断了其下落或到达反应室2的底部(或反应室2的底部17处的斜坡16)。
当燃料颗粒沿着台阶13移动时，开始进行气化和热解过程(释放出挥发性可燃成分)，从而使该颗粒点燃。当燃料颗粒在旋转的流化喷动中移动并滚下台阶13时，燃料颗粒会受到大量冲击，这有助于燃料颗粒的研磨，从其表面清除灰烬，并因此加快燃烧。由于较重的颗粒在反应室2的台阶13上的停留时间更长，因此它们的完全燃烧会花费更多的时间。因此，不仅在旋转喷动中而且也在反应室2的内表面3上的台阶13(和斜坡16，如果有)上对燃料颗粒进行处理。
燃烧的燃料颗粒变成挥发性的灰烬颗粒，并由废物流化气体(在这种情况下为烟道气)携带通过孔6进入管5，并且然后通过其下端(面)从设备中清除。
最重的燃料颗粒从台阶13向下滚动到反应室2的底部17。如果底部17具有斜坡16，则在底部5附近围绕管5旋转的最重的燃料颗粒会沿着斜坡16跳动，因此会经受在斜坡16的表面上的多次撞击。这些撞击的结果是将它们研磨(同时燃烧)并由流化喷动拾取，在此处完全燃烧。
在所要求保护的设备的启动和操作期间，(通过进给通道8的盖中的窗口和/或安装在所述盖中的监控摄像头)目视检查燃料的燃烧和从燃烧的燃料产生的旋转喷动流化床。通过调节通过反应室2的燃料供给速率和气体流量来控制燃烧过程和流化床。
通过反应室2的气体流量通过每个气体供应管道10进行单独调节，并通过所有气体管道10进行共同调节，以确保如处理过程(在这种情况下为燃烧)的规范所需的围绕管5旋转的喷动流化燃料床的运动参数(例如速度)和喷动的强度(例如高度)。当确保反应室2中的试剂(在这种情况下为燃料)和流化气体所需的运动参数时，控制系统将切换为保持设定的参数。引燃燃烧器被关闭。
燃烧室2中保持的恒定的小真空使得可以拆卸(移除)关闭的引燃燃烧器。另一方面，这些燃烧器可以在整个燃烧过程中连续运行。例如，当使用高水分(和/或高灰分)燃料时，即当由于燃料中水分(和/或灰分)含量高而无法实现自持燃烧时，燃料燃烧期间引燃燃烧器(或用于持续运行的特殊燃烧器)可能需要持续运行。在这种情况下，应使用具有适当性能参数的点火(引燃)燃烧器，以确保其持续运行。或者，一部分燃烧器(不一定是引燃燃烧器)应具有所需的参数，并且继而在整个过程中使用这些燃烧器连续运行。
本领域已知的设备在处理过程中控制燃烧产物的成分。根据燃烧产物的成分，使用连接到管5的上端(面)的已知设备调节通过管5上端(面)向管5供应的其他物质(试剂)，以达到处理(燃烧)产物的所需成分。
优选地，安装视觉检查装置(窗口、监视摄像机等)以观察反应室2中进行的过程，不仅安装在在未安装供给装置的情况下关闭上部进给通道的进给通道8的盖中，而且还安装在进给机构的凸缘连接装置中，其将所述机构连接到上部进给通道8。这些装置使得不仅可以目视检查反应室2中的过程，而且还可以目视检查到反应室2的燃料供给。
所描述的实施例可以使用任何已知类型的引燃燃烧器，包括电引燃燃烧器和配备有电热(加热)元件的引燃燃烧器，以点燃氧化剂。
实施例2。
在图1和1a中所示的实施例可用于燃烧细分散的或粉状的燃料，例如家具生产中的砂光粉尘、锯末、细泥炭、煤尘和其他类似的可燃材料。在这种情况下，所要求保护的设备应当优选地配备有用于供给原材料(细分散的燃料)的下部进给机构。为此，优选地，将已知的进给机构(例如，螺旋进给、气动输送等)安装在设备的底部。为了安装供给装置，可以利用下层构造15(靠近底部17)中的一些通道9，或者应该在层构造15中设置用于安装(安置)进给机构元件的额外通道，精细分散燃料通过该额外通道被供应到反应室2。显然，通道9应具有能够安装所述进给机构的形状和尺寸。凸缘也应位于设备的外壳上，以便可以检查和更换燃料供给设备(进给机构)，以及其他维护操作。同样很明显，凸缘的设计应确保设备外壳所需的防气性(密封性)。所有进给机构优选地应该是可拆卸的，并且安装它们的外壳区域应配备带盖的凸缘(例如类似于用于通道9的检修盖8a)。
当燃烧细分散的燃料时，合理的是将进给机构设置在尽可能靠近反应室2底部17的位置，以实现更好的燃料燃烧。进给机构从管5的孔6到(反应室2的)出口的距离越远，燃料在反应室2中的停留时间越长，未燃烧的燃料从反应室2逸出的可能性越低。合理的是，在整个反应室的整个圆周上设置若干进给机构以确保反应室2内的温度场更加均匀。还合理的是，将燃料供应通道与将气体供应到反应室2的通道9组合起来。
在所有其他方面，所考虑的实施例类似于实施例1。
实施例2还可以燃烧气态和液态燃料，这需要使用本领域已知的这种设备作为用于供应液态和气态燃料的喷嘴。同样明显的是，该实施例(如果配备有足够的进给机构)使得可以同时以各种组合燃烧不同的燃料(即，固体、液体和气体燃料)。
实施例3。
当燃烧速度相对较低的细分散燃料(例如灰分、石墨粉、一些煤产生的煤粉等)燃烧时，即使当通过管5的上端提供了额外的氧化剂时，也可能会出现燃料颗粒没有时间在反应室2中或管5中燃烧完的情况。在这种情况下，合理的是在由催化剂或惰性不燃性颗粒形成的旋转环形喷动流化床中燃烧这些缓慢燃烧的燃料。为此目的，除了为实施例1和2列出的设备之外，合理的是在该实施例中装备通过上进给通道的凸缘安装的本领域已知的催化剂或惰性材料进给机构(在图1和1a中，这些通道8被示出为处于关闭位置)，类似于实施例1中的进给机构。
在这种情况下，设备的启动以不仅确保点火装置(燃烧器)稳定运行而且还确保从催化剂(或惰性颗粒)产生旋转的环形喷动流化床的方式启动气体供应和燃烧产物去除装置。为了满足后一种条件，选择一种已知的燃烧催化剂(或惰性填料)，其最适合所进行的燃烧过程，并具有适当的性能参数(例如堆密度、孔隙率等)以维持旋转的环形喷动流化床。所述产生不仅取决于催化剂(或惰性填料)的特性，还取决于通过反应室2的流化气体流量。因此，当启动气体供应装置和燃烧产物去除装置时，引燃燃烧器保持功能，与实施方式1相同，将催化剂(惰性填充剂)供给至反应室2。使用实施例1所述的手段进行的目视检查可以使引燃燃烧器和流化床均稳定运行。催化剂(惰性填料)到反应室2中的连续或分批进给可用于供应技术方法所需的催化剂或惰性填料的体积。在这种情况下，调节流过反应室2的流化气体的流量可确保燃烧器和流化床的稳定性。当将催化剂(惰性填料)和反应室2加热至燃料点火温度时，将燃料供应至反应室2。然后，考虑到实施例2的具体特征，以与实施例1类似的方式进行该过程。与实施方式2相同，在本实施方式中说明的方法使得可以以任意的组合燃烧不同的燃料(固体、液体和气态的燃料)。
实施例4。
根据实施例1配备的设备可以用于散装材料(例如石榴籽、豆类、湿木屑等)的干燥。为此目的，根据经验设置通过反应室2的流化(和同时干燥)气体的流量，以确保在旋转的环形喷流化床中湿材料(具有高堆密度)的干燥，并通过管5中的孔6或通过管5的上端(面)(如果管5如图2所示地设置)去除干燥了的材料(由于水分损失而使堆密度降低)。如果管5的上端没有到达设备的盖7，即位于反应室2的内部，则管5在反应室2内的部分的长度应足以产生围绕它的稳定旋转喷动，并确保已处理材料在喷动中有足够的停留时间。优选将反应室2内的管5的部分的长度设定为反应室2的高度的至少75％。对于在管5内优选地布置孔6的情况也一样，其应设置成更靠近管5的上端(面)。从管5中的孔6的下边缘到反应室2的底部17的距离应为从反应室的底部17到设备的盖7的距离(高度)的至少75％。
然后，将干燥的产物和废流化气体(干燥剂或干燥气体)通过管5的下端(面)引导至本领域已知的设备(例如旋风器)，在此处将干燥的材料与废干燥剂(干燥气体)分离。然后，完成的(干燥的)产物通过分离装置的处理机构被引导到仓库，而废干燥气体通过分离装置的排放机构被引导到已知的除气(抽吸)装置(例如抽气扇、抽吸扇等)。
不需要使用氧化剂来干燥材料。根据处理的材料选择干燥气体。例如，可以使用燃烧器(使用液体或气体燃料)产生的烟道气来干燥木屑。在这种情况下，应将此类气体的氧气含量降至最低，以防止干燥的材料点火。
当食品干燥时，优选使用电加热器来干燥气体和/或选择中性气体(例如氮气)作为干燥剂(以防止食品在干燥时受到污染)。该解决方案消除了电加热元件(如果具有金属外壳)的点火和过度氧化的可能性。
同样明显的是，可以在没有任何额外的用于加热干燥气体的设备的情况下例如通过非加热的大气干燥材料。在这种情况下，不需要用于加热干燥气体的任何额外装置，并且它们(这些装置)可以被关闭，或者甚至从实施例随附的一组设备中排除。
实施例5。
对于以上实施例描述的处理方法也可以在图13和图13a所示的实施例中实施。图13和图13a中的设备具有构造为内部旋风器的管5。该实施方式使得可以在反应室2的容积内进行第一分离阶段。该解决方案使得不仅可以减少在旋风器外置情况下不可避免的热损失(当该实施例用于材料燃烧时)，而且可以减小与实施例结合的整个系统的尺寸。废气和冷凝相产物的分离(隔离)程度也增加了，因为额外的(内部)分离装置可随后连接到将废气与冷凝相产物分离的外部装置上。
当管5被实现为内部旋风器时，与上述实施例不同，用于去除废物(气体)的装置必须连接到管5的上端(面)(即旋风器的气体出口)。在旋风器中分离出的冷凝相材料将沉降在旋风器的下部，并通过其下部出口(管5的下端)从设备中除去。冷凝相材料应通过旋风器(管5)的下部出口使用已知的闸门设备从所要求保护的设备中移出，该闸门设备应位于去除材料的路径上，并且在图中未示出。
内部旋风器的形状必须与反应室2的形状协调设计，以确保反应室2中流化喷动的所需运动参数，并有效地在还用作旋风器的管5中执行分离(隔离)过程。特别地，内部旋风器在反应室2内的部分的形状应尽可能接近旋转体。
实施例6。
实施例2中描述的方法使得可以燃烧灰分熔化温度低的材料，例如其灰分包含卤化物与碱金属或碱土金属的化合物的植物材料。这些材料可以使用图14和14a中示意性地示出的实施例来燃烧。
从图14a中可以看出，管5(另外用作内部旋风器)具有更复杂的构造，其在物质分离方面扩展了其功能性(与反应室2结合)，从而扩展了该实施例的可能应用范围。图14a表明，反应室2外部的管5的部分可以具有任意形状(与旋转体明显不同)。但是，反应室2内的管5的部分仍应具有接近旋转体的形状。
该实施例的操作与实施例2的操作相似。必须保持反应室2中的温度以使低熔点灰分成分液化。熔融灰滴在旋转流化床中产生的离心力的作用下被迫到达反应室2的外围，在此处沉积在台阶13上，当它们粘在一起时变得更大并从台阶13以大液滴或喷流的形式向下流到反应室2的底部17。然后，它们通过底部17中的开口进入管5的倾斜分支19，并从设备移至接收罐。倾斜分支19应充分绝热，以使熔融灰烬到达接收罐。分支19和接收罐的制造方式应能保持反应室2内部空间所需的气体密度(因为反应室2通过反应室2的底部17中的开口与分支19连接)。例如通过使用本领域已知的闸门装置可以满足此要求。
灰尘状的高熔点挥发性灰分颗粒通过孔6(作为内部旋风器的入口机构)被引导到内部旋风器(管5)中，与旋风器(管5)中的气流分离(隔离)并沉降到旋风器的下部，以通过管5的竖直出口分支18去除。通过竖直分支18去除高融合颗粒也应使用本领域已知的闸门设备进行，以确保要求保护的设备的内部空间根据需要而密封。
废气流通过内部旋风器(管5)的上部出口(管5的上端)从其排出。
图14和14a中所示的实施例的分支18和19的构造可以是不同的(由于所执行的处理过程的要求、所处理的材料的特性、外围设备的集合等)。例如，图14和14a中所示的分支18可以是倾斜的而不是竖直的，而分支19可以是竖直的而不是倾斜的，或者两个管都可以是倾斜的，或者具有更复杂的构造。
管5不必一定要实施为内部旋风器，如图14和14a所示，而应具有如图1或图2所示的形状。在这种情况下，分支18和19的目的可以根据特定的技术过程和一组外围设备以明显的方式改变。
实施例7。
为了证明使用几乎相同的整套外围设备将所要求保护的设备应用于各种技术过程的可能性，考虑将梨果作物(目标产物)与挥发物(果壳、果皮等)和重的(土壤颗粒，如沙子、小石头等)杂质分离。为此目的，使用如实施例4配备的在图14和14a中示出的实施例(类似于实施例6)。
如实施例1中那样，处理后的材料通过上部进给机构供给到设备中。
凭经验选择设备中旋转喷动流化床的运动参数，以便将目标产物与挥发性杂质一起引导到内部旋风器中，而重杂质则从反应室2下落并通过底部17中的孔从设备除去。
挥发性杂质和目标产物在内部旋风器中被分离，使得通过管5的上端(即内部旋风器的气体出口)将杂质与废分离气流一起去除，并且目标产物从内部旋风器沉降下来并且通过分支18(管5的下端)从设备移除。
实施例8。
为了证明在反应室2的各个部分(包括其内表面)中进行额外技术操作的可能性，考虑在如图15所示的设备中像实施例1那样的燃料燃烧，例如燃烧多分散燃料(例如低级煤或非常高密度的含煤废物)。当燃料燃烧时，优选地进行其初步分离、研磨和气化。为此目的，使用安装在反应室2下部的进给机构将燃料进给到反应室2的下部(在收缩部14下方)中。燃料通过收缩部14下方通道9的部分进行供给。或通过设计在反应室2的一部分中的独立的进给通道来进行供给。进给可以使用已知的用于供给燃烧的燃料的进给机构进行。通常，燃烧过程与实施例1中描述的过程相似，除了应通过反应室2下部(在收缩部14下方)中的通道9提供足够的气流以从在台阶表面3附近(在离心力作用下)旋转的已处理燃料产生环形床之外。旋转的燃料颗粒当其相互撞击并撞击在台阶1上3时被研磨，直到它们足够小以被气流携带从下部到反应室2上部流过收缩部14。当其进入室2的上部漏斗形部分时，(研磨的)颗粒被如实施例1中那样处理(燃烧)。
如果在反应室2的下部(在收缩部14下方)中保持引发燃料中的气化(释放挥发性成分)所需的温度，则可以加强处理过程。
可选地，可以将额外的材料添加到燃烧的燃料中以加速燃料颗粒的研磨和/或燃料的气化。
可选地，附接有管分支19的底部17中的孔可用于去除灰分、矿石颗粒和其他非挥发性材料，例如台阶13的碎屑和随燃料供应的额外材料的碎片颗粒。
显而易见的是，该实施例中的管5可以具有不同的形状并且实现与其他实施例中相同的功能。
所描述的实施例及其辅助设备的集合并非旨在穷举。显然，如果从执行的处理过程、操作便利性和维护的角度来看是合理的或出于任何技术、工艺、经济或其他考虑，则本发明必不可少的所有设计特征都可以一起(以任何数量和组合)用于所要求保护的设备的特定实施方式中。同样明显的是，这种组合不应不一致(从技术、工艺或任何其他角度来看)。

Claims (24)

1.一种设备，其具有环形喷动流化床和用于试剂、流化气体以及当必要时的材料的至少一个进给通道，所述设备具有竖直布置的反应室(2)，所述反应室在其高度的至少一部分上具有向下渐缩的漏斗形状，其包括与反应室(2)同轴的管(5)，该管具有用于去除处理产物的至少一个孔(6)，其中反应室(2)的内表面(3)具有独特的台阶状结构；管(5)被引导穿过反应室(2)的底部(17)；该设备具有另外的通道(9)，用于提供流化气体和/或材料和/或试剂穿过反应室(2)的主体(3a)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述反应室(2)的内表面(3)的台阶状结构形成为使得所述反应室(2)的内部体积成形为与反应室(2)同轴且彼此叠置的正多面体，例如正棱柱和正截棱锥。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，在所述反应室(2)的整个高度上的至少一个部分具有多面体的有序结构。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，在所述反应室(2)的向下渐缩的漏斗形部分内的多面体的有序结构形成为使得对于共享公共底平面的任何两个相邻的多面体，在上部多面体的底部处的多边形中的内切圆的半径不小于下部多面体的底部处的多边形的外接圆的半径。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多面体的有序结构以如下方式形成：所有正多面体在其底部处均具有相同边数的正多边形。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所有正多面体的底部多边形的相应的边是平行的。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，每个下部多面体相对于相邻的上部多面体绕反应室(2)的轴线旋转一定角度，从而偏离底部多边形的相应的边的平行位置。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述反应室(2)内的所述管(5)的一部分成形为相对于所述反应室(2)的轴线的旋转体。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述管被引导穿过反应室(2)的底部(17)和盖(7)，并且用于去除处理产物、流化气体和当需要时的材料的孔(6)在管(5)的上部形成在其侧面中。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，在处理产物、流化气体和当需要时的材料通过由管(5)的开口上端形成的孔(6)去除的同时，所述管(5)被引导穿过所述反应室(2)的底部(17)并且不到达所述盖(7)。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备在底部(17)中具有与引导所述管(5)穿过所述底部(17)的开口同轴的另外的孔，以确保从所述反应室(2)部分除去处理产物。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，通向所述反应室(2)的通道(9)的出口沿着高度并贯穿所述反应室(2)的整个周边以有序的方式布置。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，通向所述反应室(2)的通道(9)的出口位于多面体的竖直边缘附近。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，不同通道(9)的两个或更少个出口位于多面体的每个竖直边缘附近。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，通向反应室(2)的通道(9)的每个出口设置成使得来自通道(9)的气流主要沿多面体的一个面被引导，该一个面形成边缘，通道(9)在该边缘附近进入反应室(2)。
16.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述反应室(2)的主体(3a)和壳体(1)之间安装有膜(12)，以确保通过通道(9)的独立气体供应。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述膜(12)水平或竖直地布置。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，在反应室(2)的底部(17)上设置有斜坡(16)，用于将试剂颗粒和当需要时的材料提升到喷动床。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的设备，其用于以下领域之一：净化任何种类的气体混合物；在喷动床中燃烧气态、液态或固态燃料或废物；热解；热气化；使用催化剂吸收剂、用于喷动床中散装材料的分离、化学反应和干燥的吸收剂的技术过程。
20.一种在具有环形喷动流化床的设备中进行试剂处理的方法，该方法包括：将试剂和当需要时的材料进给到该设备中；向设备中供应流化气体；由设备中的试剂和当需要时的材料产生旋转的环形喷动流化床；试剂处理；和从该设备中除去处理产物、流化气体和当需要时的材料，其中试剂处理是在根据权利要求1至18中任一项所述的设备中在环形喷动流化床中和反应室(2)的台阶状内表面(3)上的流化床外部进行的。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，根据反应室(2)中的处理条件，通过调节流过通道(9)的流化气体的速度和流量来控制供应到反应室(2)中的流化气体。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述反应室(2)的内表面上进行处理以使得流化气体、试剂和材料的流通过通道(9)被引导到所述反应室(2)的台阶(13)上，以使试剂、材料和处理产物的颗粒从一个台阶移至另一台阶上并以一定速度进入流化床中；重复该过程，直到达到给定程度的试剂处理为止，然后通过管(5)的上部中的孔(6)除去处理产物、流化气体以及当需要时的材料。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，根据所述反应室(2)中的处理条件，将流化气体供应到所述反应室(2)中而分别到达每个台阶(3)。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，在所述管(5)中对从所述反应室(2)供应的产物和试剂进行另外的处理。
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