CN103468274A - 一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，是在环状流体分流通道的入口处设置一个流体疏导装置，用以保证流出环状流体分流通道各个喷口的流体流速的一致性。所述的装置由1～8对弧形导流板将环状流体分流通道入口分割成中心导流流口和对称顺序排列的N次导流流口，各导流板之间安装有支撑板，所述的导流板数量及各弧形导流板之间的距离根据环状流体分流通道的大小按照比例设置。本装置结构简单，设计合理，安装于带有环状流体分流通道的工业炉中，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。本发明尤其适用于油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉等工业炉。

Description

一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置

技术领域

本发明涉及一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置。

背景技术

在流体流动领域，尤其很多炉窑设备中都设有一种环状流体分流通道，一般由内环、外环、上封板和下封板组成，在组成环状流体分流通道的一个或几个面上按照工艺需要开有多个流体出口。由于受流体流动的动量、能量等因素的影响，流出各个出口的流体的流速是有差别的。最大的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，也就造成了炉内有偏流的现象。

通过对带有环状流体分流通道的设备进行跟踪调查发现，这种结构存在很大的缺陷，主要缺陷如下：

（1）环状流体分流通道内压力分布和流量分布不均匀，容易造成通道内局部墙内壁冲刷受损严重，导致墙壁掉砖、融化、裂开。

（2）只采用一个流体入口时，从各个流体出口流出的流体流速不一致，差别很大，导致设备内流体分布不均匀，偏流严重，在流体为热流体的情况下，使得局部区域温度过高，而另外区域温度又达不到工艺温度，带来如：产品回收率下降、工序能耗增加、生产效率降低、效益降低等一系列问题。

（3）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，从各个流体出口流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。

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，且为长期在改进而有未解决的难题。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，瓦斯配气系统需要进一步改进，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，但这也确实是一件看似简单，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用于环状流体分流通道的流体疏导装置。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，包括导流板；所述的流体疏导装置安装在环状流体分流通道的入口处；所述的导流板为弧形，弧形导流板的起始位置设在环状流体分流通道的入口处，导流板以流体入口中心线为中心，两边各对称设置1～8对的导流板，导流板数量及各弧形导流板之间的距离根据环状流体分流通道的大小按照比例设置；所述的弧形导流板将环状流体分流通道的入口处分割成中心导流流口和对称顺序排列的N次导流流口；所述的中心导流流口宽度最低可调至零。

本发明的流体疏导装置，所述的弧形的导流板的导流角度为90～120°，导流板的上端、下端与通道上封板和下封板连接，流体入口中心线两侧对称的第一对导流板尾端分别固定在流体分流通道内壁上。

本发明的流体疏导装置，所述的弧形的导流板与导流板之间、导流板与流体分流通道两侧壁面之间安装有支撑板，用于保证导流板的稳定性。

本发明的流体疏导装置，所述的环状流体分流通道不局限于使用1个流体入口，若采用2个或2个以上流体入口，则在每个流体入口处安装一个流体疏导装置。

本发明的流体疏导装置，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。

本发明的用于环状流体分流通道的流体疏导装置与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明用于环状流体分流通道的流体疏导装置结构简单，施工容易，使用安全可靠，便于维护，将本发明的流体疏导装置安装于油页岩干馏炉上，使干馏炉炉膛各区和干馏段热干馏气气流分布均匀，炉膛温度均匀，减少环状流体分流通道内局部墙壁冲刷受损，减缓炉壁掉砖、融化、裂开等损坏。

（2）本发明改环状流体分流通道双进气流体入口结构为单进气流体入口结构，降低了管系施工的难度，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、节能效果良好和投资少的效果。

（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流体疏导装置，能够显著的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为本发明流体疏导装置安装于带环状流体分流通道的干馏炉炉膛的结构示意图。

图2为图1中本发明的装置安装在环状流体分流通道入口处的局部结构示意图。

图3为图1中A-A向截面结构示意图。

图4为图3中D处结构放大示意图。

图5为图1中A-A截面处气流速度分布图。

图6为已有的采用双流体入口结构的油页岩干馏炉炉膛结构示意图。

图7为图6中B-B向截面结构示意图。

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-环状流体分流通道；7-流体喷口；8-热循环干馏气；9-冷循环干馏气入口；10-干馏段；11-干馏炉炉膛；12-物料进口；13-冷循环干馏气；14-1号阿西腿；15-炉膛截面A区；16-炉膛截面B区；17-炉膛截面C区；18-2号阿西腿；19-3号阿西腿；20-中心导流流口；21-一次导流流口；22-二次导流流口；23-导流板；24-支撑板；25-气流速度分布。

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：本发明提供一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，其结构如图1、2所示，包括导流板23，所述的流体疏导装置安装在环状流体分流通道6的入口处，以流体入口1中心线为中心两边各对称设置2对弧形的导流板23。导流板23的数量及各弧形导流板之间的距离，根据环状流体分流通道的大小按照比例设置。对称设置的2对弧形的导流板23将流体分流通道6的入口分割成中心导流流口20和对称顺序排列的一次导流流口21、二次导流流口22。

本发明的流体疏导装置，参见图2，本实施例中弧形的导流板23以流体入口1的中心线为中心，两侧对称各设置有2对导流板23，其中流体入口1的中心线两侧对称安装的第1对导流板23的导流角度为120°，第1对导流板23尾端固定在流体分流通道内壁2上，另外1对导流板23的导流角度为95°，该导流板23尾端固定在流体分流通道的中心线所在位置上，导流板23的上端、下端分别与通道上封板4和下封板5连接。

本发明的流体疏导装置，所述的两块弧形导流板23之间、导流板与流体分流通道内壁2、导流板与通道外壁3内侧之间安装有支撑板24，用于保证导流板23的稳定性，设置的支撑板24不会阻隔热循环干馏气8的流动。

参见图3、图4。图3为本发明的图1中A-A向截面结构示意图。图4是图3中D局部放大的结构示意图。图6、图7作为对比图，即图6、图7为已有的采用双流体入口结构的油页岩干馏炉示意图。将图6与图1对比，可以明显地看到图6有两个流体入口1，图1只有一个流体入口1。同时，将图7与图3对比，图7中两个热循环干馏气8入气口1是分布在3个阿西腿（阿西腿14、阿西腿18、阿西腿19）中任意两个阿西腿的中间位置上，而本发明的图3改变原有的“热循环干馏气进气口”的思路，图3将唯一的一个流体入口1位置正对任意一个阿西腿的入口处。将流体疏导装置的导流板23的起始端与流体入口1末端相连。

从流体入口1处进入流体分流通道6的流体是带有压力和速度的热循环干馏气8，热循环干馏气8从流体入口1流入后进入流体疏导装置，被导流板23分为三股，一股热循环干馏气8经过中心导流流口20进入环状流体分流通道6后，直接由对应的流体喷口7进入1号阿西腿14然后从阿西腿14上的喷口7喷入干馏炉炉膛11；另外的两股流体分别进入对称的且顺序排列的一次导流流口21、二次导流流口22，然后流入环状流体分流通道6。由于一次导流流口21、二次导流流口22的导流作用以及在不同流路长短的流体力学原理作用下，热循环干馏气8在环状流体分流通道6内流动时，具有绕环状流体分流通道6流动的特性，使环状流体分流通道6内各处压力均匀分布，从而使热循环干馏气8从环状流体分流通道6以及阿西腿14、阿西腿18、阿西腿19上的流体喷口7喷出时流速均匀分布。热循环干馏气8在炉膛截面A区15、炉膛截面B区16和炉膛截面C区17中呈现气流速度分布25是均匀的，参见图5，从图中可见炉膛内均匀的气流速度分布，各区中心区域气流强度均能够满足干馏工艺要求。

实施例2：本发明提供的用于环状流体分流通道的流体疏导装置，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，使用如图1和图3所示的油页岩组合式瓦斯全循环干馏炉模型，只设一个流体入口1，并将流体入口1位置正对任意一个阿西腿的入口处，热循环干馏气8从流体入口1进入。

实验测定结果表明：采用原双进气通道进气结构时，炉膛截面A区15、炉膛截面B区16和炉膛截面C区17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14、2号阿西腿18、3号阿西腿19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%；采用本发明的流体疏导装置后，炉膛截面A区15、炉膛截面B区16和炉膛截面C区17内炉壁喷口气流的均匀度分别为98.24%、98.32%、98.10%，三条阿西腿六个壁面上的喷口气流均匀度分别为98.69%、98.76%、98.44%、98.79%、98.57%、98.96%。

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11内气流分布均匀性也会随之增强。实验表明：本发明对干馏炉稍加改进，并安装了本发明的流体疏导装置，能够显著的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，尤其是新疆油页岩组合式瓦斯（热循环干馏气）全循环干馏炉。

本发明的流体疏导装置，所述的环状流体分流通道不局限于使用1个流体入口，若采用2个或2个以上流体入口1，则可以在每个流体入口1处安装一个流体疏导装置。而在体积较大的环状流体分流通道，每个流体疏导装置中设置的导流板23越多，则分割出的流体导流流口越多，如设有8对导流板23则分割出9次导流流口，环状流体分流通道6以及阿西腿14、阿西腿18、阿西腿19上的流体喷口7喷出的流体均匀度越高。当安装多个流体入口1时会出现流体疏导装置的中心导流流口20与流体喷口7不对应的情况，此时所述的中心导流流口20宽度最低可调至零。

本发明的流体疏导装置，所述的环状流体分流通道6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。

本发明的流体疏导装置结构新颖，结构简单，设计合理，施工容易，使用安全可靠，便于维护,使用后技术效果显著，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 (3)

1.一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，包括导流板；其特征在于：所述的流体疏导装置安装在环状流体分流通道的入口处；所述的导流板为弧形，弧形导流板的起始位置设在环状流体分流通道的入口处，导流板以流体入口中心线为中心，两边各对称设置1～8对的导流板，导流板数量及各弧形导流板之间的距离根据环状流体分流通道的大小按照比例设置；所述的弧形导流板将环状流体分流通道的入口处分割成中心导流流口和对称顺序排列的N次导流流口，所述的中心导流流口宽度最低可调至零。

2.根据权利要求1所述的一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，其特征在于：所述的弧形的导流板的导流角度为90～120°，导流板的上端、下端与通道上封板和下封板连接，流体入口中心线两侧对称的第一对导流板尾端分别固定在流体分流通道内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种用于环状流体分流通道的流体疏导装置，其特征在于：所述的弧形的导流板与导流板之间、导流板与环状流体分流通道两侧壁面之间安装有支撑板，用于保证导流板的稳定性。

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