СПОСОБ ПЕРЕНОСА ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01J8/08 F22B1/02 

Настоящее изобретение относится к новому способу и оборудованию для переноса твердых частиц из одной камеры, заполненной твердыми частицами, в другую камеру для реализации уплотнения для потока твердых частиц, регулируемого клапана для потока твердых частиц или того и другого одновременно, например в системе кипящего слоя топлива.

Настоящее изобретение более конкретно относится к способу и оборудованию для обмена твердыми частицами между двумя камерами в системах с кипящим или циркулирующим слоем топлива. В реакторах с кипящим слоем топлива (с турбулентным движением) твердый материал, к примеру, необходимо транспортировать из камеры реактора в соседние рабочие камеры для рекуперации теплоты, сепарации частиц, химической и других технологических обработок. В реакторах с циркулирующим кипящим слоем, с другой стороны, кипящий слой материала постоянно рециркулирует от рециркуляционного воздуховода (камеры) в нижнюю часть камеры реактора.

Например реакторы с кипящим слоем используются в самых различных технологических процессах сжигания, теплообмена, химических и металлургических технологических процессах. В зависимости от технологического процесса различные пластовые материалы создают кипящий и/или циркулирующий слой в системах. В процессах сжигания такое зернистое топливо как уголь, кокс, бурый уголь, дерево, мусор или торф, а также другой такой зернистый материал как песок, зола, серосодержащий поглотитель, катализатор или металлические оксиды могут входить в состав кипящего слоя.

Внутренняя и внешняя циркуляция или перенос твердых частиц в системах с кипящим слоем топлива имеет место из камеры, имеющей более высокое давление, в другую камеру, имеющую более низкое давление, или из камеры, имеющей более низкое давление, в камеру, имеющую более высокое давление. При транспортировке от места с более высоким давлением к месту с более низким давлением частицы испытывают воздействие потока, образованного перепадом давления между двумя камерами, в то время как при транспортировке от места с более низким давлением к месту с более высоким давлением, как известно, обычно частицы перемещаются такими механическими устройствами, как винтовые транспортеры, или немеханическим способом, например, используя транспортирующий газ.

Механические транспортеры менее надежны в условиях такой высокотемпературной окружающей среды, которую имеют топки с кипящим слоем топлива, из-за быстрой эрозии и склонности к засорению.

При использовании немеханического способа переноса твердых частиц из камеры, имеющей более низкое давление, в камеру, имеющую более высокое давление, газонепроницаемое уплотнение или скопление газов должно быть получено между камерами для того, чтобы исключить нежелательный поток газа из камеры, имеющей более высокое давление, в камеру, имеющую более низкое давление.

Общеизвестно, о чем упоминается в американском патенте /1/, в рециркуляционном воздуховоде реактора с циркулирующим кипящим слоем топлива возникает петлевое уплотнение (J-клапан) типа скопления газов. Явление уплотнения, таким образом, обнаруживается уходом петлевого уплотнения из появляющейся пустоты и сохранением самого верхнего слоя твердого материала в петлевом уплотнении. Циркулирующий кипящий слой материала, накапливаемый в петлевом уплотнении, обеспечивает достаточно высокое давление, чтобы затруднить отвод газов из потока, вытекающего из камеры реактора с высоким давлением, через рециркуляционный воздуховод внутрь сепаратора частиц с более низким давлением. Твердотельный материал может спускаться под действием силы тяжести из петлевого уплотнения во внутрь камеры реактора или перемещаться из петлевого уплотнения воздухом для сушки в кипящем слое, вводимого во внутрь камеры реактора.

Также известны другие типы скоплений газов, которые можно использовать как рециркуляционные воздухоотводы реакторов с циркулирующим кипящим слоем топлива. Газонепроницаемый резервуар типа газовой пробки описывается в американских патентах /2/ и /3/, где циркулирующий кипящий слой материала направляется от сепаратора частиц через рециркуляционный воздуховод внутрь газонепроницаемого резервуара, соединенного с камерой реактора. Твердый материала, накопленный в газонепроницаемом резервуаре, затрудняет отвод газа от потока, идущего от камеры реактора в рециркуляционный воздуховод. Твердый материал транспортируется кипящим газом и сливом из газонепроницаемого уплотнения во внутрь камеры реактора.

Другой тип газовой пробки, так называемый "L-клапан" типа газовой пробки раскрывается в американском патенте /4/, в котором рециркуляционный воздуховод, используемый в реакторе с циркулирующим кипящим слоем, соединяется с самой нижней частью камеры реактора через, а не вдоль горизонтального канала воздуховода. Циркулирующий кипящий материал накапливается в горизонтальном канале, затрудняя отвод газа реактора с высоким давлением внутрь рециркуляционного воздуховода с низким давлением. Твердые частицы переносятся транспортирующим газом через горизонтальный воздуховод внутрь камеры реактора. Общеизвестные конструкции L-клапана (стопорного) имеют очень длинные горизонтальные каналы с большими поперечными сечениями. Каналы должны быть удлиненными потому, чтобы собирать достаточное количество частиц в канале, чтобы затруднить отвод газов от потока, проходящего через рециркуляционный воздуховод.

Для реализации эффективных газовых пробок с помощью вышеупомянутых общеизвестных типов газовых затворов (конструкции с большими пространствами для петлевого уплотнения, газонепроницаемые резервуары или L-клапаны) требуется большое количество циркулирующего кипящего материала. Кроме того, когда перегретый кипящий слой материала циркулирует в рециркуляционном воздуховоде системы с циркулирующим кипящим слоем топлива, сложные опоры, теплоуплотнители, изоляционные приспособления и сочленения необходимо использовать в конструкциях газонепроницаемых резервуаров для предупреждения выхода из строя из-за перепада температур в газовом затворе во время запусков и отключений. Требуются газовые затворы с меньшими габаритами, менее уязвимые и менее дорогие, особенно в конструкциях с охлаждением.

Согласно настоящему изобретению реализуется способ и оборудование для переноса твердых частиц из первой камеры, имеющей слой частиц, поступающей во внутрь другой камеры, в которых отмеченные выше недостатки сведены до минимума. Настоящее изобретение также реализует наилучшее расположение газонепроницаемого резервуара между двумя камерами, расположенными в системе с кипящими слоями топлива, и усовершенствованный способ контролирования процесса переноса твердых частиц, движущихся из одной камеры внутрь другой камеры, включенных в систему с кипящим слоем топлива.

Согласно настоящему изобретению реализуется способ переноса твердых частиц из первой камеры, наполненной твердыми частицами, во внутрь соседней второй камеры, причем две соседние камеры соединены разделительной перегородкой, имеющей несколько узких проходов, расположенных в перегородке, соединяющих камеры, а способ переноса разбивается на периоды:
(а) ввода транспортирующего газа во внутрь первой камеры и
(b) переноса с помощью транспортирующего газа твердых частиц в форме многочисленных потоков твердых частиц из первой камеры во вторую камеру через узкие проходы, проложенные в перегородке так, что узкие проходы действуют как уплотнение для потока твердых частиц, управляемый клапан для потока твердых частиц или как и то, и другое.

В предлагаемом примере реализации настоящего изобретения узкие проходы имеют соотношение (h/l) высоты (h) к длине (l) меньше, чем тангенс угла α, причем угол a является параметрическим углом твердого материала. Угол a является углом максимальной величины отвала твердых частиц, при котором твердотельный материал может быть собран без распыления твердых частиц или сползания вниз вдоль стенок отвала. Во многих случаях применение h/l высоты к длине меньше, чем 0,5.

Использование проходов в качестве уплотнения для потока твердых частиц от соотношения h/l. Соотношение h/l согласно первому примеру реализации настоящего изобретения для горизонтальных проходов должно быть меньше, чем 0,5, для того чтобы исключить неконтролируемый поток твердых частиц через проходы и для сохранения достаточно высоким уровня поверхности твердых частиц в первой камере, чтобы исключить обратный газовый поток через проходы. Чем меньше вертикальное удлинение (h), тем короче может быть проход.

Поперечное сечение проходов, проведенное в плоскости перегородки, обычно имеет форму, подобную прямоугольной прорези, но в некоторых практических случаях, возможно, лучше, если проходы имеют квадратные и круглые поперечные сечения.

Проходы могут иметь наклон, причем разгрузочные концы находятся на более высоком уровне, чем впускные концы для исключения прохода крупного материала от места накопления во впускном конце проходов. У проходов, имеющих наклон, длина (l) прохода может быть также уменьшена по сравнению с горизонтальными проходами, имеющими такое же поперечное сечение. В некоторых случаях применения проходы могут быть наклонены лишь отчасти так, что их нижняя часть имеет наклон, тогда как самая верхняя пограничная область горизонтальна. Можно использовать проходы, наклоненные в одном направлении в стороне их впускных концов и наклоненные в другом направлении в стороне их разгрузочных концов. Поперечное сечение проходов должно также быть V-образной формы или перевернутой V-образной формы. В некоторых случаях применения может быть использовано ступенчатое возрастающее или спадающее поперечное сечение.

Впускной стороной проходов можно регулировать расход для того, чтобы исключить появление частиц достаточно большого размера, которые засоряют проходы при их вводе. И наоборот, проходы могут иметь воронкообразную форму с диаметром, увеличивающимся вперед в сторону разгрузочных концов.

Согласно другому предложенному примеру реализации настоящего изобретения в перегородке, расположенной между двумя камерами, имеется несколько щелеподобных проходов или отверстий, расположенных в верхней части камер в рамочной конструкции. Камерами являются, например камера в самой нижней части рециркуляционного воздуховода, топочная камера в топке кипящего слоя и камера теплообменника, соединенная с топочной камерой. Несколько щелеподобных проходов образуют несколько отдельных проходов для потоков твердых частиц через перегородку. Суммарное вертикальное удлинение h_tot необходимо для воображаемого отдельного большого прохода, согласно одному важному аспекту настоящего изобретения таким образом может быть разделено на несколько вертикальных удлинений h₁, h₂, h₃, причем каждое из полученных в результате делений вертикальное удлинение является только частью необходимого суммарного удлинения h_tot. Суммарная площадь поперечного сечения проходов определяется необходимой массой потока, например для теплопередачи во внутреннем или внешнем теплообменнике.

Еще одним важным аспектом настоящего изобретения является то, что длина (l) каждого прохода может быть уменьшена в той же пропорции, в которой уменьшается вертикальное удлинение без ослабления эффекта закупорки прохода. Согласно одному практическому аспекту настоящего изобретения могут быть использованы укороченные проходы, достаточно длинные только для того, чтобы пройти сквозь общую щелеобразную стенку, для переноса частиц из одной камеры в другую, одновременно создавая пробку для потока твердых частиц.

Укороченные проходы согласно настоящему изобретению могут быть легко включены в общие стенки водяного трубопровода или мембранные стенки. Из проходов могут быть образованы ребра радиатора, объединяющего трубопроводы, проложенные в перегородке. Проходы могут быть проложены в стенке, напоминающей по форме ребра радиатора, т.е. "радиаторные уплотнения", включенные заранее в изготовленную на заводе раму.

Настоящее изобретение помогает реализовать усовершенствованное уплотнение для потока твердых частиц, которые имеют малые габариты и могут быть просто включены в действующие конструкции реакторов. Новая форма уплотнения минимизирует потребность в сложных сочленениях, теплоизоляциях или опорах.

К тому же настоящее изобретение реализует способ регулирования потока твердых частиц из первой камеры во внутрь второй камеры. Транспортирующий газ, переносящий твердые частицы через проходы во внутрь второй камеры, может быть введен через сопла или отверстия, расположенные внизу камеры и/или через сопла и отверстия, расположенные на различной высоте в боковой стенке, обычно противоположной разделительной стенке. Регулированием потока транспортирующего газа через различные сопла, расположенные на различной высоте и в различных местах, можно проконтролировать порцию твердых частиц, проникающих сквозь проходы. Транспортирующий газ, введенный через сопла, расположенные внизу первой камеры, переносит твердые частицы через все проходы, расположенные в разделительной перегородке, в то время как транспортирующий газ, введенный через сопла, расположенные сверху на боковой стенке, в первую очередь переносит твердые частицы через проходы, расположенные сверху, в первую камеру. Сопла, выступающие близко к проходам, пропускают меньше твердого материала, чем сопла, удаленные на значительное расстояние от проходов. Количество твердых частиц, транспортируемое через проходы, конечно, может быть также отрегулировано количеством введенного транспортирующего газа.

Воспользовавшись настоящим изобретением, тем самым можно отрегулировать количество твердых частиц, циркулирующих из первой во внутрь второй камеры, например из рециркуляционного воздуховода во внутрь камеры реактора или из камеры топки во внутрь камеры теплообменника.

Воздух из воздушной камеры реактора кипящего слоя или воздух из отдельной воздуходувки, обычно со слегка более высоким давлением или несколько другой дешевый газ, например рециркулируемый топочный газ, может быть использован как транспортирующий газ. Инертные газы также могут быть использованы, особенно в том случае, если требуются условия инертные, без окисления.

Согласно одному примеру реализации настоящего изобретения в топке кипящего слоя используются частицы слоя, транспортируемые из топочной камеры прямо или через обводную камеру во внутрь соседней камеры теплообменника через узкие щелеподобные проходы или каналы, которые по форме напоминают радиатор, расположенный в разделительной перегородке, отделяющей камеру теплообменника или при использовании обводной камеры обводную камеру из топочной камеры. Частицы, проходя сквозь проходы, и рекуперация теплоты в теплообменнике, таким образом, регулируется контролем ввода транспортирующего газа, направляющего частицы через проходы внутрь теплообменника или обводной камеры. Частицы могут быть повторно пропущены через перегородку, отделяющую камеру теплообменника от топочной камеры, с помощью транспортирующего газа и избытка, создаваемого в самой верхней части камеры теплообменника, или через другой набор щелеподобных проходов или каналов, расположенных в самой нижней части камеры теплообменника.

Согласно другому примеру реализации настоящего изобретения циркулирующие частицы слоя в реакторе с циркулирующим кипящим слоем топлива повторно вводятся во внутрь камеры реактора из рециркуляционного воздуховода через проходы "радиаторного уплотнения", расположенные в самой нижней части рециркуляционного воздуховода. Слой циркулирующих частиц образуется в рециркуляционном воздуховоде. Слой, движущийся медленно прямо вниз подобно твердому материалу, повторно вводится в топочную камеру, причем новый твердый материал непрерывно добавляется к верхней части слоя. Высота слоя может быть изменена контролем потоков транспортирующего газа, повторно вводящего твердый материал через проходы "радиаторного уплотнения" из рециркуляционного воздуховода внутрь топочной камеры.

Настоящее изобретение также реализует систему авторегулировки, если уровни слоев в рециркуляционном воздуховоде находятся слишком низко, транспортирующий газ устремляется потоком прямо вверх через слой в самую верхнюю часть рециркуляционного воздуховода без переноса твердых частиц через проходы. Это приводит к увеличению слоя материала в рециркуляционном воздуховоде. После этого при определенном уровне слоя движение газа исключается высотой слоя, который направляется прямо вверх через слой и начинает движение через проходы и переносит твердые частицы через проходы.

Настоящее изобретение к тому же реализует способ, используемый в реакторе с циркулирующим кипящим слоем топлива, повторного переноса твердого материала из циркуляционного воздуховода на один или несколько относительно различные высокие уровни в камере реактора. Проходы согласно настоящему изобретению обеспечивают достаточно надежные уплотнения, затрудняющие отвод газа от потока внутрь рециркуляционного воздуховода. Во всех ранее известных технологиях петлевые уплотнители и L-клапаны могут быть более сложным и требовать больше места и неудобны в работе при расположении в самых верхних частях реактора с циркулирующим кипящим слоем топлива.

Согласно еще одному примеру применения настоящего изобретения реализуется оборудование для переноса твердых частиц из первой камеры, имеющей внутри твердые частицы, в соседнюю вторую камеру, причем две соседние камеры имеют разделительную перегородку, имеющую проход, соединяющий между собой камеры. Оборудование включает: газовое впускное устройство для ввода транспортирующего газа во внутрь первой камеры и два или несколько узких проходов, расположенных сверху в разделительной перегородке, соединяющих между собой камеры для образования уплотнения для потока твердых частиц регулируемого клапана или того и другого одновременно.

Горизонтальные или слегка наклонные проходы согласно настоящему изобретению обычно имеют соотношение (h/l) высоты (h) к длине (l) не более 0,5. Узкие проходы в разделительной перегородке могут быть такого размера, который позволяет лишь частицам заранее установленного размера или меньше проникать из первой камеры во вторую камеру, т.е. проходы, задерживающие самые большие предметы из подключенного к топочной камере и задерживающие частицы шлака побольше из потока, движущегося из рециркуляционного воздуховода в топочную камеру. Максимальный размер проходов, имеющих круглое и квадратное поперечные сечения, может быть диаметром 50 мм. Проходы, имеющие горизонтальные щелеподобные поперечные сечения, обычно должны иметь максимальные вертикальные размеры около 50 мм. Максимальный используемый размер зависит от материала, который должен быть технологически обработан в кипящем слое топлива.

Основной задачей настоящего изобретения является реализация эффективного и достижение значительного уплотнения для потока твердых частиц и управляемого клапана для использования вместе с кипящими слоями или с чем-то подобным, которые имеют простую конструкцию. Эта и другие задачи настоящего изобретения будут поняты после ознакомления с подобным описанием настоящего изобретения и с пунктами формулы изобретения.

Фиг.1 схематическое изометрическое поперечное сечение, проведенное через оборудование циркулирующего кипящего слоя, изготовленное согласно одному примеру реализации настоящего изобретения; фиг.2 отдельное увеличенное в масштабе поперечное сечение самой нижней части рециркуляционного воздуховода и проходов типа "радиаторного уплотнения", изображенных на фиг.1; фиг.3 - схематичное изображение поперечного сечения самой нижней части топочной камеры кипящего слоя, изготовленной согласно другому примеру реализации настоящего изобретения; фиг. 4 схематичный изометрический вид без боковых стенок для удобства иллюстрации примерной обводной камеры и камеры теплообменника, подсоединенного к топочной камере согласно настоящему изобретению; фиг. 5 схематичный вид поперечного сечения самой нижней части реактора циркулирующего кипящего слоя, изготовленного согласно еще одному примеру реализации настоящего изобретения.

На фиг.1 приводится топка циркулирующего кипящего слоя 10, имеющая топочную камеру 12, приспособленную для формирования удлиненного кипящего слоя частиц, заполняющих слой. Сепаратор частиц 14 соединяется с самой верхней частью топочной камеры 12 для разделения частиц, поступающих вместе с топочным газом. Твердый материал покидает топочную камеру через канал 13. Рециркуляционный воздуховод 16 нужен для рециркуляции выделенного твердого материала из сепаратора во внутрь самой нижней части топочной камеры 12.

Стенки 20,22,24,26,28 топочной камеры 12, сепаратор 14 и рециркуляционный воздуховод 16 обычно изготавливаются из водонепроницаемых стеночных панелей или мембранных панелей, защищенных частично огнеупорным покрытием 29, которые изображены на фиг.2.

Самая нижняя часть 30 рециркуляционного воздуховода 16, которая изображена на фиг.1 и 2, имеет чуть большее горизонтальное поперечное сечение, чем самая верхняя часть 32 рециркуляционного воздуховода 16. Кипящий слой 34 рециркулирующих частиц образуется в самой нижней части 30. Газовое пространство 36 простирается от слоя 34 до сепаратора частиц 14. Впускные отверстия 38 и 39 для рециркуляции кипящего материала из рециркуляционного воздуховода 16 во внутрь топочной камеры 12 располагаются в самой нижней части 30 топочной камеры. Впускные дымоходы 40 располагаются главным образом под впускными отверстиями 38 и 39 так, что дым и рециркулирующие частицы сразу перемещаются перед вводом во внутрь топочной камеры 12. Топочный газ может быть введен в самую нижнюю часть 30 рециркуляционного воздуховода 16, если это необходимо.

Такие поверхности теплообменника, как поверхности супернагревателя, не приведенные на чертежах, могут быть введены в кипящий слой 34 между двумя впускными отверстиями 38 и 39, расположенными в зоне теплообменника.

Впускные отверстия 38 и 39 обычно имеют узкие щелеподобные впускные проходы 42а, 42b,42е, 42f (см. фиг.2), расположенные друг над другом в рамочной конструкции 44, соединяя самую нижнюю часть 30 рециркуляционного воздуховода 16 с самой нижней частью камеры топки 12. Каждый из проходов 42а - 42f обычно имеет соотношение (h/l) высоты (h) к длине (l) не более 0,5, и обычно меньше 50 мм. Как показано на фиг.2, проходы 42а 42f обычно слегка наклонены вперед от канала 16 к камере 12, например около 10-20 градусов (на фиг.2 около 15 градусов).

Материал слоя 34 в рециркуляционном воздуховоде 16 охватывает впускные проходы 42а 42f, и поток твердых частиц внутри впускных проходов 42а 42f образуют вместе газовое уплотнение, исключающее отвод газов камеры топки из потока из камеры топки 12 при высоком давлении Р₁ через проходы 42а - 42f и слоя 34 во внутрь газового пространства 36 с более низким давлением в самой верхней части 32 рециркуляционного воздуховода 16.

Транспортирующий газ (например, воздух, инертный газ, рециркулирующий топливный газ или что-то подобное) может быть введен в самую нижнюю часть 30 рециркуляционного воздуховода 16 через нижние газовые впускные отверстия 46, 48, 50, 52 и 54 (фиг.2). Газовые впускные отверстия могут быть любого пригодного для этого типа (фиг.2). Газовые впускные отверстия могут быть любого удобного типа сопел, такого типа, обычно используемого в кипящих слоях топлива.

Исключительно или дополнительно транспортирующий газ может быть введен через газовые впускные отверстия 56, 58 и 60 (фиг.2). Транспортирующий газ, введенный через нижние газовые впускные отверстия 46-54, переносит частицы от самых нижних и верхних частей слоя 34 прямо к впускным проходам 42а 42f. Транспортирующий газ, введенный через сопло 56, переносит больше частиц, чем транспортирующий газ, введенный через сопло 58, который переносит твердый материал в основном через самые верхние впускные проходы 42а 42с, например, газ может быть введен с малым напором в основном через самое верхнее сопло 60 для переноса лишь небольшого количества твердых частиц и сохранения необходимого уровня слоя в рециркуляционном воздуховоде 16.

При регулировании транспортирующий газ проходит через различные сопла 46-60, причем оптимальный поток твердых частиц может быть установлен через все впускные проходы 42а 42f при изменении условий выполнения технологического процесса, при рециркулировании необходимого количества материала слоя 34 через проходы 42а 42f во внутрь камеры топки 12 и одновременном обеспечении достаточного уплотнения потоку твердых частиц в упомянутых проходах во время изменений условий исполнения технологического процесса, например, исключая снижение уровня слоя ниже некоторого уровня, который допускает утечку газа из камеры топки 12 через проходы 42а 42f в рециркуляционный воздуховод 16. Действие как газового уплотнения слоя само по себе удерживается на удобном уровне. Управление потоком транспортирующего газа также изменяет клапанное действие проходов 42а 42f.

При высокой нагрузке кипящего слоя материала, рециркулирующего через рециркуляционный воздуховод, транспортирующий газ может быть введен через все или почти все сопла 46-58 для того, чтобы ввести максимальное количество твердых частиц вместе с транспортирующим газом для переноса через проходы 42а 42f. В условиях низкой нагрузки лишь небольшое количество кипящего слоя материала должно быть пропущено через проходы 42а 42f. Это может быть выполнено вводом транспортирующего газа в основном через сопла 54-60, тем самым часть слоя 34, расположенная ближе всего к впускным проходам 42е и 42f, а также ближе всего к соплам 46-52, очень слабо захватывается транспортирующим газом, что приводит к рециркуляции уменьшенного количества кипящего слоя материала через проходы 42а 42f. Если устанавливается небольшой уровень слоя 34, то транспортирующий газ, вводимый через сопла 60 и 58, может пройти внутрь газового пространства 36 рециркуляционного воздуховода без переноса вообще кипящего слоя материала.

Однако следует предпринять меры, чтобы гарантировать, что уплотнение для потока твердых частиц устанавливается в проходах. В некоторых случаях может появиться газовое уплотнение, особенно в самых низких проходах 42а 42f, заполняя проходы твердыми частицами. Практически не требуется потока частиц через проходы 42а 42f для того, чтобы получить газовое уплотнение, если имеется достаточно высокий уровень твердых частиц в рециркуляционном воздуховоде, чтобы исключить отвод газов, проходящих в воздуховоде.

В зоне теплообменника между впускными отверстиями 38 и 39 зоны уплотнения для потока твердых частиц кипящий газ может быть введен через сопла для регулирования процесса обмена теплом и для переноса твердого материала с заданной скоростью из зоны теплообменника прямо к впускным отверстиям 38 и 39.

Рамочную конструкцию 44, которая приведена на фиг.1 и 2, можно легко вмонтировать в обычную трубчатую или мембранную перегородку 28. Рама 44 и щелеподобные впускные проходы 42а 42f, расположенные в раме, могут быть заранее установлены вовнутрь перегородки 20 при перекрытии перегородки с помощью огнеупорного покрытия 29. Трубки, расположенные в трубчатой перегородке 20, могут быть изогнуты (на чертеже не показано) во время изготовления, чтобы получить отверстие, необходимое для рамочной конструкции 44. Литье при возможности использования для щелеподобных проходов 42а 42f, выполненное из стирокса или другого огнеупорного материала, устанавливается в раме 44 между трубками перед покрытием трубчатой перегородки 20 с помощью огнеупорного покрытия 20, оставляя только щелеподобные проходы или отверстия 42а'- 42f', совмещенные с проходами 42а 42f.

На фиг.3 приводится еще один пример реализации настоящего изобретения. В этом примере камера теплообменника 110 соединяется с камерой реактора 112 для возврата тепла от кипящего слоя материала (не изображен) в камере реактора 112 за счет внутренней рециркуляции кипящего слоя материала через камеру теплообменника 110.

Камера теплообменника 110 соединяется с наклонной частью стенки с огнеупорным покрытием 114 нижней части стенки камеры реактора 118. Впускные отверстия 116 имеются в верхнем конце огнеупорной облицовки стенки 114. Частицы, опускающиеся вниз вдоль боковой стенки 118, собираются отверстиями 116 и попадают во внутрь камеры теплообменника 110. Поверхности теплообмена с помощью циркуляции жидкости 120 находятся в камере теплообменника 110.

Щелеподобные впускные отверстия 122 согласно настоящему изобретению имеются в самой нижней части выложенной огнеупорной части стенки 114 для повторного ввода частиц во внутрь камеры реактора 112. Проходы 122 для повторного ввода частиц во внутрь камеры реактора 112 образуют уплотнение для потока твердых частиц. Проходы 122 имеют форму узких щелей, расположенных друг над другом, причем каждая щель образует отдельный L-клапан (стопорный).

Транспортирующий газ (например воздух) вводится через сопло 124, расположенное внизу камеры теплообменника, для переноса частиц из камеры теплообменника во внутрь камеры реактора и для регулирования уплотнения для потока твердых частиц в проходах 122. Остальные сопла (не приведены на чертежах) для ввода кипящего газа могут быть использованы в зонах теплообменника в камере теплообменника 110 для регулирования теплообмена.

На фиг. 4 приводится другой пример реализации настоящего изобретения - воспроизводится часть камеры реактора 210, расположенной в реакторе кипящего слоя, и корпус 212, расположенный рядом с камерой реактора 210, и включает камеру подъема 214 и рабочую камеру 216. Корпус 212 находится частично бок о бок с одной боковой стенкой 218 камеры 210. Корпус изолируется стенкой 232 внутри камеры подъема частиц 214 и рабочей камеры 216. Отверстия 234 в верхней части стенки 232 соединяют между собой две камеры 214, 216.

Выпускное отверстие 220, расположенное в камере реактора 210, находится на первом вертикальном уровне в общей части стенки 22 между камерой подъема 214 и камерой реактора 210. Твердые частицы проходят сквозь выпускное отверстие 220 из камеры реактора 210 в камеру подъема 214 за счет перепада давления камер. Узкие щелеподобные проходы 224, образующие "радиаторное уплотнение", согласно настоящему изобретению выходят в выпускное отверстие 220, чтобы препятствовать отводу газа из одной камеры во внутрь другой и движению предметов размерами большими, чем ранее выбранный размер, из потока, движущегося из камеры реактора 210 во внутрь камеры подъема 214.

Воздушные сопла 236 находятся в камере подъема частиц для пневматического переноса твердых частиц через отверстие 234 во внутрь рабочей камеры 216. В общей стенке 228, расположенной между камерой реактора 210 и рабочей камерой 216, имеется два впускных отверстия 226 и 227 для переноса твердых частиц назад во внутрь камеры реактора 210. Транспортирующий газ и твердые частицы, переносимые газом, потоком устремляются из камеры подъема 214 через впускное отверстие 226 во внутрь камеры реактора 210.

Второе впускное отверстие 227, расположенное в пределах кипящего слоя твердых частиц в рабочей камере 216, состоит из узких щелеподобных проходов 230, расположенных друг над другом согласно настоящему изобретению. Твердые частицы проходят потоком через проходы 230 под воздействием силы тяжести или транспортируются через проходы кипящим газом, который вводится через сопло 240.

На фиг. 5 приводится еще один пример реализации настоящего изобретения. На фиг. 5 изображается камера реактора 210, расположенная в реакторе циркулирующего кипящего слоя, имеющая рециркуляционный воздуховод 312 и камеру теплообменника 314, соединенную с воздуховодом. Слой 316 твердых частиц накапливается в нижней части 318 рециркуляционного воздуховода 312. Проходы для потока твердых частиц 320, реализованные согласно настоящему изобретению, имеются в разделительной перегородке 322, расположенной между нижней частью 318 рециркуляционного воздуховода 312 и камерой теплообменника 314. Транспортирующий газ вводится через сопло 324 в нижнюю часть рециркуляционного воздуховода 312 для переноса частиц через проходы 320 во внутрь камеры теплообменника 314 и регулирования потока через уплотнение для потока твердых частиц, устанавливаемого между рециркуляционным воздуховодом и камерой теплообменника.

Твердый материал, вводимый внутрь теплообменника 314, закипает в нем и возвращается во внутрь камеры реактора 310 как избыток через отверстие 326. Дополнительные проходы, реализованные согласно настоящему изобретению, можно также иметь в нижней части разделительной перегородки 325, расположенной между камерой теплообменника 314 и камерой реактора 310, если требуется.

Использование: в реакторах с циркулирующим кипящим слоем в процессах сжигания, теплообмена, химических и металлургических процессах. Сущность изобретения: твердые частицы транспортируются из первой камеры (камеры сгорания реактора кипящего слоя) в соседнюю вторую камеру (например, камеру переноса и/или рабочую камеру), обеспечивая уплотнение для потока твердых частиц, регулируемого клапана для потока твердых частиц или того и другого в месте раздела камер. Транспортирующий газ вводится внутрь первой камеры, чтобы осуществить перенос твердых частиц в виде нескольких потоков твердых частиц из первой камеры во вторую камеру. Ряд узких проходов в разделительной перегородке, расположенных один над другим и имеющих соотношение высоты к длине не более 0,5 при высоте не более 50 мм, используется в качестве уплотнения для потока твердых частиц и регулируемого клапана для потока твердых частиц в перегородке. Транспортирующий газ может быть введен через нижнюю часть первой камеры и/или боковую стенку, расположенную напротив разделительной перегородки, а разделительная перегородка может быть облицована огнеупорным материалом рядом с первой камерой с проходами в огнеупорной облицовке, изготовленными из горючего материала, которые прожигаются во время прогрева огнеупорной облицовки. Кроме того, проходы могут быть слегка наклонены от первой камеры к второй камере, например под углом 15 градусов. 2 с. п. ф-лы, 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ переноса твердых частиц из первой камеры, заполненной твердыми частицами, в соседнюю вторую камеру, причем две соседние камеры разделены перегородкой с несколькими узкими проходами, расположенными в разделительной перегородке и соединяющими камеры, отличающийся тем, что он содержит этапы: а) ввода транспортирующего газа в первую камеру и б) переноса вместе с транспортирующим газом твердых частиц как многочисленных потоков твердых частиц из первой камеры во вторую камеру через узкие проходы, расположенные в разделительной перегородке так, что узкие проходы используют как уплотнитель для потока твердых частиц и/или регулируемый клапан для потока твердых частиц. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы а и б осуществляют введением твердых частиц в систему кипящего слоя из пласта твердых частиц в первой камере в твердые частицы в состоянии кипения или в состоянии пневматического перемещения, расположенные во второй камере. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап б осуществляют переносом частиц через проходы, имеющие соотношение высоты h к длине l не более 0,5. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап а осуществляют путем ввода транспортирующего газа через нижнюю часть первой камеры и/или с противоположной одной боковой стенки разделительной перегородки, расположенной в первой камере. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы а и б осуществляют переносом твердых частиц из камеры сгорания, расположенной в топке кипящего слоя, в соседнюю рабочую камеру, имеющую кипящий слой частиц. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы а и б осуществляют повторной циркуляцией твердых частиц в топке кипящего слоя из внутренней камеры теплообменника, имеющей кипящий слой твердых частиц, в камеру сгорания. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы а и б осуществляют переносом твердых частиц, расположенных в топке циркулирующего кипящего слоя, из слоя твердых частиц в обратном воздуховоде в камеру сгорания топки. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап б осуществляют переносом твердых частиц как многочисленных потоков твердых частиц через по существу горизонтальные щелеподобные проходы, причем проходы расположены один над другим. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап б осуществляется переносом твердых частиц как несколько горизонтальных потоков твердых частиц через проходы, имеющие высоту не более 50 мм. 10. Устройство для переноса твердых частиц из первой камеры, имеющей твердые частицы, в соседнюю вторую камеру, причем две соседние камеры разделены перегородкой, отличающееся тем, что оно содержит газовые впускные средства для ввода транспортирующего газа в первую камеру и по меньшей мере два узких прохода, выполненных один над другим в разделительной перегородке, соединяющих камеры для обеспечения уплотнения для потока твердых частиц и/или регулируемого клапана для потока твердых частиц. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что проходы имеют соотношение высоты h к длине l не более 0,5. 12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что по меньшей мере два прохода, расположенных один над другим, выполнены объединенными вместе в форме типа радиатора, в рамочной конструкции в разделительной перегородке, причем проходы выполнены горизонтальными, при этом каждый проход имеет высоту не более 50 мм. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что по меньшей мере две рамочные конструкции размещены рядом в разделительной перегородке и разделены промежутком по горизонтали между собой. 14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что газовые впускные средства содержат множество сопл для транспортирующего газа, расположенных в первой камере перед рамочными конструкциями для переноса твердых частиц через проходы. 15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит поверхности теплообменника, расположенные в первой камере, в зонах, прилегающих к промежуточных пространствам между рамочными конструкциями. 16. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что проходы имеют соотношение высоты h к длине l не более 0,5. 17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что проходы расположены под углом по меньшей мере 10^o по отношению к горизонтали. 18. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что проходы расположены под углом по меньшей мере 10^o по отношению к горизонтали. 19. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первая камера является камерой сгорания, а вторая камера является рабочей камерой. 20. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первая камера является рабочей камерой, а вторая камера является камерой сгорания. 21. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первая камера является обратным воздуховодом, а вторая камера является камерой сгорания. 22. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третью камеру, расположенную рядом с первой и второй камерами, причем третья камера отделена от первой камеры частью первой разделительной перегородки, при этом первая разделительная перегородка первой имеет удаление от первых узких проходов, соединяющих между собой первую и вторую камеры, по меньшей мере два узких прохода, расположенных один над другим в первой разделительной перегородке, соединяющих первую и третью камеры, для обеспечения уплотнения для потока твердых частиц и/или регулируемого клапана для потока твердых частиц, причем третья камера отделена от второй камеры второй разделительной перегородкой, имеющей проход, соединяющий вторую и третью камеры, при этом первая камера содержит камеру сгорания, вторая камера содержит камеру переноса, а третья камера содержит рабочую камеру. 23. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что разделительная перегородка внутри первой камеры облицована огнеупорным материалом. 24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что оно по меньшей мере имеет два прохода, расположенных в облицовке с огнеупорным покрытием с узкими проходами в разделительной перегородке. 25. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что узкие проходы в огнеупорной облицовке выполнены прожигом горючего материала в форме проходов, имеющихся в перегородке, перед ее покрытием огнеупорной облицовкой, причем проходы образованы прожигом во время прогрева огнеупорной облицовки, в результате чего образованы узкие проходы в оставшейся части перегородки.