[发明专利]处理颗粒材料床的方法和设备

说明书

本发明涉及处理颗粒材料床的方法，材料床由气体分布底部支承，利用一种处理气体，处理气体通过管道以分段方式输送并从一个或多个下面的室向上通过气体分布底部和材料床。本发明也涉及实施按照本发明的设备。

在工业部门中有多种具有气体分布底部的设备的实例。作为非限制性的实例，这里可以提到的是流化床反应器、化学反应器、干燥设备、气体-固体热交换器等。

气体分布底部的功能基本是支承材料床及在整个材料床上均匀地分布处理及流化气体。气体分布底部的结构对于床的物理和化学效能也都是很重要的。至今以来，人们的共识和不愿看到的事实是，需要横过气体分布底部的较高压降来保证在整个底部上气体的均匀分布，这是由于气体流动的不当分布往往导致气体-固体接触不良及隧道的形成。气体分布底部的特征往往在于横过气体分布底部的压降和横过床的降压之间的关系。从技术角度来说，一般推荐的是气体分布底部的结构应使上述关系为0.40或更高，即，横过底部的压降至少为横过床的压降的40％。但是，横过气体分布底部的上述较高的压降要引起将处理气体送过设备的风扇装置的过高能耗。

具有气体分布底部的设备的一个实例是用于冷却水泥烧结块的格栅冷却器。在这种冷却器中，主要的目的是更好地实现烧结块和冷却气体之间的热交换，使热的烧结块中所含的基本全部热能可在冷却气体中返回窑系统，而同时使烧结块以很接近环境温度的温度从冷却器中排放出来。实现这种满意的热交换的先决条件是通过烧结块的冷却气体流量是良好限定的。

但是，与从装在冷却器之前的窑中排放出的水泥烧结块的冷却相关，可出现的问题是，烧结块并不总是均匀地分布在冷却器格栅上，反之，烧结块分布的倾向是较大的烧结块主要位于冷却器的一侧，而较小的烧结块则位于另一侧。同时，烧结块床的厚度通过冷却器在纵向和横向上都有变化。由于冷却气体较易于穿透较大的烧结块的床和/或较薄的床，而较难穿透较细小的烧结块的床和/或较厚的床，当然，由于冷却气体总是走阻力最小的路线，因而上述不均匀的烧结块分布往往使较细小的烧结块材料得不到充分的冷却，从而引起热区，即，在冷却区中形成“红色河流”。烧结块的这种不均匀分布使在遇到阻力最小区域中的冷却气体易将材料吹走而形成隧道，通过隧道冷却气体将逃逸而未与烧结块材料进行任何有意义的热交换。因此，在这种情况下不能实现冷却器工作的最佳效能。

为了降低冷却气体对烧结块床不均匀穿透的重要性，并且为了保证在格栅整个表面上冷却气体的更均匀分布，已有人提出格栅本身的设置应使格栅本身对冷却气体的穿透起到大的阻力。但是，这种解决方案会引起横过格栅的重大压力损失，引起风扇装置的很高的设置和运行成本，同时，它不会消除形成隧道带来的问题。

从EP-A-0 442 129可以知道一种据说通过下述方式可以解决上述问题的方法和格栅冷却器。以脉冲方式向温度比周围床区高的床区输送附加气体，使温度较高的床区受到进一步冷却，也受到搅拌。这种公知的技术方案的显著缺点是费用较高而且复杂，其中要进行附加冷却气体供应的控制操作。这种控制涉及到要测量和记录材料床整个表面区域的温度，以便建立温度分布图，它通过一个计算和控制装置构成用于控制多个阀的整个基础，使这些阀分别引入或关断附加冷却气体向喷嘴的供应，上述喷嘴以一种结构模型安装在格栅之下。另外，材料的搅拌可对冷却器的效率带来负面影响。

具有气体分布底部的设备的第二实例是例如用在热电厂中的流化床窑。在流化床中，主要的目的是保证输入的燃料在稳定和最佳条件下有效地燃烧。在这个意义上讲，先决条件是流化气体在整个床区应均匀分布。

在流化床窑中，与上述冷却器实例中所述情况一样，存在形成隧道而引起的问题。据信，在流化床窑中，上述问题也起因于床厚不均匀，因而引起流化气体因自加力作用在厚度最小，因而阻力最小的部位将床穿通。为了尽量克服这个问题，并且为了实现流化气体更均匀的分布，曾有人提出，按照与烧结块冷却器的情形相似的方式设置气体分布底部，使其对流化气体的穿透提供大的阻力。但是，已经证实在流化床窑中这种解决方案也不能消除形成隧道带来的问题。

本发明的目的是提供一种方法及设备。其用于处理颗粒材料床，借以实现有利和稳定的工作状态而不会形成隧道，同时降低风扇装置的运行成本。