[發(fā)明專利]一種旋流激冷環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510081519.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN104611069B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏同偉;張世程;朱惠春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海齊耀熱能工程有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/72
• 分類號(hào): C10J3/72
• 代理公司: 上海華祺知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所31247
• 代理人: 劉衛(wèi)宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣化爐的激冷環(huán)。

背景技術(shù)

煤氣化技術(shù)是一種比較清潔高效的能源利用技術(shù)。作為煤氣化核心設(shè)備的氣化爐是整個(gè)氣化技術(shù)中的重中之重。目前已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化的氣化技術(shù)包括水煤漿氣化技術(shù)和干粉氣化技術(shù)，兩者都采用了水激冷流程。1500°C左右的合成氣與熔渣從爐膛出口進(jìn)入激冷室，激冷室的作用就是實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫合成氣的降溫冷卻。激冷室的關(guān)鍵部件為激冷環(huán)，激冷環(huán)結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到氣化爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

激冷環(huán)由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、激冷液輸送管、下降管及激冷液分配室組成。激冷液由激冷液輸送管進(jìn)入內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的激冷液分配室，然后經(jīng)外環(huán)與下降管之間的環(huán)形縫隙流出，沿下降管內(nèi)表面下降，在下降管的內(nèi)壁面形成水膜，合成氣與熔渣通過下降管時(shí)與水膜進(jìn)行激烈的傳熱傳質(zhì)。實(shí)際制造和安裝過程中總會(huì)有誤差，當(dāng)激冷環(huán)的中心軸線與水平面垂直度偏差過大時(shí)，激冷液由于重力的作用會(huì)造成激冷環(huán)下降管一面液膜偏薄，甚至斷流現(xiàn)象，此時(shí)由于高溫合成氣直接與下降管接觸，造成下降管超溫破壞，氣化爐停車檢修，影響到了氣化爐的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。同時(shí)，激冷環(huán)安裝位置較高時(shí)，設(shè)備由于受水平風(fēng)力影響也會(huì)產(chǎn)生撓度，造成激冷環(huán)中心線與水平面垂直度偏差，進(jìn)而造成下降管液膜斷流現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種旋流激冷環(huán)，其可減小激冷環(huán)制造及安裝過程中產(chǎn)生的偏差對(duì)激冷環(huán)正常工作的影響，實(shí)現(xiàn)良好的激冷效果，延長(zhǎng)激冷環(huán)的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種旋流激冷環(huán)，包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、激冷液輸送管和下降管；內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間形成激冷液分配室，激冷液輸送管與該激冷液分配室相連通；內(nèi)環(huán)與下降管連接，外環(huán)與下降管之間形成排液環(huán)隙；其特點(diǎn)在于：該旋流激冷環(huán)還包括設(shè)置在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的多塊導(dǎo)流片，該多塊導(dǎo)流片固定在內(nèi)環(huán)或外環(huán)上。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過在激冷液分配室內(nèi)布置導(dǎo)流片，使激冷液在下降管內(nèi)形成旋流下降的液膜，液膜由于旋流產(chǎn)生離心力，使得液膜緊貼下降管壁面，避免或者延緩了由于激冷環(huán)制造、安裝或者運(yùn)行時(shí)的偏差所造成的液膜與下降管脫離、甚至液膜斷裂，從而能夠有效地保護(hù)下降管，延長(zhǎng)激冷環(huán)的使用壽命；

2、本發(fā)明的導(dǎo)流片布置在激冷液分配室中，激冷液在進(jìn)入下降管之前就形成了螺旋流動(dòng)，使得分布在下降管壁面上的液膜更均勻更完整；同時(shí)還能對(duì)激冷環(huán)的外環(huán)起到有效保護(hù)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激冷環(huán)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中的內(nèi)環(huán)及多個(gè)導(dǎo)流片的展開示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的導(dǎo)流片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的導(dǎo)流片的正視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。

請(qǐng)參閱圖1和圖2。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的旋流激冷環(huán)包括環(huán)形的內(nèi)環(huán)1、環(huán)形的外環(huán)2、激冷液輸送管3、下降管4以及設(shè)置在內(nèi)環(huán)1與外環(huán)2之間的多塊導(dǎo)流片5。環(huán)形的內(nèi)環(huán)1與外環(huán)2同心裝配。內(nèi)環(huán)1與外環(huán)2之間形成激冷液分配室6，激冷液輸送管3與該激冷液分配室6相連通。內(nèi)環(huán)1與下降管4連接，外環(huán)2與下降管4之間形成環(huán)形的排液環(huán)隙7。多塊導(dǎo)流片5固定在內(nèi)環(huán)1或外環(huán)2上。該多塊導(dǎo)流片5沿內(nèi)環(huán)或外環(huán)的周長(zhǎng)方向均勻分布，該多塊導(dǎo)流片的布置密度優(yōu)選為沿內(nèi)環(huán)或外環(huán)周長(zhǎng)方向5～15塊/米，以使液膜均布，并實(shí)現(xiàn)良好的液膜螺旋向下流動(dòng)效果。圖1僅示出了該旋流激冷環(huán)的右半部分，旋流激冷環(huán)的左半部分與右半部分關(guān)于激冷環(huán)軸線X相互對(duì)稱。

結(jié)合圖3和圖4所示。各導(dǎo)流片5呈螺旋形，與流體流動(dòng)的路徑相吻合，從而能夠減小流動(dòng)阻力及磨損；各導(dǎo)流片5在豎直平面的投影的圓心角為60°～180°，使激冷液能夠較好地形成螺旋流動(dòng)液膜，上述的豎直平面是指垂直于水平面的平面。如圖1所示，多塊導(dǎo)流片5固定在外環(huán)2上時(shí)，各塊導(dǎo)流片與內(nèi)環(huán)1之間的間隙為2~5mm；而當(dāng)多塊導(dǎo)流片5固定在內(nèi)環(huán)1上時(shí)，各塊導(dǎo)流片與外環(huán)2之間的間隙為2~5mm。上述間隙能夠減小制造過程中產(chǎn)生的偏差對(duì)安裝的影響，同時(shí)保證了內(nèi)、外環(huán)之間激冷液分配室的寬度。 各塊導(dǎo)流片5與下降管4之間的間隙為2~8mm，將間隙設(shè)置為2~8mm可有效減小導(dǎo)流片對(duì)進(jìn)入下降管后的激冷液液膜的干擾。導(dǎo)流片5可選用耐磨材質(zhì)，通過焊接的方式固定在內(nèi)環(huán)1或外環(huán)2上。內(nèi)環(huán)1與下降管4焊接連接。

本發(fā)明將多塊導(dǎo)流片5設(shè)置在激冷液分配室6中。當(dāng)激冷液經(jīng)過激冷液輸送管3進(jìn)入到激冷液分配室時(shí)，在多塊導(dǎo)流片5的作用下會(huì)改變流向，并沿著導(dǎo)流片5流動(dòng)。通過將導(dǎo)流片5與水平面之間的夾角β設(shè)定為不同的角度，可使激冷液實(shí)現(xiàn)不同的流向。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，各導(dǎo)流片5與水平面之間的夾角β相同，且各導(dǎo)流片5與水平面之間的夾角β為30°～75°之間的任一角度，如此可使激冷液流過導(dǎo)流片的速度保持在3m/s~8m/s之間，由于保持了合理的速度，能夠大幅減小激冷液中固體顆粒對(duì)激冷環(huán)的磨損。 由于導(dǎo)流片與水平面呈傾斜狀態(tài)，激冷液也以相應(yīng)角度傾斜流出排液環(huán)隙7進(jìn)入下降管4。激冷液在下降管壁面上傾斜向下流動(dòng)產(chǎn)生螺旋向下流動(dòng)效果。激冷液流速可以分解為一個(gè)沿下降管壁面向下的分速度和一個(gè)沿下降管壁面周向的分速度，周向分速度產(chǎn)生離心力，離心力使液膜緊貼下降管壁面流動(dòng)。當(dāng)由于制造、安裝或者設(shè)備本身的傾斜造成激冷環(huán)軸線X與水平面不垂直時(shí)，重力會(huì)有一個(gè)垂直下降管壁面的分力，該分力使液膜脫離下降管壁面、液膜變薄。而在本發(fā)明中，由于液膜存在著大于該分力的離心力，因此不會(huì)脫離下降管壁面，仍然緊貼壁面，從而避免了液膜脫離壁面、液膜變薄的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)下降管的良好保護(hù)，延長(zhǎng)了激冷環(huán)的使用壽命。同時(shí)，由于旋流的作用，激冷液在激冷液分配室內(nèi)的速度變大，激冷液與外環(huán)內(nèi)壁面的對(duì)流換熱系數(shù)增加，從而能夠降低外環(huán)的溫度，有效地保護(hù)激冷環(huán)外環(huán)。