专利名称：流化床材料输送装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及流化床系统，更具体地涉及一种新的、有用的装置，和在两分离的流化床之间输送流化材料的方法，实质上为了达到均衡流化床材料的水平面、数量和穿过流化床的压力差目的。
流化床是由一穿过紧密的固体颗粒床层向上流动的空气流组成，在充足的流速下悬浮和混合着颗粒。在充足的高流速下，在床内形成了气泡，产生一种颗粒和空气的高紊流混合。这种现象为沸腾流体，而该流化床被认为是一种“沸腾床”。
甚至在高气体流速下，颗粒被空气和燃烧气体气流带走且向上输送。颗粒可能被收集并重复其工作过程。这就称为一种“循环流化床”。
流化床被限止在壳体内，并被支撑在空气分配装置上，例如壳体内的分配器板。空气分配器可被穿孔以将空气导入流化床，在空气分配器下是一供给流化空气的装置，例如供应流化空气的进口压力通风系统，在充足的流速下流化空气分配器板上的颗粒。
流化床被应用于煤和低级燃料的燃烧。惰性的或活性的流化床材料(例如沙或石灰石)是悬浮在流化床内。然后，材料被加热到为点燃煤所需要的温度，接着，为了进行燃烧将压碎的和筛过的煤供给到流化床内，燃烧温度通常保持在1′500°F到1′600°F范围内。当反应温度可局部地超过3′000°F时，在流化床内设置了用于将流化床材料冷却到其操作温度的散热器，这样的做法是为了使温度保持在灰分的软化温度(大约2′000°F)下，以避免在流化床的操作过程时结渣和其它问题。
流化床燃烧器是在大气压力(大气床)或高压(加压床)下操作。
为了加压操作，流化床壳体通常是设置在压力容器内。
提供多过一台流化床壳体通常是有用的，在流化床内燃烧燃料情况下就能增加效率，然而问题可能发生在均衡流化床材料的水平面和数量及穿过分离壳体的流化床的压力差。
Bryers在美国专利US.3，893，426中揭示了一个分开的流化床壳体，其中壳体的一部分限制了粗粒燃料，另一部分限制了细粒燃料。配置在隔壁内的通道容许两流化床之间的连通。
Kono在美国专利US4，457，896中揭示了一种带有大量垂直间隔床的流化床壳体，其中，来自相邻的流化床的材料可通过垂直延伸管而进行传输。
这二者相关文献都没有揭示当补偿壳体的膨胀和收缩的差异时，能在整体分开壳体的流化床之间制定连通的结构。
本发明包括一装置和制定一种容纳在分离壳体内的分离流化床之间的连通方法，同时补偿壳体的膨胀和收缩的差异。
根据本发明，一根或多根平衡导管或输送管是柔性地与每一流化床壳体接合，并在壳体之间延伸。柔性接合适应壳体的膨胀和收缩。输送管建立了两分离壳体的流化床之间的连通，并恰好布置在它们各自的空气分配器装置上面。每一壳体也包括一种将流化空气供应予分配器的装置，例如压力通风系统，用来将流化气体(例如，较佳的是空气)供应予流化床。
在平衡的输送管内也可配置一促使材料流动的装置(例如空气)，输送管可以通过机械装置或空气供给管与壳体相连。这种方法在于材料穿过输送管而在流化床之间进行交换。这种方法把高温流化床材料从一流化床输送到另一流化床，同时保持了几乎相等或相同的流化床材料的水平面、数量和穿过两流化床间的压力差。
位于壳体之间的部分输送管由一隔离层覆盖，接着隔层由一与壳体相连的套管所围绕。为了补偿壳体的膨胀和收缩差异，套管由呈波纹管状的环形折页构成。
通过每一壳体壁而设置的套筒，用于与各自的输送管的端部作可塑性接合，输送管的中间部分通过机械装置固定到壳体上，起到了零膨胀点作用。
因此，本发明提供一种流化床装置，至少含有二个分离流化床壳体，每一壳体确定了一燃烧室，并且每一壳体具有一用于支持流化床和通过空气使床流化的分配器系统，和一用于将流化空气供给予床的装置。在壳体之间延伸的一个或更多的平衡输送管用于使一流化床室与另一流化床室相连接，从而使材料在两流化床之间通过。平衡输送管与壳体可塑地相接合，套管则被固定在壳体上。套管配置环形折页以适应壳体的膨胀和收缩。在输送管和套管之间的空间用绝缘体(隔离层)充填。输送管可能包括一促使材料流动的装置。
流化床材料的水平面、数量和穿过位于分离壳体的流化床的压力差是通过流化床和输送管的连接而平衡的，输送管容许和可在两壳体之间具有促使材料运动的装置。
图1是本发明的流化床的部分侧剖视图;
图2是沿图1中的线2-2的剖视图。
参见附图，特别是具体地体现了本发明的图1，显示了由标号10标定的流化装置，它包括了一般用标号20和40分别标定的一对分离的流化床壳体，每一壳体限定了它各自的流化床室22和42。此外，每一壳体包括一分别通过一进口(图中未画出)以接纳流化气体(较佳的是空气)的压力通风系统26和46，由压力通风系统24和46补给的流化空气分别通过分配器板24和44且在足够的流速下流化床室22和42中的粒状材料。粒状材料可以是例如一种惰性的或活性的床材料的混合物，如沙或石灰石，加上例如为煤的燃料，煤是通过输煤管28和48而供给到各自的流化床室22和42中。
流化空气流经室22和42而在室中形成各自的流化床30和50。在燃烧期间，燃料和空气混合物产生高达3，000°F的局部温度，为了保持室内的操作温度大约在1，500°F到1，600°F之间，在床30和50内部配置了由流体-冷却管32和52构成的热交换器。对于大气流化床燃烧器而言，在壳体20和40之间形成了在环境压力(一大气压)下和温度约100°F的空间60。
流化床壳体20和40可在流化床室范围内加衬里，并可使用薄膜管壁34和54，薄膜管壁是流体-冷却的以维持约700°F的管温。
除空间60被加压之外，加压流化床燃烧器的操作条件是相同的，且约在600°F温度。为了能形成压力输送，整个流化床装置10可设置在压力容器内，加压燃烧器可被用来操作涡轮机及其它同类机器。
在大气和加压流化床燃烧器这二种情况下，在流化床30和50上面的空间也可能包括从燃烧气体中抽出附加热量的附加热交换器36和56。
根据本发明，为了均衡流化床30和50之间水平和压力起见，提供了一根或多根平衡输送管62，它们可滑动地容纳在每一流化床壳体20和40壁中的套筒64内。设置在输送管62两端的定位夹持器66在输送管62的过度收缩或对不准情况下，用来夹持套筒64内的输送管的两端。
在平衡输送管62内部的空间，也可以安装一用于将流化空气供给予输送管内部的装置，例如，穿孔板68，以促进材料的流动。流化空气是通过一对导管74而供给予输送管的导管可单独地固定并各自具有与压力通风系统26和46的内部相连的一端。导管74的另一端也被固定到并连着输送管62的中间(沿输送管长度方向)。当输送管的相对端滑进套筒64内，该装置或另一些机械装置也能起输送管62的零膨胀点作用。
当流化气体供应到压力通风系统空间70时，导管74从压力通风系统26和46中供应流化空气，并有助于平衡空气的压力。流化材料可以从一流化床穿过输送管62的上部流化材料的空间72输送到另一流化床。由于通过穿孔板68而供应流化空气得以使流化材料保持其流化状态。
隔层76覆盖了位于壳体20和40之间的输送管62的部分，接着，隔层76由具有两端固定，例如通过焊接在壳体20和40壁上的套管78所覆盖。套管78形成了带有环形折页或波纹管80以适应壳体20和40的膨胀和收缩。这样，根据本发明，平衡输送管就能经受住宽温差，例如，在操作时，输送管62的内部温度处于1，500°F到1，600°F之间，这也就是流化床温度。空间60内的温度可能是100°F(用于一大气燃烧器)或是600°F(用于一压力燃烧器)，在这二种情况之一下，壳体20和40的壁温可能是700°F。
尽管存在极端的温差，本发明可有效地操作以产生基本上相等或相同的床材料水平面、数量以及穿过位于分离的流化床壳体内的床30和50的压力差。
图2显示了导管74贯穿并连接输送管62和套管78。导管74或相同的其它机构装置，可以与输送管62和套管78相焊在一起。用以固定输送管和套管的中点。
根据规定的装置，如上所述，本发明已图解说明和描述了那些详细实施例，那些熟悉本技术领域的人员懂得其变体可通过涉及本发明的形式的权项要求而理解。使用本发明的一些特性往往是有益的，无需相应地使用其它特性。
权利要求
1.一种流化床装置包括一对分离的流化床壳体，每一流化床壳体限定一流化床室并具有一用于支持流化床和通过流化气体使床流体化的分配器装置，每一流化床壳体带有一在分配器装置上面延伸的侧壁，和一设置在分配器装置下用于将流化气体供给予分配器的装置，至少有一在两壳体之间延伸的，且与两流化床室连接的平衡输送管，用来作为从一个室流到另一室的材料通路。将流化气体供给予平衡输送管的装置用于当材料在流化床室之间通过时，可使在平衡输送管内的材料流体化，因此，基本上维持了与流化床内的材料有关的水平面、数量和压力差平衡，并且输送管具有向外延伸的且与流化床壳体的侧壁作可塑性接合的两相对端，以适应所述平衡输送管的膨胀和收缩，平衡输送管就与毗邻的且位于所述分配器装置上面的每一流化床连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于包括一围绕和向外隔开平衡输送管而被接合的外导管，外导管具有分别与流化床壳体的侧壁连接的两端，以及在外导管内形成的膨胀装置是用于适应所述流化床壳体之间的外导管的膨胀和收缩。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，包括一设置在所述平衡输送管和外导管之间的隔离层。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，每一壳体包括一用来与平衡输送管一端相连的开口，和一安装在开口内的且与所述的平衡输送管的一端滑动接合的套筒。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，包括一与平衡输送管的每一端相连的定位夹持器，用来夹持进入壳体的开口内的平衡输管的两端，所述平衡输送管的两端朝壳体的开口延伸。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，将流化气体供给予平衡输送管的装置至少包括一在一压力通风系统与所述两壳体之间的平衡输送管中点附近之间连接的导管。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，包括一在平衡输送管的中点附近和另一个所述压力通风系统之间连接的第二导管。
8.一种在一对分离的流化床壳体内均衡一对分离流化床的材料和压力的方法，每一个流化床壳体具有用于支持流化床的分配器装置，一在分配器装置上面延伸的侧壁，和一布置在分配器装置下且用于将流化气体供给予分配器的装置，还包括通过至少一根在分配器装置上面延伸的且靠近分配器装置的平衡输送管，以建立两流化床之间的连通且接受在两流化床之间移动的材料，固定输送管的中点并允许平衡输送管的两相对端相对于流化床壳体的侧壁而滑动，从而起零膨胀点作用以适应带有平衡点的中点的平衡输送管的膨胀和收缩。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，平衡输送管的中点与导管相连，且导管与流化床壳体的压力通风系统相连，以将流化气体供应予所述平衡输送管。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，平衡输送管由一外导管所覆盖，外导管被固定在两流化床壳体之间，且在外导管内配置一容许所述外导管得以膨胀和收缩的膨胀装置。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述平衡输送管和外导管之间配置有隔离层。
全文摘要
一流化床装置由一对分离的流化床壳体组成，每流化床壳体包括一装在空气分配器板上面的流化床且从板的下部将流化空气供给预流化床。至少有一根平衡输送管穿过两流化床壳体侧壁而延伸并可塑性地与壳体接合使两流化床相互连通。平衡输送管由隔离层包围，隔离层也由具有膨胀装置的外导管包围，并固定在流化壳体的侧壁之间。
文档编号B01J8/24GK1068639SQ9210539
公开日1993年2月3日 申请日期1992年7月9日 优先权日1991年7月12日
发明者爱德华·欧仁·平斯克 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司