CN1119888A - 具有一次颗粒分离并返回功能的循环流化床反应器 - Google Patents

Abstract

一种具有一内部碰撞式一次颗粒分离器的CFB反应器或燃烧室提供了设在反应器墙壳之上部内的空腔机构和颗粒返回装置，能使所有一次收集的固体颗粒直接在内部返回到反应器或燃烧室的底部，以便进行随后的再循环，而无需外部的和内部的再循环管道。

Description

具有一次颗粒分离并返回功能的循环流化床反应器

发明领域

本发明总地涉及具有碰撞式颗粒分离器的循环流化床(CFB)反应器或燃烧室，尤其涉及一种具有一内部碰撞式一次颗粒分离器并无需外部的和内部的循环管道就能使收集到的所有一次固体颗粒在内部返回到反应器或燃烧室的底部以便进行随后的再循环的CFB反应器或燃烧室结构。

发明背景

利用碰撞式颗粒分离器去除气体中携带的固体物质已为公众所知。Weisgerber的2,083,764号美国专利、How的2,163,600号美国专利、Van Dyken等人的3,759,014号美国专利、Gamble等人的4,253,425号美国专利以及Fore的4,717,404美国专利都已示出了这种颗粒分离器的典型例子。

CHB反应器或燃烧室的颗粒分离器可分类为外部式的和内部式的。外部式颗粒分离器设在反应器或燃烧室墙壳的外面，比如见Reh等人的4,165,717号美国专利、Stromberg的4,538,549号美国专利、Holmes等人的4,640,201号及4,679,511号美国专利、Engstrom等人的4,672,918号美国专利以及Morin的4,683,840号美国专利。内部式颗粒分离器设在反应器或燃烧器室墙壳的里面，比如见Van Gasselt等人的4,532,871号和4,589,352号美国专利、Engstrom的4,699,068号、4,708,092号和4,732,113号美国专利以及Thornblad的4,730,563号美国专利。

后面这些内部式分离器或包括跨越整个难以清除积塞物并难以支承的缘高空间的挡板，或包括与外部式颗粒分离器非常相似的内部挡板和溜槽结构。

图1至4示出用于生产工业生产过程和/或发电所需的蒸汽的已有CFB锅炉系统的示意图。燃料和吸附剂供到壳墙2内的炉膛1的底部，壳墙2通常是流体冷却的排管。用于燃烧和流态化的空气3供给一风箱4，然后通过分配板5上的许多孔进入炉膛1。烟气和其中所带的固体颗粒6向上流经炉膛1，同时向壳墙2释放热量。在大多数结构中，通过过热空气供应管道7向炉膛1供给附加的空气。

已知有几种颗粒分离和返回到炉膛1的变化形式。图1的系统有一个外部旋风式一次分离器8、一个回形密封件9和在下文将说明的可任选的二次收集器。图2-4的系统典型地提供了两级颗粒分离。图2有一个第一级外部碰撞式颗粒收集器10、颗粒积存斗11和L形阀12；图3和4采用炉内碰撞式颗粒分离器或称槽形梁13和外部碰撞式颗粒分离器或称槽形梁14。炉内的槽形梁把它们收集的颗粒直接送回到炉膛1，而外部的槽形梁把它们收集的颗粒通过颗粒积存斗11和L形阀12送回到炉膛，两者可总称为颗粒返回系统15。一吹气口16供给用以控制固体颗粒通过L形阀12的流量的空气。

烟气和固体颗粒6进入有对流加热表面18的对流通道17。需要时，对流加热表面18可以是蒸发器、经济器或过热器。

在图1的系统中，空气加热器19进一步从烟气和固体颗粒6中吸取热量；需要时，从外部一次旋风式分离器8逸散的固体颗粒可由二次收集器20或集尘袋21收集起来以便再进行循环22、23或清除。图2至4中的系统需要时典型地使用一个多管旋风除尘器24以便再进行循环25或清除，而空气加热器26和除尘袋27也可分别用来吸取热量和收集灰渣。

在CFB反应器中，起反应的和不起反应的固体颗粒由向上的气流带进反应器墙壳内，气流把固体颗粒带到位于反应器上部的出口，在那儿，固体颗粒由内部的和/或外部的颗粒分离器分离出来。收集到的固体颗粒通常通过内部的或外部的管道返回至反应器的底部。由于反应器底部与颗粒分离器排出口之间存在很大的压差，需要用一压力密封件(一般用一回形密封件或L形阀)作为返回管道的一部分。在反应器出口处的分离器也称作一次分离器能收集到大部分流动的固体颗粒(一般从95％到99.5％)。在许多情况下，由于一次分离器还不够有效，用一附加(二次)颗粒分离器和与之相关连的再循环装置使流动的固体颗粒的流失降为最小。

Belin等人的4,992,085号美国专利揭示了上述本专利申请的图3和4所示的内部碰撞式颗粒分离器。它包括多个支承在炉壳内、至少是两列垂向延伸过炉子出口的凹形碰撞构件，收集的颗粒沿壳墙没有障碍地没有管道地落到收集构件的下面。已证实这种分离器在提高CFB烧器内的平均密度方面是有效的，而又不会增加外面收集和再循环的固体颗粒的流动。既能做到这一点，同时还使分离器结构布置简化，没有堵塞，以及炉膛出口处气流均匀。后一效果对于防止壳墙和管屏之类的炉内加热表面由高速气体-固体颗粒流的冲撞所引起的局部侵蚀是很重要的。

在这一已有实施例中，具有两列冲撞构件的内部碰撞式颗粒分离器一般与一设在下游的外部分离器收集的一起使用，外部的分离器收集的固体颗粒从其内通过一外部管道返回到炉膛。由于一般由两列冲撞构件组成的内部碰撞式颗粒分离器的效率不是很高，为了防止过多的固体颗粒带到下游的对流气道而引起对流表面的侵蚀及二次颗粒收集/再循环装置所需容量的增加，需要有外部碰撞式分离器和与之关连的诸如颗粒积存斗和L形阀的颗粒返回装置。

当把冲撞构件的数量从两列增到加四列或五列时，碰撞式颗粒分离器的效率就会提高，这是众所周知的。Belin等人的4,891,052号美国专利揭示了内部碰撞式颗粒分离器的一种布置。然而，4,891,052号美国专利的内部碰撞式颗粒分离器的效率不可能通过简单地增加冲撞构件的列数来提高，原因是a)由于向上的气体速度在炉膛中心方向急剧增加，气体把排出的固体颗粒重新带入的量较大，和b)增加了流过冲撞构件的排出区域的旁通气流。

很显然，CFB反应器或燃烧室由于采用一种能提供完全是内部的一次颗粒分离和返回的结构从而省去了对任何外部的颗粒返回装置的需要而可以做到结构更简单，成本更低。

发明提要

本发明的主要目的是提供这样一种CFB反应器或燃烧室，它有一个设在反应器墙壳内的内部碰撞式一次颗粒分离器和把所有一次收集的固体颗粒返回到反应器或燃烧室底部、以便其进行随后的再循环的内部返回装置，而无需外部的和内部的再循环管道。

因此，本发明的一个方面是要形成一循环流化床反应器。提供一反应器墙壳，其部分地由各面壳墙构成，并有一底部、一上部和一位于上部排出口处的出口。一个一次碰撞式颗粒分离器支承在反应器墙壳的上部内，用以收集在反应器墙壳内从底部向上部流动的气体中携带的颗粒，使它们落向反应器的底部。有空腔机构与一次碰撞式颗粒分离器相连并完全位于反应器墙壳内，用以接收一次碰撞式颗粒分离器收集到而向下落的颗粒。最后，提供有与空腔机构相连并完全处于反应器墙壳内的返回装置，用于使颗料在内部从空腔机构直接返回到反应器墙壳内，以使颗料无障碍地不用管道地沿壳墙自由地落到反应器的底部，以便进行随后的再循环。

用这种结构，可获得理想的气体/固体颗粒混合物在炉内的流动密度，从而提高炉子的传热速率，改善碳转化的效率和吸附剂的利用率。这些效果都能达到，同时又省去了以前所需的外部一次颗料再循环系统(颗料积存斗、L形阀和相关的控制元件)的大量资金花费。这样，可节省CFB反应器的结构钢和其它相关部件，可还节省CFB反应器所需的厂房面积和体积。

本发明的各种新颖特征详细地指出于所附的并构成该公开的一部分的权利要求中。为了更好地理解本发明，其使用时的工作优点和可获得的具体效益，下面结合附图描述本发明的几个较佳实施例。

附图简要说明

图1是一已知的装有一个带一回形密封件的外部旋风式一次颗粒分离器的循环流化床(CFB)锅炉系统的示意图；

图2是一已知的具有一外部碰撞式一次颗粒分离器、一非机械式L形阀和一个二次(多管旋风)颗粒分离器的CFB锅炉系统的示意图；

图3是一已知的具有内部的和外部的两种碰撞式一次颗粒分离器、一非机械式L形阀和一个二次(多管旋风)颗粒分离器的CFB锅炉系统的示意图；

图4是类似于图3所示的一种CFB锅炉结构的示意图；

图5是装有本发明之一个实施例的燃烧室或反应器墙壳的CFB锅炉的侧视示意图；

图6、7和8分别是本发明的其它实施例的CFB反应器的上部的侧视示意图；

图9和10是图8之实施例的局部放大示意图，图10取自图9的A向；

图11、12和13是本发明的另几个实施例的示意图，图12取自图11的A向，图13是图11的俯视图；

图14、15和16是本发明的再几个实施例的示意图，图15取自图14的I-I截面，图16是图14的平面图；

图17和18是本发明的再一个实施例的示意图，图18取自图17的A向；

图19和20是本发明再一个实施例的示意图，图20取自图19的A向；以及

图21和22是本发明的再一个实施例的示意图，图22取自图21的A向。

较佳实施例的描述

如在此所用的，术语CFB燃烧室是指其中发生燃烧过程的那一类CFB反应器。虽然本发明主要是针对采用CFB燃烧室作为产生热量的装置的锅炉或蒸汽发生器，但是，应能理解，本发明可以很容易地用在一种不同的CFB反应器中。例如，本发明可应用在用于化学反应而不是燃煤过程的反应器中，或者应用于将来自于在其它地方发生的燃烧过程的气体/固体颗粒混合物供给该反应器以进行进一步处理的场合，或者应用于这样的场合，即该反应器仅提供一个外壳，其中固体颗粒由一种气体携带，而该气体不一定是一燃烧过程的副产品。

参阅各附图，在所有各图中相同的编号代表相同的元部件，尤其参阅图5，其示出了采用本发明之第一实施例的循环流化床(CFB)锅炉30。在下面的说明中，CFB锅炉30或反应器墙壳32的前面是在图5的左侧，而CFB锅炉30或反应器墙壳32的后面是在图5的右侧，CFB锅炉30或反应器墙壳32的宽度垂直于图5所在的纸面；其他各附图若无另外说明都遵循与此相同的约定。

CFB锅炉30有一个其截面一般为矩形的炉膛或反应器墙壳32，它的一部分由流体冷却的壳墙34构成。壳墙一般是由钢隔板相互连接起来的许多管子而形成的一个气密的墙壳32。反应器墙壳32进一步由底部36、上部38和一位于上部38的排出口处的出口40构成。图中用42表示的比如煤的燃料和比如石灰石的吸附剂通过本技术领域的人员所知道的任何已有技术装置以有规律且计量的形式供应到底部36。作为非限制性的举例，可用的典型装置包括重力式给料机、旋转式阀门和注入式螺旋送料器。在图中用44表示的一次空气通过风箱46和与之相连的分配板48供到底部36。炉底排放器50在需要时把灰渣和其它固体废物从底部36排出，过燃空气供应口52、54供应燃烧所需空气的其余部分。

由CFB燃烧过程产生的一烟气/固体颗粒混合物56从底部36向上流过反应器墙壳32流到顶部38，同时把其中含有的一部分热量传递给液体冷却的壳墙34。一个一次碰撞式颗粒分离器58设置在反应器墙壳32的上部38内。在一较佳实施例中，这个一次碰撞式颗粒分离器58包括布置成两组的四至六列凹面冲撞构件60，其中上游组62有两列，下游组64有二到四列，最好是三列。构件60支承于反应器墙壳32的顶部66，并且是根据4,992,085号美国专利的构思设计的，该专利的说明书在此引为参考。

如4,992,085号美国专利所述，冲撞部件60不是平面的，它们可以是U形、E形、W形或只要有一凹面的任何其它形状的。第一组62的两列构件66相互错开，这样，烟气/固体颗粒56通过它们时能使所带的固体颗粒撞到凹形表面上；第二组64的两至四列构件60同样也相互错开。在该较佳实施例中，上游组62冲撞构件60将收集气体中携带的颗粒，并使它们在内部横对着烟气/固体颗粒流56自由下落直接落反应器墙壳32的底部36。

冲撞构件60设置在反应器墙壳32的上部38内，横跨并正对着出口40的上游，除遍布出口40之外，下游组64中的每一冲撞构件60还延伸超过出口40的底端或工作点68约一英尺。然而，在该较佳实施例中，与上游组62的冲撞构件60相比，下游组64中的冲撞构件60的底端延伸进一空腔机构70，该空腔机构完全处在反应器墙壳32内，用于接收下游组64收集到而向下落的颗粒。本发明的空腔机构70的各种实施例及其与冲撞构件60的相互联系将在下面描述。

由下游组64收集的颗粒也必须返回到反应器墙壳32的底部36。因此设置了与空腔机构70相连的而且也是完全位于反应器墙壳32内的返回装置72。返回装置72使颗粒在内部从空腔机构70直接地返回到反应器墙壳32内，这样，颗粒就无阻碍地非管道地沿壳墙34落到反应器墙壳32的底部36，以便进行随后的再循环。在该实施例中，空腔机构70主要是起一个临时传送机构的作用，而不是作为一个在任一较长的时间内积存颗粒的地方。由于颗粒沿壳墙34下落，颗粒重新被携带到通过反应器墙壳32向上流动的气体/固体颗粒流56中去的可能性极小。本发明的返回装置72的各种实施例及其与空腔机构70的连接将在下面描述。

从而可以看出，前面所述的结构实现了从流动的气体/固体颗粒混合物56中进行一次颗粒分离，而无需任何外部颗粒积存斗、互相连接的管道或L形阀，但这些在已有技术中一般是需要的。

与反应器墙壳32的出口40相连的是对流通道74。烟气/固体颗粒流56先横穿上游组62，再横穿下游组64之后(此时其所含固体颗粒已显著减少，但仍含有一些没有被一次碰撞式颗粒分离器58除去的细微颗料)，离开反应器墙壳32而进入对流通道74。CFB锅炉30的具体设计结构所需要的传热表面75设在对流通道74内。可以采用各种布置，图5所示的布置只是一种形式。诸如蒸发表面、经济器、过热器或空气加热器等不同类型的传热表面75也可设在对流通道内，仅受本技术领域的技术人员所知道的生产过程用蒸汽或公用事业发电要求和热力学限制的限制。

烟气/固体颗粒流56通过全部或一部分对流通道74内的加热表面后，再通过一个一般为多管旋风集尘器的二次颗粒分离装置78，以便除去留在气体中的大部分颗粒80。这些颗粒80也被通过一个二次颗粒返回系统82返回到反应器墙壳32的底部36。然后洁净的烟气通过一空气加热器84，而该加热器是用来预热由鼓风机86供给的用于燃烧的进入空气。然后，冷却的洁净气体88通到比如一静电除尘器或布袋除尘室的最终颗粒收集器89，再通过一引风机90和烟囱91排出。

现在描述本发明的空腔机构70的返回装置72的各种实施例。图6、7和8是采用本发明之各不同实施例的CFB反应器的上部的侧视示意图。这些实施例之间的主要差异在于：(1)空腔机构70相对于后壳墙94的垂向中心线的具体位置，(2)是一组还是两组62、64的冲撞构件60把它们收集的颗粒排进空腔机构70，和(3)每组62、64中冲撞构件60的个数。

如前所述，包括后壳墙94在内的壳墙34典型地是由许多流体冷却排管制成，各流体冷却管之间由钢隔板相互连接起来以构成气密的墙壳32。这种类型的CFB锅炉30通常由连接于垂直壳墙34的钢质结构件(未示)形成顶部支承。这样，壳墙34就是流体冷却的、承受载荷的构件。因此，形成后壳墙94的一部分管子必须垂直向上像100所示那样穿过由悬挂件连接于钢质结构件的顶蓬66。形成后壳墙94的其余管子在工作点68处弯曲而形成对流通道74的流体冷却的地板。

在图6中，空腔机构70完全处在的反应器墙壳32内，并在垂向中心线92的内侧，而且还进一步由后壳墙94、挡板96和一个前空腔壁98构成，它收集由上游组62和下游组64的冲撞构件60所收集的所有颗粒。前空腔壁98的上端与冲撞构件60重叠一英尺或多一点。前空腔壁98在A和B处弯折而使其底端E形成一漏斗形的空腔机构，其出口毗邻后壳墙94并代表返回装置72的第一实施例。在一较佳实施例中，前空腔壁98可以由金属板制成，而且，返回装置72的一个实施例是沿着反应器墙壳32的一宽度延伸的一个矩形槽口或具有适当尺寸的许多间隔的孔。然而，前空腔壁98也可由某些弯出后壳墙94的平面的流体冷却管子形成，它们之间的空隙由隔板或平板相互连接起来。返回装置72可取沿着反应器墙壳32的宽度、在相邻管子之间的尺寸适当的许多孔的形式，这些孔处于管子弯出后壳墙94的平面的地方。挡板96设置在冲撞构件60的底部附近，位于工作点68处或其下面一点。挡板96一般是水平的，它形成空腔机构70的顶部，并构成对组成一次碰撞颗粒分离器58的冲撞构件60的连接。挡板96也可设计成沿着4,992,085号美国专利中描述的挡板26的线路。尤其是，冲撞构件60中收集的颗粒将会向下流过挡板96的许多小孔，这些小孔构造成遍布空腔机构70的顶部，但不遍布各冲撞构件60内的凹面区域，因此，可防止颗粒在流过空腔机构70的顶部时重新被气体携带。

图7是类似于图6的实施例，主要区别在于空腔机构70是在后壳墙94的垂向中心线92的外侧。这里，返回装置72是通过弯折后壳墙94而形成的，它与直的前空腔壁98的一端E一起形成漏斗形的空腔机构70，其出口也毗邻后壳墙94。前空腔壁98可由金属板构成，返回装置包括位于底端E和后壳墙94之间的一纵向槽口或许多间隔的孔。或者，前空腔壁98可由一直向上延伸过顶蓬66的流体冷却管组成，如图中100所示。在这种情况下，返回装置72将包括沿反应器墙壳32的宽度、在相邻管子之间的许多孔，这些孔是处于形成后壳墙94的其余管子弯折出后壳墙94的垂直中心线92所在平面的地方。

在图6和7的实施例中，可以用必要数目的冲撞构件60达到高的收集效率，同时仍能做到固体颗粒完全是在内部返回至反应器墙壳32的底部36，以便随后的再循环，而无需采用外部的或内部的返回管道或颗粒返回系统。

图8示出了如图5所示的本发明的另一个实施例，而且在一个较佳实施例中采用布置成两组62、64的至少四列冲撞构件60。形成上游组62的前两列冲撞构件60使它们收集的固体颗粒沿后壳墙94自由落下，直接排放入反应器墙壳32内，而由下游组64收集的固体颗粒落入空腔机构70内，其也是整个处在反应器墙壳32内并位于后壳墙94的垂向中心线的外侧。也采用挡板96作为空腔机构70的顶部，并作为形成在上游组62的前两列冲撞构件60上的挡板。上游组62上的挡板96使气体/固体颗粒流56横流过冲撞构件60，并防止任何气体旁流或沿冲撞构件60直接向上流，如4,992,085号美国专利所创意的那样。这种布置进一步简化了一次碰撞式分离器58的结构，使它比图6的结构更紧凑了。此外，由于形成了前两列冲撞构件和后面各列冲撞构件的排放分开的固体颗粒，这种布置有助于提高一次碰撞式分离器58的效率。它减小了上游组62和下游组64之间的会把颗粒重新带走的旁流气流。

出于挡板96安装在图8中前两列冲撞构件60处的同一原因，也需要防止气体旁流过返回装置72或使其降到最低。图9和10揭示，返回装置72中的尺寸适当的排放口102能实现这个目的，同时还能排空收集的固体颗粒，使它们不会积聚在空腔机构70中。图11、12和13揭示，成形在后壳墙94上的具有适当尺寸的通道104，与排放口102配合使用，也是合适的。图14、15和16揭示，连接于前空腔壁98且直接面对排放口102的短垂直通道也将能防止气体旁流进空腔机构70，同时还能进一步强化固体颗粒沿后壳墙94垂向地自由下落，而返回到反应器墙壳32的底部36。

返回装置72的排放口102的流通面积最好选择为能提供100至500kg/m²s的固体颗粒质量通过量。对于通道104，其长度最好是跨越空腔机构70的排放口102的以英寸水柱表示的预期压差的6-10倍。与用管道将固体颗粒从分离器返回到反应器的底部的已知CFB应用场合中采用的回形密封件或L阀相比，由上述固体颗粒返回布置提供的压力密封简单得多。由于与CFB炉膛底部和图1的热旋风分离器或图2至4的颗粒积存斗11之间的压差相比，炉膛上部38和空腔机构70之间的压差相对较小，这一点是可能。与已有技术CFB燃烧室的典型压差为25至30甚至40至45英寸水柱相比，本发明的预估压差为1.0至1.5英寸。

图17和18揭示了返回装置72的一个实施例，其中每一排放口102上可放一舌片阀108，其通过一销轴110和若干销轴座112可枢转地连接于前空腔壁98。舌片阀108将会自行调节各开口的截面，使固体颗粒从空腔机构70中排出，而又不允许气体旁流进其内。排放口102的尺寸最好符合前述的准则。

图19和20揭示了返回装置72的另一个实施例，其中，对排放口102做了进一步的限制，形成了一个循环固体颗粒104的床。床104由略微倾斜的地板106和108支承着，多个喷气管110穿过倾斜地板108伸到循环固体颗粒的104床的底部。吹入床104内的起流态化作用的空气、燃气或类似物112通过使颗粒流态化并使它们不断地从空腔70排出而将床104保持在一所需的高度。保持在堆积状态的或略为流态化的固体颗粒床将提供一能防止气体56通过排放口102旁流的压力密封。

图19和20的压力密封布置的一个变化形式见图21和22。在这一实施例中，排放口102的下边缘L设置在空腔70的地板114的上方；一倾斜部分116从地板114向上延伸。具有连接于前空腔壁98的一第一部分120和连接于其上的一第二部分122的一挡板118延伸进空腔70。第二部分122的一下端T设置得比排放口102的下边缘L低，从而形成一个具有由前空腔壁98、地板114和116、挡板118和空腔壁116构成的进料室126和排放室128的回形密封124。与图19和20的情况一样，起流态比作用的空气、燃气或类似物112通过喷气管110吹入颗粒床104。由于固体颗粒溢流并沿反应器后墙往下落，排放室128内的固体颗粒高度将是在下边缘L处或其上面一点。进料室126内的固体颗粒将自行调整到与反应器墙壳32的上部38和空腔70之间的压差相平衡。由于这一压差比较小，与已有技术的返回路径的回形密封所需的气体压力相比，图19和20以及图21和22的两个实施例仅需一低的起流态化作用的气体压力来提供CFB床的压力密封。

这样，本发明就形成了一种简单的CFB反应器或燃烧室结构布置，它省去了对外部一次分离器和与之相关连的固体颗粒返回管道及回形密封或L形阀的需要。本发明的另一个优点是，上述结构的省略以及不存在固体颗粒返回管道的障碍扩大了进入CFB反应器或燃烧室底部36的通路。特别是在CFB燃烧室中，这提供了使燃料和吸附剂更均匀地供给的可能性，从而可改善燃烧和燃烧产物的排放，而且，如果是烧一种以上的燃料，还为之提供了较好的路径。

尽管为了说明本发明的原理的应用已详细描述和示出了本发明的几个特定实施例，但是，本技术领域的人员将会理解，在不偏离本发明之这些原理的情况下，在后面的权利要求范围内可对本发明作出多种变化形式。例如，本发明可应用于涉及循环流化床反应器的燃烧室的新结构或应用于现有循环流化床反应器或燃烧室的更换、修理或改型。在本发明的某些实施例中，本发明的某些特点有时可用作优点，而不必包括其他特点的相应使用。因此，所有这些变化形式和实施例均落在下述权利要求的范围内。

Claims (28)

1.一种循环流化床反应器，包括：

一反应器墙壳，其部分地由壳墙构成，它有一底部、一上部和一位于上部排出口的出口；

一个一次碰撞式颗粒分离器，其设置在反应器墙壳的上部内，用以收集在反应器墙壳内从其底部向其上部流动的气体中所携带的颗粒，使它们向底部下落；

空腔机构，它连接于一次碰撞式颗粒分离器并完全处在反应器墙壳内，用来接收一次碰撞式颗粒分离器收集到而从其下落的颗粒；以及

返回装置，它连接于空腔机构并完全处在反应器墙壳内，用来使颗粒在内部从空腔机构直接返回到反应器墙壳内，使它们无障碍地非管道地沿着壳墙自由落到反应器墙壳的底部，以便进行随后的再循环。

2.如权利要求1所述的反应器，还包括用于把燃料和吸附剂供应到反应器墙壳底部的装置。

3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，进一步包括一连接于反应器墙壳底部的风箱。

4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述一次碰撞式颗粒分离器包括数列凹面冲撞构件。

5.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，所有各列凹面冲撞构件使从气体收集到的颗粒直接落入空腔机构。

6.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述数列凹面冲撞构件布置成两组，一组是上游组，另一组是下游组，每组有至少两列凹面冲撞构件。

7.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述上游组的冲撞构件收集气体中携带的颗粒，使它们在内部直接自由落向反应器墙壳的底部。

8.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述下游组的冲撞构件收集气体中携带的颗粒，使它们直接落到空腔机构内。

9.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器墙壳有一个具有一垂向中心线的后壳墙，所述空腔机构位于所述垂向中心线内侧的反应器墙壳内。

10.如权利要求9所述的反应器，其特征在于，空腔机构由所述后壳墙、一挡板和一前空腔壁构成。

11.如权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述前空腔壁的下端向后壳墙弯折，使所述空腔机构形成一其出口毗邻后壳墙的漏斗形状。

12.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述返回装置是在所述前空腔壁的下端和所述后壳墙之间沿反应器外壳的宽度延伸的具有适当尺寸的一矩形槽口或许多间隔的孔。

13.如权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述后壳墙是由流体冷却的排管构成，所述空腔壁是由所述流体冷却排管中一些弯折出所述后壳墙的平面而使所述空腔机构成为一漏斗形的流体冷却管子形成，而漏斗的出口毗邻后壳墙。

14.如权利要求13所述的反应器，其特征在于，所述返回装置取沿着反应器墙壳的所述宽度、在相邻各管子之间具有适当尺寸的多个通孔的形式，这些孔位于管子弯折出后壳墙的平面的地方。

15.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器墙壳有一个具有一垂向中心线的后壳墙，所述空腔机构在反应器墙壳内，但在垂向中心线的外侧。

16.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述空腔机构是由所述后壳墙、一挡板和一前空腔壁构成。

17.如权利要求16所述的反应器，其特征在于，所述前空腔壁是直的，所述后壳墙弯离所述后壳墙的垂向中心线而使所述空腔机构成为其出口毗邻后壳墙的漏斗。

18.如权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述返回装置是在所述前空腔壁的下端和后壳墙之间沿着反应器墙壳一宽度、具有适当尺寸的一矩形槽口或许多间隔的孔。

19.如权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述后壳墙由流体冷却的排管构成，所述前空腔壁是直的，并且是由一些沿垂向中心线向上延伸到反应器墙壳顶蓬的流体冷却管子形成。

20.如权利要求19所述的反应器，其特征在于，所述返回装置包括在沿反应器墙壳的一宽度的各相邻管子之间的若干通孔，这些孔位于一些流体冷却的管子弯折出后壳墙的平面的地方。

21.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述一次碰撞式颗粒分离器有布置成两组的数列凹面冲撞构件，一上流组有至少两列凹面冲撞构件，其收集气体中携带的颗粒，使它们在内部自由地直接向反应器墙壳的底部下落，所述上流组有一挡板，用来防止气流沿其冲撞构件旁流或直接向上流，一下游组有至少两列冲撞构件，其收集气体中携带的颗粒，使它们直接落入所述空腔机构，所述空腔机构有一用作其自身顶部的挡板。

22.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述空腔机构由一后壳墙、一挡板和一前空腔壁构成，所述返回装置包括多个沿反应器墙壳的一宽度设置的排放口，它们的尺寸能提供100～500kg/m²s的固体质量通过量的通流面积。

23.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述返回装置还包括与所述排放口配合使用的成形在后壳墙内的通道。

24.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述空腔机构由一后壳墙、一挡板和一前空腔壁构成，所述返回装置包括多个沿反应器墙壳的一宽度在前空腔壁的一端和后壳墙之间布置的排放口以及一连接于所述前空腔壁直接面对所述排放口的垂向短通道，该短通道能防止气体旁流进所述空腔机构并能强化固体颗粒沿后壳墙以垂向自由下落的方式向反应器墙壳底部的返回。

25.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述空腔机构由一后壳墙、一挡板和一前空腔壁构成，所述返回装置包括多个沿反应器墙壳的一宽度在前空腔壁的一端和后壳墙之间布置的排放口以及设置在每一排放口上的可枢转地连接于前空腔壁的一舌片阀。

26.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述冲撞构件是U形的、E形的、W形的或其它类似凹面形状的。

27.如权利要求18所述的反应器，其特征在于，还包括数个伸进所述空腔机构内的喷气管，其通过使空腔机构内的颗粒流态化并使它们不断地从空腔机构排出而将空腔机构内的颗粒高度保持在一所需的高度。

28.如权利要求27所述的反应器，其特征在于，进一步包括一连接于所述前空腔壁并延伸进所述空腔机构的挡板，用来形成一个具有由所述前空腔壁、所述空腔机构的一地板、所述挡板和一后空腔壁构成的一进料室和一排放室的回形密封。

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