CN103316618A - 一种带分配室的气体分布器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带分配室的气体分布器，包括底板(1)、壁板(2)和分布盖板(3)，三者与进气管(4)共同构成一个分配室；壁板(2)的四周封闭，横截面为圆形或矩形；分布盖板(3)相对于壁板(2)的顶面向上倾斜，角度α在0°～30°之间；分布盖板(3)上均匀开有通气孔，通气孔的总面积为进气管(4)内横截面积的1.1～2.5倍；分配室通过支撑件(6)与容器壳体连接；分布盖板(3)上设有拉筋，固定到进气管(4)上。本发明结构简洁，不仅可以实现气体在液体中的均匀分布，使气体流动阻力比较小，而且能够降低分布器及周围液体的振动，具有较高的操作弹性。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备中的气体分布设备领域，具体地说，涉及一种带分配室的气体分布器，适用于气体在液体中分布的场合。
背景技术
在石油及化工领域中，经常有气体在液体中分布的场合。液体在容器中形成一定的液位，气体通过管路进入到液体中。
目前工业中常用的气体分布器形式有：多孔直管式(图1a)、水平喷辐射式(图1b)、双列叶片式(图1c)和双切向环流式(图1d)。多孔直管式的结构比较简单、应用非常普遍，但其缺点是沿管子轴向的气速不均匀，管上方易形成旋涡。水平喷辐射式气体分布器是一种轴对称类、导流型的分布器，是径向式进气初始分布器的改进型，但结构设计比较复杂。
实践中发现，现有技术中，水平喷辐射式、双列叶片式和双切向环流式分布器(图1c～d)适合于气体在气相空间中的分布，但并不太适合于在液相空间内分布。当气体进入到液相空间后，流速会受到很大的抑制，并形成“液封”的效果；进入的气体在经过一段时间的能量累积后，动能达到可以冲破液封的程度，大的气泡就会进入到液体中；当大的气泡在液相空间中消耗掉部分动能后，就会破裂；这会导致液层乃至整个容器发生振动。这一问题类似于“气锤现象”。当进入的气体流速足够大，可以持续冲破液封并在液层中形成持续的气流时，液层的扰动通常也会非常剧烈，容器的振动也会非常明显。
当进入气体的流量波动很大时，比如进气出现间歇，液体会可能会回流到气体流道，液层的抖动会更加明显。现有的气体分布器均难以解决这一问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种带分配室的气体分布器，尤其适用于气体在液体中分布的场合。
本发明的一种带分配室的气体分布器，包括进气管4和分配室；所述进气管一端和分配室连通；
所述分配室包括底板1、壁板2和分布盖板3；所述底板1，壁板2和所述的分布盖板3固定连接形成一个腔体；所述进气管一端和所述分布盖板贯通连接；在所述分布盖板3上均匀开有通气孔，所述进气管的出口端探入所述分配室内，即所述分布盖板的最低端高度不低于进气管出口端的高度。
为了防止在进气管4外形成流通面积的减小，造成“憋压”技术问题，所述壁板2的高度H不低于进气管4内直径的1/4。
为了使气体的流速适当降低，利于气体的均匀分散，也有利于减小分布器的总体压力降。所述通气孔开孔为圆形；所述的分布盖板3上的通气孔的总面积为进气管4内径向横截面积的1.1～2.5倍。优选是，所述的分布盖板3上的通气孔的总面积为进气管4内径向横截面积的1.3～1.6倍。
为了保证分布盖板以及分配室具有适当的宽度和空间，使气体压力在流出进气管后实现适当的降低。在分布盖板上一个相对集中的环形区域内均匀开孔，即在φ1、φ2所围成的环形区域内开孔，这个区域称之为“分布盖板上的开孔区域”。
所述的分布盖板3上的开孔率在0.15～0.60之间。
所述分布盖板3上的开孔区域内的开孔率在0.3～0.6之间。
为了使气体经过底板、壁板的阻挡后顺利的向上流动，有利于气体由分布盖板上的通气孔均匀喷出，在具体的应用中，所述分布盖板3的外缘与所述的壁板2固定连接，其内缘与所述进气管4的外壁固定连接；所述分布盖板3的内缘高度大于等于外缘高度；即所述壁板2的顶端和进气管4出口端形成的平面与所述的分布盖板3之间有一夹角α，角度在0°～30°之间。优选为所述夹角α的角度范围在3°～10°之间。
为了起到固定作用，分布器还包括有拉筋5，所述拉筋5一端与所述的分布盖板3连接，其另一端固定在进气管4外壁上；
所述的分配室下方设有支撑件6，其与容器壳体连接；所述支撑件6固定在所述的底板1和外壁上2。
具体的，支撑件6可以与分配室、容器壳体焊接，也可以使用连接板、支撑板、螺栓和螺母实现可拆连接。分布盖板3顶部均匀设有拉筋，并与进气管4固定在一起。分布盖板3的内侧与进气管4之间焊接。
在所述底板1上开有泪孔以排除残液；所述壁板2的四周封闭；所述壁板2的横截面为圆形或四边形。
本发明具有如下优点：
1)气体分布均匀。具备一定动能的气体受到底板的阻挡后流速降低，并分散到分配室内。受分配室的空间限制，气体的压力在分配室内可实现初步均匀化。然后气体经由分布盖板上均匀分布的若干小孔向外喷出。经这样两次分配之后，气体可以得到较均匀的分布。
2)有效消除了分布器周围的振动。气体通过本分布器后，以均匀的细流从分布盖板顶部喷出，之后会以若干小气泡的形式分散到液体中，即气泡的粒径可以得到很好的控制。由于不会出现大气泡的频繁生成和破裂，所以分布器及周围的液体不会出现明显的振动，也不会出现“气锤现象”。
3)具有较高的操作弹性。当进入气体的流量波动很大甚至频繁出现间歇时，本分布器的优势更为明显。若进入的气体突然停止，分布器周围的液体会以比较慢的速度回流至分配室，充满分配室后才会流入进气管，避免了快速倒吸，也避免了气体与液体的剧烈冲击。
4)实现了低压降，气体流出的阻力小。本发明对分配室的净高H、分布盖板的开孔率、通气孔的总流通面积、分布盖板的倾角都有合理的限制，保证了气体在流经分布器时压力损失很小。
5)结构简洁，易于制造和安装。本发明的结构非常简洁，因此易于制造、安装和现场调试，制造成本比较低。
附图说明
图1(a)为现有技术中的多孔直管式气体分布器结构示意图
图1(b)为现有技术中的水平喷辐射式双气体分布器结构示意图
图1(c)为现有技术中的双列叶片式气体分布器结构示意图
图1(d)为现有技术中的双切向环流式气体分布器结构示意图
图2为实施例的气体分布器的主视图
图3为实施例的气体分布器的俯视图
图4为图2-I的局部放大图
图5为实施例的气体分布器的安装示意图
附图标记说明：
1-底板 2-壁板 3-分布盖板
4-进气管 5-拉筋 6-支撑件
H-分配室的内部净高
α-分布盖板的倾角
φ-进气孔的内直径
φ1-分布盖板上开孔区域的外直径
φ2-分布盖板上开孔区域的内直径
具体实施方式
本发明所述气体分布器是由底板1、壁板2、分布盖板3和进气管4、拉筋5、支撑件6组成的结构。
气体经由进气管4进入到容器内。底板设置在气体出口的对面，并与出口保持一定的距离H。底板上开有泪孔以排除残液。壁板2的四周封闭，横截面为圆形或矩形。壁板2应与底面1垂直。分布盖板3位于壁板2的上方，其安装高度不低于进气管的出口。壁板2与底板1、分布盖板3之间可以采用焊接或可拆连接，三者和进气管4一同构成一个腔体，称为分配室。分配室的高度H不低于进气管4内直径的1/4，目的是防止在进气管4外形成流通面积的减小，造成“憋压”。
分布盖板3上有一个均匀开有通气孔的环行区域。通气孔为圆形。总通气面积为进气体管4内横截面积的1.1～2.5倍，1.3～1.6倍为最佳，目的是使气体的流速适当降低，利于气体的均匀分散，也有利于减小分布器的总体压力降。分布盖板3上的开孔率在0.15～0.60之间，分布盖板上的开孔区域内的开孔率适合在0.3～0.6之间，目的是保证分布盖板以及分配室具有适当的宽度和空间，使气体压力在流出进气管后实现适当的降低。分布盖板3相对于壁板2的顶面向上倾斜，角度α在0°～30°之间，3°～10°之间为最佳，目的是使气体经过底板、壁板的阻挡后顺利的向上流动，有利于气体由分布盖板上的通气孔均匀喷出。
分配室的壁板2或底板1通过支撑件6与容器壳体连接。支撑件6可以与分配室、容器壳体焊接，也可以使用连接板、支撑板、螺栓和螺母实现可拆连接。分布盖板3顶部均匀设有拉筋，并与进气管4固定在一起。分布盖板3的内侧与进气管4之间焊接。
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例
如图2～5所示：
一种带分配室的气体分布器，包括：底板1、壁板2和分布盖板3。
本发明是由底板1、壁板2、分布盖板3和进气管4、拉筋5、支撑件6组成的带有分配室的结构，所述分配室由底板、壁板、分布盖板和进气管构成。
壁板2为一个上下端开放的圆筒，横截面为圆形。壁板2与底板1、分布盖板3焊接。进气管公称直径DN350mm。壁板2的高度H为100mm。壁板的内直径为1000mm。
分布盖板3中央区域的环形范围内上均匀开有圆形的通气孔，开孔区域的外直径φ818mm，开孔区域的内直径φ530mm。分布盖板底面的最低点与进气管4的出口齐平。分布盖板3上的通气孔共2600个，通气孔直径φ8mm。分布盖板3上的总开孔率为0.19，其上环形开孔区域内的开孔率为0.43。分布盖板3相对于壁板2的顶面向上倾斜，角度α为4°。
支撑件6的连接板焊接到壁板上，连接板通过螺栓、螺母与支撑角钢连接。支撑角钢焊接到容器的底封头上。分布盖板3顶板焊有拉筋，拉筋亦与进气管4焊接。
容器的内公称直径1500mm，设计温度为65℃，内部介质为水，正常液位高于壁板的顶面600mm。
Claims (10)
1.一种带分配室的气体分布器，其特征在于：包括进气管(4)和分配室；所述进气管一端和分配室连通；
所述分配室包括底板(1)、壁板(2)和分布盖板(3)；所述底板(1)，壁板(2)和所述的分布盖板(3)固定连接形成一个腔体；所述进气管一端和所述分布盖板贯通连接；在所述分布盖板(3)上均匀开有通气孔，所述进气管的出口端探入所述分配室内，即所述分布盖板的最低端高度不低于进气管出口端的高度。
2.如权利要求1所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述壁板(2)的高度H不低于进气管(4)内直径的1/4。
3.如权利要求1所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述通气孔开孔为圆形；所述的分布盖板(3)上的通气孔的总面积为进气管(4)内径向横截面积的1.1～2.5倍。
4.如权利要求1所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述通气孔开孔为圆形；所述的分布盖板(3)上的通气孔的总面积为进气管(4)内径向横截面积的1.3～1.6倍。
5.如权利要求1，3，4之一所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述的分布盖板(3)上的开孔率在0.15～0.60之间。
6.如权利要求1，3，4之一所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述的分布盖板(3)上的开孔区域内的开孔率在0.3～0.6之间。
7.如权利要求1所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述分布盖板(3)的外缘与所述的壁板(2)固定连接，其内缘与所述进气管(4)的外壁固定连接；所述分布盖板(3)的内缘高度大于等于外缘高度；即所述壁板(2)的顶端和进气管(4)出口端形成的平面与所述的分布盖板(3)之间有一夹角α，角度在0°～30°之间。
8.如权利要求7所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
所述夹角α的角度范围在3°～10°之间。
9.如权利要求1所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
分布器还包括有拉筋(5)，所述拉筋(5)一端与所述的分布盖板(3)连接，其另一端固定在进气管(4)外壁上；
所述的分配室下方设有支撑件(6)，其与容器壳体连接；所述支撑件(6)固定在所述的底板(1)和外壁上(2)。
10.如权利要求1或9所述的一种带分配室的气体分布器，其特征在于：
在所述底板(1)上开有泪孔以排除残液；所述壁板(2)的四周封闭；所述壁板(2)的横截面为圆形或四边形。
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