一种具有冷却式隔墙的流化床的制作方法

1.本发明属于流化床技术领域，特别涉及一种具有冷却式隔墙的流化床。


背景技术：

2.流态化技术广泛应用于化工、冶金、能源等多个行业。气固流化床技术以其高转化率、低能耗、低成本等优势已经成为各行业工艺流程的一个重要环节。
3.在气固流化床中，气体通过布风板使布风板上的固体颗粒流化，固体颗粒与气体互相接触实现热、质传递及物质转化。固体颗粒在流化床内的停留过程中，为实现不同的流化参数或反应效率，或控制颗粒的停留时间，往往需要在流化床中设置隔墙，在结构紧凑的条件下，实现对流化床不同区域的分别控制，以获得所需要的不同反应参数，或者延长物料在流化床内的流程，以达到控制颗粒停留时间的目的。
4.传统的流化床隔墙结构，一般采用钢板或者绝热炉墙结构，其中钢板结构只能用于低工作温度且固体颗粒磨损特性不强的流化床中，对于工作温度较高的流化床，只能采用非金属的耐火材料敷设或耐火砖砌筑成型的绝热炉墙结构。
5.图10为耐火砖砌筑的隔墙结构示意，可以看出，采用耐火砖砌筑成型结构，耐火砖全部为异形砖结构，其固定主要依靠砖与砖之间的卯楔配合，考虑膨胀差问题，砖砌隔墙依靠底部托架将荷载传递到底部支座，与流化床的两侧墙的护板之间缺乏紧密的连接，运行中受隔墙两侧流场的冲击，垮塌的风险较大，且砖砌结构不可避免需要非标尺寸的异型砖，给检修和维护带来不便。
6.图11为采用非金属耐火材料敷设而成的的隔墙结构示意，隔墙中心为钢板焊接而成的箱体结构，箱体内可以通入常温空气或其他冷却介质以降低钢板温度，箱体外敷设耐火耐磨和绝热保温材料，以防磨和隔离流化床内的高温，这种结构的隔墙相对砖砌隔墙，稳定性有所提高，但隔墙厚度成倍增加，隔墙荷载也相应增加，并且如果隔墙高度过高，仍然有垮塌的风险。此外，箱体内空间狭小，如冷却介质发生泄漏，检修非常困难。
7.本发明提出了一种流化床装置的水冷隔墙结构，隔墙采用膜式壁管屏，管屏两面敷设耐磨材料以避免管屏的磨损，膜式壁管屏下端穿过流化床的布风板，并与布风板相连接，管屏两侧与流化床的两侧墙全部或局部相连接，隔墙上端的上集箱两端也与流化床的两侧墙相连接，隔墙整体稳定性得到大大提升，膜式壁管内采用水或蒸汽冷却，整体密封性好，隔墙工作环境也得到改善，大大提高隔墙的运行可靠性。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种稳定性好且耐高温的具有冷却式隔墙的流化床。
9.本发明所采用的技术方案为：
10.一种具有冷却式隔墙的流化床，包括流化床主体，流化床主体的一侧设置有进料口，流化床主体的另一侧设置有出料口，流化床主体内设置有布风板，流化床主体的布风板
下侧为流化风室，流化床主体的顶部设置有流化风出口；所述流化床主体内设置有若干隔墙，隔墙包括管屏，管屏的上端连接有上集箱，管屏的下端穿过布风板并连接有下集箱，管屏内通入冷却介质。
11.沿物料总体流动方向设置多道隔墙，隔墙垂直于物料总体流动方向，以将流化床分隔为多个仓室，通过对各仓室流化风等运行参数的控制和调整，获得功能所需的流化床运行参数。物料从进料口进入流化床主体，分别流经被各隔墙分隔的仓室。为实现不同的流化参数或反应效率，或控制颗粒的停留时间，通过隔墙控制颗粒停留时间。流化风从流化风室经布风板进入各仓室，在各仓室中流化物料，完成预期的物理或化学反应。反应后的大部分固体颗粒从出料口排出，流化风携带少量固体颗粒从流化风出口排出流化床。
12.将冷却介质从下集箱通入，冷却介质经管屏后从上集箱排出。从而，通过在管屏中通入冷却介质的方式，可使管屏承受流化床内的高温。而使用管屏作为隔墙的主体，隔墙整体稳定性得到大大提升，膜式壁管内采用水或蒸汽冷却，整体密封性好，隔墙工作环境也得到改善，大大提高隔墙的运行可靠性。
13.作为本发明的优选方案，若干隔墙之间可并联可串联。单个隔墙的上集箱的冷却介质接口和下集箱的冷却介质接口位于流化床的同侧。当各隔墙内工质为并联结构时，可在每个隔墙中通入各自的冷却介质。当各隔墙内工质为串联结构时，可减少所用冷却介质耗量，冷却介质接口位于同侧也便于各隔墙间连接管的布置。
14.作为本发明的优选方案，所述隔墙与流化床主体的其中一侧墙间留有物料通道，隔墙与流化床主体的另一侧墙封闭，相邻隔墙的物料通道位于相反侧。物料从物料通道进入下一个仓室，相邻隔墙的物料通道位于不同侧，则物料在流化床主体内的绕隔墙s形流动，保证物料在流化床主体内停留足够时间。
15.作为本发明的优选方案，所述管屏的上部部分管子弯曲形成物料通道的顶，管屏的上部的两侧均与流化床主体的侧墙连接。外侧管子和上集箱与流化床的另一侧墙相连接，确保隔墙的稳定。当冷却介质接口与物料通道不在同侧时，这样的结构也能够避免上集箱内介质存在流动死区。
16.作为本发明的优选方案，所述上集箱的冷却介质接口、下集箱的冷却介质接口与物料通道在同侧，管屏的管子不弯曲而直接进入上集箱，物料通道侧仅上集箱与流化床的侧墙相连接，另一侧通过管屏与流化床的侧墙相连接，这样的结构不会影响隔墙的稳定性。
17.作为本发明的优选方案，部分或全部隔墙的管屏上端穿过流化床主体的顶部，将流化床主体分隔为独立腔室，独立腔室的顶部单独设置流化风出口，以使仓室的流化风单独引出。
18.作为本发明的优选方案，所述管屏的管子之间连接有扁钢，扁钢位于布风板上侧。位于布风板上的管屏间焊有扁钢，以提高管屏的刚性和保证密封，布风板以下的管屏间则不需要焊扁钢，以避免影响流化风的流动。
19.作为本发明的优选方案，所述隔墙的上端与流化床主体的顶部之间留有通道，隔墙的两侧与分别流化床主体的侧墙完全连接。物料通过各隔墙时，采用翻墙的方式穿过。
20.作为本发明的优选方案，所述管屏的下端伸出流化风室的下侧。一般情况下，翻墙流动的流化床，各仓室的流化风参数都需要单独进行控制。因此，各隔墙下端均穿过流化风室，将流化风室分隔为各个独立的小室，各小室设置独立的进风管以对流化风进行单独控
制。也可以部分管屏的下端伸出流化风室的下侧，部分反应仓共用一个流化风室，布风板上部依然设有隔墙。
21.作为本发明的优选方案，所述管屏、上集箱和下集箱表面均敷设耐火耐磨材料。在流化床主体内的膜式壁管屏、上集箱和下集箱表面均敷设耐火耐磨材料，为减少隔墙吸热，管屏表面的内衬材料也可以采用保温绝热加耐磨的双层或多层内衬结构。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明通过在管屏中通入冷却介质的方式，可使管屏承受流化床内的高温。而使用管屏作为隔墙的主体，隔墙整体稳定性得到大大提升，膜式壁管内采用水或蒸汽冷却，整体密封性好，隔墙工作环境也得到改善，大大提高隔墙的运行可靠性。
附图说明
24.图1是实施例1中本发明的主视图；
25.图2是实施例1中本发明的俯视图；
26.图3是冷却介质接口与物料通道在异侧时隔墙的结构示意图；
27.图4是冷却介质接口与物料通道在同侧时的隔墙的结构示意图；
28.图5是隔墙向上延伸时本发明的结构示意图；
29.图6是隔墙向下延伸时的结构示意图；
30.图7是实施例2中本发明的主视图；
31.图8是实施例2中本发明的另一种示意图；
32.图9是实施例2中本发明的剖视图；
33.图10是耐火砖砌筑的隔墙的结构示意图；
34.图11是采用非金属耐火材料敷设的隔墙的结构示意图。
35.图中：1-进料口；2-流化床主体；3-隔墙；4-流化风室；5-流化风出口；6-出料口；7-布风板；31-管屏；32-上集箱；33-下集箱；34-物料通道。
具体实施方式
36.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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.实施例1：
39.如图1和图2所示，本实施例为采用水冷隔墙3的绕墙流动流化床装置，包括进料口1、流化床主体2、水冷隔墙3、流化风室4、流化风出口5和出料口6。流化床反应器设计为长方形结构，进料口1和出料口6分别位于长方形的两个短边或角部。流化床主体2内部设置多道
部分分隔的冷却式隔墙3，将流化床主体2分隔为多个流化仓室。为减少隔墙3冷却介质耗量，各隔墙3冷却介质可采用串联连接，因此冷却介质接口位于流化床装置的同侧，以便于连接管的布置。所述流化床主体2内设置有若干隔墙3，隔墙3包括管屏31，管屏31的上端连接有上集箱32，管屏31的下端穿过布风板7并连接有下集箱33，管屏31内通入冷却介质。
40.其中，隔墙3内的冷却介质可以为除盐水，也可为低温的蒸汽。由于冷却介质的保护效果，隔墙3可用于任何反应温度的环境，包括1000℃以上的流化床中。隔墙3采用管子加扁钢的膜式壁管屏31结构，位于布风板7以上的管屏31和集箱表面均敷设有耐火耐磨材料，以防止磨损，也能够减少隔墙3的吸热。耐磨材料采用高密度销钉固定，其厚度最小为距离管子表面25mm，最大为距离管子表面100mm。为进一步降低隔墙3的吸热，管屏31表面的内衬材料也可以采用保温绝热加耐磨的双层或多层内衬结构。
41.为减少冷却介质耗量，各隔墙3间冷却介质采用串联布置，冷却介质首先进入最后一个隔墙3，引出后由连接管引至前一个隔墙3的进口集箱，按此顺次流经每一个隔墙3，最后从第一个隔墙3的出口集箱引出。也可反向首先进入第一个隔墙3，最后从最后一个隔墙3引出。为便于各隔墙3间连接管的布置，隔墙3冷却介质的进出口接口均位于流化床装置的同侧。冷却式隔墙3与物料总体流向垂直，将流化床主体2分隔为多个独立的仓室，各隔墙3内空截面开口净空均不小于600mm，以便于停运时进入检修。
42.隔墙3管屏31根据物料通道34位置，结构如图3所示：管屏31和上集箱32一侧与流化床主体2的侧墙相连接，另一侧下部留有供物料流动的物料通道34，上部部分管子弯曲形成物料通道34的顶，外侧管子和上集箱32与流化床的另一侧墙相连接，确保隔墙3的稳定。冷却介质接口与物料通道34不在同侧时，这样的结构能够避免上集箱32内介质存在流动死区。管屏31下端穿过布风板7进入流化风室4，管子进入布置在流化风室4上部的下集箱33。位于布风板7上的管间焊有扁钢以提高管屏31的刚性和保证密封，布风板7以下的管间则不需要焊扁钢，以避免影响风的流动。
43.如图4所示，当冷却介质接口与物料通道34在同侧时，管子直接进入上集箱32，物料通道34侧仅上集箱32与流化床的侧墙相连接，这样的结构不会影响隔墙3的稳定性。
44.在流化床中，相邻隔墙3的物料通道34位于不同侧，以实现物料在流化床内的流动轨迹为s形，避免物料在仓室内滞留。物料从进料口1进入流化床反应器第一个仓室，从第一道隔墙3与侧墙间的通道进入第二个仓室，然后经第二道隔墙3位于另一侧的物料通道34进入第三个仓室，按此规律直至最后一个仓室，从出料口6排出流化床主体2。
45.根据功能参数的要求，各仓室可以分别单独设置其他的物料接口，比如在某一个或几个仓室设置燃烧器以提升仓室的反应温度，或设置喷水以降低仓室温度，或设置催化剂、煤等的给入口以实现该仓室功能所需环境。
46.空气或其他气体进入流化床底部的流化风室4，通过布风板7进入流化床主体2，使物料流化，通过气体流量的调整获得所需的流化速度。反应后的气体夹带少量物料从流化风出口5离开流化床主体2，进入气固分离器进行气固分离。根据流化床工艺等的需要，确定气固分离器分离下来的固体颗粒是否送回流化床中。
47.特别的，如图5所示，部分或全部的冷却式隔墙3上端可以向上延伸穿过流化床主体2的顶部，再与布置的流化床主体2上方的隔墙3的上集箱32相连接，以使仓室的流化风单独引出。如图6所示，部分或全部的冷却式隔墙3下端也可以向下延伸穿过流化风室4，再与
布置在流化风室4下方的隔墙3的下集箱33相连接。此时，流化风室4内隔墙3的管间及与流化风室4四周都采用钢板密封，使隔墙3将风室分隔为完全独立的小室，设置独立的进风管以对流化风进行单独控制。
48.实施例2：
49.如图7、图8和图9所示，本实施例为采用水冷隔墙3的翻墙流动流化床装置，包括进料口1、流化床主体2、水冷隔墙3、流化风室4、流化风出口5和出料口6。流化床反应器设计为长方形结构，内部设置多道全分隔的水冷隔墙3，将流化床主体2分隔为多个流化仓室，各水冷隔墙3两侧均与流化床主体2的两侧墙焊接连接。各隔墙3冷却介质采用串联连接，以减少冷却介质耗量，因此冷却介质接口位于流化床装置的同侧，以便于连接管的布置。所述流化床主体2内设置有若干隔墙3，隔墙3包括管屏31，管屏31的上端连接有上集箱32，管屏31的下端穿过布风板7并连接有下集箱33，管屏31内通入冷却介质。
50.其中，隔墙3内的冷却介质可以为除盐水，也可为低温的蒸汽。由于冷却介质的保护效果，隔墙3可用于任何反应温度的环境，包括1000℃以上的流化床中。隔墙3采用管子加扁钢的膜式壁管屏31结构，位于布风板7以上的管屏31和集箱表面均敷设有耐火耐磨材料，以防止磨损，也能够减少隔墙3的吸热。耐磨材料采用高密度销钉固定，其厚度最小为距离管子表面25mm，最大为距离管子表面100mm。为进一步降低隔墙3的吸热，管屏31表面的内衬材料也可以采用保温绝热加耐磨的双层或多层内衬结构。
51.为减少冷却介质耗量，各隔墙3间冷却介质采用串联布置，冷却介质首先进入最后一个隔墙3，引出后由连接管引至前一个隔墙3的进口集箱，按此顺次流经每一个隔墙3，最后从第一个隔墙3的出口集箱引出。也可反向首先进入第一个隔墙3，最后从最后一个隔墙3引出。为便于各隔墙3间连接管的布置，隔墙3冷却介质的进出口接口均位于流化床装置的同侧。冷却式隔墙3与物料总体流向垂直，将流化床主体2分隔为多个独立的仓室，各隔墙3内空截面开口净空均不小于600mm，以便于停运时进入检修。
52.一般情况下，翻墙流动的流化床，各仓室的流化风参数都需要单独进行控制。因此，各隔墙3下端均穿过流化风室4，将流化风室4分隔为各个独立的小室，各小室设置独立的进风管以对流化风进行单独控制。
53.特殊情况下，如图8所示，部分冷却式隔墙3下端向下延伸穿过流化风室4。部分反应仓共用一个流化风室4，布风板7上部反应仓通过隔墙3分开，延长物料反应时间。
54.主要的流化物料从位于第一个仓室的进料口1进入流化床主体2内，在流化风的作用下物料床层流化膨胀，溢流翻过第一道隔墙3进入第二个仓室，同理依次翻过后续的隔墙3，进入最后一个仓室，最终从位于最后一个仓室的出料口6排出。
55.物料流化所需空气的流程与实施例1相同。与实施例1类似，各仓室可以根据需要设置其他的物料接口。
56.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。