本发明涉及石油化工技术领域，特别涉及一种供热流化床反应器及其使用方法。
背景技术：
反应器是一种实现反应过程的设备，由于其可以用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程，因此被广泛应用于化工、炼油等领域。
对于目前气固反应所使用的流化床反应器来说，其一般用于强放热反应；对于强吸热反应如脱氢反应，通过在目前气固反应所使用的流化床反应器的外壁上缠绕电加热线圈/套，以利用电加热线圈/套提供的热量为其内部参加强吸热反应的介质提供热量。而电加热线圈/套加热过程中，会存在漏电的可能，一旦漏电，电流会传导到流化床反应器内部，对于有可燃性气体参与的反应如含有甲a类即烃类的反应，会产生爆炸的风险。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种供热流化床反应器及其使用方法，可以提高供热流化床反应器热量分布的均匀性。
第一方面，本发明实施例提供了一种供热流化床反应器，该供热流化床反应器包括：
壳体以及辐射管；
所述辐射管包括管体以及燃烧器；
所述管体设置在所述壳体内；所述燃烧器设置在所述壳体的外侧，并与所述管体相连；
所述燃烧器，用于点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，并将所述火焰流喷入所述管体的管腔内；
所述管体，用于将所述管腔内的火焰流的热量传递给所述壳体内的反应区。
优选地，
所述至少两种待燃烧气包括：至少一种燃料气以及至少一种助燃气；
所述燃烧器，包括：腔体结构的燃烧器本体、燃料气管以及燃烧喷嘴；
所述腔体结构的燃烧器本体的开口端与所述管体相连；
所述燃烧气管与所述燃烧喷嘴相连；所述燃烧气管以及所述燃烧喷嘴位于所述腔体结构的燃烧器本体的腔体中，且所述燃烧喷嘴的喷出端朝向所述管腔；
所述腔体结构的燃烧器本体，用于接收外部传输来的至少一种助燃气；
所述燃烧气管，用于接收外部传输来的至少一种燃料气，并向所述燃烧喷嘴传输所述至少一种燃料气；
所述燃烧喷嘴，用于通过所述喷出端喷出所述至少一种燃料气，并利用所述腔体中的至少一种助燃气，点燃喷出的至少一种燃料气，形成所述火焰流。
优选地，
所述喷出端为锥台结构；所述锥台结构的上底面朝向所述管腔；
所述锥台结构上设置有至少一个通孔；其中，每一个所述通孔分别朝向所述管腔；
每一个所述通孔，用于喷出所述至少一种燃料气。
优选地，
所述管体为直管型管体。
优选地，
所述壳体包括相对的第一封头以及第二封头；
所述直管型管体的气体进口端穿透所述第一封头与所述燃烧器相连，所述直管型管体的气体出口端穿透所述第二封头；
所述直管型管体的中心轴线与所述壳体的中心轴线重合；
所述直管型管体，用于通过所述气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
优选地，
所述直管型管体的内径与所述壳体的内径的比值范围为1:20至1:2。
优选地，
所述管体的外壁面上设置有至少一个翅片。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述任一所述供热流化床反应器的使用方法，该方法包括：
利用燃烧器点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，并将所述火焰流喷入壳体内的管体中；
利用所述管体将所述火焰流的热量传递给所述壳体内的反应区。
优选地，
所述至少两种待燃烧气包括：至少一种燃料气以及至少一种助燃气；
在所述燃烧器包括腔体结构的燃烧器本体、燃料气管以及燃烧喷嘴时，
所述利用燃烧器点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，包括：
利用所述腔体结构的燃烧器本体接收外部传输来的至少一种助燃气；
利用所述燃烧气管接收外部传输来的至少一种燃料气，并向所述燃烧喷嘴传输所述至少一种燃料气；
利用所述燃烧喷嘴通过自身的喷出端喷出所述至少一种燃料气，并利用所述腔体中的至少一种助燃气，点燃喷出的至少一种燃料气，形成所述火焰流。
优选地，
在所述燃烧喷嘴的喷出端为锥台结构，且所述锥台结构设置有至少一个通孔时，
所述利用所述燃烧喷嘴通过自身的喷出端喷出所述至少一种燃料气，包括：
利用每一个所述通孔分别喷出所述至少一种燃料气。
优选地，
在所述管体为直管型管体，且所述直管型管体的气体进口端穿透所述壳体的第一封头与所述燃烧器相连，所述直管型管体的气体出口端穿透所述壳体的第二封头时，
进一步包括：
通过所述直管型管体的气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
本发明提供了一种供热流化床反应器及其使用方法，该供热流化床反应器包括壳体以及辐射管。将辐射管包括的管体设置在壳体内。将辐射管包括的燃烧器设置在壳体的外侧，并将燃烧器与壳体内的管体相连。燃烧器点燃传输来的两种或两种以上的待燃烧气形成火焰流。燃烧器将形成的火焰流喷入管体的管腔内。然后管体将管腔内的火焰流的热量传递给壳体内的反应区，以使反应区利用该热量进行反应。即本发明提供的供热流化床反应器通过火焰的高温烟气加热，与电加热存在本质的区别，该高温烟气不会与可燃反应物或者可燃产物直接接触，可避免加热过程中可燃反应物或者可燃产物爆炸，因此，对于强放热反应来说，本发明提供的供热流化床反应器能够防爆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种供热流化床反应器的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种包括直管型管体的供热流化床反应器的结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的一种供热流化床反应器的俯视图；
图4是本发明一个实施例提供的一种包括u型管体的供热流化床反应器的结构示意图；
图5是本发明一个实施例提供的一种包括s型管体的供热流化床反应器的结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的一种包括套管型管体的供热流化床反应器的结构示意图；
图7是本发明一个实施例提供的一种燃烧器的结构示意图；
图8是本发明一个实施例提供的一种燃烧喷嘴的结构示意图；
图9是本发明一个实施例提供的一种供热流化床反应器的使用方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种供热流化床反应器，该供热流化床反应器包括：
壳体101以及辐射管102；
所述辐射管102包括管体1021以及燃烧器1022；
所述管体1021设置在所述壳体101内；所述燃烧器1022设置在所述壳体101的外侧，并与所述管体1021相连；
所述燃烧器1022，用于点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，并将所述火焰流喷入所述管体1021的管腔内；
所述管体1021，用于将所述管腔内的火焰流的热量传递给所述壳体101内的反应区。
根据图1所示的实施例，该供热流化床反应器包括壳体以及辐射管。将辐射管包括的管体设置在壳体内。将辐射管包括的燃烧器设置在壳体的外侧，并将燃烧器与壳体内的管体相连。燃烧器点燃传输来的两种或两种以上的待燃烧气形成火焰流。燃烧器将形成的火焰流喷入管体的管腔内。然后管体将管腔内的火焰流的热量传递给壳体内的反应区，以使反应区利用该热量进行反应。即本发明提供的供热流化床反应器通过火焰的高温烟气加热，与电加热存在本质的区别，该高温烟气不会与可燃反应物或者可燃产物直接接触，可避免加热过程中可燃反应物或者可燃产物爆炸，因此，对于强放热反应来说，本发明提供的供热流化床反应器能够防爆。
另外，辐射管包括的管体设置在壳体内，直接与反应区接触，在管体的管腔内存在燃烧器喷入的火焰流时，管体将管腔内的火焰流的热量能够直接传递反应区，与现有的加热方式相比，本方案大大减少了热量的损失，对热量的利用率更高。同时，管体的管腔内存在燃烧器喷入的火焰流产生的高温烟气可预热反应器的固体颗粒，由于气固均匀接触且固体颗粒的传热效果好，保证了整个反应器不会出现局部温度过高甚至是热点，使热量分布的均匀。
在本发明一个实施例中，壳体的形状以及尺寸均可以根据业务要求确定。比如，壳体101可以为如图1所示的形状，也可以为如图2所示的形状。
在本发明一个实施例中，所述管体1021的型式可以根据业务要求确定，且可以包括但不限于直管型管体、套管型管体、u型管体以及s型管体中的任意一种，其最优选为直管型管体。
根据上述实施例，由于辐射管的管体可以根据业务要求选用直管型管体、套管型管体、u型管体以及s型管体中的任意一种。因此，业务适用性较强。
在本发明一个实施例中，如图2所示，所述管体为直管型管体1021a时，且所述壳体101包括相对的第一封头以及第二封头；
所述直管型管体1021a的气体进口端穿透第一封头与所述燃烧器1022相连，所述直管型管体1021a的气体出口端穿透第二封头；
所述直管型管体1021a的中心轴线与所述壳体101的中心轴线重合；
所述直管型管体1021a，用于通过所述气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
在本实施例中，如图2所示，壳体中包括相对的第一封头1a以及第二封头1b。其中，第一封头1a位于壳体的下端，第二封头1b位于壳体的上端。直管型管体的气体进口端1e穿透第一封头1a与燃烧器1022相连，直管型管体的气体出口端1f穿透第二封头1b，且可以直通大气或与管道相连。在燃烧器将火焰流喷入直管型管体的管腔内时，火焰流在管腔内会产生烟气。烟气可以按照轨迹b通过气体出口端1f及时排出，以及时腾出管腔内的空间。为了充分利用烟气中的热量，气体出口端1f可以与预热供热流化床反应器进料气体的管道相连，以利用烟气的余热去预热供热流化床反应器进料气体。
在本实施例中，从图2以及图3中可以看出，直管型管体的中心轴线c与壳体的中心轴线重合。由于直管型管体的中心轴线c与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入直管型管体的管腔内时，直管型管体为反应区传递的热量可以均匀分布。且在反应区内的催化剂按照轨迹a进行流动时，直管型管体可以有效防止气泡在壳体的中心生长。
根据上述实施例，由于直管型管体的中心轴线与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入直管型管体的管腔内时，直管型管体为反应区传递的热量分布较为均匀。且在反应区内的催化剂流动时，直管型管体可以有效防止气泡在壳体的中心生长。
在本发明一个实施例中，如图4所示，所述管体为u型管体1021b时，且所述壳体101包括相对的第一封头以及第二封头；
所述u型管体1021b的气体进口端穿透第一封头与所述燃烧器1022相连，所述u型管体1021b的气体出口端穿透第一封头；
所述u型管体1021b中直接接收火焰流那部分管体的中心轴线与所述壳体101的中心轴线重合；
所述u型管体1021b，用于通过所述气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
在本实施例中，如图4所示，壳体中包括相对的第一封头2a以及第二封头2b。其中，第一封头2a位于壳体的下端，第二封头2b位于壳体的上端。u型管体的气体进口端2e穿透第一封头2a与燃烧器1022相连，u型管体的气体出口端2f穿透第一封头2a，且可以与管道相连。在燃烧器将火焰流喷入u型管体的管腔内时，火焰流在管腔内会产生烟气。因此烟气在u型管体的腔体中沿着轨迹g通过气体出口端2f及时排出，以及时腾出管腔内的空间。为了充分利用烟气中的热量，气体出口端2f可以与预热供热流化床反应器进料气体的管道相连，以利用烟气的余热去预热供热流化床反应器进料气体。
在本实施例中，从图4中可以看出，直接接收燃烧器火焰流的那部分管体的中心轴线d与壳体的中心轴线重合。由于直接接收燃烧器火焰流的那部分管体的中心轴线d与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入u型管体的管腔内时，u型管体为反应区传递的热量可以较为均匀的分布。
在本发明一个实施例中，如图5所示，所述管体为s型管体1021c时，且所述壳体101包括相对的第一封头以及第二封头；
所述s型管体1021c的气体进口端穿透第一封头与所述燃烧器1022相连，所述s型管体1021c的气体出口端穿透第二封头；
所述s型管体1021c的几何中心线与所述壳体101的中心轴线重合；
所述s型管体1021c，用于通过所述气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
在本实施例中，如图5所示，壳体中包括相对的第一封头3a以及第二封头3b。其中，第一封头3a位于壳体的下端，第二封头3b位于壳体的上端。s型管体的气体进口端3e穿透第一封头3a与燃烧器1022相连，s型管体的气体出口端3f穿透第二封头3b，且可以与管道相连。在燃烧器将火焰流喷入s型管体的管腔内时，火焰流在管腔内会产生烟气。因此烟气顺着s型管体的腔体可以通过气体出口端3f及时排出，以及时腾出管腔内的空间。为了充分利用烟气中的热量，气体出口端可以与预热供热流化床反应器进料气体的管道相连，以利用烟气的余热去预热供热流化床反应器进料气体。
在本实施例中，从图5中可以看出，s型管体的几何中心线m与壳体的中心轴线重合。由于s型管体的几何中心线m与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入s型管体的管腔内时，s型管体为反应区传递的热量较为均匀分布。
在本发明一个实施例中，如图6所示，所述管体为套管型管体1021d时，且所述壳体101包括相对的第一封头以及第二封头；
所述套管型管体1021d的气体进口端穿透第一封头与所述燃烧器1022相连，所述套管型管体1021d的气体出口端在壳体101的外侧；
所述套管型管体1021d的中心轴线与所述壳体101的中心轴线重合；
所述套管型管体1021d，用于通过所述气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
在本实施例中，如图6所示，壳体中包括相对的第一封头4a以及第二封头4b。其中，第一封头4a位于壳体的下端，第二封头4b位于壳体的上端。套管型管体包括内管w1以及外管w2。外管套在内管的外侧。内管上设置有气体进口端4e，且气体进口端4e穿透第一封头4a与燃烧器1022相连。外管上设置有气体出口端4f，气体出口端4f设置在壳体的外侧。燃烧器形成的火焰流可沿轨迹e喷入内管的管腔内，火焰流在管腔内会产生烟气。烟气可以按照轨迹f进入外管与内管之间形成的空间，并沿着轨迹f通过气体出口端4f及时排出，以及时腾出管腔内的空间。为了充分利用烟气中的热量，气体出口端4f可以与预热供热流化床反应器进料气体的管道相连，以利用烟气的余热去预热供热流化床反应器进料气体。
在本实施例中，从图5中可以看出，套管型管体的中心轴线h与壳体的中心轴线重合。由于套管型管体的中心轴线h与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入套管型管体的管腔内时，套管型管体为反应区传递的热量较为均匀的分布。
可以理解地，在图1至图6的供热流化床反应器中，均包含有供热流化床反应器必不可少的气体反应物入口、催化剂类固体颗粒物进出口以及气体产物出口(附图中未画出)，其中，气体反应物入口可以设置于壳体下端的第一封头上，且气体反应物入口的中心轴线与壳体的中心轴线平行，或，气体反应物入口也可以设置于壳体侧壁上，且气体反应物入口的中心轴线与壳体的中心轴线垂直；固体颗粒物进出口可以设置于壳体下端的第一封头上，固体颗粒物进出口朝下，且固体颗粒物进出口的中心轴线与壳体的中心轴线之间的夹角为一锐角；气体产物出口可以设置于壳体上端的第二封头上，且气体产物出口的中心轴线与壳体的中心轴线平行。
在本发明一个实施例中，所述管体的外壁面上可设置有至少一个翅片。该翅片以选择性安装的方式存在，即可根据实际反应需求来安装翅片。
在本实施例中，无论选择哪种型式的管体，为了提高管体的传热效率，可以在管体的外壁面上设置翅片。
在本实施例中，可以在管体的全部外壁面均设置有翅片，也可以在管体的部分外壁面设置有翅片。下面以图2为例进行说明：在图2中阴影部分表示反应区中的存在催化剂的区域，则可以在与催化剂相接触的管体外表面设置有翅片。翅片的型式可以根据业务要求确定，比如翅片可以为但不限于平直翅片、百叶窗翅片、锯齿翅片、多孔翅片以及波纹翅片中的任意一种。
根据上述实施例，管体的外壁面上可以设置有设定数量的翅片。由于翅片具有强化传热的特点，因此可以提高管体的传热效率。
在本发明一个实施例中，无论选择哪种型式的管体，管体与燃烧器相连时均至少存在如下两种连接方式：
方式一：燃烧器通过固定连接方式与管体相连；
方式二：燃烧器通过活动连接方式与管体相连。
针对于上述的方式一：在本发明一个实施例中，固定连接方式可以为焊接方式。
在本实施例中，下面以图2为例进行说明：管体的气体进口端1e可以与燃烧器的第一端1t通过电焊或氩弧焊等焊接方式相连。需要注意的是，在焊接时需要使燃烧器的喷出端与管体的中心轴线处于同心状态，以使火焰流可以沿着管腔中心喷入管腔，使得管体的外壁面可以获得均匀的热量。
根据上述实施例，管体通过焊接方式与燃烧器相连。由于焊接方式可以使管体以及燃烧器固定连接，因此燃烧器与管体相连的稳固性较高。
针对于上述的方式二：在本发明一个实施例中，活动连接方式可以为法兰连接方式或螺纹连接方式。
在本实施例中，在采用螺纹连接方式时，在管体的气体进口端可以设置有阳螺纹，在燃烧体的第一端可以设置有阴螺纹。或，在管体的气体进口端可以设置有阴螺纹，在燃烧体的第一端可以设置有阳螺纹。采用阴螺纹以及阳螺纹，将管体的气体进口端与燃烧体的第一端相连。
在本实施例中，下面以图4为例对法兰连接方式进行说明：在管体的气体进口端设置有法兰l1，在燃烧体的第一端设置有法兰l2。管体的气体进口端2e可以与燃烧器的第一端通过法兰l1以及l2以及外部的紧固件相连。需要注意的是，在法兰连接时需要使燃烧器的喷出端与管体的中心轴线处于同心状态，以使火焰流可以沿着管腔中心喷入管腔，使得管体的外壁面可以获得均匀的热量。
根据上述实施例，通过螺纹连接方式或法兰连接方式将燃烧器与管体相连。由于采用的螺纹连接方式以及法兰连接方式均为活动连接方式，拆卸方便，因此维修和更换燃烧器或管体时便利性高。
在本发明一个实施例中，所述管体1021为直管型管体时，
所述管体1021的内径与所述壳体101的内径的比值范围为1:20至1:2。
在本实施例中，在确定出壳体的内径之后，可以根据管体的内径与壳体的内径的比值范围“1:20至1:2”确定出管体内径的大小。
在本实施例中，如果管体的内径与壳体的内径的比值小于比值范围内的任一数值时，则反应区中靠近壳体内壁附近的位置，将不能获得到充足的热量，有可能导致反应区内的反应不能正常进行。如果管体的内径与壳体的内径的比值大于比值范围内的任一数值时，虽然反应区可能获取到充足的热量进行反应，但是存在热量过剩的可能性，导致资源的浪费。
根据上述实施例，在管体为直管型管体时，在确定出供热流化床反应器的壳体内径时，可以根据管体的内径与壳体的内径的比值范围1:20至1:2，确定出与供热流化床反应器配合使用的管体的内径。由于管体的内径是根据比值范围确定出的，因此，不仅反应区可以获取到充足的热量，而且也会降低出现反应区获取热量过剩情况的概率。
在本发明一个实施例中，可以根据公式(1)确定出管体的内径。
其中，k1表征反应区内催化剂床层的传热系统；π表征圆周率；h表征火焰流的喷射高度；t1表征预设的管体外壁面的最低温度；t2表征预设的壳体外壁面的最低温度；r1表征管体的内径；r2表征壳体的内径；α表征第一系数。
在本发明一个实施例中，如图7所示，在所述至少两种待燃烧气包括至少一种燃料气以及至少一种助燃气时，
所述燃烧器1022可以包括：腔体结构的燃烧器本体1022a、燃料气管1022b以及燃烧喷嘴1022c；
所述腔体结构的燃烧器本体1022a的开口端与所述管体1021相连；
所述燃烧气管1022b与所述燃烧喷嘴1022c相连；所述燃烧气管1022b以及所述燃烧喷嘴1022c位于所述腔体结构的燃烧器本体1022a的腔体中，且所述燃烧喷嘴1022c的喷出端朝向所述管腔；
所述腔体结构的燃烧器本体1022a，用于接收外部传输来的至少一种助燃气；
所述燃烧气管1022b，用于接收外部传输来的至少一种燃料气，并向所述燃烧喷嘴1022c传输所述至少一种燃料气；
所述燃烧喷嘴1022c，用于通过所述喷出端喷出所述至少一种燃料气，并利用所述腔体中的至少一种助燃气，点燃喷出的至少一种燃料气，形成所述火焰流。
在本实施例中，图7为燃烧器的剖视图，从图7中可以看出燃烧气管与燃烧喷嘴相连。燃烧气管以及燃烧喷嘴位于腔体结构的燃烧器本体的腔体r中，且燃烧喷嘴的喷出端g朝向管体的管腔。腔体结构的燃烧器本体可以通过k1接收外部至少一根管线传输来的至少一种助燃气，其中，至少一种助燃气可以包括但不限于纯氧，和/或，压缩空气。在接收到至少一种助燃气后，至少一种助燃气进入腔体r中。同时，燃烧气管接收外部至少一根燃料气管线传输来的至少一种燃料气，并向燃烧喷嘴传输所接收的燃料气。燃烧喷嘴通过喷出端g喷出至少一种燃料气，并利用腔体中的至少一种助燃气，点燃喷出的至少一种燃料气，形成火焰流。将火焰流喷入至管体的管腔中。
在本实施例中，腔体结构的燃烧器本体中腔体的体积、燃料气管的内径以及燃烧喷嘴喷出端开口的数量以及尺寸均可以根据业务要求确定。比如，催化剂层的高度，供热流化床反应器以及火焰流的高度。
在本发明一个实施例中，如图8所示，燃烧喷嘴1022c的喷出端g为锥台结构；所述锥台结构的上底面朝向所述管腔；
所述锥台结构上设置有至少一个通孔；其中，每一个所述通孔分别朝向所述管腔；
每一个所述通孔，用于喷出所述至少一种燃料气。
在本实施例中，在锥台结构上设置有至少一个通孔，其中通孔的尺寸以及朝向均可以根据业务要求确定。但需要注意的是，每一个通孔均应分别朝向管体的管腔。如图8所示，燃烧喷嘴的喷出端g为锥台结构，且锥台结构的上底面g1朝向管体的管腔。图8中锥台结构包括5个通孔n，其中，一个通过的从上底面g1通向管腔，另外4个分别从锥台结构的侧面通向管腔。通过4个通孔喷出燃料气。
根据上述实施例(附图7和附图8)，燃料气通过喷出端上所设置的通孔以旋流的方式向管体的管腔中喷入火焰流，由于火焰流旋流进入管腔，因此，可在最小能耗的基础上保持火焰流在一定高度的稳定性。
如图9所示，本发明实施例提供了一种供热流化床反应器的使用方法，该方法包括：
步骤901：利用燃烧器点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，并将所述火焰流喷入壳体内的管体中；
步骤902：利用所述管体将所述火焰流的热量传递给所述壳体内的反应区。
根据图9所示的实施例，首先利用燃烧器点燃至少两种待燃烧气形成火焰流，然后燃烧器将形成的火焰流喷入壳体内的管体中。在管腔中存在火焰流是，利用管体将火焰流的热量传递给壳体内的反应区。以使反应区利用该热量进行反应。通过上述可知，本方案中辐射管包括的管体设置在壳体内，在管体的管腔内存在燃烧器喷入的火焰流时，管体将管腔内的火焰流的热量传递给壳体内的反应区。可见管体在壳体内直接为反应区提供热量，因此本发明实施例提供的方案可以提高供热流化床反应器热量分布的均匀性。
在本发明一个实施例，在所述至少两种待燃烧气包括至少一种燃料气以及至少一种助燃气，且在所述燃烧器包括腔体结构的燃烧器本体、燃料气管以及燃烧喷嘴时，
上述图9所示流程图中的步骤901中所涉及的利用燃烧器点燃外部传输来的至少两种待燃烧气，形成火焰流，可以包括：
利用所述腔体结构的燃烧器本体接收外部传输来的至少一种助燃气；
利用所述燃烧气管接收外部传输来的至少一种燃料气，并向所述燃烧喷嘴传输所述至少一种燃料气体；
利用所述燃烧喷嘴通过自身的喷出端喷出所述至少一种燃料气，并利用所述腔体中的至少一种助燃气，点燃喷出的至少一种燃料气，形成所述火焰流。
在本发明一个实施例，在所述燃烧喷嘴的喷出端为锥台结构，且所述锥台结构设置有至少一个通孔时，
上一个实施例中所涉及的利用所述燃烧喷嘴通过自身的喷出端喷出所述至少一种燃料气，可以包括：
利用每一个所述通孔分别喷出所述至少一种燃料气。
在本发明一个实施例，在所述管体为直管型管体，且所述直管型管体的气体进口端穿透所述壳体的第一封头与所述燃烧器相连，所述直管型管体的气体出口端穿透所述壳体的第二封头时，
供热流化床反应器的使用方法可以进一步包括：
通过所述直管型管体的气体出口端排出所述火焰流产生的烟气。
在本发明一个实施例中，采用图2所示的供热流化床反应器，制备碳纳米管杂化物，具体过程如下：
在本实施例中，图2中所示的阴影部分为石墨烯载铂催化剂床层。壳体第一封头2a上设置有气体反应物入口，且气体反应物入口的中心轴线与壳体的中心轴线平行。壳体第二封头2b上设置有气体反应物出口，且气体反应物出口的中心轴线与壳体的中心轴线平行。
燃烧器1022中的腔体结构的燃烧器本体接收外部空气压缩机传输来的助燃气“压缩空气”。燃烧器1022中的燃烧气管接收外部碳四燃料气罐传输来的碳四燃料气，并将碳四燃料气传输给燃烧器1022中的燃烧喷嘴。
燃烧喷嘴通过自身中包括的各个通孔喷出碳四燃料气，且燃烧喷嘴利用腔体中的助燃气“压缩空气”点燃喷出的碳四燃料气，形成火焰流。
燃烧喷嘴将形成的火焰流喷入到直管型管体1021a的管腔中。
直管型管体1021a通过管体外壁面上设置的各个翅片将腔体中火焰流的热量传递给反应区内的原料气以及石墨烯载铂催化剂床层中。
气体反应物入口接收外部原料气罐传输来的原料气，将原料气传输到石墨烯载铂催化剂床层，并推动石墨烯载铂催化剂床层中的催化剂沿轨迹a流动。
原料气以及石墨烯载铂催化剂床层利用火焰流传输的热量进行催化反应，并形成碳纳米管杂化物气体。碳纳米管杂化物气体通过气体反应物出口离开供热流化床反应器壳体，进入下一个流程设备，比如，产品罐。
综上所述，本发明各个实施例至少可以实现如下有益效果：
1、在本发明实施例中，该供热流化床反应器包括壳体以及辐射管。将辐射管包括的管体设置在壳体内。将辐射管包括的燃烧器设置在壳体的外侧，并将燃烧器与壳体内的管体相连。燃烧器点燃传输来的两种或两种以上的待燃烧气形成火焰流。燃烧器将形成的火焰流喷入管体的管腔内。然后管体将管腔内的火焰流的热量传递给壳体内的反应区，以使反应区利用该热量进行反应。即本发明提供的供热流化床反应器通过火焰的高温烟气加热，与电加热存在本质的区别，该高温烟气不会与可燃反应物或者可燃产物直接接触，可避免加热过程中可燃反应物或者可燃产物爆炸，因此，本发明提供的供热流化床反应器能够防爆，适用于工业大型装置。
2、本发明实施例中，辐射管包括的管体设置在壳体内，直接与反应区接触，在管体的管腔内存在燃烧器喷入的火焰流时，管体将管腔内的火焰流的热量能够直接传递反应区，与现有的加热方式相比，本方案大大减少了热量的损失，对热量的利用率更高。
3、本发明实施例中，管体的管腔内存在燃烧器喷入的火焰流产生的高温烟气可预热反应器的固体颗粒，由于气固均匀接触且固体颗粒的传热效果好，保证了整个反应器不会出现局部温度过高甚至是热点，使热量分布的均匀。
4、在本发明实施例中，由于直管型管体的中心轴线与壳体的中心轴线重合，因此，在燃烧器将火焰流喷入直管型管体的管腔内时，直管型管体为反应区传递的热量分布较为均匀。且在反应区内的催化剂流动时，直管型管体可以有效防止气泡在壳体的中心生长。
5、在本发明实施例中，辐射管内的火焰流的高度可通过调控燃烧气和助燃气的喷出速度以及燃烧气和助燃气的气流量来控制管腔内的火焰流高度，使得加热具有可控性。另外，直管型管体加热可使得反应器轴向上均匀受热。
6、在本发明实施例中，管体的外壁面上可以设置有设定数量的翅片。由于翅片具有强化传热的特点，因此可以提高管体的传热效率。
7、在本发明实施例中，管体通过焊接方式与燃烧器相连。由于焊接方式可以使管体以及燃烧器固定连接，因此燃烧器与管体相连的稳固性较高。
8、在本发明实施例中，通过螺纹连接方式或法兰连接方式将燃烧器与管体相连。由于采用的螺纹连接方式以及法兰连接方式均为活动连接方式，拆卸方便，因此维修和更换燃烧器或管体时便利性高。
9、在本发明实施例中，在管体为直管型管体时，在确定出供热流化床反应器的壳体内径时，可以根据管体的内径与壳体的内径的比值范围1:20至1:2，确定出与供热流化床反应器配合使用的管体的内径。由于管体的内径是根据比值范围确定出的，因此，不仅反应区可以获取到充足的热量，而且也会降低出现反应区获取热量过剩情况的概率。
10、在本发明实施例中，燃料气通过喷出端上所设置的通孔以旋流的方式向管体的管腔中喷入火焰流，由于火焰流旋流进入管腔，因此，可在最小能耗的基础上保持火焰流在一定高度的稳定性。
11、在本发明实施例中，燃烧器以旋流的方式向管体的管腔中喷入火焰流，由于火焰流旋流进入管腔，因此，可在最小能耗的基础上保持火焰流在一定高度的稳定性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。