[发明专利]用于粉体的循环回路系统和用于粉体的循环方法

说明书

技术领域

本发明涉及流态化技术领域，特别是用于粉体的流态化系统。

技术背景

循环流化床作为一种高效的气固混合器，已广泛应用于气体与颗粒状的固体之间的反应，比如煤的燃烧、煤的气化、含湿固体的干燥、烟气的脱硫净化、石油的催化裂化等；通常由提升管、气固分离器、返料器依次相连组成，固体颗粒在这三者构成的循环回路中循环；提升管底部设有布风装置，鼓入流化风，流化提升管内颗粒；返料器将气固分离器分离出来的颗粒送回提升管。

循环流化床的基本原理在于利用气体与固体颗粒之间的速度差，即较高速度的气体对较低速度的颗粒产生的曳力使得颗粒流动，而曳力不仅与气固之间的速度差有关，还与颗粒的粒度及密度有关。Geldart于1973年发表了著名的一篇论文(D.Geldart.Types of gas fluidization[J].Powder Technology，1973(7)：285-292.)，将固体颗粒按照流态化性质分为ABCD四类。

迄今，循环流化床技术对B类颗粒(粒度通常在100～500μm，密度ρ_p＝2500kg/m³)应用最成功，而对主要为A类(粒度通常在30～100μm，密度ρ_p＝2500kg/m³)和C类颗粒(粒度通常小于30μm，密度ρ_p＝2500kg/m³)的粉体的应用则仍不够成熟。这其中一个重要的因素是返料困难。返料是指从提升管顶部被气体带出而后被气固分离器分离的固体颗粒返送回提升管的底部的过程，如果返料不能顺利实现，则“循环”无法建立。目前在循环流化床系统中得到广泛应用的非机械阀最适用于B类粒子，用于A类粒子时较为困难，而用于C类粒子时则十分困难。

现有非机械阀返料的基本原理是，利用结构特殊的通道构成返料器，其入口端与气固分离器连接，其出口端与提升管底部连接，使得被气固分离器分离的固体颗粒在返料器中堆积，而后在返料风的作用下流入提升管的底部；利用固体颗粒在返料器中的堆积，在提升管的底部与气固分离器之间形成气阻，隔断气固分离器与提升管底部之间的负压差，使得提升管中的气体无法从压力较高的提升管底部借道返料器反窜至压力较低的气固分离器，同时固体颗粒可以从压力较低的气固分离器返回压力较高的提升管底部。而由于A类和C类颗粒的堆积密度很小，无法通过堆积在返料器中形成气阻，因而完全无法隔断气固分离器与提升管底部之间的负压差，导致提升管中气体很容易反窜到气固分离器，这样不仅无法形成返料，而且破坏了气固分离器的分离和提升管的流化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于主要由GeldartA类和/或C类粒子构成的粉体的循环回路。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种用于粉体的循环回路系统，包括：提升管；气固分离器，提升管出口与气固分离器入口相连接；返料通道，所述返料管道一端与气固分离器固体出口相连，另一端与提升管入口相连，提升管、气固分离器和返料通道依次相接形成循环回路，所述返料通道上设有至少一个充气口，所述充气口适于鼓入气体或粉体与气体的混合物，充气口构造成使得射流的方向与气固流从气固分离器到提升管的流动方向一致；以及控制系统，用于控制鼓入充气口的气体或粉体与气体的混合物的流速，以形成产生负压的射流，且用于控制鼓入的气体的流量以使得提升管中流化速度高于粉体的终端沉降速度或携带速度。

可选地，返料通道包括竖直管段、一段U形管段和一段水平管段，竖直管段的上端与气固分离器的固体出口相连接，水平管段的一端与提升管底部侧壁相连接。进一步地，返料通道的U形管段底部或水平管段设有所述充气口。

可选地，返料通道的一端与气固分离器的固体出口相连接，另一端与提升管的底部通过一锥段相连接。进一步地，返料通道位于提升管正下方的管段底部设有充气口，所述充气口适于形成向上的射流。或者，返料通道位于气固分离器下方的管段是倾斜的。

可选地，返料通道的一端与气固分离器的固体出口相连接，另一端与提升管底部侧壁相连接。进一步地，返料通道与提升管底部侧壁连接处的返料通道外壁面上设有充气口。

可选地，返料通道由一段竖直管段和一段水平管段组成，竖直管段的上端与气固分离器的固体出口相连接，水平管段的一端与提升管底部侧壁相连接。进一步地，返料通道的竖直管段底部侧壁、正对水平管段处设有充气口，用于形成进入提升管的水平射流。进一步地，提升管底部设有充气口，用于鼓入粉体与气体的混合物，并形成向上的射流。