[实用新型]一种可规模放大的颗粒多床循环和气密流化床结构

说明书

本实用新型公开了一种可规模放大的颗粒多床循环和气密流化床结构，包括箱体，所述的箱体在高度方向分为内床和外床，内床在水平方向上划分成多个流化区间和至少一个分离区间，分离区间内安装有与流化区间数量相一致的颗粒分离设备，还包括与流化区间数量相一致的颗粒流动室，颗粒流动室以跨越流化区间与分离区间的方式布置在内床底部，一个流化区间上部依次经颗粒分离设备、颗粒流动室与另一流化区间下部相连构成气路相互密闭的颗粒循环通道。本实用新型解决了颗粒在多床循环方式下，循环气路相互密闭的问题，并不受操作温度、压力、物料的限制，也不受气固、液固系统的限制，广泛适用于能源转化、化学工程、矿产冶金和环境治理等领域。

技术领域

本实用新型涉及流化床反应器，具体涉及一种可实现规模放大、颗粒多床循环、气路相互密闭的流化床结构，可以广泛应用于能源转化、化学工程、矿产冶金和环境治理等领域。

背景技术

能源转化、化学工程、矿产冶金和环境治理是支撑一个国家工业基础的重大产业，过程排放对周边生态环境影响显著，为改变这些现状，将涉及大量的共性问题，如污染物分离控制问题等，传统的分离控制过程能耗高、资源浪费大、且使产业、企业的处理负担加重。

在能源领域，煤、含碳固废的燃烧发电，将产生大量的二氧化碳，其向大气的排放是全球气候变化的主因，目前解决的方案是采用纯氧燃烧或化学链燃烧，后者即采用双床操作、以金属载氧体完成氧气传递、提纯可妥善处理的纯二氧化碳，该工艺能效最高、过程经济性最好。氢能是目前广泛接受的清洁能源，可以采用电解水、化学链循环电、或热转化将水原料产氢，要求产出的氢气纯净，否则影响下游的利用和排放。普遍而言，化学链循环的方式不仅可以直接控制二氧化碳等污染产物、获得清洁能源，同时也是提效现有能源转化的有力手段。控制二氧化碳一般需要双床颗粒循环操作，而制氢则需更进一步，使用三床颗粒循环操作，对过程工艺、控制要求更高。其它利用场合还包括循环流化床燃烧、循环流化床气化、石油催化裂化、石油及天然气催化重整等场合。

目前化学链循环系统主要以连接的多体、多床流化床的形式实现，由于过程处于发展之初、尚未有工业化应用的实例，研究处于实验室或中试，许多基本构型设计都没有考虑后继工程放大、以及最终工业化，这会带来后继工程与初始研发之间的鸿沟。另外前述的应用背景提示对颗粒流动、多路气体或液体之间的密闭，传统的颗粒循环型流化床基本是高径比很大的立式床型，可能带来的问题即所需供气或供液压头或能耗很高，因此需要探索低的高径比的新床型，解决涉及设备的能耗和压头问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种可规模放大的颗粒多床循环和气密流化床结构，与传统的立式循环流化床相比，具有拓展性好、高径比小、系统动力消耗低的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种可规模放大的颗粒多床循环和气密流化床结构，包括箱体，所述的箱体在高度方向分为内床和外床，内床在水平方向上划分成多个流化区间和至少一个分离区间，分离区间内安装有与流化区间数量相一致的颗粒分离设备，还包括与流化区间数量相一致的颗粒流动室，颗粒流动室以跨越流化区间与分离区间的方式布置在内床底部，一个流化区间上部依次经颗粒分离设备、颗粒流动室与另一流化区间下部相连，构成气路相互密闭的颗粒循环通道。

作为本实用新型的一种改进，所述的外床位于内床下方，外床在水平方向上划分成多个原料气或液室和多个分隔气或液室，原料气或液室与流化区间一一对应连通，分隔气或液室与颗粒流动室一一对应连通。

进一步地，所述的原料气或液室与流化区间之间、以及分隔气或液室与颗粒流动室之间均设有气体或液体分布板。

进一步地，所述的原料气或液室和分隔气或液室通入的气体或液体相同。

进一步地，所述的原料气或液室和分隔气或液室通入的气体或液体不同。

作为本实用新型的一种改进，所述的颗粒分离设备为旋风分离器。