浸入管和用于在浸入管中处理固体物料的方法
【专利说明】浸入管和用于在浸入管中处理固体物料的方法
[0001]本分案申请是基于申请号为200580047899.1，申请日为2005年12月22日，发明名称为“浸入管、其使用方法及浸入管的应用”的中国专利申请的分案申请。该中国专利申请为国际申请号为PCT/NL2005/000881的国际申请的中国国家阶段。
技术领域
[0002]本发明涉及浸入管，其在顶侧具有用于固体物料的入口，且在底侧具有固体物料的出口。本发明还涉及在浸入管中排放固体物料的方法，该方法包括在浸入管的顶侧引入固体物料。最后，本发明涉及按照本发明所述浸入管的应用。
【背景技术】
[0003]术语浸入管这里指的是在其中收集固体物料的放出管(fall tube)。为此，固体物料在顶侧被引入所述浸入管。为了防止固体物料完全地流出，浸入管在底侧被关闭。若需要，可经底侧的出口把固体物料从浸入管移出。该出口一般配设在浸入管的管壁上。这里优点是利用这样的事实:如果颗粒状的固体物料像填充床(packed bed)那样聚集，这种固体物料就不侧向流走。只有提供排放部件，例如螺杆传输机、比如气体的流体供给器或其它的合适装置，才能把固体物料侧向地自浸入管移出。另一个可能性是提供一阀，它在关闭条件下留住固体物料，并在打开位置允许固体物料从垂直方向上流走。如具备这样一个特征，一般就不需要提供独立的排放部件。
[0004]以下实质上涉及浸入管，其中，浸入管的管壁配设有出口，并且其中，需要独立的排放部件，以便于如所希望的那样从浸入管移出固体物料。但是，本发明不被限定于此。
[0005]浸入管的高度，或浸入管中固体物料的高度取决于若干因素。如果借助流体(例如气体)将固体物料从浸入管通过出口移出，那么固体物料的高度将务必使得靠近底侧引入的气体不抬升固体物料。目的仅仅是达到自浸入管出口的移出。为防止流体向上流动，所述浸入管必须有的最小高度由物料的流动密度(Ps)和气体为垂直向上流动必须克服的压差ΔΡ确定。这个高度由下列方程式确定:
[0006]Hmin = AP:(psXg)。
[0007]g是引力常数。
[0008]浸入管不仅用于旋流分离器(cyclone)，而且还常用于流化床，用于计量固体物料，并相对于两个空间中的气相彼此隔开所述两个空间。
[0009]由上面提到的浸入管产生的一个问题是其长度。特别是因为从旋流分离器中的气体分离出的固体物料密度很低，所以浸入管就必须有相当大的长度。因此，在许多情况下，装置的最大高度就由浸入管的长度来确定。
【发明内容】
[0010]所以，本发明的目的是提供一种改进的浸入管。
[0011]本发明的目的尤其是提供一种没有上述缺点的浸入管。
[0012]本发明的目的还在于提供一种方法，该方法允许对浸入管加以使用而无上述的缺点。
[0013]最后，本发明的目的是给出本发明浸入管的应用。
[0014]为达到至少一个上述目的，本发明提供这样的一种浸入管，所述浸入管在顶侧有用于固体物料的入口，且在底侧有用于固体物料的出口，其中，在该浸入管的出口上方的一位置处设置一附加入口，用于供应附加固体物料，其中所述浸入管包括第一部分和第二部分。根据本发明，所述浸入管的特征在于所述第一部分由旋流分离器形成，并且所述第二部分直接位于所述旋流分离器下方并且沿着所述旋流分离器的延伸方向设置，其中，所述附加入口设置在所述旋流分离器的出口附近，并且位于从所述旋流分离器到所述浸入管的所述第二部分的过渡部分中，使得所述附加入口至少部分地围绕从所述旋流分离器的出口直接向下运动进入到浸入管的第二部分的固体物料的入口安置，从而使得在附加入口的下游，所述浸入管装纳固体物料和附加固体物料的组合物。
[0015]用这种方法可按要求调节所述固体物料和所述附加固体物料的组合物的密度。为此，较之于经顶侧供应的固体物料，附加固体物料可有不同的密度，并且可按一总量供应，从而使得固体物料和附加固体物料的组合物达到一优选值。
[0016]如果附加固体物料的密度高于固体物料，那么固体物料和附加固体物料的组合物将有比单纯固体物料密度更高的密度。与只使用固体物料相比，于是可使浸入管的最小高度减小。
[0017]这就使得任何时候都最佳使用浸入管成为可能，而与经顶侧供应的固体物料的类型无关。
[0018]出人意料地示出:固体物料的流动性通过作为附加固体物料供应一种其直径与固体物料直径不同的材料也能很积极地改进。特别是，如果经顶侧供应的固体物料尺寸很小，例如飞灰(fly ash)，那么待供应的附加固体物料有利地为一种其直径较大和/或其密度较高的物料。这就在出口处显著地改善固体物料和附加固体物料组合物的流动性能。
[0019]此外，在一般说来，在具有低密度的飞灰的情况下，作为附加固体物料供应一种密度较高的物料是简单的。这便大大地提高了浸入管中的填充密度，使得浸入管的总长度能成比例地减小。
[0020]按照一个优选实施方案，该浸入管的特征在于，固体物料入口被设计用于与旋流分离器的固体物料出口连接。因此，旋流分离器中从供应的气体和固体物料的混合物分离出的固体物料就聚集在浸入管内。本发明浸入管比通常的浸入管能更可靠地运作。旋流分离器也从较大的运作可靠性而得益。因为本发明浸入管的高度将小于通常的已有技术浸入管的高度，所以可在较低高度安置旋流分离器。因此，供应至旋流分离器供分离的气体和固体物料的混合物所走过的距离将较短。这将进一步增加旋流分离器的运作可靠性。
[0021]根据另一个实施方案，浸入管的特征在于，出口包括一关闭装置。这样一种关闭装置例如可由阀构成。实例为关闭装置或“闸(locks)”一一其中借助气流把固体物料吹走，例如像L-阀、V-阀或所谓的密封罐(seal pot)。在后一情况中流体床阀被使用。参见例如 D.Kunii 和 0.Levenspiel, 1991，流化床工程第二版，Butterworth-Heinermann 出版社。
[0022]本发明的特征尤其在于，所述浸入管包括一排放部件，该排放部件用于经浸入管出口排放固体物料。这样的出口部件例如可以是螺杆传输机、例如为气体的流体供给器、配有捕获元件(catch element)的传输皮带或链条，或类似的装置。这确保浸入管中的固体物料适当地加以排放。
[0023]根据另外一个方面，本发明涉及在前序中所提到的方法，所述方法用于在浸入管中处理固体物料，所述方法包括在浸入管的顶侧提供所述固体物料并将固体物料从位于所述浸入管的底侧的用于固体物料的出口排出的步骤，其中在位于浸入管的出口上方的位置，将附加固体物料通过浸入管的附加入口供给到浸入管，其中，所述浸入管设置有第一部分和第二部分。在本发明的方法中，所述第一部分设置成旋流分离器的形式，并且所述第二部分直接沿着所述旋流分离器的延伸方向位于所述旋流分离器下方，其中，所述附加入口设置在所述旋流分离器的出口附近，并且位于从所述旋流分离器到所述浸入管的所述第二部分的过渡部分中，使得所述附加入口至少部分地围绕从所述旋流分离器的出口直接向下运动进入到浸入管的第二部分的固体物料的入口安置，以便使得在附加入口的下游，所述浸入管装纳固体物料和附加固体物料的组合物。
[0024]特别优选的是，附加固体物料的密度高于固体物料的密度。尤其当对低密度固体物料使用此方法时，可提高固体物料和附加固体物料的组合填充密度，以便大大改善其流出特性。
[0025]按照再一个方面，在浸入管连接着旋流分离器的固体物料出口的情况下，反应器(例如用于气化或热解的反应器)的气体出口可与旋流分离器的气体入口连接。这是特别有利的，因为反应器中这样的反应经常排放很细的低密度颗粒，它们可方便地聚集在本发明的浸入管内，并且可通过供应附加的高密度固体物料而方便地加以排放。
[0026]在另一个方面中，浸入管可被浸到流化床内，借此，可将流化床物料引入浸入管作为附加固体物料，而待转化的物料可作为固体物料加入。因为整个浸入管都浸在流化床内，所以，当流化床达到一定的温度时，待转化的物料将被转化。释出的任何气体可分别自浸入管移出。在这种情况下，浸入管本身作为反应器使用。
[0027]根据又另一个实施方案，浸入管固体物料入口可位于流化床的标高(level)之上，而来自所谓超高(freeboard)的流化床物料被引入该入口。
[0028]在上述两个实施方案中，流化床物料和反应期间释出的固体物料可在浸入管的底侧移出，例如通过供应一气体来移出。
[0029]浸入管还可以用在流化床中，其中待转化物料——例如来自外部来源如旋流分离器的有机物质反应(例如气化反应)的碳一一供应至浸入管作为固体物料，并且供应流化床物料作为附加固体物料。当流化床具有适合固体物料预定转化的温度时，这可以特别方便地进行。还有一种可能性是:对于在流化床中排放的固体物料和来自浸入管的附加固体物料，使用一气体，该气体引起流化床内固体物料的转化。例如，可以供应另外的气体如氧或蒸汽。
[0030]最后，本发明涉及本发明的浸入管在转化装置中的应用，所述转化装置例如为生物质(b1mass)的、或其它有机物质的、或者能以同样方式加以处理的物料(此后指的将是生物质)的热解或气化的转化装置。该浸入管于是被供给生物质转化过程中释出的并包含大份额碳的固体物料。碳可与用于生物质转化的固体物料组合。碳的燃烧将加热固体物料，优选达到足以引起生物质转化