CN102039103A - 一种气固相进料分布器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种气固相进料分布器，包括壳体和设置在壳体内的进料机构，所述壳体上设有连通所述进料机构的进料口，其特征在于所述的进料机构包括：与所述壳体同轴设置在壳体内部的套筒，具有第一部分、第三部分和第二部分；其中第一部分的外壁距离壳体内壁的距离小于第三部分的外壁距离壳体内壁的距离；套筒与壳体之间形成了环形气固相流体通道；将套筒的底端与壳体密封连接的底板，间隔均匀且对称地设置在底板上的多块导流板，螺旋设置在壳体内壁和套筒的第一部分外壁之间的多块扰流板，底板上还设有用于排出容器液压试验时液体的排净口。与现有技术相比较，本发明可用于高温高压飞灰过滤器，该分布器具有不占用壳体有效空间，不影响从过滤元件上脱落飞灰的下落，不会引起二次扬灰等优点。

Description

一种气固相进料分布器

技术领域

本发明涉及到一种气固相进料分布器。

背景技术

在煤气化工业中，对合成煤气进行过滤的高温高压飞灰过滤器，其气固相物料是从壳体侧壁进入的，经过进料分布器进行分布后，使物料在壳体含尘侧均匀分布，同时对过滤元件和壳体中的积灰无影响。在现有装置中，气固相进料分布器多采用多支管式分布器。如图3和图4所示，如由进气主管先分支成2个支管，再由2个分支管再次分支成4个分支管，然后在4个分支管上布置上升管。

再如图5和图6所示的气固相进料分布器，进气主管分支成1个支管，在该支管上再分支出3个支管，然后在3个分支管布置上升管。

上述这两种多支管分布器占用了设备直径和高度空间，占用了飞灰的下落空间，同时多支管分布器的限位还需要一定的支撑元件和防冲元件，其结构较复杂。

专利号为ZL94222811.1的实用新型专利提出了一种气固相多段冷激式固定床反应器内的进料分布器，其特征在于总管与各支管均为圆形管，各支管在反应器内与总管通过法兰连接，各支管在反应器内同一截面等角度或等间距排列，在支管上开有1到2排向上或向下的小孔，小孔沿管长均匀分布。这种气固相进料分布器具有物料分布均匀，压降小，结构简单，造价低的优点。但该种分布器的均匀分布效果仅在入口平面附近，不能将物料在其入口上部较远空间范围内均匀分布，该种分布器的分布气流在整个入口截面内垂直向上或向下，这对于飞灰在过滤元件表面的形成及飞灰的下落都有影响，因此这种分布器在高温高压过滤器中并不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种用于高温高压飞灰过滤器的气固相进料分布器，其能够减小飞灰过滤器的直径和高度，不占用壳体有效空间，原料气分布均匀，分布器压降小。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该一种气固相进料分布器，包括壳体和设置在壳体内的进料机构，所述壳体上设有连通所述进料机构的进料口，其特征在于所述的进料机构包括：

套筒，与所述壳体同轴设置在壳体内部，具有位于上方的第一部分、位于下部的第三部分和连接所述第一部分和第三部分的、位于套筒中部的第二部分；其中第一部分的外壁距离壳体内壁的距离小于第三部分的外壁距离壳体内壁的距离；套筒与壳体之间形成了环形气固相流体通道；

底板，将所述套筒的底端与所述壳体密封连接；

排净口，设置在底板上，位于所述壳体内壁和套筒外壁之间，用于排出液体；

挡板，设置于进料口的中间，与所述套筒、壳体和底板密封连接；

隔板，设置于进料口正对面的中间，与所述套筒、壳体和底板密封连接，与挡板一起配合将环形气固相流体通道分隔为对称的第一通道和第二通道两部分；

多块导流板，间隔均匀地设置在底板上，连接所述壳体内壁和套筒的第三部分外壁，位于第一通道和第二通道内的导流板相互对称设置；

多块扰流板，与所述导流板的数量相同，螺旋设置在所述套筒的第一部分内，具有相同的螺旋升角和高度，连接所述壳体内壁和套筒的第一部分外壁，且各扰流板位于各导流板的正上方。

所述第二部分的作用是连接第一部分和第三部分，其形状可以是任意的，例如弧形、直线形或曲线形等。较好的，可以呈锥状，该结构易于加工，且不会沉积灰尘，同时减少外壁的磨损。第二部分的锥角可以为30°～70°。

所述的进料口可以呈圆形，对应于所述的第三部分设置在所述壳体上，所述挡板呈“人”字形，挡板的尖端将进料口一分为二，挡板的两分端分别与第三部分的外壁相切。

这种分流方式能够有效减少气固相流体对第三部分的直接冲蚀，同时使得分配到第一通道内和在第二通道内的气固相流体基本相同，分布得更加均匀。

导流板的作用是使进入环形气固相流体通道内的流体改变流向，即将周向流动的气固相流体改变为轴向流动，并且使上升的流体能够沿套筒的周壁均匀分布。设置在所述第一通道和第二通道内的导流板的高度可以由临近所述挡板的位置开始至临近所述隔板的位置呈规则分布，例如呈抛物线形状排列、波浪形状排列、锯齿形状排列等等，较好的，可以呈等差排列。

所述的导流板可以为平板，且每块导流板都以相同的径向夹角和轴向倾角倾斜设置，其中所述的径向夹角是指导流板俯视平面中心线相对于所述壳体的直径方向所转过的角度；所述的轴向倾角是指导流板所在平面与所述壳体轴线方向的夹角。

气固相流体在套筒第三部分和壳体之间的环形通道内高速流动时，为湍动流动，同时产生较强的离心作用，径向夹角可减小流体的湍动程度，减少流体的能量损耗。轴向倾角可以使气固相流体对导流板的冲击有缓冲作用，减少流体的能量损耗，同时也使得气固相流体易于被导流。

较好的，所述的径向夹角可以为30°～40°，所述的轴向倾角可以为5°～15°。

在此范围的径向夹角和轴向倾角可获得相对较小的压降和相对均匀的分布效果。

上述方案中，所述第三部分距离所述壳体内壁的距离L1与所述进料口的内直径ID满足

第三部分的高度H1＝(1.2～2.0)ID；所述第一部分距离壳体外壁之间的距离第一部分的顶端与所述壳体内主管板10之间的距离H3＝(0.1～0.2)DN，其中DN为所述壳体的内直径；所述挡板中与所述套筒相切部分的半径R＝(0.5～1)L1。

所述导流板高度的等差值ΔH与导流板的数量N和所述进料口的内直径ID满足如下关系：

临近所述挡板的起始导流板的高度h1为： $h1=\frac{H1-\mathrm{ID}}{2}+(0.1~0.2)\×\mathrm{ID}.$

所述扰流板的高度H4与第一部分的高度H2满足关系H4＝(0.5～0.8)H2。

与现有技术相比，本发明所提供的气固相进料分布器具有下述优点：

1、能够有效地减小壳体的直径和高度，减小壳体规格，降低壳体造价：所述套筒沿壳体周边设置，充分利用了壳体的多余空间，不需要因设置本分布器而增加壳体直径。本分布器在壳体中轴向的布置与过滤元件互不影响，可使原料气进口与过滤元件之间布置的最近，这样可减小壳体高度。

2、分布器不占用壳体有效空间，不影响从过滤元件上脱落飞灰的下落，不引起二次扬灰。

3、原料气分布均匀，分布器压降小：本分布器使原料气在壳体周边整个圆周范围同时向壳体中心部位分布，各方向原料气的速度和流量基本相同，使原料气在壳体内均匀分布。分布器出口截面积一般都为原料气入口截面积的2.5倍以上，同时分布器内导流板按一定规律倾斜设置，均可降低分布器的压降。

4、分布器结构简单，造价低。

附图说明

图1为本发明实施例正视方向的平面结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为背景技术中具有四支管的气固相进料分布器正视方向的平面结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为背景技术中三支管的气固相进料分布器正视方向的平面结构示意图；

图6为图5的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，该气固相进料分布器包括壳体1，在壳体1内部设有一个与壳体1同轴的套筒2，该套筒2分为三部分，即位于上方的第一部分21、位于下部的第三部分23和连接所述第一部分21和第三部分23、位于套筒2中部的第二部分22；壳体1的下部对应于第三部分23设有圆形进料口11，进料口11外部接有进料管4。其中第一部分21距壳体内壁的距离L2与进料口内直径ID和壳体1的内直径DN满足如下关系：

第一部分21的出口端至壳体内主管板下表面的距离H3与壳体的内直径DN满足如下关系：H3＝0.15DN。

第三部分23的外壁距壳体内壁较远，第三部分23至壳体内壁的距离L1与进料口11内直径ID满足如下关系：

第三部分23的高度H1与进料口内直径ID满足如下关系：H1＝1.6ID；并且L1＜L2。

第二部分22呈锥状，将第三部分23和第一部分21连接起来，第二部分22的半锥顶角为40°。

套筒2与壳体1之间形成环形气固相流体通道3；进料口11的中间设置有一块将环形气固相流体通道分隔为对称两部分的“人”字形挡板5；其中挡板5的尖端51将进料口11分隔为互不相通的两部分，挡板5的两分端52分别与第三部分23的外壁相切。在进料口11正对面的中间设置有隔板10，隔板10与所述套筒2、壳体1和底板6密封连接，隔板10与挡板5配合将第三部分23与壳体内壁形成的环形气固相流体通道3分隔为对称的第一通道31和第二通道32两部分。挡板5的两分端52的弯曲半径R与第三部分23至壳体内壁的距离L1满足关系R＝0.8L1。

底板6设置套筒2的底端，将套筒2的底端与壳体1密封连接；在壳体内壁和套筒外壁之间、底板6上间隔均匀地对称设置有四个排净口61，用于排出容器液压试验时的液体。排净口61可以在底板上对称开设2～4个排净口，排净口61的规格可以为：φ15mm～φ30mm，本实施例中为φ25mm；排净口61的下方设置接管7，接管规格可以为：φ25mm～φ60mm，本实施例中为φ40mm，接管长度可以为150mm～300mm，本实施例中为250mm。

在第三部分23的环形气固相流体通道3内对称且间隔均匀地在底板6上设置有八块导流板8，导流板8的数量N通常可以在6～12块之间，导流板8均为平板，且每块导流板8都以相同的径向夹角和轴向倾角倾斜设置；上述径向夹角是指导流板8俯视平面中心线相对于壳体直径方向所转过的角度；轴向倾角是指导流板8所在平面与壳体轴线方向的夹角。本实施例中导流板8的径向夹角为：35°，导流板8的轴向倾角为：10°；每块导流板都与壳体的内壁和套筒外壁连接，导流板8的高度自进料口开始向两侧方向按等差数列排列设置，两相邻导流板之间的高度等差值ΔH与导流板的数量N和进料口11内直径ID满足如下关系：距进料口最近的起始导流板高度h1为： $h1=\frac{H1-\mathrm{ID}}{2}+0.15\mathrm{ID}.$

在第一部分21的环形气固相流体通道内对称且均匀地螺旋设置有八块扰流板9，扰流板9的数量与导流板8的数量相同，扰流板9的底端与第一部分21的底端平齐，每块扰流板9均同时连接壳体内壁和套筒外壁，所有扰流板9的螺旋升角和高度均相同，本实施例中扰流板9的螺旋升角为：65°，扰流板9的高度H4与第一部分21的高度H2满足如下关系：H4＝0.65H2。扰流板9的位置与导流板8相对应，即扰流板9位于导流板8的正上方，扰流板9俯视平面径向中心线通过导流板8俯视平面径向轴线和周向轴线的交点。

使用时，气固相流体由进料管4通过进料口11进入分布器内，通过“人”字形挡板5将气固相流体均分为两部分，分别进入第一通道31和第二通道32，在两通道内气固相流体为环向流动，当遇到等差排列的导流板8时，大部分流体将逐渐转变为轴向流动，剩余的流体将沿挡板10转变为轴向流动，因分布器底端有底板6，气固相流体将轴向向上流动，气固相流体流经锥壳22后进入由套筒第一部分21和壳体1形成的环形通道，在扰流板9的作用下，气固相流体将形成一定的螺旋运动，气固相流体按此方式由套筒第一部分21顶端离开分布器。当容器进行液压试验时，分布器内的液体将通过底板6上的排净口61和接管7排出。按此种方式分布的气固相流体相对均匀，流体压力降小。按此种方式布置的分布器，充分利用了壳体的多余空间，不占用壳体的有效空间。

Claims (10)

1.一种气固相进料分布器，包括壳体和设置在壳体内的进料机构，所述壳体上设有连通所述进料机构的进料口，其特征在于所述的进料机构包括：

套筒，与所述壳体同轴设置在壳体内部，具有位于上方的第一部分、位于下部的第三部分和连接所述第一部分和第三部分的、位于套筒中部的第二部分；其中第一部分的外壁距离壳体内壁的距离小于第三部分的外壁距离壳体内壁的距离；套筒与壳体之间形成了环形气固相流体通道；

底板，将所述套筒的底端与所述壳体密封连接；

排净口，设置在底板上，位于所述壳体内壁和套筒外壁之间，用于排出液体；

挡板，设置于进料口的中间，与所述套筒、壳体和底板密封连接；

隔板，设置于进料口正对面的中间，与所述套筒、壳体和底板密封连接，与挡板一起配合将环形气固相流体通道分隔为对称的第一通道和第二通道两部分；

多块导流板，间隔均匀地设置在底板上，连接所述壳体内壁和套筒的第三部分外壁，位于第一通道和第二通道内的导流板相互对称设置；

多块扰流板，与所述导流板的数量相同，螺旋设置在所述套筒的第一部分内，具有相同的螺旋升角和高度，连接所述壳体内壁和套筒的第一部分外壁，且各扰流板位于各导流板的正上方。

2.根据权利要求1所述的气固相进料分布器，其特征在于所述的第二部分呈锥状。

3.根据权利要求2所述的气固相进料分布器，其特征在于所述第二部分的锥角为30°～70°。

4.根据权利要求1所述的气固相进料分布器，其特征在于所述的进料口呈圆形，对应于所述的第三部分设置在所述壳体上，所述挡板呈“人”字形，挡板的尖端将进料口一分为二，挡板的两分端分别与第三部分的外壁相切。

5.根据权利要求4所述的气固相进料分布器，其特征在于所述导流板的高度由临近所述挡板的位置开始至临近所述隔板的位置呈规则分布。

6.根据权利要求5所述的气固相进料分布其，其特征在于所述导流板的高度依次成等差排列

7.根据权利要求6所述的气固相进料分布器，其特征在于所述的导流板为平板，且每块导流板都以相同的径向夹角和轴向倾角倾斜设置，其中所述的径向夹角是指导流板俯视平面中心线相对于所述壳体的直径方向所转过的角度；所述的轴向倾角是指导流板所在平面与所述壳体轴线方向的夹角。

8.根据权利要求7所述的气固相进料分布器，其特征在于所述的径向夹角为30°～40°，所述的轴向倾角为5°～15°。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的气固相进料分布器，其特征在于所述第三部分距离所述壳体内壁的距离L1与所述进料口的内直径ID满足第三部分的高度H1＝(1.2～2.0)ID；所述第一部分距离壳体外壁之间的距离

第一部分的顶端与所述壳体内主管板之间的距离H3＝(0.1～0.2)DN，其中DN为所述壳体的内直径；所述挡板中与所述套筒相切部分的半径R＝(0.5～1)L1。

10.根据权利要求9所述的气固相进料分布器，其特征在于所述导流板的高度等差值ΔH与导流板的数量N和所述进料口的内直径ID满足如下关系：

临近所述挡板的起始导流板的高度h1为：

所述扰流板的高度H4与第一部分的高度H2满足关系H4＝(0.5～0.8)H2。

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