CN1006205B - 圆柱形高温燃烧炉、器皿、旋风燃烧室等螺旋冷却管壁的构造 - Google Patents

Abstract

一种用以把夹带的颗粒从气体中分离的器皿，器皿中有一个垂直伸展的管形部份，从壳体的一部份中通过，为将颗粒分离后的气体提供出口。管形部份有一段管件形成一个螺旋管，在管件的全部长度上，有一条连续的翅片，从管件上伸出。翅片与邻近的管段焊接，使螺旋管成为气密。有一层绝热材料在螺旋管的两侧伸展。

Description

园柱形高温燃烧炉.器皿.旋风燃烧室等螺旋冷却管壁的构造

本发明涉及诸如燃烧炉、反应堆、容器、旋流室等高温加工器皿，这些器皿要经受相当高的温度，特别如那些在里面设有螺旋水冷管，用以降低温度的器皿。

某些类型的加工用器皿，如圆柱形燃烧炉，旋风分离器，或其它类似器械，要在诸如3000°F的极端高温下运转，所以必须设计成连续耐受高温而不发生故障。例如在煤炭气化、焚化炉，燃料燃烧，煅烧窑等中使用的旋风分离器，内有一个排气管或涡流探测器放在旋风分离器中心，并伸进分离器顶部下方的壳体里。由于排气管的外壁和内壁都在极端高温环境中暴露，这些器皿壁必须用包括市售陶瓷或耐火材料的材料制造。制造上述类型的排气管完全用这类材料而不在结构上受到局限，支座上出现问题，即使不是不可能也是很困难的。例如有人建议过用金属材料制造排气管，而在两面用陶瓷材料或耐火材料绝热。但是这并不能令人满意，因为管子的两侧都要受到高温，而金属被关闭在绝热材料的中间，两面都受到高温。于是金属可能达到熔化温度使结构损坏。为解决这个问题所作的试探中，还包括在设计中，在容器的内顶部、流化栅、旋流器颈等的前方设置切向水冷管。但是这些设计的每一种，都带来一些其他的问题，譬如密封不严、底座不良和使用寿命短等。

美国专利US3，470，678公开了一种旋风分离器，其中有水冷出口通道，但其水冷效果是靠内筒体和外筒体，以及在外筒体外表面上覆有耐火材料来获得的。这种一个筒体套在另一个筒体中以提供水冷的结构，结构非常复杂，制造困难，成本高。

因此本发明的目的是提供出一种器皿，和与器皿共同使用的排气管，既可以抵抗相当高的高温，而又可相对避免结构和底座上的问题。

本发明的另一个目的是提出一种上述类型的器皿，其中有水冷螺旋管，形成器皿的壁或排气管的一部分。

本发明还有一个目的，就是提出一种上述类型的器皿，器皿壁和/或排气管用由耐火材料绝热的水冷螺旋管形成，着眼于在结构上提高总成的稳定性。

本发明另一个目的，是提出一种上述类型的器皿，螺旋管在器皿中形成主结构底座，通过选择适当的冷却液，并对冷却液控制温度，便可以把螺旋形管的温度，保持在器皿中的气体含有的腐蚀性物质的露点以上。这些腐蚀性物质有如H₂CO₃、H₂SO₃、H₂SO₄等等。

本发明的另外一个目的，是提供上述类型的一种器皿，形成螺旋管的相邻管件部份相互焊接。

为了达到上述的以及其它的目的，本发明包括有一个壳体，其中有一个大致水平伸展的气体进口和一个排出分离颗粒的出口，一个垂直延伸的管形部分，从该壳体的上部伸出，为与上述颗粒分离后的气体提供一个出口;一个隔热材料层至少配置在上述管形部分的一侧;并有把冷却液引入上述管形部分的装置;其特征在于上述管形部分有一段形成螺旋管的管件，一个沿管件长度方向延伸的连续翅片，与管件的相邻管段焊接，使螺旋管形成气密。

参照对本发明的目前最佳、但还是作为示意的实施方案的下列详细说明，结合附图，便可以更全面地领会关于本发明的上述简单叙述，以及其他的目的、特点和优点。附图内容简介绍如下：

图1是本发明器皿的一个垂直剖面图。

图2是1沿2-2线的水平剖面图。

图3是图1标图号3区域的局部放大图。

图4和6是与图1相似的剖面图，但表示的是本发明的另一实施施方案。

图5是图4中标图号5的区域局部放大图。

图1-3表示的是形式为一种旋风分离器的本发明器皿的一个举例实施方案。这分离器有一个圆柱形金属壳体10，其上有一个敞口的上端部份10a和一个圆锥形的下端部份。有一个耐火里衬12在壳体10的里面贴靠延伸，并有上端部份12a，中心有一个孔，其设置原因在下文中有详细叙述，有一个下部的圆锥部份12b和壳体10的端部10b组配。

进口管14在壳体10的上部作基本水平方向的延伸，并从壳体壁上的一个适当的孔中穿出，与壳体的内壁相切，图2示意很为明确。因此，当含有夹带颗粒材料的热气体进入进入管14时，是从基本和壳体内壁相切的方向上排入壳体的内部的，这样有利于以传统的方式促进颗粒材料和气体分离。有一个出口孔16在壳体10的下部上和里衬12上贯穿，使颗粒材料可以被排放到外面的加工器械（图中未示）中去。

设有一个从上述的里衬12的上顶部12a的中心孔中穿过的水冷出口管组合件，如标图号18所作一般示意。组合件18有一个形成一个螺旋管构造的管件20，从器皿的内部通过中心孔向上伸展，从这孔中伸出。管20的螺旋管部份的直径，小于里衬12内壁部份的直径，形成环形腔21。

管20的一个端部20a通过外壳10侧壁和里衬12的相应部份上的适当的孔眼穿出，并横过壳体，向上连接螺旋部份，如图所示。管20的另一个端部20b，从螺旋形部份所处的平面向外伸展，从外壳10的上端部份中伸出，以备和外面的设备（图中未示）连接。在图3中表示很清楚，有连续的翅片22固定在管20的螺旋形部份的全部长度上，并在管20的螺旋部份的相邻管段之间，用焊接或类似方法连接，以使螺旋部份成为气密。

管组合件18还有两个用耐火绝热材料制造的管形部份24和26，延伸到管20的螺旋部份的两侧。如图所示，这管形部份24和26用若干从翅片22上伸出并伸入管形部份的锚定件28，和管20的螺旋部份固定。另有图中用标号29作一般表示的一种绝热材料，围绕管20的端部20a和它的螺旋部份之间的部份上。

有一个泵或类似机械（图中未示），连接在管端部份20a和20b之间，用以把一种冷却液（诸如水）在管道20中循环，以降低管20的温度。

在运行时，从进口管14中进入的气体，被引导进壳体10内，并进入环形腔21，这样造成的离心力使在气体中夹带的颗粒材料分离。被分离的颗粒材料在重力作用下下降，通过出口孔16从壳体中排出，而清洁的气体受对流作用通过管组合件18中空部份上升，向外通往外部的器具里，供进一步加工。

螺旋管20给用耐火材料制造的部份24和26提供了一个结构底座，使它们的结构稳定。并且，可以把环绕管件的温度保持在低于造成潜在损坏的数值以下。当被引导进环形腔21的气体中含有腐蚀性物质如H₂CO₃、H₂SO₃、H₂SO₄等时，螺旋管20的温度可以被保持在这些物质的露点以上，从而消灭任何腐蚀性。

图4中的实施方案与图1-3实施方案相同的组件都用相同的标图号标志。

根据图4所作的实施方案，设置了一个额外的螺旋形管，图中所作的一般示意用标号30表示，这螺旋管夹在里衬12和金属外壳110之间，其上设有连续翅片32，沿管件的全部长度伸展。

如图5所示，有若干锚定件34从翅片32的里侧伸入到里衬12的耐火材料中去，把里衬12固定。

管30的螺旋管部份，形状和壳体10的形状相符，在下端部份上有圆锥体形状。螺旋管的上部水平延伸，如图4所示，螺旋管的相邻段用翅片32连接。

管30的下端部份30a和上端部份30b伸到壳体10的外面，如图所示，并和泵或类似机械相连，把冷却液通过管件循环，如上面所述的实施方案所示。因为图4里的壳体的管组合件18的形成和冷却方式和前面所述的实施方案相同，所以整个器皿可以在非常高温的环境中应用。

我们知道，本发明的壳体，并非如上面所讨论的两个举例的实施方案，仅限于在旋风分离器上使用。例如，参照图6，器皿可以是一种加工用器皿，有外金属壳体40和耐火里衬42，在二者间夹入螺旋管44，壳体40，里衬42和管44在壳体的上部和下部上各有一个缩颈部份。在壳体的下端部份形成一个开口的进口46，在外壳的上端部份形成一个出口48，在下缩颈部份和圆柱形壁之间，有一个锥形部份50。

管44从壳体40的下进口端部份，向上出口端部份作螺旋管形式延伸，其两个端部44a和44b伸到壳体所处平面的外面，和上面所述的实施方案一样，分别起进口管和出口管的作用。

有一个连续的翅片52，和管44连接，并在壳体的全部长度中，在相邻的两管段中伸展，使壳体成为气密。

虽然在附图中不能看清，但是可以理解，与前面所述的实施方案中揭示的相似锚定件，可以用于把耐火里衬42和螺旋管44固定。

一种冷却液在被从管44的进口部分44a引入后，在壳体的全部空间里通过，然后从管道的出口端部份44b排出，把器皿热度保持低于用其他方法可能达到的温度。

当需要处理的材料，不论其为固体、液体或气体状态，被引入壳体的进口46后，向上进入壳体，在其中和反应材料完成需要的反应后，从出口48排出。

据已了解，在前面的每一实施方案中，水管的进口和出口的具体位置，可以作本发明范围内的变化。例如，水管的进口部份和出口部份，可以都设在壳体的上部里，分别如图6中的标图号44c和44d所示。在这样的结构中，水通过交替的螺旋管管段向下流动，然后通过另外一组交替的螺旋管管段向上流动，再从出口端部份44d排出。据理解这样的循环也可以结合到任何上面所述的实施方案中去。

在本发明提出的每一实施方案中，都有一个带排出口或不带排出口的壳体，从结构的观点看都有稳定的结构，而不受腐蚀的影响，益且可以耐受相当高的温度。

在上述的揭示中，保留了一定宽度范围里修改、变更和取代的型式，并且在某些场合里使用本发明的一些特点而不使用相关的其他特点。因此，对于后附的权利要求作广义的理解，并且用与权利要求中提出的发明的精神和范围相符的态度去对待实为理之所宜。

Claims (12)

1、一种将夹带的颗粒从气体中分离的器皿，包括一个壳体（10），其中有一个大致水平伸展的气体进口（14）和一个排出分离颗粒的出口（16），一个垂直延伸的管形部分（18），从该壳体（10）的上部伸出，为与上述颗粒分离后的气体提供一个出口;一个隔热材料层（24，26）至少配置在上述管形部分（18）的一侧;并有把冷却液引入上述管形部分（18）的装置;其特征在于上述管形部分（18）有一段形成螺旋管的管件（20），一个沿管件（20）长度方向延伸的连续翅片（22），与管件（20）的相邻管段焊接，使螺旋管形成气密。

2、如权利要求1所述的器皿，其特征在于它还有锚定器件从上述翅片上伸出，把上述隔热材料固定。

3、如权利要求1所述的器皿，其特征在于上述隔热材料伸展到上述螺旋管的两侧。

4、如权利要求1所述的器皿，其特征在于上述管形部分的一部分在上述器皿中作与上述器皿壁有间距的伸展，形成与上气体出口相通的环形腔。

5、如权利要求4所述的器皿，其特征在于上述气体进口作基本与环形腔相切的伸展，以促进上述分离。

6、如权利要求1所述的器皿，其特征在于上述引入装置有上述管件的延伸段，从上述螺旋管的一端伸展，横过上述器皿，穿过上述器皿的壁部，和上述冷却液的供源相连。

7、如权利要求1所述的器皿，其特征在于上述壳体由带耐火衬里的金属壳体形成。

8、如权利要求7所述的器皿，其特征在于其中有另一管件形成一个螺旋管，在壳体和衬里之间伸展。

9、如权利要求8所述的器皿，其特征在于它有另一个装置把冷却液引入上述另一管件。

10、如权利要求9所述的器皿，其特征在于上述另一管件的下端部分和上部部分伸出上述壳体的外部，上述冷却液从上述下端部分引入，从上述上端部分排出。

11、如权利要求9所述的器皿，其特征在于上述另一管件的两端部都从上述壳体的一端伸出，分别把上述冷却液引入和排出，上述冷却液向着上述壳体的另一端循环，然后回到上述的一端。

12、如权利要求11所述的器皿，其特征在于上述另一管件的两端都从上述壳体的上端伸出。

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