CN101346178B

CN101346178B - 分配器底板

Info

Publication number: CN101346178B
Application number: CN2006800486475A
Authority: CN
Inventors: F·豪詹伯格; K·泽赫特鲍尔; 李晙赫; 申明均; 南宫源; 赵敏永; 郑善光; 崔洛晙; 金倖久
Original assignee: Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria; Pohang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH; Posco Holdings Inc
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: AT503349A1; CN101346178A; KR20090019758A; ZA200805946B; AT503349B1; KR101384303B1; UA97352C2

Abstract

本发明涉及一种分配器底板(1)，特别是喷嘴分配器底板，其用于为必要时形成涡流层均匀地将过程气体特别是充有固体微粒的过程气体引入到布置于分配器底板上方的处理室(3)中，处理室由反应器的反应器壁(4)构成，反应器用于对给料进行冶金处理，特别是热处理，其中，分配器底板具有大量的孔。通过在分配器底板中靠近壁来布置孔，可以避免反应器壁上的粘附。特殊的布置涉及喷嘴和导管。

Description

分配器底板

技术领域

本发明涉及一种分配器底板，特别是喷嘴分配器底板，用于均匀地将过程气体特别是充有固体微粒的过程气体必要时为了形成涡流层引入到一个布置于分配器底板上方的处理室中，处理室由反应器的反应器壁构成，反应器用于对给料进行冶金处理，特别是热处理，其中，分配器底板具有大量的孔。

背景技术

分配器底板用于将过程气体受控地引入或分配到反应器中。这种反应器例如根据涡流层的原理工作，其中，过程气体流多数将应当在反应器中得到处理的块状材料保持在涡流层中。

在现有技术中已知，通过反应器中的分配器底板确保过程气体的分配。

在运行这种反应器时的一个基本问题是在反应器壁上或在分配器底板本身的区域中的沉积。它可以由此产生，即，存在液化非常少的区域，这样，如果固体易于粘附，那么固体可以在这个位置形成牢固的附聚物，它也作为粘合物被公知。这种效应一方面减少了反应器的可利用容积，另一方面可能妨碍或完全丧失部件的功能，比如对于换热管，其热传递可能大大减小。

从WO98/55218中可以获悉一种用于改善涡流层机组中的气流的装置。然而，其中的缺点是，通过所展示的分配器底板不能可靠地避免沉积，特别是在反应器容器范围内的沉积。

发明内容

以现有技术为出发点，本发明的任务是，克服现有技术中的缺点并提供一种在整个反应器室中在很大程度上避免粘合物的分配器底板。

按照本发明的任务将根据一种反应器来解决，所述反应器用于对给料进行冶金热处理，带有分配器底板，该分配器底板用于为了形成涡流层均匀地将充有固体微粒的过程气体引入到布置于分配器底板上方的处理室中，处理室由反应器的反应器壁构成，其中，分配器底板具有大量的孔，其特征在于，分配器底板具有所谓的壁附近的孔，它们与反应器壁间隔开布置，使得其中轴线的距离相应地最大为孔直径的1至10倍，和/或壁附近的孔的中轴线与分配器底板的中轴线之间的距离相对于分配器底板的半径的比例为0.9至1。

粘合物特别是在反应器中流速较小的区域内产生问题，因为这里只是较少地被液化且因此只有较少的用于中断固体-固体-桥接的冲力可供使用。粘附经常出现在反应器壁的处分配器底板的区域中。通过按照本发明的分配器底板，壁附近的孔以这种方式与反应器壁间隔开地布置，即，其中心距相应地最大为孔直径的1至10倍，特别是2倍。这里，壁附近可以理解为从外边缘开始测量，大概为直径的5％至20％之间的区域。

相对于现有技术，孔的定位离反应器壁明显更近。因此，确保了即使是在反应器壁的区域内也存在足够大的流速及由此存在足够的过程气体流，这样，粘附得以避免。尽量靠近反应器壁来布置壁附近的孔避免形成壁附近流速较小的涡流层，这种涡流层会再次导致将在反应器中得到处理的块状或细粒状材料的沉积。通过根据孔的直径调节距离，流动状况可以得到相应地影响或调整。

按照本发明的分配器底板的一种特殊的实施方式，壁附近的孔的中轴线与分配器底板的中轴线之间的距离相对于分配器底板的半径的比例为0.9至1。该特殊的设计方案允许产生一种有利的连续流动并因此允许形成涡流层。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊的实施方式，壁附近的孔圆形地布置在1至5个、特别是3个圆中。这种特殊的布置形式特别在具有圆形横截面的反应器内允许过程气体到反应器中的有利的连续流动或输入。因此，可以避免壁附近没有孔的分配器底板区域并排除易于粘附的区域。每个圆的孔可以相应地与壁之间以相同的距离布置。每个圆中的孔的角度位置可以根据流动状况的调节需要而变化。还可以考虑这样确定圆中的孔，即，孔各自按照径向指向的射束布置。另外还可以考虑的是，为不具有圆形的而是比如带有棱角的横截面的反应器设置这种孔的布置。通过孔的布置与横截面状况的匹配也可以可靠地避免在角落中的沉积。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊的实施方式，壁附近的孔与反应器内壁平行地布置在1至5行、特别是2行中。这种设计方案特别在具有比如带棱角的横截面的反应器中得到应用。通过按照本发明的布置可以有利地调整流动条件。

根据按照本发明的分配器底板的一种有利的实施方式，壁附近的孔中的至少一个与反应器壁中的至少一个成一直线地布置。壁附近的孔的布置这样实现，即，使孔的轴与最近的反应器壁成一直线，也就是说，孔的轴至少平行于壁。通过这种布置，再结合孔与反应器壁之间微小的距离，实现了反应器壁处非常好的流动性。由此可以避免粘附。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊实施方式，壁附近的孔中的至少一个与反应器壁中的至少一个成±15°、优选±5°的角度。通过这种布置，流动被相对地对准到壁中的至少一个上并有利地阻止了粘附。

根据按照本发明的分配器底板的一种有利的设计方案，孔至少部分地布置在圆上，其中，至少2个圆的孔沿周向彼此错开地布置，特别是这种形式，即，下一个内部的圆的孔布置于外部的圆的孔之间。通过孔的径向分布，可以实现过程气体的更均匀的分配。

根据按照本发明的分配器底板的一种可能的实施方式，分配器底板边缘区域上单位面积的壁附近的孔的数量大于分配器底板远离壁的区域上单位面积的远离壁的孔的数量。通过反应器壁区域中更大的孔的数量，可以这样影响流动状况，即，能够有效地避免粘附。特别是在反应器中关键的区域中比如在棱角处的粘附可以通过局部更大的孔的数量相应地得到避免并使得局部的流动状况得以改善。

根据按照本发明的分配器底板的另一种可能的实施方式，壁附近的孔具有相对于远离壁的孔更大的、优选大出10％至50％、特别是20％的直径，这样，可以向壁附近的区域引入更多的过程气体。除了通过孔的数量调整流动之外还可以通过直径来进行调整，这样，可以更好地影响或者说适应反应器中的流动状况。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊的实施方式，壁附近的孔中的至少一个与反应器壁之一平行布置且/或相对于分配器底板上的法线以一个±15°、优选±5°的角度倾斜布置。为了引入相对于过程气体的主流动方向有针对性地倾斜的流动，孔相对于分配器底板上的法线倾斜。另外，通过这种手段，调整出有利的壁附近的流动并由此阻止了粘附。在一种特殊的设计方案中，倾斜取径向方向，这样，孔能对准或背离至少其中一个壁。

孔的直径、气压和从孔流出时形成的过程气体射流的空间位置可以根据过程状况来确定。通过附加的横向流动分量，可以更灵活地影响或优化流动。

根据按照本发明的分配器底板的一种特别有利的实施方式，壁附近的孔中的至少一个相对于反应器壁这样定向，即，反应器壁被在孔处形成的过程气体射流在计算出的射流射入深度处击中。本领域的技术人员把射流射入深度理解为从喷嘴扩散开的射流的持续的气体空间的射入深度。由Knowlton和Hirsan于1980年做出的这个定义可以从很多出版物中获取，比如“The effect of pressure onjet penetration in semi-cylindrical gas-fluidized beds”。

这形成了增强的涡流，它对于冶金过程是有利的。

根据按照本发明的分配器底板的一种作为替代方案的有利实施形式，壁附近的孔中的至少一个相对于反应器壁这样定向，即，反应器壁被在孔处形成的过程气体射流在计算出的射流射入深度的70％至130％、优选90％至110％处击中。运行试验显示，在这种具体的过程控制中达到了最佳的运行状态。

根据按照本发明的分配器底板的一种合适的实施方式，壁附近的孔不同于远离壁的孔定向。由于壁附近的或远离壁的孔的不同定向，可以有利地影响反应器壁对形成的流动状况的影响。尤其是可以如此调整特殊的流动状况，即，随后的反应器在出现粘附时也能够通过相匹配的分配器底板得到改善或优化。一种可能的孔的布置可以为壁附近的孔设置朝向反应器壁的定位，而远离壁的喷嘴可以正交于分配器底板定向。

按照本发明的分配器底板的一种有利的实施方式，至少其中一个孔具有可调整位置的喷嘴。通过安装喷嘴，可以更有利地调整在孔处的流动状况。通过构造喷嘴，可以不取决于分配器底板本身确定喷嘴处的流动并因此确定在喷嘴处形成的射流。另外，喷嘴可以由不同于分配器底板的材料制造，因此，它能够以更低的成本且与过程匹配地制成。通过调整喷嘴的位置，也就是调整喷嘴的轴线相对于分配器底板的位置，可以有利地调整流动状况，其中，可以更有利地确定反应器壁上的流动并避免喷嘴和导管区域内的粘附。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊实施方式，可调整位置的喷嘴具有导管，其中，导管的内直径为最小的喷嘴直径的1至10倍，优选2至7倍。向喷嘴的入流通过导管变得稳定并因此实现了进一步的改进。由于导管相对于喷嘴更大的尺寸，可以确保非常好的入流和喷嘴处无干扰的流动。

对于较厚的分配器底板，通过使用导管可以将高速的区域通过使用较短的喷嘴限制到一个相对小的区域。因此，可以避免粘附。在分配器底板处进行维修保养时，比如在更换喷嘴时，不是直接在分配器底板处而是在导管处进行作业，这样，分配器底板可以获得更长的使用寿命。

根据按照本发明的分配器底板的一种作为替代方案的特殊实施方式，导管的长度相当于分配器底板厚度的至少70％。导管的长度可以适应建造情况，比如分配器底板结构和必要时它的支承结构，这样，就可以调整出所期望的流动状况。

根据按照本发明的分配器底板的一种有利的实施方式，导管由耐火材料制成，这样，即使在带有高热负荷的处理过程中也能够达到高耐用度。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊实施方式，喷嘴轴线相对于导管的轴线和/或相对于分配器底板中的孔倾斜地布置。这种布置允许一种比如过程气体向导管中的直线入流。通过喷嘴轴线相对于导管轴线的倾斜，可以在相应的喷嘴上调整流动并由此有利地调整过程气体射流的位置。因此，可以调节出任意的流动图。

根据按照本发明的分配器底板的一种作为替代方案的特殊实施方式，导管具有一个弯头。这种设计允许在导管的第一直线部分中使用喷嘴，其中，其它直线部分的轴线通常正交于分配器底板。另外，可以通过该手段有利地调整喷嘴的空间位置。

按照本发明的分配器底板的一种有利的实施方式，喷嘴具有基本为圆柱形或圆锥形的喷嘴开孔。两种喷嘴形式的突出之处都在于简单的形状，因此，其制造成本低廉。除此之外，这种基本形状还允许与处理室中的工艺条件相适应，这样，可以使过程气体射流在其形状和涡流方面并因此在其射流射入深度方面得到调节。

根据按照本发明的分配器底板的一种特殊实施方式，喷嘴由金属制成。金属制成的喷嘴被证明是低成本的和机械稳定的，且它在运行试验中经受住了考验。除此之外，它是易加工的。

根据按照本发明的分配器底板的另一种特殊实施方式，喷嘴借助于焊接连接或通过法兰与分配器底板或与导管相连接。这种简单的装配手段允许低成本地装备带有喷嘴的分配器底板或允许进行简单的保养或维修工作。

附图说明

下面，借助于附图详细阐述本发明，其中，附图只示出了按照本发明的分配器底板的可能的设计方案且绝对不代表受限于此。

图1示意示出了按照本发明的分配器底板的俯视图；

图2示出了配有喷嘴的按照本发明的分配器底板在反应器中的视图；

图3示出了配有喷嘴和导管的按照本发明的分配器底板在反应器中的视图；

图4示出了分配器底板在反应器中的布置；

图5示出了按照本发明的分配器底板的特殊的设计方案。

具体实施方式

在图1中以俯视图示出了一个分配器底板。分配器底板中的孔5、6或内嵌的喷嘴和导管只用小圆来示意表示。反应器是圆形的。这里，壁附近的孔5的布置在圆8上实现，这样，所有壁附近的孔5与反应器壁之间具有相等的距离。壁附近的孔的布置也可以在多于一个的圆8上实现，其中，这些圆各自相对于反应器中心同心地布置。远离壁的孔6既可以以另一种模式布置也可以对远离壁的分配器底板的每个单位面积以另一数量布置。为了优化流动，可以将所有孔的布置与反应器或过程相匹配。

此外，图1还示出了壁附近的、圆柱形的喷嘴7的几何定向，其中，方向X代表一个径向射束。喷嘴的倾斜角度α可以根据需要调整。

图2以剖面图示出了布置在反应器中的按照本发明的分配器底板。反应器以其反应器壁4表示。在分配器底板的上方，涡流层2位于处理室3中，其中，在分配器底板上示出了喷嘴。通过按照本发明的分配器底板1的设计方案，可以避免在分配器底板1和反应器壁4上的沉积。喷嘴7可以关于其轴线倾斜于或平行于分配器底板1上的法线地装入。有利的是，按照本发明布置壁附近的喷嘴，喷嘴还可以指向反应器壁4，不过这在图2中没有进一步示出。

在图3中示出了分配器底板1中带有导管8的喷嘴7。作为特殊的实施方式，示出了带有弯头9的导管，这样，至喷嘴7的入流和过程气体射流的方向可以相应地得到调整。

在图4中示出了反应器10中带有孔的分配器底板1，其中，分配器底板上方的反应器壁4相对于分配器底板倾斜地构成。

在图5中示出了分配器底板1的一种特殊的设计方案，其中，壁附近的孔5按行布置。此外，壁附近的孔5布置在以中轴线C为中心、半径大于X且小于反应器内直径R的区域内。

Claims

1.反应器，用于对给料进行冶金热处理，带有分配器底板(1)，该分配器底板用于为了形成涡流层(2)均匀地将充有固体微粒的过程气体引入到布置于分配器底板上方的处理室(3)中，处理室由反应器的反应器壁(4)构成，其中，分配器底板(1)具有大量的孔，其特征在于，分配器底板具有所谓的壁附近的孔(5)，它们与反应器壁(4)间隔开布置，使得其中轴线的距离相应地最大为孔直径的1至10倍，和/或壁附近的孔(5)的中轴线与分配器底板(1)的中轴线之间的距离相对于分配器底板的半径的比例为0.9至1。

2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)以圆形布置在1至5个圆(6)中。

3.如权利要求1或2中所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔与内部的反应器壁平行地布置在1至5行中。

4.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)中的至少一个与反应器壁(4)中的至少一个成一直线地布置。

5.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)中的至少一个与反应器壁(4)中的至少一个成±15°之间的角度。

6.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)至少部分地布置在圆上，其中，至少2个圆的孔沿周向相互错开地布置。

7.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)布置成下一个内部的圆的孔布置在外部的圆的孔之间。

8.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述分配器底板边缘区域上单位面积的壁附近的孔(5)的数量大于远离壁的区域上单位面积的远离壁的孔(6)的数量。

9.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)具有相对于远离壁的孔(6)更大的直径，从而能够向壁附近的区域引入更多的过程气体。

10.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)中的至少一个与反应器壁(4)之一平行布置且/或相对于分配器底板上的法线以一个±15°的角度α倾斜布置。

11.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，使所述壁附近的孔(5)中的至少一个相对于反应器壁(4)定向，使得反应器壁(4)被在孔处形成的过程气体射流在计算出的射流射入深度处击中。

12.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，使所述壁附近的孔(5)中的至少一个相对于反应器壁(4)定向，使得反应器壁(4)被在孔处形成的过程气体射流在计算出的射流射入深度的70％至130％处击中。

13.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述壁附近的孔(5)不同于远离壁的孔(6)定向。

14.如权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述孔(5、6)中的至少一个具有可调整位置的喷嘴(7)。

15.如权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述可调整位置的喷嘴(7)包括导管(8)，其中，所述导管(8)的内直径为最小的喷嘴直径的1至10倍。

16.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述导管(8)的长度相当于分配器底板(1)厚度的至少70％。

17.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述导管(8)由耐火材料制成。

18.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，喷嘴轴线相对于导管(8)的轴线和/或相对于分配器底板中的孔(5、6)倾斜地布置。

19.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述导管(8)具有弯头(9)。

20.如权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述喷嘴(7)具有基本为圆柱形或圆锥形的喷嘴开孔。

21.如权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述喷嘴(7)由金属制成。

22.如权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述喷嘴(7)借助于焊接连接或通过法兰与分配器底板(1)相连接。