CN103468286A

CN103468286A - 一种带有均流环的环状流体分流通道

Info

Publication number: CN103468286A
Application number: CN2013103660511A
Authority: CN
Inventors: 戴方钦; 潘卢伟; 张发辉; 郭悦; 许学成; 潘妮
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明涉及一种带有均流环的环状流体分流通道，包括均流环、流体入口和流体喷口，均流环安装在环状流体分流通道内；均流环为片状环，均流环将环状流体分流通道分隔成上、下结构的均流通道和分流通道；在均流环中设有均流口，均流口为均匀分布的圆弧形，圆形或矩形孔，均流口总面积为均流环总面积的20%～50%；流体入口设置在均流通道上，在分流通道中设置有流体喷口。均流通道和分流通道的上、下位置任意互换。本发明带有均流环的环状流体分流通道结构简单，施工方便，尤其适用于油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉等工业炉，可使炉内的流体分布均匀，对提高炉子效率，节能降耗、提高产品质量和产量，降低投资成本效果显著。

Description

一种带有均流环的环状流体分流通道

技术领域

本发明涉及一种带有均流环的环状流体分流通道。

背景技术

在很多炉窑设备中都设有一种环状流体分流通道，例如对油页岩进行干馏炼油的干馏炉，热循环干馏气通过环状流体分流通道进入干馏炉中。这种环状流体分流通道的结构和均流性能的优劣将对物料的干馏过程产生直接影响。由于干馏过程是在隔绝空气的条件下依靠高温干馏气与油页岩接触后将油页岩加热到450～550℃，促使油页岩热解产生页岩油、页岩半焦、热解气等产物。在满足加热温度的前提下，油页岩物料的均匀加热是保证干馏过程得以完全进行的关键因素，而这种均匀加热的实现又依赖于高温干馏气在干馏炉内均匀分布并与油页岩物料充分接触。

由于受流体流动的动量、能量等因素的影响，干馏炉中热循环干馏气从环状流体分流通道流出各个流体喷口的流速是有差别的。其特点是越靠近流体入口附近(非正对入口)的流体出口，流速越小，越远离流体入口的地方，如两股流体的交汇处的流体出口，流速最大，也就是造成炉内有偏流的现象。通过对带有环状流体分流通道的设备进行跟踪调查发现，这种结构存在的主要缺陷如下：

（1）只采用一个流体入口时，从环状流体分流通道的各个流体喷口喷出的流体流速不一致，差别很大，导致炉内流体分布不均匀，偏流严重，最突出的问题是导致物料无法得到均匀加热，使得部分物料在离开干馏炉时未得到完全干馏，产生“出生料”现象。使干馏炉产品回收率下降、工序能耗增加、生产效率低、设备产能下降，效益降低等一系列问题。

（2）为了克服以上问题，通过采用两个或两个以上的流体入口的方法，从各个流体喷口喷出的流体流速的均匀性会得到一定程度的改善，但改善程度有限，同时会带来管系复杂、管系控制难度大、流体为高温流体时流体输送过程中的温降大、投资成本高等问题。

（3）环状流体分流通道内压力分布和流量分布不均匀，还容易造成通道内局部墙壁冲刷受损严重，导致墙壁掉砖、融化、裂开，缩短了炉窑设备使用寿命。

这种环状流体分流通道存在的流体分布不均匀的问题一直是该领域的专业技术人员所关注的问题，且为长期在改进而又未解决的难题。如沈阳成大弘晟能源研究院有限公司长期研究油页岩干馏炉，申请了多项油页岩干馏炉及干馏工艺的专利。包括在2008年11月申请的“日处理300吨油页岩瓦斯全循环干馏工艺”和2011年6月申请的“日处理500～1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉”，公开的这2种油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉为很典型的且结构较先进的干馏炉，其中的热循环干馏气就是在环状流体分流通道中分流。在上述“日处理500～1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉”说明书的背景技术描述中就指出：“300吨干馏炉”在运行中存在炉内有偏流的现象，瓦斯配气***需要进一步改进，增加均衡性。在发明内容部分，再次强调为实现日处理500～1000吨油页岩，需要解决的4个关键技术问题，其中把干馏炉内的均匀布气问题放在首位，说明书中写道：“需要解决1、在扩大干馏容量的时候解决好干馏炉内的均匀布气问题，使油页岩能和热载体均匀接触，均衡干馏，炉内没有死角。这一问题看似简单，实际难度很大，抚顺式干馏炉想把处理能力从100吨提高到200吨以上，经过几十年的努力，由于解决不好干馏炉内的均匀布气问题，至今未能实现。”可见在环状流体分流通道内均匀布气问题是多么重要，但这也确实是一个看似简单，实际难度很大的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中环状流体分流通道内几十年都难于解决好的均匀布气的问题，而提供一种结构简单，容易施工，使用安全可靠，便于维护，能够很好地解决均匀布气难题的带有均流环的环状流体分流通道。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种带有均流环的环状流体分流通道，包括均流环、流体入口和流体喷口，所述的均流环安装在环状流体分流通道内；均流环为片状环，均流环将环状流体分流通道分隔成上、下结构的均流通道和分流通道；在均流环中设有用于使上、下结构的均流通道与分流通道相通的均流口；所述的流体入口设置在均流通道外侧任意位置，在所述的分流通道中设置有流体喷口。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的均流环中均匀分布的均流口为圆弧形、圆形或矩形孔。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的均流环中的均流口总面积为均流环总面积的20%～50%。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的均流通道和分流通道的上、下位置任意互换。也就是说如果将流体入口设在均流环下方，则均流环下方就为均流通道，热循环干馏气进入均流通道后，通过均流口向上层的分流通道送干馏气。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的均流通道不局限于使用1个流体入口。所述的环状流体分流通道不局限于圆环状流体分流通道，也可以为椭圆状、矩形状流体分流通道。

本发明的一种带有均流环的环状流体分流通道与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明在现有用于油页岩干馏炉上的环状流体分流通道中增设一均流环，施工简单，使用安全可靠，便于维护，使干馏炉炉膛各区和干馏段热干馏气气流分布均匀，使炉膛温度均匀。均流环对上下两层通道还起着支撑防变形作用。

（2）本发明改双进气流体入口结构为单进气流体入口结构，降低了管系难度，节省投资，同时降低了运行管理成本；能够使干馏炉达到均衡干馏、产品回收率高、热效率高、节能效果良好、投资少的效果。

（3）在带有环状流体分流通道的油页岩干馏炉中安装本发明的均流环，能够显著地提升炉子各喷口喷出气流的均匀度，使炉膛截面各区炉壁上以及各阿西腿上的喷口气流均匀度提高了2%以上，效果显著。

附图说明

图1为本发明一种带有均流环的环状流体分流通道的干馏炉炉膛结构示意图。

图2为本发明中的均流环将环状流体分流通道分为上、下两层的结构示意图。

图3为图1中A-A向截面结构示意图。图中为一种均匀分布有圆弧形孔的均流环。

图4为图2中B-B向截面结构示意图。图中显示了一种均匀分布有圆形孔的均流环。

图5为A-A截面处气流速度分布图。

图6为已有技术采用的双流体入口结构的油页岩干馏炉炉膛结构示意图。

上述图中：1-流体入口；2-通道内壁；3-通道外壁；4-通道上封板；5-通道下封板；6-分流通道；7-流体喷口；8-干馏炉干馏段；9-干馏炉炉膛；10-1号阿西腿；11-炉膛截面A区；12-2号阿西腿；13-炉膛截面B区；14-3号阿西腿；15-炉膛截面C区；16-均流通道；17-均流环；18-均流口；19-物料进口；20-热循环干馏气；21-均匀分布的气流；22-冷循环干馏气入口；23-冷循环干馏气。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明的内容进行详细描述。

实施例1：本发明提供一种带有均流环的环状流体分流通道，其结构如图1、2所示，包括均流环17、流体入口1和流体喷口7。所述的均流环17安装在环状流体分流通道内；均流环17为片状环，均流环17将环状流体分流通道分隔成上、下结构的均流通道16和分流通道6。所述的均流通道16和分流通道6的上、下位置任意互换，参见图1、图2所示。图1中显示了一种均流通道16在上部、分流通道6在下部的带均流环的环状流体分流通道；图2中显示了一种分流通道6在上部、均流通道16在下部的带均流环的环状流体分流通道。

在片状的均流环17中设有与均流通道16和分流通道6相通的均流口18；所述的流体入口1设置在均流通道16上任意外侧位置，也就是说流体入口1不必刻意设置在与任一条阿西腿相对应的位置。在所述的分流通道6中设置有流体喷口7。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的片状的均流环17，参见图3、4，图3中显示的是一种均匀分布有圆弧形孔的均流环17，同心的圆弧形孔作为均流口18；图4中显示的是另一种均匀分布有圆形孔的均流环17。本实施例中的均流口18是圆形孔，均流口18的总面积为均流环总面积的45%。

本实施例中的带均流环的环状流体分流通道的均流通道16在上部、分流通道6在下部，该环状流体分流通道设置在油页岩干馏炉上，如图2所示。从流体入口1处进入均流通道16的流体是带有压力和速度的热循环干馏气20，热循环干馏气20进入均流通道16，被均流环17阻隔后，由于均流环17对流体的阻流作用，可以保证热循环干馏气20先在均流通道16内均匀分布，均流的热循环干馏气经过均流口18进入分流通道6，其中一部分均流的热循环干馏气从分流通道6壁面上的流体喷口7进入干馏炉炉膛9，另一部分均流的热循环干馏气进入3条阿西腿，然后从3条阿西腿上的流体喷口7喷入干馏炉炉膛9，进入干馏炉炉膛9的热循环干馏气再进入干馏炉干馏段8，由于均流环的均流作用，保证了热循环干馏气在炉膛截面A区11、炉膛截面B区13和炉膛截面C区15中的呈现均匀分布的气流21，参见图5，从图中可见炉膛内气流分布均匀，各区域截面气流分布较好，能够满足干馏工艺要求。

实施例2：本发明提供的带有均流环的环状流体分流通道，采用根据相似原理构建的实验室模型实验，对使用效果进行验证。

采用根据相似原理构建的实验室模型实验时，使用本发明如图1的油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉模型，物料19从炉膛上方进入，环状流体分流通道包括有一个流体入口1，通道内壁2，通道外壁3，通道上封板4和通道下封板5。流体入口1设在均流通道16上，热循环干馏气20从流体入口1先进入均流通道16。均流环17采用图3所示的带有圆弧形孔的均流口18，均流口18的总面积为均流环总面积的25%。进行对比实验的是采用如图6所示的原双流体入口1结构的油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉模型，冷循环干馏气23从冷循环干馏气入口22进入。

实验测定结果表明：采用图6的原双流体入口1结构的干馏炉时，炉膛截面A区11、炉膛截面B区13和炉膛截面C区15内炉壁喷口气流的均匀度分别为96.10%、96.48%、96.82%，1号阿西腿10、2号阿西腿12、3号阿西腿14的六个壁面上的喷口气流均匀度分别为96.97%、96.63%、96.75%、96.27%、96.16%、96.07%；采用本发明的带有均流环17的环状流体分流通道后，炉膛截面A区11、炉膛截面B区13和炉膛截面C区15内炉壁喷口气流的均匀度分别为98.33%、98.49%、98.25%，三条阿西腿六个壁面上的喷口气流均匀度分别为98.82%、98.65%、98.88%、99.19%、98.68%、98.59%。

由于均匀度是衡量气流均匀性的一个重要标准，均匀度越高，则喷口气流均匀性越好，干馏炉炉膛9内气流分布均匀性也会随之增强。实验表明：本发明对环状流体分流通道稍加改进，并安装了本发明的均流环17，就能够显著提升炉子各喷口喷出气流的均匀度，各区炉壁上以及各阿西腿上的喷口气流均匀度提高了2%以上，效果显著。本发明适用于带有环状流体分流通道的设备，尤其是油页岩组合式瓦斯（热循环干馏气）全循环干馏炉。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道，所述的均流通道16上不局限于使用1个流体入口。本发明所述的环状流体分流通道不局限于圆环状流体分流通道，也可以为椭圆状、矩形状流体分流通道。

本发明的带有均流环的环状流体分流通道结构简单，设计合理，施工容易，使用安全可靠，便于维护，使用后效果显著，能够使气流分布均匀，炉膛温度均匀，产品回收率高、热效率高、节能效果良好，同时可以降低管系施工难度，节省投资。

Claims

1.一种带有均流环的环状流体分流通道，包括均流环、流体入口和流体喷口，其特征在于：所述的均流环安装在环状流体分流通道内；均流环为片状环，均流环将环状流体分流通道分隔成上、下结构的均流通道和分流通道；在均流环中设有用于使上、下结构的均流通道与分流通道相通的均流口；所述的流体入口设置在均流通道外侧任意位置，在所述的分流通道中设置有流体喷口。

2.根据权利要求1所述的一种带有均流环的环状流体分流通道，其特征在于：所述的均流环中均匀分布的均流口为圆弧形、圆形或矩形孔。

3.根据权利要求1所述的一种带有均流环的环状流体分流通道，其特征在于：所述的均流环中的均流口总面积为均流环总面积的20%～50%。

4.根据权利要求1所述的一种带有均流环的环状流体分流通道，其特征在于：所述的均流通道和分流通道的上、下位置任意互换。