一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置

摘要

本发明公开了一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置，包括进料通道、物料分配核心区域和出料通道；在整个装置的底部带有风室系统；所述进料通道与物料分配核心区域的进料口连通，所述出料通道与物料分配核心区域的出料口连通，且每个出料通道上均设置有闸阀；所述风室系统中设置有多个风室分别与物料分配核心区域以及各个出料通道对应。本发明主要利用鼓泡床的流通传递特性和移动床的封闭控压原理，通过单通道控制进料并结合多通道出料的形式形成一种对多床体系物料循环实现精确控制的分配装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置，用于提高低品 质劣质燃料的利用效率。

背景技术

随着循环流化床在煤炭和生物质热转化领域的发展，逐渐形成了以循环物料为能量 循环载体的双床、三床、四床等多床循环体系。而且已经出现在煤气化、生物质燃烧等 领域上的典型应用。在这个过程中，循环物料，特别高温循环物料在双床、三床等多床 体系中的分配和控制是这个过程中重要环节。例如，双床体系中，其中一个床的温度在 高倍率循环过程中直接受到循环物料的控制，如何匹配性控制副床床温就是双床系统稳 定运行的关键环节。分配装置主要功能一方面满足颗粒循环流通需要，同时另一方面也 要满足防止气体反窜从而满足稳定体系压力流场的需求。这个过程要求分配装置既要具 有流通特性也要有密封特性。在循环流化床系统中返料阀起到类似作用，但该装置仅限 于循环物料作用，不具有分配物料功能。也有专利介绍具有双通道的分配阀，中国发明 专利200510102904.6公开了一种具有分配功能的分配阀，通过设置数值分流板实现物料 的双通道分配功能，但在底部设置了分流板，相当于将底部隔断阻隔了颗粒之间的流动 性，容易造成偏流和沟流，同时风室在功能分区上并不完善，无法实现匹配性的分散控 制，增加了现场控制难度。实际应用效果不理想，主要原因在于结合移动床与鼓泡床机 理的分配阀操作较为麻烦，操作空间较窄。

发明内容

发明目的：根据国内外循环流化床发展前沿和多床体系物料平衡需求，本发明提供 一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置，用于解决现有的多床循环体系 中的分配装置易造成偏流和沟流、且风室功能区分不完善、现场控制难度大、操作繁琐 等技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置，包括进料通道、物料分配 核心区域和出料通道；在整个装置的底部带有风室系统；所述进料通道与物料分配核心 区域的进料口连通，所述出料通道与物料分配核心区域的出料口连通，且每个出料通道 上均设置有闸阀；所述风室系统中设置有多个风室分别与物料分配核心区域以及各个出 料通道对应。

将上述装置应用于多床循环体系的物料循环和分配中，虽然不同的多床循环体系具 有不同的组合，但只要将本装置的进料通道安装在多床循环体系中的气固分离装置的物 料出口，这里气固分离装置的固体物料出口可以是一个也可以多个，即进料通道不限于 一股料进入，只要求进入本装置前形成单一出料口即可，另外需要将本装置中的出料通 道与多床循环体系中的各个移动床连通，具体连通通道的设置以及连通方式的选择可根 据工艺需求确定。物料通过进料通道并流入物料分配核心区域中，通过风室系统的作用， 通入流化风使得固体物料呈现流化鼓泡状态，这里的物料分配核心区域和风室系统整体 可以用鼓泡床实现，通过控制风室系统实现物料在相应的出料通道中流动并进入多床循 环体系中形成并维持稳定的工作状态。

因此，本发明通过移动床形成料封满足多床循环体系对于压力闭合的需求，同时结 合鼓泡床将静压力转化为流动动力实现物料不同层次的分配功能，利用上述两种床在控 制颗粒移动上的典型不同，形成移动床控制物料通道、鼓泡床控制物料流通导向的多通 道复杂多体系流动分配装置。同时结合边壁流与主流体流动以及速度差异性，通过设置 的多仓风室、分区风室，根据需要调节不同风室的风速，精确控制具有差异性流体的流 动特点，在不同功能区间实现流化状态不同以此控制物料的平衡控制，可以通过设置反 馈装置，形成优化控制策略。进一步在分配装置内部设置卸灰口，实现循环灰分在数量 上的可控。

进一步的，在本发明中，还包括卸灰管和冷渣机，所述卸灰管一端连通至物料分配 核心区域的卸灰口，所述卸灰口位于物料分配核心区域底部的几何中心位置处，卸灰管 的另一端连通至冷渣机。卸灰口的直径设置成小于进料通道

进一步的，在本发明中，所述风室系统包括一个核心风室和多个出料通道侧壁风室； 核心风室包括中心风室和周边风室，其中中心风室对准物料分配核心区域的中心区域， 周边风室位于中心风室周围并对应各个出料通道；出料通道侧壁风室与出料通道对应， 且对准出料通道的侧壁位置设置。

进一步的，在本发明中，所述进料通道从入口位置到与物料分配核心区域连接的出 口位置之间的垂直高度设置为多床循环体系压降的3～5倍。

进一步的，在本发明中，所述出料通道两两成对设置和不成对设置均可。如设置成 双通道、四通道、六通道等依次类推的成对设置，由于物料从进料通道中落入物料分配 核心区域时是均匀分布的，所以以成对的方式设置可以最大程度地均匀分配物料从各个 工作的出料通道中出料。同时考虑循环物料紧急排料之用途，通道成对出现便于控制炉 内稳定以及紧急大量排渣的需求。当所述出料通道成对出现时，成对通道为平衡和控制 物料流出速度的不均匀性，出料通道之间设置夹角，其中出料通道间的夹角在竖直平面 内的投影控制在15°～30°。也可以根据实际需要，进行不成对设置，如设置成单通道、 三通道、五通道等奇数通道，而且各通道间的夹角在竖直平面内的投影同样设置成15° ～30°，进而改变各出料通道间的流动状态从对称分布到不对称分布的变化，达到不对 称物料分配的效果。进一步的，在本发明中，本装置物料进料通道进口形状可选方形、 多边形、椭圆形以及圆形等，但优选圆形，有利于物料流通顺畅。

进一步的，在本发明中，所述进料通道和出料通道为可替换式管道，根据工艺安排 可以更换选用不同长度的管道，且选用的材质为耐高温耐磨不锈钢材料。这样便于实现 联合控制料封高度和通流截面调节。

进一步的，在本发明中，出料通道可以设置在同一平面，也可以设置在不同平面呈 现空间错落排布；并且出料通道截面不小于进料通道截面。

有益效果：

本发明所述的一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置主要利用鼓 泡床的流通传递特性和移动床的封闭控压原理，通过单通道控制进料并结合多通道出料 的形式形成一种对多床体系物料循环实现精确控制的分配装置，具有如下优点：

1、适应性广，可以适应于各种对物料分配有要求的体系中。

2、料封可控，返料量可控，可以采用不同高度进口管道实现料封高度可控，可以 实现多床循环体系对不同压差要求，通过控制卸灰口的卸灰量，可以实现返料量控制和 整个多床循环体系循环固体物料量。

3、分区流化，根据不同风室功能分区，控制不同风室压力和流量控制相应区域流 化效果实现分区流化，解决进料管路、返料管路、中心区域、边壁区域、卸渣区域、移 动床与鼓泡床区域交叉地带等部分对流化强度的不同要求而引起的困难。

4、多通道协同分配物料，通过设置不同通道和物料分配核心区域的独特结构实现 多通道物料的同时协同分配，实现多床体系功能上的协同效应，最大化实现多床循环体 系为物料分配的需求。

附图说明

图1表示一种四床体系循环物料平衡控制的四通道分配装置示意图；

图2表示两通道底部风室说明图；

图3表示左出料通道的局部视图；

图4表示四通道分配阀俯视图；

图5表示三通道分配阀俯视图；

图6表示适用于三床体系的三通道分配阀应用实例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示的一种适用多床体系循环物料平衡控制的多通道分配装置，用于多床循 环体系的物料循环和分配，包括进料通道1、物料分配核心区域7和出料通道；在整个 装置的底部带有风室系统；所述进料通道1与物料分配核心区域7的进料口连通，所述 出料通道与物料分配核心区域7的出料口连通，且每个出料通道上均设置有闸阀；所述 风室系统中设置有多个风室分别与物料分配核心区域7以及各个出料通道对应。还包括 卸灰管19和冷渣机20，所述卸灰管19一端连通至物料分配核心区域7的卸灰口，所述 卸灰口位于物料分配核心区域7底部的几何中心位置处，卸灰管19的另一端连通至冷 渣机20。

所述风室系统包括一个核心风室和多个出料通道风室，其中核心风室与物料分配核 心区域7对准，一个出料通道风室与一个出料通道对应；核心风室和出料通道风室均包 括中间风室和侧壁风室，其中侧壁风室分布于中间风室的两侧，且核心风室的中间风室 与物料分配核心区域7的中心对准，核心风室的侧壁风室与物料分配核心区域7的侧壁 对准，出料通道风室的中间风室与相应的出料通道的中心对准，出料通道风室的侧壁风 室分别与相应的出料通道的侧壁对准。

实施例1、

以图3所示的包含左右两个出料通道的底部风室说明图，由此说明多风室自动化 精确控制方法。风室9、12、14、15、16为核心风室，并且其中的风室15为中心风 室，风室9、12、14、16为该中心风室的周边风室，并且风室14、16分别对一左出 料通道和右出料通道，风室14、15、16为流化控制主要供风区域，占总风量的70％， 其中的中间风室15位于卸灰口6的附近，且风量大于其他两个风室，至少占核心风 室风量的60％以上。风室8、11、10、13为出料通道侧壁风室，如图3所示，风室8、 11对准于左出料通道的侧壁位置，相应的，风室10、13对准右出料通道的侧壁位置， 由于出料通道侧壁风室的主要功能在于克服边壁阻力，所以这4个风室的风量占总风 室风量的30％。对所有风室所连接的管路上均安装流量控制仪表，以便进行实施调节。 根据工程经验和装置负载情况，设置相应程序可以实现分配阀的无人值守控制和智能 化操作。

实施例2

一种适用于四床体系的四通道分配阀的使用方式，如图1-4所示，四个出料通道 分别为左出料通道2、右出料通道3、前出料通道4和后出料通道5，颗粒物料通过 分离设备进入进料通道1，此时，卸灰口6连接的卸灰管19应当关闭装有的截止阀 防止固体物料流出。当高温物料进入物料分配核心区域7时，风室9、12、14、15、 16开始通入流化风使得固体物料呈现流化鼓泡状态，分配阀温度开始升高，升高速 度较慢。此时可以打开卸灰管19上的截止阀使冷灰从分配阀中流出。当分配阀中物 料温度升高较快时或者温度达到700℃，关闭卸灰管19上的截止阀。同时开启左出 料通道2上的左闸阀18，开启左侧风室8、11，调节流化风在流化倍数5-7左右。在 开启左侧所有风室8、11时，其余出料通道相关风室应该关闭。当左侧出料通道2 实现稳定运行后表明启动调试过程结束，根据生产工艺需求依次开启其他出料通道， 此后可以维持多通道的稳定运行。

实施例3

本实施例适用于热解-干燥-燃烧三床体系的三通道分配阀应用实例，如图5所示， 包括左出料通道2、右出料通道3和后出料通道5，具体装置连接如图6所示，进料 通道1连接旋风分离器24，左出料通道2连接主气流床21，右出料通道3连接干燥 床23，后出料通道5连接热解床22。主气流床21是固体颗粒获取热量和实现燃烧或 者气化的主要流化床，可以采用气流床、输送床等。当高温固体经过旋风分离器24 后，进入分配装置的进料通道1。调节底部风室实现物料进入干燥床23，含水物料被 干燥，所述干燥床23与主气流床21、热解床22连通，从干燥床23出来的干燥物料 通过可以进入主气流床21燃烧或者气化，也可以进入热解床22进行热解气化，可根 据工艺需求，在本实施例中物料进入热解床22进行热解产生燃气。干燥物料进入热 解床22后与通过后出料通道5出来的高温固体颗粒进行混合，实现热解形成低含水 高热值燃气。分配装置中的剩余固体颗粒通过左出料通道2进入主气流床21进行再 次升温，当颗粒循环量不够时，可以补充固体载体，当三床体系循环量过量时，可以 通过卸灰口6进行卸灰以平衡物料分配。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。