專利名稱：監(jiān)測流化床反應器中內循環(huán)的方法和裝置及裝有此裝置的反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測流化床反應器中的內循環(huán)的方法和裝置以及裝有此種裝置的反應器。
更嚴格地說，本發(fā)明涉及用于監(jiān)測循環(huán)的流化床中的固體顆粒的內循環(huán)流動速率的方法和裝置，該流化床包括一個底部區(qū)(流態(tài)化氣體注入進此區(qū))和一個被壁包圍起來的頂部區(qū)。
在有循環(huán)的流化床的反應器中，一些固體由該反應器中出來，進行外循環(huán)，而一些固體沿著壁的內表面下落，從而造成“內”循環(huán)。此種內循環(huán)的流動速率的大小主要取決于反應器中的固體的裝料量，以及流態(tài)化條件。
至今還沒有用于靠連續(xù)測量所述的流動速率來對內循環(huán)的流動速率進行監(jiān)測的裝置。本發(fā)明提供了這樣一個裝置。
按照本發(fā)明，此方法包括連續(xù)并局地地測定沿所述壁下落的固體的流速。
按照本發(fā)明，此種用于連續(xù)監(jiān)測循環(huán)的流化床中的固體顆粒的內循環(huán)流動速率的裝置用來實現這種方法，它包括一個采樣罐，用來對內循環(huán)固體進行采樣，該罐固定在反應器的所述壁中的一個壁上，并設有流態(tài)化裝置；一根排放管，用來由所述罐中把所述固體排出，并把它們輸送到測量裝置中，用以測量所述固體的流動速率；以及一根回流管，用來把所述固體由測量裝置返回到反應器中。
這樣一種監(jiān)測裝置使得可以在循環(huán)的流化床反應器中的不同位置檢測固體顆粒的內循環(huán)流動速率之差。這樣，可以檢測出反常的濃度現象，例如“高煙囪效應”或在反應器的不同隔間中濃度的不均勻。這樣，可以采取適當的措施，例如可以調節(jié)對所關心的隔間送入的氣量。
最好，用來測定流速的測量裝置設置在反應器的外面。
在一個優(yōu)選的實施例中，流速測量裝置包括第一溫度測量裝置，用來測量采樣罐的出口處固體的溫度；一個冷卻裝置，用來冷卻這些固體；以及第二溫度測量裝置，用來測量冷卻裝置的出口處固體的溫度。
本發(fā)明還提供了一種設計用來構成此監(jiān)測裝置的冷卻裝置，它包括一根排放管，此管向下傾斜，有一根縱向軸線x—x，此管設有一個耐火材料的襯里，它在其頂部接受固體顆粒，并且它與一個冷卻裝置有關，該裝置在一個固體接受罐中包括一組熱交換管，冷卻流體流過這些管，還包括一個能使固體顆粒流動的空氣送入組件；按照本發(fā)明，該固體接受罐由所述管體構成，此管體相對于水平面傾斜至少5度。
最好，所述管體傾斜5度至20度的角度。
最好，該組熱交換管由平行于管體的軸線x—x伸展的管道構成。
所述管體可以設有一個阻擋壁，用來阻擋固體顆粒，此壁位于那組熱交換管的下游，并且最好是一個可以抽出的橫向的壁。
為此目的，所述的阻擋壁由重疊放置的細長件構成，這些細長件是可以移走的。
熱交換管是共軸的多對管道，冷卻流體的入口和出口都位于管體的同一端。
空氣送入組件包括噴嘴，它們穿透管體的底部，并通過位于管體下面的分成隔間的供氣支管向它們送氣。
本發(fā)明還提供了一種用來測定固體流的溫度的溫度測量裝置，此裝置構成包括在監(jiān)測裝置中的第二溫度測量裝置。它包括在直到阻擋壁頂部的多個高度上的溫度測定探頭；以及設置在管體的延伸部分中所述的阻擋壁的下游的一個溫度測量探頭，該延伸部分設有流態(tài)化噴嘴。
最后，本發(fā)明也提供了一個設有至少一個監(jiān)測裝置的反應器；它包括在其內邊緣上分布的多個監(jiān)測裝置，這些裝置設置在同一高度上。
在此反應器的一個優(yōu)選實施例中，它包括內部沸騰床，它們通過其頂部(該頂部接受沿著頂部區(qū)的壁落下的固體物質)與反應器的內部連通，并靠在用作溢流壁或“溢流道”的壁的整個長度上溢流，把這些固體物質部分地返回到底部區(qū)，至少某些監(jiān)測裝置有由內部床的各自隔間所構成的其自己的采樣罐。
下面參考著附圖更詳細地描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，附圖中有

圖1為一個循環(huán)的流化床反應器的垂直剖面圖；圖2為本發(fā)明的監(jiān)測裝置的垂直剖面圖；圖3為圖2的IV—IV線的剖面圖；圖4為本發(fā)明的冷卻裝置的縱向剖面圖；圖5為圖4的VI—VI線的剖面圖6為圖4的VII—VII線的剖面圖；圖7為一個設有內部床，并裝有本發(fā)明的裝置的循環(huán)的流化床反應器的垂直剖面圖；圖8為圖7的VIII—VIII線的剖面圖；圖1示出常規(guī)的循環(huán)床反應器的運行。該循環(huán)床反應器包括一個向上擴張開的底部區(qū)3和一個矩形的頂部區(qū)2。底部區(qū)3設有一個流態(tài)化格柵11，格柵11下面的主空氣注入裝置12，格柵11上面的第二空氣注入裝置13，以及燃油送入裝置10。包圍著下部區(qū)3的壁5設有熱交換管。頂部區(qū)2也被設有熱交換管的壁4包圍起來。
固體顆粒在格柵11的上面朝著反應器的頂部上升，如箭頭6所示。這些顆粒朝著壁4，5分開，并朝著底部降落下來。然而，最微細的一部分顆粒被再夾帶著朝向頂部，作如7所示的漩渦運動。其它顆粒朝向壁4，5運動，并沿著壁朝底部向下運動，如箭頭8所示。
用于連續(xù)監(jiān)測固體顆粒的內循環(huán)流動速率的本發(fā)明的監(jiān)測裝置的一個優(yōu)選實施例示于圖2和3。
它包括一個采樣罐100，用來對內循環(huán)固體進行采樣，該罐固定在反應器的所述壁4中的一個壁上，并設有流態(tài)化裝置，此裝置以實質上已知的方式由與“空氣盒”室102相連接的一根流態(tài)化氣體送入管101和在罐100的底部或底板上分布的送氣噴嘴103組成；流態(tài)化狀態(tài)的設定取決于罐100中的壓力差，使得防止產生任何溢流；該罐最好由高熔點金屬制成；一根排放管110，用來由所述罐100中把所述固體排出，并把它們輸送到測量裝置130中，用以測量所述固體的流動速率，該測量裝置裝在反應器的外面；以及一根回流管120，用來把所述固體由測量裝置130返回到反應器中。
流動速率測量裝置130的一個優(yōu)選實施例示于圖4。它包括第一溫度測量裝置300，用來測量罐100的出口處所述固體的溫度；一個冷卻裝置200，用來冷卻這些固體；以及第二溫度測量裝置400，用來測量冷卻裝置200的出口處固體的溫度。
如圖4所示，本發(fā)明的冷卻裝置包括一根排放管201，它相對于水平面向下傾斜5度至20度的角度，它有一根縱向軸線x—x，此管設有提供隔熱及機械保護的一個耐火襯里202，并且它通過一根輸入管203在其頂部接受熱的固體顆粒。
傾斜的管體201設有流態(tài)化組件207，用來使固體顆粒流態(tài)化，并設有一個橫向的阻擋壁204，用來阻擋固體顆粒。這樣，在管體201的內部，在輸入管203與壁204之間構成了一個用來接受固體顆粒的流態(tài)化罐。壁204只在管體201內截面的一部分范圍內伸展，在其頂部確定了一個通道205，可以通過此通道把顆粒排出。
阻擋壁204是可以抽出的，并由重疊放置的細長件構成，如下面參考著圖6所描述的那樣，這些細長件是可以移走的。
在固體接受罐中有一個冷卻裝置，該裝置包括一組熱交換管206，冷卻流體流過這些管。
這組熱交換管206由平行于軸線x—x伸展的管道261構成，并被放置在橫向壁的上游部分。熱交換管261是共軸的多對管道，流體的入口262和出口263位于管體201的同一端，即在管體201的較高的端壁211的外面。最好，也把這組管道206緊固在管體201的較高的端壁211上。這樣，當反應器停止時，靠移開這一端壁211就可以把這組熱交換管206移開，并且，如果必要，進行維護和修理。為了把這組做成懸臂形的管道固定在位，在這組管道261的靠近阻擋壁204的那一端的附近設有一個固定裝置264。
朝向輸入管203的金屬屏蔽212保護頂部的熱交換管261。
下面將參考著圖5更詳細地描述這組熱交換管206。
流態(tài)化組件207包括噴嘴271，它們在以這樣的方式制作的固體接受罐的底部穿透管體201，通過位于管體201下面的供氣支管272向它們送氣。取決于固體接受罐的長度的不同，可以設置多根供氣支管272。通過入口273把流態(tài)化氣體注入這些供氣支管272。
如圖5所示，這組熱交換管206包括彼此平行放置的一定數目的管道261，并被橫方向上和縱方向上分布的被焊上的翅片265固定住，使得形成管道的一個剛性組件。在懸臂端的附近設有一個由過梁641構成的固定裝置264，此裝置被固定在焊到管體201的金屬外殼上的兩個座架642上，此裝置支撐著托架643，該組管206的底部管道就放置在這些托架中。每根熱交換管261由一對共軸的管道組成，其內管與冷卻流體入口262相連接，而其外管與冷卻流體出口263相連接，此兩根管道在其靠近橫向壁204的端部彼此連通。
在入口262和出口263測得冷卻流體(通常為水)的入口溫度tee和出口溫度tse流體的流速de是已知的。
可以把多個流態(tài)化噴嘴271在橫向上沿著并列的線放置，通過供氣管道274把噴嘴連接到供氣支管272上。在管體201的內部，把流態(tài)化氣體供氣管道274嵌入加厚的耐火材料221中。
圖6中更詳細地示出阻擋壁204。
在把該壁204插入的位置，管體201有一個由延伸部分213確定的側面開口，使得此開口為平面和長方形的。壁204為可抽出的抽屜形，把壁204插入到該開口中。
此壁的外面部分241呈一個蓋的形狀，它可以壓靠在管體201的延伸部分213上，并比如用螺栓242固定在其上。外面部分241支撐著構成阻擋壁本身的里面部分。為了這一目的，把第一管形柱體243固定到外面部分241上，使得它們在管體201的內部容積的整個高度上成并列的直線。把由重疊放置并可以移開的細長件構成的管道244連接到所述第一柱體243上。管道244的長度是這樣的，在其另一端它們可以連接到一個圓形部分245上，該部分支撐著在管體201的內部容積的整個高度上成并列的直線相應地設置的第二管形柱體246。一旦把一定數目的管道244連接到外面部分241上和圓形部分245上，并把壁204插入到管體201中之后，該圓形部分245就壓靠在管體201的內表面上。
一旦確定了阻擋壁204所需要的高度(此高度使得顆粒流覆蓋該組熱交換管)，需要裝配的管道244的數目就確定下來了?？蛇x擇的是，在使裝置的運行停下來時，并為了使冷卻裝置得到最佳的運行，把阻擋壁204拆下，把適當數目的管道244連接在一起進行組裝，并把壁204重新裝上，使得冷卻裝置可以運行。
外面部分241設有通道247，在此通道中設有熱電偶線，使得能在直到阻擋壁204頂部的多個高度上測定溫度。為了使這樣的測定成為可能，外面部分設有人容易接近的外部連接盒248和把手249，用來把阻擋壁204移開和裝上。
選用了包括管道244和管形柱體243及246的結構是因為此結構對于制作和組裝來說比較簡單并可靠。然而，也可以用有不同形狀的重疊放置部件制作這種高度可調的橫向壁。
圖4中示出用來在罐100的出口測定固體的溫度的溫度測量裝置300。
此裝置設置在冷卻裝置200的管體201的上游部分，它包括三個穿透排放管110的溫度測量探頭301，302，303。這些探頭可以選擇性地設置在不同的高度，并且沿著排放管110的周邊排布，使得它們彼此離開120度。這使得可以測定冷卻裝置200的入口處固體的平均入口溫度tes。
圖4中也示出用來在冷卻裝置200的出口測定固體的溫度的第二溫度測量裝置400。
它包括在直到阻擋壁204頂部的多個高度上的溫度測定探頭。如上所述，這些探頭最好是設在管道244中的熱電偶線，并且通入阻擋壁204的外面部分241的通道247中。
此第二溫度測量裝置還包括設置在管體201的延伸部分401中所述的阻擋壁204的下游的倒T形的一個溫度測定探頭402，該延伸部分設有流態(tài)化噴嘴403。把這些噴嘴安排成與冷卻裝置200中的一樣。它們穿透管體的延伸部分401的底部，并通過位于管體的延伸部分401下面的供氣支管404向它們供氣。經過入口405把流態(tài)化氣體注入到供氣支管404中。這個附加的流態(tài)化處理可以使得管體的延伸部分401中的固體顆粒的流動變均勻。
可供選用的是，可以在管體的延伸部分401的端部設置另外一個直線探頭406。
這樣，靠第二溫度測量裝置400可以測定冷卻裝置200的出口處固體顆粒的平均出口溫度tss。
因此，可以通過計算焓的平衡確定流過冷卻裝置200的固體的流速。更嚴格地說，此平衡給出下列關系dscps(tes－tss)＝decpe(tse—tee)其中ds為所求的固體顆粒的流速；tes，tss，de，tse，以及tee已經如上所述測出，cps和cpe為固體顆粒和冷卻流體的比熱(每單位質量)。
一個有關的調節(jié)系統(tǒng)使得這些計算可以連續(xù)地進行。
可以用至少一個如上所述的監(jiān)測裝置裝備一個反應器。例如由本申請人注冊的法國專利申請No.2690512已經知道，反應器可以設有如圖7所示的內部沸騰床22，23。這些沸騰床22，23通過其頂部(該頂部接受沿著頂部區(qū)2的壁4落下的固體物質)與反應器的內部連通，并靠在用作溢流壁或“溢流道”28，29的壁的整個長度上溢流，把這些固體物質部分地返回到底部區(qū)3。
底部區(qū)3設有一個流態(tài)化格柵11(此格柵可以被分成隔間)，以及格柵11下面的主空氣注入裝置12。也以本質上已知的方式設置了格柵11上面的第二空氣注入裝置13和燃油供給裝置10。包圍底部區(qū)3的壁5設有熱交換管，頂部區(qū)2也被設有熱交換管的壁4所包圍。
圖8是圖7所示的反應器的水平剖面圖。在其內邊緣分布著多個監(jiān)測裝置，這些裝置被設置在同一高度上。
自然，本發(fā)明的監(jiān)測裝置可以安裝在需要連續(xù)監(jiān)測固體顆粒的內循環(huán)的反應器的任何位置。最好，如圖7和8所示，這些裝置100，200設置在流態(tài)化格柵的每一個隔間的側壁上。
例如，如果反應器在橫向上被分割成三個隔間111，112，和113，如圖8所示，在每一個側壁上設置三個裝置100，200，使得在每一個角落有一個，在每個壁的中心有一個。
這樣，根據由這些監(jiān)測裝置的測量結果，可以調整向各隔間饋送氣體的縱向和橫向分布。
最好，這些監(jiān)測裝置設置在內部床22，23以上的一個平面中，或者如圖7，8中所示，設置在內部床的高度上。不管在哪種情況下，設置在反應器測壁上的每一個監(jiān)測裝置都最好有由相應的內部床22，23的各自隔間所構成的其自己的采樣罐100。
權利要求
1.一種連續(xù)監(jiān)測循環(huán)的流化床中的固體顆粒的內循環(huán)流動速率的方法，該流化床包括一個底部區(qū)(3)(流態(tài)化氣體注入進此區(qū))和一個被壁(4)包圍起來的頂部區(qū)(2)，所述方法的特征在于它包括連續(xù)并局地地測定沿所述壁(4)下落的固體的流速。
2.一種用來連續(xù)監(jiān)測循環(huán)的流化床中的固體顆粒的內循環(huán)流動速率的監(jiān)測裝置，用來實現按照權利要求1的方法，該流化床包括一個底部區(qū)(3)(流態(tài)化氣體注入進此區(qū))和一個被壁(4)包圍起來的頂部區(qū)(2)，所述裝置的特征在于它包括一個采樣罐(100)，用來對內循環(huán)固體進行采樣，該罐固定在反應器的所述壁(4)中的一個壁上，并設有流態(tài)化裝置；一根排放管(110)，用來由所述罐(100)中把所述固體排出，并把它們輸送到測量裝置(130)中，用以測量固體顆粒的流動速率；以及一根回流管(120)，用來把所述固體由測量裝置(130)返回到反應器中。
3.按照權利要求2的裝置，其特征在于用來測定流速的測量裝置(130)設置在反應器的外面。
4.按照權利要求3的裝置，其特征在于流速測量裝置(130)包括第一溫度測量裝置(300)，用來測量采樣罐(100)的出口處所述固體的溫度；一個冷卻裝置(200)，用來冷卻這些固體；以及第二溫度測量裝置(400)，用來測量冷卻裝置(200)的出口處固體的溫度。
5.一種設計用來構成按照權利要求4的監(jiān)測裝置的冷卻裝置，它包括一根排放管(201)，此管向下傾斜，有一根縱向軸線x—x，此管設有一個耐火材料的襯里(202)，它在其頂部接受固體顆粒，并且它與一個冷卻裝置有關，該裝置在一個固體接受罐中包括一組熱交換管(206)，冷卻流體流過這些管，還包括一個能使固體顆粒流動的空氣送入組件(207)，所述的冷卻裝置的特征在于該固體接受罐由所述管體(201)構成，此管體相對于水平面傾斜至少5度。
6.按照權利要求5的裝置，其特征在于所述管體(201)傾斜5度至20度的角度。
7.按照權利要求5或6的裝置，其特征在于該組熱交換管(206)由平行于管體(201)的軸線x—x伸展的管道(261)構成。
8.按照權利要求5至7中任何一個的裝置，其特征在于所述管體設有一個阻擋壁(204)，用來阻擋固體顆粒，此壁位于那組熱交換管(206)的下游。
9.按照權利要求8的裝置，其特征在于所述的阻擋壁(204)是一個可以抽出的橫向的壁。
10.按照權利要求9的裝置，其特征在于所述的阻擋壁(204)由重疊放置的細長件(244)構成，這些細長件是可以移走的。
11.按照權利要求7的裝置，其特征在于熱交換管(261)是共軸的多對管道，冷卻流體的入口(262)和出口(263)都位于管體(201)的同一端。
12.按照權利要求5至11中任何一個的裝置，其特征在于空氣送入組件(207)包括噴嘴(271)，它們穿透管體(201)的底部，并通過位于管體(201)下面的分成隔間的供氣支管(272)向它們送氣。
13.一種用來測定固體流的溫度的溫度測量裝置，此裝置構成包括在按照權利要求4的監(jiān)測裝置中的第二溫度測量裝置(400)，并且此裝置與按照權利要求5至10中任何一個的冷卻裝置有關，所述溫度測量裝置的特征在于它包括在直到阻擋壁(204)頂部的多個高度上的溫度測定探頭；以及設置在管體(201)的延伸部分中所述的阻擋壁(204)的下游的一個溫度測量探頭(402)，該延伸部分設有流態(tài)化噴嘴(403)。
14.設有至少一個按照權利要求2至4中任何一個的監(jiān)測裝置的反應器，所述反應器的特征在于它包括在其內邊緣上分布的多個監(jiān)測裝置，這些裝置設置在同一高度上。
15.按照權利要求14的反應器，它包括內部沸騰床(22，23)，它們通過其頂部(該頂部接受沿著頂部區(qū)(2)的壁(4)落下的固體物質)與反應器的內部連通，并靠在用作溢流壁或“溢流道”(28，29)的壁的整個長度上溢流，把這些固體物質部分地返回到底部區(qū)(3)，所述反應器的特征在于至少某些監(jiān)測裝置有由內部床(22，23)的各自隔間所構成的其自己的采樣罐(100)。
16.基本上如這里參考著附圖所描述的和在附圖中所說明的監(jiān)測裝置。
全文摘要
一種用于連續(xù)監(jiān)測循環(huán)的流化床中的固體顆粒的內循環(huán)流動速率的監(jiān)測方法和裝置，該流化床包括一底部區(qū)和一被壁包圍起來的頂部區(qū)。該裝置包括一采樣罐，用來對內循環(huán)固體進行采樣，該罐固定在反應器的所述壁中的一個壁上，并設有流態(tài)化裝置；一排放管，用來由所述罐中把所述固體排出，并把它們輸送到測量裝置中，用以測量固體顆粒的流動速率；以及一回流管，用來把所述固體由測量裝置返回到反應器中。
文檔編號B01J8/24GK1126635SQ95109619
公開日1996年7月17日 申請日期1995年7月26日 優(yōu)先權日1994年7月28日
發(fā)明者西爾瓦斯特·蘇蘭尼提, 簡·X·莫林 申請人:Gec阿爾松·斯坦工業(yè)公司