分离和富集有机和/或非有机材料的装置和方法

专利名称：分离和富集有机和/或非有机材料的装置和方法
技术领域：
本发明涉及使粒状材料与含污染物或其它不适宜组分的更密实和/或更大的材料分离，同时将所述更密实和/或更大的材料富集以移出并进一步处理或处置的装置和方法。更具体而言，本发明利用与被用于处理煤或其它有机材料的流化床操作性连通的洗涤器组件，以这种方式，使含污染物或其它不适宜组分的更密实和/或更大的材料与其余的煤或其它有机材料分离。
背景技术：
全世界约63％的电力以及在美国产生的70％电力都是在发电装置由化石燃料如煤、石油或天然气的燃烧而产生的。这样的燃料在发电装置的燃烧室中燃烧，以产生用于使锅炉中的水转变成蒸汽的热量。然后，蒸汽被过热并将其引入到巨大蒸汽涡轮机中，由此它再推动涡轮机的扇状叶片，使轴旋转。这个旋转的轴再使发电机的转子旋转，从而产生电。
在美国开采的89％的煤都被用作发电装置的热源。不同于石油和天然气的是，能够从地球上经济地提取的煤可能的供给是丰富的。烟煤由于含量丰富并且具有较高的热值，因而是电力生产用的最广泛地使用等级的煤。然而，它们还包含中等至高含量的硫。作为在美国日益严格的环境法规如清洁空气法案的结果，发电装置不得不在这些装置的烟囱上游昂贵地安装洗涤装置，以防止这些煤燃烧所产生的二氧化硫(“SO2”)、氮氧化物(“NOx”)和飞灰污染空气。
低级煤如次烟煤和褐煤由于硫含量低，因而已经被作为发电装置用的热源得到了日益的关注。然而，它们在燃烧时还产生很大量的SO2、NOx和飞灰，因而废气需要进行处理，以满足联邦和州的污染标准。另外，灰和硫是在煤中出现的主要杂质。灰主要由铝、钙、铁和硅的矿石化合物组成。煤中的一些硫也是矿石-尤其是黄铁矿的形式，所述黄铁矿是铁和硫的化合物。在煤中余量硫是有机硫的形式，它与煤中的碳紧密结合在一起。
采煤公司通常在将它们的煤产物在供给终端用户如发电厂和焦化生产厂之前，将它们的煤产物进行清洁以除去杂质。在煤碎片通过筛分设备进行分类以形成粗大、中等和细小的流之后，将这三种煤流输送到洗涤装置，在该装置中，煤颗粒与水混合。利用比重原理，包含最大量杂质的最重碎片沉到洗涤器的底部，因而它们进入废料仓，随后处置。然后，将来自这三种流的洁净煤颗粒合并在一起，并用振荡器、夹具或热空气鼓风机进行干燥，以产生准备用于运送到终端用户的最终煤产品。
尽管采煤操作使用的清洁工艺除去了煤中的大部分灰，但是该清洁工艺对硫的影响较小，因而有机硫与煤中的碳紧密结合在一起。因此，煤在燃烧之前，可以采用其它方法进一步纯化。例如，可以将煤颗粒输送到大的机器内，在机器中煤颗粒进行振动及鼓动气流。授权给Oetiker的美国专利3,852,168公开了用于使玉米粒和皮部分(husk part)分离的方法和装置。另一方面，授权给Zaltzman等的美国专利5,244,099教导了颗粒材料通过向上倾斜的槽输送，流化气体被强迫从槽的底部通过该槽，从而形成流化材料床。同时，使槽进行竖直振荡运动，以有助于包含在材料混合物内的各种组分的分离。混合物中密实较低的组分上升到流化床的表面，而更密实的组分下降到底部。在槽的输出端，可以使用气流分流器回收不同层的材料。这种装置擅长于分离农业产品和沙子。
现有技术已知，在一些情况下，可以在不添加机械振动或竖直振荡的情况下利用流化床实现颗粒分离。例如，授权给Strohmeyer的美国专利4,449,483使用了加热的流化床干燥器处理城市垃圾，并且在该垃圾燃烧产生热之前，除去了该垃圾中的更重颗粒比如玻璃。同时，授权给Binnix等的美国专利3,539,001通过中间选择性除去预定尺寸和比重的材料而使这些材料从混合物中分选出来。材料混合物沿向下的斜筛支撑行进，并且被引导向上的空气脉冲悬浮。授权给Fletcher等的美国专利2,512,422再次使用了向下倾斜的流化床，该流化床带有引导向上的空气脉冲，其中通过在相对于床的总横截面积具有足够横截面积的流化床单元的顶部安置孔，以控制流化床内的静压水平，从而防止更高比重的小颗粒在煤床内升起，因而煤的小颗粒可以从煤混合物中得到分离并纯化。
然而，在Strohmeyer、Binnix和Fletcher的这些专利中公开的方法和设备，似乎全都涉及在具有较大比重差的混合物中分离不同组分。这些方法能够容易地分离煤中的小煤块(nuts)、螺钉、岩石等，然而，预期它们不能使含有机硫的煤颗粒与基本上不含硫的煤颗粒得到分离，因为这两种煤级分的比重可能较接近。
另一种更关注的空气污染物是汞，汞在煤中天然存在。美国环境保护署(“EPA”)颁布的法规要求燃煤发电装置到2010之前要显著降低包含在它们的废气中的汞含量。工业内的主要努力已经集中在通过使用碳基吸附剂除去废气中的汞，或优选现有的废气排放控制技术以捕获汞。然而，使用碳吸附剂基的洗涤器装置可能在安装和操作上都非常昂贵。而且，与低级煤(次烟煤和褐煤)相比，当前现有的排放控制装置可能对于高级煤(无烟煤和烟煤)运行较差。
因此，西部研究所开发一种用于处理低级煤以除去汞的预燃烧热裂法且获得了专利权。使用两区反应器，将原煤在约300的第一区域内加热，以用吹扫气吹扫该区域而除去了水分。然后，将干燥煤转移到温度已被升高到约550的第二区。包含在煤中的高达70-80％的汞被挥发并且用第二吹扫气流吹扫该区域。随后，汞从吹扫气中分离，并且被收集进行处置。参见Guffey，F.D. & Bland，A.E.，“Thermal Pretreatment of Low-RankedCoal for Control of Mercury Emissions，”85 Fuel Processing Technology521-31(2004)；Merriam，N.W.，“Removal of Mercury from Powder RiverBasin Coal by Low-Temperature Thermal Treatment，”Topical ReportWRI-93-R021(1993)；授权给Merriam等的美国专利5,403,365。
然而，这种预燃烧热裂法还是耗费资金的，因为它需要双区反应器以完成干燥和汞挥发的步骤。而且，需要能量源来产生550的床温。此外，通过这个方法，有20-30％的汞不能从煤中除去，因为它与煤中的碳紧密地结合。因此，还需要昂贵的洗涤器技术，以处理由这种方法预处理的煤燃烧产生的废气，原因是这种热裂预处理方法完成之后，煤中残留明显含量的汞。
因此，需要在没有机械或化学添加剂的情况下，利用在非常低温下工作的流化床预处理粒状材料如煤，以分离并除去煤中的大部分的污染物组分(例如，汞和硫)的能力。这样的方法能够被应用与所有等级的煤，并且将减轻对用于处理煤燃烧之后的废气的昂贵的洗涤器技术的需求。
发明概述本发明包括一种用于分离粒状材料的装置，其用于通过密度和/或大小分离粒状材料并且使与粒状材料进料分离的污染物或其它不适宜组分富集。该装置包括具有接收进口的流化床，所述接收进口用于接收被流化粒状材料。流化床还包括用于接收第一流化流的开口，所述第一流化流可以是一次热流、二次热流、至少一种的废热流或它们的任何组合。在流化床上安置至少一个用于排放所需的流化颗粒流的排出口，以及至少一个用于排放非流化颗粒流的排出口，所述非流化颗粒流包含一定浓度的污染物或其它不适宜组分。在流化床内操作性安置输送器，用于将非流化颗粒输送给非流化颗粒排出口。收集箱与流化床操作性连通，用于接收所排出的非流化粒状材料流。为了污染物或其它不适宜组分在此处的进一步富集，收集箱内还有一个任选的装置，用于引导第二流化流穿过在收集箱内的非流化粒状材料。
本发明的一个优点在于它通常允许粒状材料的连续处理。当非流化颗粒流从流化床排出到收集箱时，可以向流化床中加入更多的粒状材料进料，以进行处理。
本发明的另一个优点是非-粒状材料的通常水平输送。非-流化粒状材料的这种通常的水平输送保证了所有的粒状材料都通过在材料被输送同时的混合或搅拌而得到均匀且快速的处理。
本发明的再一个优点是，它允许污染物从粒状材料进料中分离并被去除。这样对工厂操作能够提供显著的环境益处。
本发明的又一个优点是，它包括第二流化步骤或装置，以捕获更多的没有被污染的可流化颗粒，所述这些颗粒被捕获或或已经捕获在非流化的粒状材料中。捕获更多的流化颗粒增加了可使用的没有被污染的颗粒的量，同时降低了将被进行进一步处理或处置的污染颗粒的量。通过捕获更多可使用的没有被污染的颗粒以及降低污染粒状材料的量，公司就能够增加其效率同时降低其成本。
附图简述在附图中

图1是示出发电用的简化的燃煤发电装置操作的示意图。
图2所示为改进的燃煤发电装置的示意图，该发电装置使用了废气和蒸汽涡轮机的废热流，以改进锅炉的效率。
图3是本发明的流化床干燥器及其用于输送煤和热流化空气的相关设备的图。
图4是本发明的单级流化床干燥器的示意图。
图5是本发明的流化床干燥器的分配板的平面图。
图6是用于流化床干燥器的分配板的另一个实施方案的平面图。
图7是沿图6的线7-7截取的分配板的图。
图8是含螺旋推进加料器的图6的分配板的平面图。
图9是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其使用一次热源间接加热被同时用于干燥和流化煤的流化空气。
图10是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其使用废工业用热间接加热被同时用于干燥和流化煤的流化空气。
图11是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其组合使用废工业用热和热的冷凝器冷却水，所述废工业用热对用于使煤流化的流化空气进行加热(间接加热)，而所述热的冷凝器冷却水循环通过在包含于流化床干燥器内部的床内(in-bed)热交换器中环以干燥煤(直接加热)。
图12是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其组合使用了废工业用热和热蒸汽，其中所述废工业用热对用于使煤流化的流化空气进行加热(间接加热)，而所述热蒸汽取自蒸汽涡轮机循环并且循环通过包含于流化床干燥器内部的床内热交换器以干燥煤(直接加热)。
图13是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其利用了废工业用热同时对用于使煤流化的流化空气进行加热(间接加热)，以及对循环通过包含在流化床干燥器内部的床内热交换器的传递液体进行加热，以干燥煤(间接加热)。
图14是本发明的单级流化床干燥器的示意图，其利用了来自工厂炉子烟囱的热废气，对用于使煤流化的流化空气进行加热(间接加热)，以及对循环通过包含在流化床干燥器内部的床内热交换器的传递液体进行加热，以干燥煤(间接加热)。
图15是本发明的两级流化床干燥器的图。
图16是本发明的两级流化床干燥器的示意图，其使用了来自工厂操作的废工业用热，以对在流化床干燥器的两个室内被用于使煤流化的流化空气进行加热(间接)，以及对循环通过包含于流化床干燥器的两个室内的床内热交换器的热冷凝器冷却水进行加热，以干燥煤(直接加热)。
图17是在干燥器床内使用的加热盘管的侧视图。
图18是沿图17的线18-18截取的加热盘管的视图。
图19是流化床干燥器的示意图，该流化床干燥器与用于分离煤粉中的污染物的装置结合。
图20是流化床干燥器的示意图，该流化床干燥器与用于分离煤粉中的污染物并且将所述污染物燃烧以发电的装置结合。
图21a和21b是洗涤器组件的剖开透视图，该洗涤器组件用于除去流化床干燥器中的切割不足颗粒。
图22是本发明的另一个洗涤器组件的实施方案的透视图。
图23是图22的洗涤器组件的平面图。
图24是图22所示洗涤器组件的一部分的放大透视图。
图25是根据本发明的一个示例性实施方案的洗涤器组件的门或材料流量调节器的端视图。
图26是根据本发明的一个示例性实施方案的门的横截面视图。
图27是窗组件的横截面视图。
图28是本发明的两级流化床中试干燥器的示意图。
图29-30是图28的流化床干燥器的几个操作特性的曲线描述图。
前面的概述和是只为示例性目的而提供的，并且可以被修改成各种落入本发明的精神和范围之内的改进和配置。因此，这些图不应当被认为是限制性的，而是作为有助于本领域技术人员理解包含在下列详述中的新概念的补充。
优选实施方案详述本发明包括一种装置和一种方法，它们用于将粒状材料进料流分成污染物或其它不适宜组分(“污染物”)含量被降低的流化颗粒流，以及由污染物浓度增加的更密实和/或更大颗粒形成的非流化颗粒流。在本发明中使用的分离方法利用了污染物的物理特性。具体而言，它利用了被污染的以及没有被污染的材料的比重之间的差。通过分离并除去其内富集这些污染物的更密实和/或更大的材料，可以从大部分粒状材料中除去污染物。本发明利用了使被污染的更密实和/或更大材料与没有被污染的材料分离的流化法。
尽管本发明可以被用于各种不同的最终使用，比如用于农业、制造或工厂操作，但是只为了说明目的，本发明在此处是相对于利用流化床干燥煤进料的燃煤发电装置进行描述。这并不是意味着以任何方式限制本发明的装置和方法应用于在煤或发电装置工业之外的其它合适或适宜的最终使用。
对于本发明来说，“粒状材料”表示构成进入工厂操作的整体输入的任意粒状或颗粒化合物、物质、元素或组分，包括但不限制于燃烧燃料，如煤、生物质、树皮、泥煤和森林废弃物；铝土矿和其它矿石；以及在工厂操作内被改性或变性的基质，如谷物、谷类食品、麦芽、可可。
在本发明的上下文中，“工厂操作”表示物质的任何燃烧、消耗、转化、改性或改进，以提供有益结果或最终产品。这样的操作可以包括但不限制于发电设备；炼焦操作；炼铁、炼钢或炼铝的设备；水泥制造操作；玻璃生产装置；乙醇生产装置；用于谷物和其它农业材料的干燥操作；食品加工设备和用于工厂及建筑物的加热操作。工厂操作包括与产品或系统的热处理结合的生产操作，包括但不限制于用于在二氧化碳或有机酸消除中使用的胺或其它提取剂的温室、区域供热和再生操作。
如在本申请中使用的“煤”表示无烟煤、烟煤、次烟煤和褐煤或“褐色的”煤，以及泥煤。具体包括Powder River Basin煤。
对于本发明来说，“质量特性”表示在工厂操作内影响粒状材料的燃烧、消耗、转化、改性或改进的区别特征，包括但不限制于水分含量、碳含量、硫含量、汞含量、飞灰含量以及燃烧时SO2和NOx、二氧化碳、氧化汞的产生。
如在本申请中使用的，“热处理装置”表示有利于对产品施加热的任何装置，包括但不限制于燃烧室、干燥器、蒸煮器、烘箱、保温箱、生长室和加热器。
在本发明的上下文中，“干燥器”表示有利于通过应用直接或间接加热降低粒状材料的水分含量的任意装置，包括但不限制于流化床干燥器、振动流化床干燥器、固定床干燥器、移动床干燥器、级联回旋床干燥器、细长槽式干燥器、料斗干燥器或窑。这些干燥器还可以由单个或多个容器、单级或多级、重叠或不重叠的构成，并且含有内部或外部的热交换器。
对本申请来说，“主要热源”表示直接为在一个装置中做功的主要目的所产生的热量，所述一个装置比如为锅炉、涡轮机、烘箱、燃烧室、干燥器、热交换器、反应器或蒸馏柱。这种主要热源的实例包括但不限制于燃烧热和直接离开锅炉的生产用蒸汽。
如在本申请中使用的，“废热源”表示具有由在工厂操作中的一个装置内的主要热源已经做的功所产生的高热含量的任何残留的气态或液体副产物蒸汽，并且所述蒸汽被用于在一个装置中做功的第二目的，而不是被处置。这样的废热源的实例包括但不限制于冷却水流、热的冷凝器冷却水、热废气或烟道气、来自例如涡轮机的废工业用蒸汽，或来自操作设备如压缩机、反应器或蒸馏柱的废热。
对本申请来说，“污染物”表示包含在粒状材料内的任何污染物或其它不适宜的元素、化合物、化学品或组分，因而理想的是，粒状材料在工厂操作内使用、消耗或燃烧之前，使污染物与粒状材料分离，或降低污染物在粒状材料内的存在。
为了背景目的，图1示出发电用的简化燃煤发电装置10。将原煤12收集在煤仓14内，然后通过进料器16供给磨煤机18，在磨煤机18中，煤在一次气流20的协助下被粉碎成如本领域所知的合适或预定的颗粒大小。然后，将粉碎的煤颗粒供给燃烧室25，在燃烧室25中，它们与二次气流30一起燃烧，产生热源。该燃烧反应还产生废气27。随后，废气27通过环境设备输送到烟囱。
接着，来自燃烧室的这种热源将锅炉32中的水31转变成蒸汽33，蒸汽33传递给蒸汽涡轮机34。蒸汽涡轮机34可以更完整地由串连操作性连接的高压蒸汽涡轮机36、中压蒸汽涡轮机38和低压蒸汽涡轮机40组成。蒸汽33通过推动连接到各个涡轮机单元内的一系列轮子上的扇状叶片做功，所述轮子被安装在轴上。当蒸汽推动叶片时，它使轮子和涡轮机的轴旋转。这种旋转的轴带动发电机43的转子转动，从而产生电45。
将低压蒸汽涡轮机40排出的蒸汽47传递给冷凝器50，在冷凝器50内，蒸汽被冷却水52冷却，从而使蒸汽变成水。大部分的蒸汽冷凝器都是水冷却的，其中使用了一种开放式或封闭式的冷却线路。在图1所示的闭路布置中，蒸汽47内包含的潜热升高了冷的冷却水52的温度，因而它作为热的冷却水54从蒸汽冷凝器50排出，随后，热的冷却水54在冷却塔56中被冷却，以作为在闭路布置中冷的冷却水52进行循环。另一方面，在开放式冷却线路中，冷却水携带的热被排放到冷却水体(例如，河流或湖泊)中。相反，在封闭式冷却线路中，冷却水携带的热被排放到冷却塔内。
如图2所示，图1的发电装置10的运行效率可以通过提取并利用一些发电装置的废热和副产物流得到提高。燃烧化石的工厂锅炉典型地装备有空气预热器(“APH”)，用来加热在煤粉碎及燃烧工艺中使用的一次和二次气流。在锅炉系统(燃烧室、燃烧器和锅炉)中使用燃烧煤将水转变成蒸汽，然后该蒸汽被用于使蒸汽涡轮机运转，所述蒸汽涡轮机与发电机操作性连接。热交换器通常被称作蒸汽对空气的预加热器(“SAH”)，其使用从蒸汽涡轮机中提出的蒸汽对空气预热机上游的一次和二次气流进行预热。从涡轮机中提取蒸汽降低了涡轮机(和装置)的输出，并且降低了循环的单位发热量。
典型的APH可能具有再生式(Ljungstrom或Rothemule)或管式设计。SAH被用于保持在APH入口的空气的高温，并且保护APH的冷却端免受因硫酸在APH传热表面上沉积所致的腐蚀，以及免受使流动阻力和风机功率要求增加所致敬的堵塞。越高的APH入口空气温度产生越高的APH气体出口温度以及在APH冷却端的APH传热表面(在再生式APH中的传热通道或在管式APH中的管)越高的温度。更高的温度减少了在APH内的酸沉积区域并还降低了酸沉积速率。
因此，在改性系统65内，SAH 70使用提取自中压蒸汽涡轮机38的废工业用蒸汽的一部分71，以分别预热被传递给磨煤机18和燃烧室25之前的一次气流20和二次气流30。在SAH 70中能够达到的一次气流20和二次气流28的最高温度受离开蒸汽涡轮机38时的提取蒸汽71的温度和SAH 70的耐热性限制。而且，一次气流20和二次气流30分别通过PA风机72和FD风机74供给三分区(tri-sector)APH 76，其中这些气流被排放到大气之前的废气流27再次加热。以这种方式，高温的一次气流20和二次气流30提高了磨煤机18的工作效率以及在燃烧室25中工业用热的生产。此外，可以将冷凝器50排出的水流78循环到锅炉32中，以再次转变成工业用蒸汽。蒸汽涡轮机38排出的废气27和工业用蒸汽71以及冷凝器排出的水78被成功地用于提高发电装置65的总体效率，否则蒸汽涡轮机38排出的废气27和工业用蒸汽71以及冷凝器排出的水78都可能成为废物。
如上述论述那样，如果煤12的水分含量能够在其传递给燃烧室25之前得到降低，则将进一步有利于发电装置的操作效率。基于经济基础，这种初级干燥工艺也能够使用如次烟煤和褐煤的更低级煤。
名称为“Apparatus for Heat Treatment of Particulate Materials”的申请更详细地公开了能够与本发明结合使用的流化床干燥器和其它的干燥装置，该申请与本申请同一天提交并且与本发明享有共同的共发明人和所有人，并且通过引用结合到此。然而，关于流化床和分离装置的下列细节在此处描述。
图3显示用于将流化煤颗粒流和非流化颗粒流分离的目的的流化床干燥器100，但是应当理解，在本申请的上下文中可以使用任意其它类型的干燥器。而且，完整的流化床装置系统可以由多个串联或并联连接的煤干燥器构成，以除去煤中的水分。包含多个相同煤干燥单元的多干燥器途径提供了工作和维修的弹性，并且由于其通常更小的尺寸需求，允许煤干燥器被安装并集成在现有的发电装置内，而且是分级地、一次一个地进行安装并集成。这样对正常的工厂操作影响最小。
一个或多个流化床将在较低温度范围的露天操作。床内热交换器与静态流化床或固定床设计一起使用，为煤干燥提供了另外的热量，从而减小了必要的设备尺寸。在流化床干燥器具有充足的床内传热表面的情况下，流化/干燥气流可以被降低到相当于最小流化速率的值。这样降低干燥器的腐蚀损害和淘洗(elutriation)率。
床内热交换器用的热可以直接或间接供给。直接热供给包括转用热的流化气流、热的冷凝器冷却水、工业用蒸汽、热废气或其它废热源中的一部分并且使其通过床内热交换器。间接热供给包括使用被热的一次气流加热的水或其它传热液体；热的冷凝器冷却水；由蒸汽涡轮机循环中取出的蒸汽、热废气或在外部热交换器中的其它废热源，之后其通过床内热交换器。
床容积可以是整体的或被分成几部份，在此处被称作“多个级”。对于使将被燃烧的湿过筛煤在其燃烧的同一位置上进行处理，流化床干燥器是良好的选择。单一容器或多个容器中可以包含多个级。多级设计允许最大地利用流化床的混合、偏析和干燥特性。煤干燥器可以包括用于干燥煤的直接或间接热源。
图3公开了在工厂设备位置上的一种形式为流化床干燥器100的煤干燥器和相关设备。将湿煤12储存在煤仓14内，在此通过进料门15释放到振动进料器16，振动进料器16将煤12输送给磨煤机18，以粉碎成煤颗粒。然后，粉碎的煤颗粒穿过筛102，以恰当地筛选出直径小于1/4英寸的颗粒。然后，将筛选出的碎煤颗粒由输送器104输送到流化床干燥器100的顶部区域，在流化床干燥器100中，煤颗粒被热空气160流化并干燥。然后，干燥的煤颗粒由下面的干煤输送器108、斗式提升机110和上面的干煤输送器112输送给干煤仓114和116的顶部，干煤颗粒储存在其中，直到锅炉燃烧室25需要为止。
流化床干燥器100内的湿空气和淘洗煤粉120被输送到集尘器122(也被称作“袋式集尘室”)，在除尘器中，淘洗煤粉(fires)与湿空气分离。集尘器122提供用于将湿空气和淘洗煤粉拉入集尘器内的力。最后，除去淘洗煤粉的空气穿过烟囱126，随后在洗涤器单元(未示出)内处理掉包含在气流中的其它污染物比如硫、NOx和汞。
图4公开了在本发明下的煤干燥床的一个实施方案，它是带有直接热供给的单级、单容器的流化床干燥器150。尽管流化床干燥器150有很多种不同的可能布置，但是通常的功能构件包括用于支撑流化及输送用的煤的容器152。容器152可以是槽、闭合容器或其它适当的布置。容器152包括分配板154，其中所述分配板154形成朝向容器152底部的底板(floor)，并且将容器154分成流化床区域156和送风区域158。如图5所示，分配板154可以用形成合适值的方式穿孔或构造，以使流化空气160进入到容器152的送风区域158内。流化空气160被分配遍及送风区域158，并且被高压迫使向上穿过在分配板154中的开孔155或阀，以使放置在流化床区域156内的煤12流化。
容器152的上部限定了稀相区162。如图4所示，湿过筛煤12通过入口点164进入流化床干燥器150的流化床区域156。如所示那样，当湿过筛煤12被流化空气160流化时，煤水分和淘洗煤粉被推进穿过容器152的稀相区162，并且通常在排气出口点166上的流化床干燥器150的顶部排出容器。同时，流化煤产物168将通过卸料槽170被排出到输送器172，以输送到储仓或锅炉燃烧室(furnace boiler)。当流化煤颗粒以图4所示的方向A越过在分配板154上面的流化床区域156时，它们将靠着堰174堆积，所述堰174构成横穿流化床干燥器的宽度的壁。堰174的高度将限定干燥器内煤颗粒的流化床的最大厚度，原因是当累积的煤颗粒上升到堰的高度之上时，因此它们将必然从堰的顶部穿过并落入与卸料槽170相邻的流化床干燥器150的区域内。同时，更大且更密实的煤颗粒(“切割不足”)将由于它们更高的比重，而自然地受引力作用下降到流化床156的底部。此处更完全描述的输送装置178将推动或以其它方式使这些非流化的切割不足煤颗粒穿过排出口179，使得它们离开流化床。煤进口164和出口点169与179的结构和位置、淘洗煤粉出口166、分配板154和容器152的配置都可以根据最佳结果的需要进行改进。
流化床干燥器150优选包括与湿煤进口164操作性连接的湿床旋转气锁176，从而维持了在煤进料和干燥器之间的压力密封，同时允许将湿煤进料12引入到流化床156。旋转气锁176应当具有带涂布碳化镍的内腔(bore)的铸铁结构的外壳。气锁的端板应当具有带涂布碳化镍面的铸铁结构。气锁转子应当具有带封闭端、平头(leveled tip)和辅助焊接的铸铁结构。在本发明的一个实施方案中，气锁176应当被分级成每小时处理约115吨的湿煤进料，并且气锁176应当在60％填充度下以约13 RPM旋转，以满足这种分级标准。气锁被配备有3马力的变频器用齿轮马达(inverter dutygear motor)和空气吹扫工具。尽管气锁176是直接与电动机连接的，但是在流化床干燥器的其它湿煤进口处安置的任何其它气锁可以是链传动的。注意，在气锁的铸铁表面上使用合适的涂布材料如碳化镍，所述铸铁表面可能随着时间的逝去(over time)而遭受磨损煤颗粒的通过。这种涂布材料还为接触到煤颗粒的气锁部分提供“非粘性表面”。
产物旋转气锁178在与流化床干燥器出口点169操作性连接时被供给空气，以处理退出干燥器的干煤产物168。在本发明的一个实施方案中，气锁178应当具有带碳化镍涂布的内腔的铸铁结构的外壳。气锁端板应当同样具有带涂布碳化镍的面的铸铁结构。气锁转子应当具有带封闭端、平头和辅助焊接的铸铁结构。气锁应当优选在60％填充率下以约19 RPM旋转，以满足分级标准。气锁应当被配备有2马力的变频器用齿轮马达、链传动装置和空气吹扫工具。
分配板154将热空气入口的送气装置158与流化床干燥室156和162分开。如图5所示，分配板应当优选由3/8-英寸厚的经过喷水钻过的50,000psi屈服的碳素钢制成。分配板154可以是平的，并且可以位于相对于流化床干燥器150的水平面上。开孔155应当是直径约为1/8-英寸，并且从分配板的进料端到排出端在约1-英寸的中心上，以1/2-英寸的中心距跨度并且在相对于分配板垂直的方向上进行钻孔得到。更优选地，开孔155可以在相对于分配板约65°-方向上进行钻孔得到，因而被强制通过分配板内的开孔155的流化空气160将在流化床区域156内的流化煤颗粒吹向干燥器单元的中心，并使远离侧壁。被流化的煤颗粒在图5所示的方向B上行进。在输送装置178是位于分配板上的流化床中的带、推杆、牵引链或其它类似装置时，这种平坦的平面分配板154将良好地工作。
分配板180的另一个实施方案示出在图6-7中。这种分配板180不再是平的平板，而是由两个被钻孔的板182和184构成，所述被钻孔的板182和184分别具有平坦部分182a和184b、圆形部分182b和184b以及竖直部分182c和184c。为了形成分配板单元180，这两个竖直部分182c和184c通过螺栓186和螺母188栓在一起。为了使煤颗粒流向分配板的中心，分配板180的“平坦”部分182a和184a实际上安装在相对于干燥器单元中部的5°斜面上。同时，图8更清楚地示出，分配板单元的圆形部分182b和184b共同限定了一个直径约为1英尺的半圆区域190，以容纳螺旋推进加料器192。在分配板单元182和184中的钻孔183和185仍然分别在从进料端到排放端为约1-英寸的中心上，而相对于干燥器单元的竖直平面为65°-倾斜方向上为1/2-英寸的中心距跨度。尽管分配板单元182和184的平坦部分182a和184a以及竖直部分182a和184c应当由3/8-英寸厚的经过喷水钻过的50,000psi屈服的碳素钢制成，但是圆形部分182b和184b将优选由1/2-英寸厚的碳素钢形成，以提高螺旋槽190周围的强度。流化的煤颗粒在图6所示的方向C上行进。
如图8所示，螺旋推进加料器194位于分配板的槽区域190内。这种螺旋推进加料器应当具有12-英寸的直径，应当进行分级以每小时除去11.5吨的在干燥器床中的过大煤颗粒，并且具有足够的扭矩，在4-英尺厚深的煤颗粒床下开始。驱动器将是带有10∶1调节(turndown)的3-马力的变频器专马达。为了耐久性，螺旋推进加料器194应当具有碳素钢结构。
分配板180和螺旋推进加料器194的槽190应当与干燥器的纵向垂直。这样能够使螺旋推进加料器的毛边196在操作过程中与沿流化煤床的底部的切割不足煤颗粒咬合，并且将它们拖至流化床干燥器的排出口179外。
图9以示意的形式公开了图4的流化床干燥器150，其中为了易于理解，相同的数字被用于相应的干燥器部件。由风机200抽吸环境空气160，穿过被燃烧源204加热的加热器202。将被循环穿过加热器202而得到加热的一部分流化空气206导向流化床区域156，以使湿过筛煤12流化。加热器202可以使用任意合适的燃烧源，比如煤、石油或天然气。
尽管可以将这种被加热的流化空气206用于加热在床区域156内得到流化的煤颗粒12，并且通过与热流化空气的接触传热使颗粒表面的水蒸发，但是优选包括在干燥器床内的床内热交换器208，以给煤颗粒提供热传导，从而进一步改善这种加热和干燥过程。通过将流化热空气206(由加热器202加热)的残余转向穿过床内热交换器208，形成直接热供给，对流化煤进行加热，从而将水分逐出，其中所述床内热交换器208延伸遍及流化床156。离开床内热交换器208的流化空气206反向循环到风机200，以再次循环穿过加热器202并由其加热。当流化空气通过送风区域158直接进入流化床区域156时，导致流化空气206有一些损失。通过向循环环路中再抽吸环境空气160，使这种损失的空气得以替换。
图10示出了图4的单级、单容器的流化床干燥器150的另一个实施方案，不同的是，外部热交换器210替换了加热器202，以及采用来自周围工业生产装置的废工业用热212加热这种外部热交换器。由于工业生产装置比如发电装置通常都具有可获得的废工业用热源(否则将被处置)，因此为了在更加商业可行的基础上来提高这种干燥煤的锅炉效率，本发明的配置能够生产性使用这种废工业用热，以在流化床干燥器150中加热并干燥湿煤12。如图9所示，对于干燥煤颗粒，使用一次热源如煤、石油或天然气是更昂贵的选择。
图11示出了单级、单容器流化床干燥器220的再一个实施方案，该流化床干燥器220类似于图10所示的流化床干燥器，不同之处在于外部热交换器210和床内热交换器208都没有使用废工业用热212进行加热。而是，将来自发电装置操作其它地方的热冷凝器冷却水222的一部分引向床内热交换器208，以提供必要的热源。因此，在图11的流化床干燥器的实施方案220中，使用两个独立的废热源(即，废工业用热和热的冷凝器冷却水)来提高煤干燥工艺的操作效率。
图12示出了单级、单容器、流化床干燥器230的又一个实施方案，其类似于图11所示的流化床干燥器，不同之处在于使用来自发电装置的蒸汽涡轮机的热工业用蒸汽232代替作为床内热交换器208用的热源的热冷凝器冷却水。再次，为了提高煤干燥工艺的操作效率，流化床干燥器230使用了两种不同的废热源(即，废工业用热212和热的工业用蒸汽232)。
图13-14中示出了流化床干燥器的另一个实施方案，要求的是采用间接热供给的单级、单容器的流化床干燥器240。如图13所示，通过使用水或其它传热液体242为床内热交换器208提供间接热供给，然后通过泵246循环穿过床内热交换器208，其中所述水或其它传热液体242被流化空气206、热冷凝器冷却水222、取自蒸汽涡轮机循环的工业用蒸汽232或来自外部热交换器210的燃烧室烟道的热废气248加热。还可以使用这些热源(以及其它热源)的任意组合。
图15-16示出了本发明的露天、低温流化床干燥器设计的再一个实施方案，其是采用直接加热供给(来自发电装置的冷却塔的热冷凝器冷却水252)到床内热交换器208的多级、单容器流化床干燥器250。容器152被分成两级第一级254和第二级256。尽管图15-16中示出的是两级干燥器，但是可以添加其它级并且可以实现进一步的处理。通常地，湿过筛煤12通过在入口点164处的稀相区162进入流化床干燥器250的第一级254。进入、循环并排出包含在第一级254的内部的床内热交换器258的加热盘管的热冷凝器冷却水252使湿过筛煤12被预热并且部分被干燥(即，一部分表面水分被除去)(直接加热)。热流化空气206也使湿过筛煤12得到加热及流化。在被外部热交换器210中的废工业用热212加热之后，流化空气206被风机200迫使穿过流化床干燥器250的第一级254的分配板154。
在第一级254中，热流化气流206被迫使穿过被分配板154支撑并在其上的湿过筛煤12，从而使煤得到干燥，并且将包含在煤内的可流化颗粒和不可流化颗粒分开。更重或更密实的不可流化颗粒在床内析出，并且收集在分配板154的底部。然后，这些不可流化颗粒(“切割不足”)作为流1(260)从第一级254中排出。流化床干燥器通常被设计成处理收集在流化床底部的高达4英寸厚的非流化材料。非流化材料可以占输入煤流的最多25％。可以将这种切割不足的流260引入另一个选矿工艺中，或可以简单地将其排出。如图16所示，通过倾斜的水平方向分配板154，可以实现使析出的材料沿分配板154运动到用于流260的排出点。因此，第一级254使可流化的和不可流化的材料分离，使湿过筛煤12预干燥和预加热，并且将湿过筛煤12的均匀流提供给包含在流化床干燥器250内的第二级256。来自第一级254的流化煤12气载溢出第一堰262，到达床干燥器250的第二级256。在床干燥器250的这种第二级中，通过直接热，将流化煤12进一步加热并干燥到所需的输出水分含量，其中热冷凝器冷却水252进入、循环并离开包含在第二级256内的床内热交换器264的加热盘管，以辐射其中的显热。在被外部热交换器210中的废工业用热212加热之后，被风机200迫使穿过分配板154进入流化床干燥器250的第二级256内的热流化空气206也使煤12得到加热、干燥和流化。
干煤流气载地越过在流化床干燥器250的排出端169的第二堰266排出，而淘洗煤粉166和湿空气从干燥器单元的顶部排出。这种第二级256还可以被用于进一步分离来自煤12的飞灰和其它杂质。如图16所示，析出的材料将作为流2(268)和3(270)，通过位于床250底部的多个提取点268和270从第二级256中移出。提取点的所需数量可以根据湿过筛煤12的尺寸和其它性质进行改进，所述其它性质没有限制地包括不适宜杂质的性质、流化参数和床设计。通过如图16所示的倾斜分配板154，或者通过现有的商购的水平方向分配板，可以实现使析出材料运动到排出点260、268和270。可以将流1、2和3从工艺中移出并且将其填埋或进一步处理以除去不适宜的杂质。
当流化气流206流过煤床250以及同时包含在流化床156的第一级254和第二级256的湿过筛煤12时，其被冷却并被增湿。可以从干燥器床内的煤12除去的水分的量受流化气流206的干燥能力的限制。因此，借助床内热交换器258和264的加热盘管向流化床156输入的热增加了流化气流206的干燥能力，并且降低了完成预期程度的煤干燥所需要的干燥空气的量。使用足够的床内传热表面，干燥气流206能够被降低到相当于保持颗粒悬浮所需要的最小流化速率的值。该值典型地在0.8米/秒范围，但是该速率能够增大，以在更高值比如1.4米/秒下运行，从而保证该过程从来都没有降低到低于最小所需的速度。
为了实现最大的干燥效率，干燥气流206在饱和条件(即，具有100％的相对湿度)下离开流化床156。为了防止水分在流化床干燥器250的稀相区162中以及更下游之处冷凝，煤干燥器250被设计成出口的相对湿度低于100％。另外，如本文更完全解释的，一部分热流化空气206可以绕过流化床156，并且与稀相区162中的饱和空气混合，从而降低其相对湿度(例如，喷射)。备选地，可以在流化床干燥器250的稀相区162内部增加预热表面，或者可以使用加热容器外壳或其它技术来增加离开床干燥器250的流化空气206的温度及降低其湿度，并且防止下游冷凝。在干燥器中除去的水分直接与流化空气中所包含的供热量以及床内热交换器辐射的热量成比例。供热量越高，则床和出口的温度越高，这增加了空气的输送水分的能力，因而降低了实现预期干燥度所需要的必需的空气与煤的比率。用于干燥的能量需要量取决于气流和风机的压差。将热加入到干燥器床中的能力取决于所述床与加热水之间的温度差、传热效率和热交换器的表面积。为了利用较低温度的废热，因而需要更大的传热面积，以将热引入工艺中。这典型地意味着更深的床，以给床内热交换器的加热盘管提供必要的体积。因此，欲达到的目的可以规定本发明的流化床干燥器的精确尺寸和设计结构。
进入和离开干燥器的煤流包括湿过筛煤12、加工过的煤流、淘洗煤粉流166和切割不足的流260、268和270。为了处理不可流化煤，如本文更完全公开的那样，干燥器250装备有被包含在第一级分配板180的槽区域190内的螺旋推进加料器194，所述第一级分配板180与用于收集切割不足的煤颗粒的收集料斗和洗涤器单元结合。
干燥器的典型相关组件尤其包括煤输送设备、煤储料仓、流化床干燥器、空气输送和加热系统、一个或多个床内热交换器、环境控制器(集尘器)、仪表和控制和数据采集系统。在一个实施方案中，使用螺旋推进加料器将湿煤供应给干燥器并且将干燥的煤产物从干燥器中取出。可以使用螺旋进料器控制进料速率并且在进入及离开干燥器的煤流上提供气锁。在煤仓上的测压元件提供进入干燥器内的流量和总的煤输入量。仪表可以没有限制地包括热电偶、压力计、空气湿度计、流量计和应变计。
相对于流化床干燥器，第一级实现了不可流化材料的预加热和分离。这可以被设计成分离煤的高速率小室。在第二级中，通过水蒸汽和煤之间的分压差使煤水分蒸发，因而煤得到干燥。在一个优选实施方案中，大部分的水分是在第二级中被除去的。
图17-18更清楚地显示了包含在流化床干燥器250的床内热交换器258和264内的加热盘管280。每一个加热盘管都具有由双行程的U形管的盘管连接282构成的碳素钢结构，所述盘管连接282具有整体水箱284，所述的整体水箱284具有连接其上的盖、进口法兰286、出口法兰288和吊环290。这些加热盘管束是为在150psig、300下使用水进口286和出口288用的150#ANSI法兰设计的。加热盘管280定位为横跨干燥器单元的第一级254和第二级256的宽度，并且带有吊环的支撑板292被安置在沿加热盘管束的长度的中间，以提供横向支撑。
第一级热交换器258的一个实施方案包含直径为11/2-英寸的加热盘管(280)，而所述加热盘管(280)具有Sch 40 SA-214碳素钢的翅管、1/2-英寸-高的散热片以及1/2-英寸散热片间距x 16-标准尺寸的实心螺旋焊接碳素钢散热片(garage solid helical-welded carbon steel fins)，所述实心螺旋焊接碳素钢散热片的水平间隙为1-英寸，并且其对角线间隙为11/2-英寸。同时，根据干燥器的第二级的长度，第二级热交换器264可以由一组长的管束或多组串联的管束构成。第二级热交换器264的管通常由如下构成1-11/2-英寸OD装系x 10 BWG壁SA-214碳素钢的翅管、1/4-1/2-英寸-高的散热片和1/2-3/4-英寸的散热片间距x 16-标准尺寸的实心螺旋焊接的碳素钢散热片，所述实心螺旋焊接的碳素钢散热片的水平间隙为1-英寸，其对角线间隙为11/2。在本发明的一个实施方案中，第二级加热盘管管包含具有(running)第二级的长度的110-140根管。第一级以及第二级热交换器258和264所用的管束的总表面积约为8,483英尺2。
在本发明下提供给流化床的热源可以是一次热。更优选地，热源应当是废热源，比如热的冷凝器冷却水、工业用废热、热废气或废弃的涡轮机蒸汽，这些废热源可以单独使用或与另外的一种或多种废热源或一次热组合使用。这些废热源即使不是在大部分的工厂操作中，也典型地在许多工作操作中可以获得，因此，可以在更商业的经济基础上被利用于进行本发明的污染物分离工艺，而不是在工厂操作内处置。在2005年4月15日提交的美国序列号11/107,152更完全地描述了如何将这些一次获废热源结合到流化床装置中，该申请与本发明享有共有的共发明人和所有人，并且通过引用将其全部内容结合到此。
令人惊奇地发现，包含在切割不足流260、268和270中的硫和汞的污染物的浓度显著高于在湿煤进料流12中的硫和汞的污染物的浓度。同样地，在污染物例如灰尘、硫和汞的存在下，离开流化床干燥器的顶部的淘洗煤粉流166增加。通过利用本发明的颗粒分离方法，相比于湿煤进料流12的汞浓度，煤产物流168中的汞浓度可以被降低约27％。而且，煤产物流168的硫浓度可以被降低约46％，并且灰的浓度可以被降低59％。换句话说，使用本发明，在湿煤进料中存在的约27-54％的汞都可以被富集在切割不足和淘洗煤粉的输出流中，因此，这些汞可以从煤产物流中被除去，并且所述的煤产物流将进入锅炉燃烧室。对于硫和灰，相应值分别为25-51％和23-43％。通过以这种方式将污染物富集在切割不足流内，以及显著降低进入的锅炉燃烧室燃烧用的煤产物流168中存在的污染物，使包含在所得废气中的汞、SO2和灰更少，因此，在废气流被排放到大气之前，常规用于在工厂操作设备内处理该废气流的洗涤器技术的负荷减小。对于通常的工厂操作，这样能够显著节约操作和固定设备的成本。
打算将本发明流化床设的按用户需要设计，以最大地利用从各种各样的发电装置工艺得到的废热流，而使煤不暴露在高于300、优选200-300之间的温度下。其它进料或燃料的温度梯度和流体流动的变化都将取决于想要实现的目的、燃料或进料的性质以及其它于所需结果相关的其它因素。高于300，通常是接近400时，发生氧化并且挥发物从煤中驱出，因而产生了含需要处理的不适宜组分的其它流，并且产生了装置操作的其它潜在问题。
通过将输入干燥器中的空气调温到低于300并且将这种热输入床内的热交换器的盘管内，流化床干燥器能够处理更高温度的废热源。流化床干燥器的多级设计形成了多个温度带，而所述温度带能够被用于通过加热介质的逆流来实现更有效的传热。来自本发明的干燥器床的煤出口温度较低(典型地低于140)，并且产生了较容易储存和处理的产物。如果特别的粒状材料需要更低或更高的产品温度，则可以将干燥器设计成提供降低或升高的温度。
被颗粒控制设备收集的陶洗颗粒600通常尺寸非常小，并且富含飞灰、硫和汞。图19是表示利用产生活性炭604的活性流602除去汞的工艺的示意图。如图19所示，陶洗颗粒流600在流化床加热器或轻度气化器606中被加热到400或更高的温度，以使汞蒸发。被强迫穿过流化床608的流化空气608将汞驱出，进入塔顶流610。在塔顶流610中的蒸发汞可以通过现有的可商购汞控制技术例如通过注入到气流中的活性炭除去，或者携带汞的气流610可以穿过图19中所示的活性炭床612。由于相比于离开在燃烧室330的废气306，处理流610中的汞浓度更高，并且相比于离开燃烧室的废气，需要被处理的气流的总体积非常小，因此这将是一种非常有效的除汞方法。冷却流体616循环通过的热交换器614可以被用于冷却热的无汞流618。在该冷却工艺中可以得到热量，并且将该热量用于预热流化空气620到预热流化床加热器或轻度气化器606。无汞煤粉622可以在燃烧室330中燃烧，或者如图19所示，可以被流602活化以产生活性炭604。所产生的活性炭604可以在煤干燥位置上用于汞控制，或者可以出售给其它燃煤的发电站。
图20示出了用于气化淘洗煤粉600的工艺。陶洗颗粒流600与流化空气702结合在流化床气化器700中被气化。气化器典型地在高温比如400使用，在该气化器中，驱走了可燃性气体和挥发物。产物气体流704在燃烧涡轮706中燃烧，所述燃烧涡轮706由燃烧室708、压缩机710、燃气涡轮机712和发电机714组成。在流化床气化器中的残留焦炭716将是无汞的，并且可以在现有燃烧室330中燃烧，或通过蒸汽718处理以产生活性炭720。
切割不足流还可以富含硫和汞。这些流可以从工艺中除去或被填埋或以类似于淘洗煤粉流的方式进一步处理，从而除去不适宜的杂质。
在本发明的一个优选实施方案中，切割不足煤颗粒流170或260被直接输送到洗涤器组件600，以通过除去捕获在其中的细煤颗粒，使污染物得到进一步富集。图21a和21b的剖开图显示了本发明的洗涤器组件的一个实施方案。洗涤器组件600是箱状的壳体，其具有侧壁602、端壁604、底部606及顶部608(未示出)，并且连接干燥器250侧壁，以包围切割不足的排出口610，螺旋推进加料器194穿过出口610部分延伸。应当注意，能够以水平方式传输切割不足煤颗粒的任何其它合适装置都能够代替螺旋推进加料器，包括带、推杆或牵引链。
螺旋推进加料器194将推动放置在流化床底部附近的切割不足颗粒穿越床，经过切割不足排出口610进入洗涤器组件600内，在此处，它们能够累积分离并且远离流化干燥器。分配板620包含在洗涤器组件600内。热流化空气206的支流向上穿过在分配板620中的孔622，以流化包含在洗涤器组件内的切割不足颗粒流。当然，切割不足颗粒由于它们更大的比重而停留在流化床的底部附近，但是捕获在这些切割不足颗粒中的任何淘洗煤粉都将上升到流化床的顶部，并且经过进口孔624(在图22中，通过这个孔显示热交换器盘管280)被吸回到流化干燥器床250内。以这种方式，切割不足颗粒流在图21的洗涤器组件内得到进一步的处理，以清洁出淘洗煤粉，因而具有更大浓度的污染物的切割不足煤颗粒离开，而污染物更低的煤粉返回到流化床，进行进一步处理。
当包含在洗涤器组件内的切割不足颗粒已经累积到足够程度时，或者另外为其它目的而需要时，可以打开在端壁604中的门612，以使累积的切割不足颗粒通过在端壁中的出口孔被排出，其中这些切割不足的颗粒被螺旋推进加料器294施加给切割不足颗粒的正压或被其它合适的机械传输装置，推动穿过所述出口孔。门612也能够由定时电路操作，以使门根据周期性的计划打开，以将累积的切割不足颗粒排出。
图22-24示出了洗涤器组件的再一个实施方案630，其成两个洗涤器组件632和634，用于处理流化床干燥器250产生的更大体积的切割不足颗粒。图24可以更清楚地看出，螺旋推进加料器194贯穿前室(vestibule)636。切割不足煤颗粒通过螺旋推进加料器194输送到此前室636，然后进入收集室638和640，所述收集室638和640分别结束于门642和644中或其它合适类型的流动控制装置。
如上所述，分配板654和656可以包含在收集室638和640的内部(参见图26)，以使穿过在分配板中的孔658和660的流化气流使切割不足颗粒流化，以分离捕获在更密实切割不足颗粒中的任何淘洗煤粉。一旦打开门642和644，淘洗煤粉就将穿过孔660和662上升到斜槽646和648的顶部，用于通过合适的机械装置输送回到流化床干燥器250。如前面所述，切割不足颗粒将穿过斜槽646和648的底部降落。
预定体积的一旦切割不足颗粒已经累积在收集室638和640内，或经过了预定的时间量，就打开门642和644，以使切割不足颗粒分别排出进入斜槽646和648。切割不足的颗粒将通过重力穿过在斜槽646和648底部的出口部650和652进入其它一些储存容器或传输装置，以进一步使用、进一步处理或处置。
门642和644可以枢接到收集室638和640，但是这些门还可以是可滑动地安置、向上枢轴连接、向下枢轴连接、横向枢轴连接或任何其它合适布置。另外，多个门可以操作性连接收集室，以增加从收集室排出切割不足煤颗粒的速度。
在一个示例性实施方案中，如图25所示，门642或644可以包括平的门部分672，所述的门部分672覆盖收集室638、640的排出口632。门部分672可以具有比排出口632的面积更大的面积。门部分672可以包括任何刚性的材料比如钢、铝、铁和具有类似物理性质的类似材料。在一个备选实施方案中，门670是可以重复操作的，它可以具有的优点是使用更薄的材料，因而可以降低其重量。在此实施方案中，门部分672还可以包括撑臂或支撑(未示出)，以对来自收集室638、640内的任何向外作用的压力增加另外的支撑。
门670还包括至少一个密封部分674，其被安置在门部分672的内表面上或倾向于(disposed to)该内表面，以在排放口632的上面形成通常的正压密封。密封部分674能够具有比排放口632的面积更大的面积。密封构件674可以包括比如橡胶、弹性塑料的任何可韧性压缩材料或具有类似物理特性的类似器件。
密封构件672上可以安置罩676，以保护或覆盖密封构件672，使其与将要碰到(confront)密封门670的流化和非流化材料隔离。如图26中具体所示那样，罩676包括其面积可以比排放口632的面积更小的薄板。当门670在其闭合位置时，罩676被嵌套在出口632中。罩676可以包括任何刚性材料比如钢、铝、铁以及具有类似物理性质的类似材料。然而，其它材料也可以被用于罩676。
在一个示例性的实施方案中，驱动组件680与门670操作性连接，从而使门670在其开启位置和闭合位置移动，因而当门670在开启位置时，煤可以从流化收集器620排出。驱动组件280包括气动活塞杆684和气缸686，所述气动活塞杆684和气缸686与流体气动系统(未示出)操作性连通。流体气动系统可以包括流体热流比如废热流、一次热流的使用，或这两者的组合使用。
由于在流化收集器632中将发生流化，因此可以使用能够忍受对于细颗粒与更密实和/或更大的污染材料分离所需的压力的建筑材料。这样的建筑材料可以包括钢、铝、铁或具有类似物理性质的合金。然而，还可以使用其它材料制备流化收集室638、640。
流化收集室638、640还可以但不是必须地包括收集器内加热器(未示出)，该加热器可以与流体热流操作性连接，以提供另外的热并干燥煤。收集器内加热器可以被供给在发电装置中可得到的任意流体热流，包括一次热流、废流以及它们的任意组合。
如图23和24所示，流化收集室638、640的顶壁632a和632b可以以一定角度横向离开流化床，因而如标记箭头A和B所示那样，将进入流化收集室638、640的流体热流引通道A或第二通道B导向，并且进入流化床。顶壁632的内表面可以包括可以有利于流化颗粒物质流过通道A或第二通道B并进入流化床的凹槽(impression)或结构，比如沟道、凹痕、隆起或类似布置。
参考图22和27，窗组件650可以被安置在圆周壁651上，以便可以观察在流化收集室638、640的内部发生的流化。在本发明的一个示例性实施方案中，窗组件650包括至少一个内窗652，所述内窗652包含被固定到窗口654并横穿窗口654延伸的透明和/或耐破碎材料比如塑料、热塑性材料以及类似材料。可以对内窗652的周围外表面安置支撑或板656，以对反对内窗652的向外作用的压力提供支撑。支撑656可以包括任何基本上刚性的材料，比如钢、铝或类似材料。可以对支撑656的外表面安置第二或外窗(widow)658，以对在流化收集室638、640内的向外作用的压力提供另外的支撑。可以利用支架660和紧固件662将窗组件650固定在位置上。支架660可以包括能够固定窗组件650的L-形、C-形或类似形状。紧固件662可以包括螺栓、螺钉、c-夹具或本领域技术人员已知的任意紧固件。
连接300包括限定内部308的底壁302、顶壁304和多个侧壁306。分配板310与限定送风区域312的连接300的底壁302相隔一定距离，用于接收穿过至少一个进口319流向送风区域312的至少一种流体热流。连接300的分配板312优选倾斜或与流化收集器220成角度，以有助于输送来自流化干燥器床130的非流化材料。当非流化材料移动通过连接300时，贯穿分配板310的孔314使流体热流扩散通过非流化材料；因而导致细粒状材料的分离。细粒状材料被流化，并且流回流化干燥器床130的内部106。贯穿连接300的分配板310的孔314在制备过程中可以成一角度，以控制流体热流的方向。
通过洗涤器组件600从干燥器250中分离出的切割不足颗粒的使用取决于其组成。如果这些切割不足颗粒包含可接收水平的硫、灰、汞以及其它不适宜组分，则由于它们包含所希望的热值，因此它们可以输送到燃烧室锅炉进行燃烧。然而，如果这些切割不足颗粒内包含的不适宜的组分不可接受地高，则这些切割不足颗粒可以进行进一步处理，以除去这些不适宜组分中的一些或全部含量，如在美国序列号11/107,152和11/107,153中有更完全公开的，这两个申请都是在2005年4月15日提交的，并且与本申请享有共同的共发明人以及共所有人，并且结合到此。只有当切割不足颗粒内包含的不适宜组分的含量高到使得它们不能通过进一步处理得到可行地降低时，切割不足颗粒才在填埋场中处置，因为这样浪费了包含在切割不足颗粒内的所需热值。因此，本发明的洗涤器组件600不仅使切割不足的煤颗粒流自动从流化床中除去，以提高干燥器的效率和连续操作，而且还允许这些切割不足颗粒在发电装置或其它工厂操作中进行进一步处理或生产性使用。
下列实施例举例说明形成本发明一部分的低温煤干燥器。
实施例I-水分降低对煤组成的影响PRB煤以及褐煤的样品都进行化学和水分分析，以确定它们的元素和水分组成。结果在下表1示出。可以看出，煤的褐煤样品表现为平均34.03重量％的碳、10.97重量％的氧、12.30重量％的飞灰、0.51重量％的硫和38.50重量％的水分。而PRB次烟煤样品表现为平均49.22重量％的碳、10.91重量％的氧、5.28重量％的飞灰、0.35重量％的硫和30.00％的水分。
假定0％的水分和0％的灰(“没有水分和灰”)以及假定20％的水分含量下，使用这些褐煤和PRB煤样品的“原样”值，进行“元素分析”，以计算这些元素组成值的校正值，这些也都示出在表1中。表1可看出，煤样品的化学组成和水分含量得到显著改变。更具体地，对于20％的水分情况，褐煤和PRB煤的样品表现出碳含量分别增加到44.27重量％和56.25重量％，而氧含量增加较小，分别增加到14.27重量％和12.47重量％。硫和飞灰组分也稍微增加(但不是在绝对的基础上)。正如重要的是，褐煤的热值(HHV)从6,406 BTU/lb增加到8,333 BTU/lb，而PBR煤的HHV值从8,348BTU/lb增加到9,541 BTU/lb。
表1
实施例II-中试干燥器煤颗粒分离结果在2003年的秋天和2004年的夏天，将超过200吨的褐煤在由北达科他州Underwood的Great River Energy建造的小规模试验性流化床的煤干燥器中进行干燥。干燥器容量为2吨/小时，并且是为确定采用低温废热干燥北达科他州褐煤的经济性以及为确定利用流化床的重力分离能力而富集杂质比如汞、灰和硫的有效性而设计的。
在干燥器的进口和出口的煤流包括原煤进料、处理过的煤流、淘洗煤粉流和切割不足。在试验过程中，样品煤从这些流中取出，并分析水分、热值、硫、灰和汞。一些样品进行分级，并且在各种不同的粒度级别上进行进一步的分析。
中试煤干燥器装备有允许实验测定在各种操作条件下的干燥速率的仪表。数据收集系统允许干燥器仪表以1分钟为基准进行记录。所安装的仪表足以运行对系统进行质量和能量平衡计算。
中试干燥器的主要部件是煤筛、煤输送设备、储料仓、流化床干燥器、空气输送和加热系统、床内热交换器、环境控制器(集尘器)、仪表和控制和数据采集系统(参见图28)。螺旋推进加料器用于将煤供给干燥器并且将产物从干燥器中输出。螺旋进料器用于控制进料速率并且对进出干燥器的煤流提供气锁。在煤燃烧器上的测压元件提供输入干燥器的流量和总煤输入量。切割不足和集尘器淘洗被收集在手提容器(tote)中，并且该手提容器在测试前后进行称重。输出产物流被收集在重力拖车中，该重力拖车装备有天平。煤进料系统被设计成在高达8000磅/小时下将1/4以下(1/4-minus)的煤供给干燥器。空气系统被设计成供给6000 SCFM@40英寸的水。空气加热盘管输入为438,000BTU/小时，而床盘管的输入为约250,000BTUs/小时。这是足够的热量和空气流量，以每小时带走约655磅的水。
典型的实验包括用18,000磅1/4”以下的煤填充煤仓。将所述手提容器倒空，并且记录重力拖车天平的读数。在填充料仓的同时，或在相同时间间隔的实验过程中，采集在进料上的煤样品作为集尘器、切割不足和重力拖车的样品(通常在实现稳态之后每隔30分钟)。然后，启动集尘器和所有产物的推进加料器以及气锁。启动空气供给风机，并将其设定为5000scfm。然后，开始向干燥器供给煤，并且在高速下运行，以填充该干燥器。一旦在干燥器重建立床之后，升高空气温度，调节对床的盘管的加热，并且将空气流量调节到所需的值。然后，实验运行2-3小时的时间。一次试验运行8小时。实验之后，手提容器进行称重，记录重力拖车的天平读数。将来自试验的仪表读数传递给excel电子数据表，并且将煤样品带到实验室进行分析。然后，将手提容器和重力拖车倒空，准备下一次的实验。
在2003年秋天，在39次不同的试验中，将150吨褐煤送入分配器面积为23.5英尺2的单级中试干燥器。煤以3000至5000磅/小时的速率被送入流化床内。空气流量从4400(3.1英尺/秒)变化到5400(3.8英尺/秒)scfm。煤中的水分降低是进料速率和输入干燥器的热的函数。在200的设计水温下，第一中试组件(module)具有每小时除去约655磅的水的能力。煤以83.3磅/min进料时，预期水的除去速率为0.13磅/磅煤。
在2004年的夏天，将干燥器改进为两级以改善非流化颗粒的去除，并且安装更大的床盘管。在改进干燥器组件之后，在除水速率为1100磅/小时的情况下，干燥能力增加到约750,000BTU/小时。将另外50吨的煤在新的组件中干燥。改进的组件也允许收集离开第一级的切割不足流。切割不足是从第一级底部移出的非流化的材料。它主要由在第一级中重力分离出的过大和更高密度的材料构成。总的分配板面积为22.5英尺2。
表2显示了用于干燥器进料、淘洗、切割不足和产物流的煤质量。数据表明淘洗流的汞和灰高，切割不足流的汞和硫高，而产物流在热值、汞、灰和#SO2/mBTU方面经历了显著的改进。淘洗流主要是40-目以下，而切割不足流是8-目以上。
表2煤进料质量对产物流的试验44
因此，试验44将煤产物流中的汞和硫分别降低了40％和15％。
图33表示了在床内的六个位置上测得的床温的时间变化和出口空气的温度。使用该信息以及对煤的水分含量的信息(从煤样品中得到)，以完成干燥器的质量和能量平衡，并确定从煤中除去的水分量。
图34显示了使用改进的中试干燥器的7次试验的切割不足产物的组成。试验41具有最好的结果，其中含有48％的硫和汞，并且只有23％的btu和25％的重量。利用来自组件4中的气动夹具试验的结果，本发明人可以预期对于汞除去48％中的37％，即18％，对于硫除去48％中的27％，即13％，而对于BTU损耗除去23％中的7.1，即1.6％。
实施例III-一些更大颗粒的分离结果在2004年9月和12月之间，将115吨加拿大褐煤在位于北达科他州Underwood的改进的两级中试干燥器中进行干燥。在日常试验过程中，3至20吨的材料以2000-7000磅/小时的流量穿过所述干燥器。这种所生产出的水分含量为15-24％的煤来自31％的水分的进料。
在煤仓上的测压元件提供进入干燥器内的流量和总的煤输入量。切割不足和集尘器淘洗被收集在手提容器(tote)中，并且该手提容器在每一次测试前后都进行称重。输出产物流被收集在重力拖车中，该重力拖车装备有天平。煤进料系统被设计成以高达8000磅/小时将1/4以下1/4-minus)的煤颗粒供给干燥器。空气系统被设计成以40英寸的水供给6000 SCFM。438,000BTU/小时的空气加热盘管输入以及约500,000BTUs/小时的床盘管的输入都被应用于干燥器。取决于周围条件以及加热流体的温度，这是足够的热量和空气流量，以每小时带走约900磅的水。
在7000磅/小时的流量下，干燥器输出典型地为20％的陶洗和切割不足，以及80％的产物，其中它们的百分比随着到干燥器的煤流的降低而增加。在试验过程中，从每一种流收集样品，并且使样品与进入进料相比。切割不足(“UC”)流量通常被设定为420-840磅/小时。当到干燥器的流量被降低时，这成为变成更大百分比的输出流。当煤流量被降低时，陶洗流也倾向于随输出百分比而增加。这种情况归因于在干燥器中更长的停留时间以及更低水分含量的更高消耗。
典型的试验包括用18,000磅1/4-英寸以下的煤填充煤仓。首先将来源自加拿大第一矿的褐煤粉碎到2-英寸以下。然后，该材料过筛，将1/4-英寸以下的材料(50％)放置在一堆，而将1/4-英寸以上的材料(50％)放在另一堆。然后，由铲斗从这两堆中交替加入，以充填中试干燥器。超过1/4-英寸的材料在被供给料仓之前经过粉碎机，而1/4-英寸以下的材料直接加入。将来源自加拿大第二矿的褐煤直接穿过粉碎机，并且在不过筛的情况下进入中试料仓。从相应的进料堆中收集在进料时的煤样品。在达到稳态之后，每30分钟采出集尘器(“DC”)、切割不足(“UC”)、和重力拖车(“GT”)的样品。当大量的第一矿的煤穿过干燥器时，每天用谷粒取样器对重力拖车、DC手提容器以及UC手提容器进行取样。
将手提容器倒空，并且记录重力天平的读数。然后，启动集尘器和所有产物推进加料器及气锁。启动空气供给风机，并将其设定为约5000SCFM。然后，开始向干燥器供给煤，并且在高速下运行，以填充该干燥器。一旦在干燥器中建立床之后，升高空气温度，将加热水接入床的盘管，并且将空气流量调节到所需的值。然后，试验运行2-7小时的时间。在试验之间床并不是总是空的，并且额定3000磅的材料在结果中。
表4-5列出了加拿大褐煤试验的结果。表4包含干燥器的输入量、总量或输出流、基于总水分和输入的变化的实际值及计算值。表5包含第一矿的煤试验用的三种流的数据。
表4试验概括
表5第一矿煤试验52、57和59的结果
试验52、57、58和59是以第1矿的煤进行的。试验58是对照试验，而对于试验52、57和59，在干燥器操作过程中，料仓被煤填充。
试验52是为了将煤中的水除去约25％以及随后将煤打包运输到GTI以进行进一步的试验而进行的。在这种试验过程中，本发明人以供给干燥器相同的材料填充料仓，因而难于追踪输入量。对于这次试验，通过校正返回到煤进料的总水分的总输出量，以估算输入量。试验52在三周期限内进行了六个分开的天。在试验的第二天之后，床没有堆积，并且在两天多内，煤以较干的条件残留在干燥器中。这种煤在UC手提容器以及在干燥器床中开始闷烧。当干燥器启动时，发生引燃，并且几个防爆板需要更换。当装置被关闭时，煤的非常干的条件和煤停留的时间以及床的温度都助长了这个问题。在没有适当冷去的情况下，本发明人不再继续，将煤留在干燥器床中，时间为不超过1天。这样似乎消除了该问题。
试验57、58和59都是一天试验。在试验57和59的过程中，煤在干燥器操作过程中加入到料仓中，并且本发明人需要估计煤的进料。试验57在煤进口流量为约7000磅/小时下进行。试验58和59在进口的煤流量为约5000磅/小时下进行。12月初期更冷的温度降低了干燥器的能力。试验59中，汞分析仪发生故障。
表5的结果提供良好的证据，即，UC流能够除去煤进料流中的大量的硫和汞，同时保持煤进料流的热值。
上述的说明书、附图和实施例给本发明的粒状材料的分离器的结构和操作提供了完整的描述。然而，本发明能够在没有背离本发明的精神和范围的各种其它组合、改进、实施方案和环境中使用。因此，本说明书并不是将本发明限制为被公开的具体形式。
权利要求
1.一种用于分离粒状材料的装置，其用于通过密度和/或大小分离粒状材料以使与粒状材料进料流分离的污染物富集，所述装置包括(a)流化床，其具有用于接收粒状材料进料的接收进口、用于接收流化流的进口、用于排出流化粒状材料产物流的排出口，以及用于排出非流化粒状材料流的排出口；(b)流化流的来源，其与进口操作性连接，所述进口用于将所述流化流引入所述流化床内，以实现流化粒状材料产物流与非流化粒状材料流的分离；(c)接收装置，用于接收从所述流化床排出的流化粒状材料产物流；以及(d)输送装置，用于将流化床内部的非-流化粒状材料通过所述排出口输送到接收装置；(e)其中所述流化粒状材料产物流包含的污染物相对于粒状材料进料的减少量为约23-54％，而非流化粒状材料流包括约9-45％的被包含在粒状材料进料中的污染物。
2.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述粒状材料为煤。
3.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述污染物选自由飞灰、硫、汞和灰组成的组中。
4.权利要求3的粒状材料分离装置，其中所述粒状材料产物流中，飞灰的减少量为约23-43％。
5.权利要求3的粒状材料分离装置，其中所述粒状材料产物流中，硫的减少量为约25-51％。
6.权利要求3的粒状材料分离装置，其中所述在粒状材料产物流中，汞的减少量为约27-54％。
7.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述流化流为空气。
8.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述流化流为蒸汽。
9.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述流化流为惰性气体。
10.权利要求1的粒状材料分离装置，其中所述流化流在其被引入流化床之前被热源加热。
11.权利要求10的粒状材料分离装置，其中所述热源为一次热源。
12.权利要求10的粒状材料分离装置，其中所述热源为废热源。
13.权利要求12的粒状材料分离装置，其中所述废热源是选自由来自操作装置的热的冷凝器冷却水、热的烟道气、热废气、废工业用蒸汽和废弃热组成的组中。
14.权利要求10的粒状材料分离装置，其中由所述的流化流送给流化床的温度不超过300。
15.权利要求10的粒状材料分离装置，其中由所述的流化流送给流化床的温度在200-300之间。
16.权利要求2的粒状材料分离装置，其中所述装置是相对于发电装置使用的。
17.权利要求2的粒状材料分离装置，其中所述装置是相对于炼焦厂使用的。
18.权利要求1的粒状材料分离装置，其进一步包括收集室，所述收集室与用于接收非流化粒状材料流的非流化粒状材料流接收装置操作性连接，所述收集室包括第二流化床以及用于引导第二流化流穿过包含在收集室内的非-流化粒状材料的装置，所述收集室用于使可流化颗粒与非-流化粒状材料分离，从而使污染物进一步富集在所述非流化粒状材料流内。
19.权利要求18的粒状材料分离装置，其中在所述收集室内与非流化粒状材料流分离的可流化颗粒通过第二流化流返回到所述第一流化床。
20.一种用于通过密度和/或大小分离颗粒的装置，其包括(a)流化床，其具有用于接收被流化颗粒的颗粒接收进口，用于接收第一流化流的开口，用于流化颗粒的出口以及用于非流化颗粒的出口；(b)输送器，用于将在流化床中的非流化颗粒输送到非流化颗粒的出口；(c)收集箱，其被放在接收离开流化床的非流化颗粒的位置上，所述收集床包括这样的装置，即当非流化颗粒从收集箱中取出并且与可流化颗粒分离时，用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置；以及(d)流化流的来源，其与流化床和收集器操作性连接。
21.权利要求20的分离装置，其中与非流化材料分离的可流化颗粒在其收集箱时通过所述流化流被引导返回到流化床内。
22.权利要求20的用于分离颗粒的方法，其中所述颗粒为煤。
23.权利要求20的用于分离颗粒的装置，其包括一个或多个与收集箱排列成行的斜槽，用于方向性地控制从所述收集箱离开的非流化煤的流动。
24.权利要求20的用于分离颗粒的装置，其包括与收集箱排列成行的斜槽，用于方向性地控制从所述收集箱离开的非流化煤的流动，所述斜槽包括第一开口，用于引导离开所述收集箱的所述流化流的流动；以及第二开口，其用于引导离开收集箱的非流化颗粒的流动。
25.权利要求20的用于分离颗粒的装置，其中所述流化流为空气。
26.权利要求20的用于分离颗粒的装置，其中用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置是收集器分配板，所述收集器分配板带有成角度的孔，所述流化流通过所述孔引导到非流化颗粒内。
27.权利要求20的用于分离颗粒的装置，其中用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置是收集器分配板，所述收集器分配板带有成角度的孔，所述流化流通过所述孔引导到非流化颗粒内，所述收集器分配板是倾斜的，以助于控制流化和非流化颗粒的流动。
28.权利要求20的用于分离颗粒的装置，进一步包括伸缩式门，所述门防止非流化颗粒离开所述流化床和所述收集箱，直到门被打开为止。
29.权利要求20的分离装置，其中用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置是倾斜的收集器分配板，所述倾斜的收集器分配板带有成角度的孔，所述流化流通过所述孔被引导到非流化颗粒内，并且其中来自流化床并穿过收集箱的非流化颗粒的流动受下面的一种或多种的控制在所述流化床内的流化流的压力、收集箱流化流以及收集器分配板的倾斜。
30.权利要求20的分离装置，进一步包括位于流化床底部附近的床分配板，用于支撑放置在所述流化床内的颗粒，所述分配板进一步安置有阀门，所述阀门在用于流化颗粒的床内形成选择性导向的流化流的模式。
31.权利要求20的分离装置，进一步包括位于流化床底部附近的床分配板，用于支撑放置在所述流化床内的颗粒，所述分配板安置有多个隔开的、成角度的孔，所述的孔用于在床内形成多个流化流，以引导流化流穿过包含在所述流化床内的颗粒。
32.权利要求20的分离装置，进一步包括位于流化床底部附近的床分配板，用于支撑放置在所述流化床内的颗粒，所述分配被形成为产生倾斜的表面，以促使非流化颗粒重力地流向所述传输器。
33.权利要求20的分离装置，进一步包括位于所述流化床底部附近的床分配板，用于支撑放置在所述流化床内的颗粒，所述分配板限定了一个在倾斜床分配板下面的送风区域，所述流化流在被分配穿过流化床之前进入所述送风区域。
34.权利要求20的分离装置，其中所述流化流被加热到这样的温度，该温度高于被引入流化床之前的颗粒的温度。
35.权利要求20的分离装置，其中所述流化流的温度被加热到这样的温度，该温度高于被引入流化床之前的颗粒的温度，并且其中所述装置在产生作为副产物的多余热量的工厂系统中使用，所述多余热量是用于温热所述流化流的热源。
36.权利要求20的分离装置，其中所述流化床包括被堰分开的第一级和第二级，所述堰放置的位置使得只有流化颗粒被流化流引导进入第二级，并且所述输送器和非流化颗粒出口都位于所述第一级之内。
37.一种通过重力或大小分离颗粒的方法，该方法包括(a)提供流化床，所述流化床具有用于接收被流化颗粒的颗粒接收进口，用于接收第一流化流的开口，用于流化颗粒的出口以及用于非流化颗粒的出口；(b)提供输送器，所述输送器用于将在流化床中的非流化颗粒输送到非流化颗粒出口；(c)提供收集箱，所述收集箱被放在接收离开流化床的非流化颗粒的位置上，所述收集箱包括这样的装置，即当非流化颗粒从收集箱中取出并且与可流化颗粒分离时，用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置；以及(d)提供流化流的来源，所述来源与流化床和收集箱操作性连接；以及(e)使颗粒输送穿过流化床的颗粒接收进口，进行处理。
38.权利要求20的分离装置，其中非流化颗粒用的出口包括第一开口和第二开口，来自收集箱的流化流引导流化颗粒穿过所述第一开口返回到流化床中，而所述第二开口用于从流化床中除去非流化材料。
39.权利要求20的分离装置，其中所述输送器为推进加料器。
全文摘要
一种用于通过密度和/或大小分离颗粒的装置，其包括具有用于接收将要流化颗粒的颗粒接收进口的流化床。流化床还包括用于接收第一流化流的开口，用于流化颗粒的出口和用于非流化颗粒的至少一个出口。输送器被操作性安置在流化床中，用于将非流化颗粒输送到非流化颗粒出口。收集箱与流化床操作性连通，以接收非流化颗粒。提供了一种当非流化颗粒在收集箱中与可流化颗粒分离时，用于引导第二流化流穿过非流化颗粒的装置。
文档编号B07B4/00GK101072647SQ200580035143
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月12日
发明者马克·A·内斯, 马修·P·科格林, 爱德华·K·莱维, 内纳德·萨鲁纳茨, 约翰·M·惠尔登 申请人:大河能量