CN104118916A - 一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴是由喷嘴主体结构的喷嘴固定头上固定连接的控制调节机构构成，并安装于焦炉上升管上；所述喷嘴主体结构是位于控制调节机构下端由耐高温材料制成的筒型体结构上；筒型体另一端头设置有喷嘴固定头连接控制调节机构；控制调节机构位于喷嘴主体结构的上端面，由足以能够使旋转螺杆及其调节杆和调节头与筒型体结构端头的喷嘴相应密封并控制开口度大小的阀体，以及阀体两侧设置的信号接收处理器和信号传动装置。本喷嘴由高强度耐磨耐高温材料制成，可自调流量，特别是高温荒煤气的废热对其在脱硫过程中产生的脱硫废液进行催化或非催化热解处理，既利用了荒煤气废热，又热解了脱硫废液的副盐，达到了以废治废的目的。

Description

一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴

技术领域

本发明涉及一种液体喷嘴，特别是适用于焦化脱硫废液热解及类似领域的可实现流量自调节喷嘴。

背景技术

目前，国内大中型焦化企业大部分采用湿式氧化法工艺技术进行煤气脱硫，过程中富产大量脱硫废液，对此，大部分焦化企业主要采用掺煤返炉或稀释外排等方式处理这部分废液，对环境造成严重污染，不符合国家节能减排，保护环境的总要求。如何对这部分废液进行资源化、无害化处理已成为广大焦化企业面临的难题。在众多处理方法中，本发明主要针对废液热解工艺及方法。在废液热解处理工艺中，有效利用荒煤气废热处理焦化脱硫废液，喷嘴是必不可少的关键部件，喷嘴的质量和结构，特别是与热解匹配的喷液及雾化程度直接影响热解反应的效果。传统的喷嘴在运行过程中多为固定式喷嘴，喷射流量不可自调或可调量不大。当热解温度升高时，对应热解的废液量不随之增加，降低了热解效率，造成热量浪费，当热解温度降低时，对应喷洒的废液量不随之减少，造成不能处理的废液积聚，加重了后续设备操作的负担，喷嘴的效率受到限制，影响系统正常运行。并且喷嘴口面积不变的情况下，流量增加意味着压力增加， 加大了对喷嘴的磨损，在很多情况下，例如废液处理等方面，水中有较多的杂物，一段时间后，如果出现杂物堵塞喷嘴，现有的喷嘴无自清洗功能，只有通过拆卸喷嘴才能清洗，费工费时，影响效率 ，可见现有技术的喷嘴在实际应用上存在很大的局限性 ，缺少可调节机构 ，应变能力不能最大限度的满足工艺要求，可用于的环境有限。故急需要一种可用于脱硫废液热解的自清洗的自调流量喷嘴。

公开号为 CN 203115983 U公开了一种自动调节喷嘴，包括喷嘴架和流量调节装置；所述喷嘴架内设置有顶无底的喷嘴架空腔，所述喷嘴架空腔的下端设置有喷水座，所述喷水座上设置有出水孔，所述喷嘴架上设置有进水孔，所述进水孔与出水孔均与喷嘴架空腔相连通；所述喷嘴架空腔内设置有水压弹性机构，所述水压弹性机构下端相对应于出水孔设置有出水孔堵塞装置。主要是依靠调节杆下端锥台形的锥面受到水的压力，再由弹簧的弹性力与水的压力来相互抵消，以达到自动开启出水口的目的，再通过水流的压力的大小随着水流的大小的改变而改变，以达到自动调节出水口的大小，以达到自动调节喷嘴喷出的液膜的目的， 这种喷嘴能根据压差进行调节，但精度不高，调节范围小，适用的介质和环境很局限，而且不适于根据温度的变化实现控制的情况，不能自清洁，雾化效果得不到明显改善，不能达到实际需要的操作效果。

公开号为CN 201625593 U公开了一种液体喷嘴，其在前端开孔、后端有连接螺纹的中空喷嘴壳体，内置有轴向可移动的喷水芯，喷水芯有二瓣或以上拼合、前端呈锥形，外松套有弹簧。从而能够实现喷嘴孔能够依水压变化改变孔径，虽然能够进行自清洁，但是调节范围小，适用的介质和环境很局限，不适于根据温度变化进行脱硫废液热解。 

公开号为CN 2757926Y公开了一种可调节流量喷头，有外壳、导流管喷嘴，外壳由外壳下段和外壳上段通过螺纹联接起来，外壳下段上端设有定位凸环紧贴在喷嘴外侧上，喷嘴的口径为向下收缩状，由弧形叠接组成，弧形板上端在外壳上段内铰接定，这种喷嘴同样存在以上问题，并且是只通过人工手动调节，不能达到真正意义上的自调节。

针对目前已有喷嘴所遇到的问题，本发明提出一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴，根据热解温度变化，自调喷嘴的流通面积，保证喷洒废液始终处于所需的最佳状态，实现了温度调节与流量调节一体化，由控制机构快速调节，无滞后现象产生并具有自清洁 、防堵塞能力。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是在焦炉炭化室顶部上升管上设置脱硫废液喷嘴，并根据荒煤气温度变化自动调节脱硫废液流量，从而有效利用焦化过程中荒煤气携带的余热对脱硫废液进行催化或非催化热解处理，使其中的硫氰酸盐等有毒物质发生热解转化，转变为无毒无害的物质，实现在焦化过程中能源的合理利用和以废治废的目的，并提供一种用于脱硫废液热解的自动调节流量喷嘴。

解决上述问题和实现上述目的所采取的技术方案如下。

一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴，包括喷嘴主体结构和控制调节机构；其特征在于：所述自动调节流量喷嘴是由所述喷嘴主体结构的喷嘴固定头上固定连接的控制调节机构构成，并安装于焦炉上升管上；

所述喷嘴主体结构是位于控制调节机构下端由耐高温材料制成的筒型体结构上，并在筒型体结构内腔安插有相应的旋转螺杆及其调节杆和筒型体结构端头喷嘴相应的调节头；筒型体的另一端头设置有喷嘴固定头连接控制调节机构；在筒型体壳体内设置有两个进液管连通有进液管接头和喷嘴；在筒型体壳体内设置有蒸汽管连通有环形蒸汽管及其进气接头；在喷嘴座的底端面设置有测温探头及其温度传感器与控制调节机构相连接控制喷流口的大小； 

所述控制调节机构是位于喷嘴主体结构的上端面，由足以能够使旋转螺杆及其调节杆和调节头与筒型体结构端头的喷嘴相应密封并控制开口度大小的阀体，以及阀体两侧设置的信号接收处理器和信号传动装置；其中，所述阀体上端头由螺钉连接内腔的高度固定块；所述信号接收处理器接收信号并调节信号传动装置驱动旋转螺杆及其调节杆的调节头控制调节喷嘴的流量；其中信号接收处理器是接收温度传感器采集相应的温度信号经放大后转换成电信号输送给传动装置，带动旋转螺杆旋转，使调节杆产生纵向位移，控制调节头升降；所述调节信号传动装置是温度传感器将温度信号经放大后输送给信号接收处理器，并产生位移信号输送给传动装置，传动装置带动旋转螺杆旋转，使调节杆产生纵向位移，控制调节头升降；信号传动装置的一则设置有手动调节盘及其螺杆与旋转螺杆相应旋转调节；

所述安装于焦炉上升管上是将自调流量喷嘴安装于上升管距离焦炉顶端的2米处，此处上升管中的温度是700-950℃。

基于上述技术方案，进一步的附加技术方案如下。

所述耐高温材料是氧化铝、2520不锈钢中的一种。

所述喷嘴和调节头是由碳化硅或者是立方氮化硼的耐高温抗磨材料构成。

所述调节头与喷嘴同心并构成互补锥形结构。

所述喷嘴的锥度为10 o -60o。

所述调节杆与旋转螺杆接触截面积比是1∶5-30。

所述喷嘴的出口内端面从上到下呈高低不平的环形凸起，并且该喷嘴的出流口外侧装有可拆卸固定的左右滑动的喇叭形喷流口，其内表面设置有高低不平的环形凸起。

所述进液通道前端为圆形直通道，后端为光滑顺畅的弧形流线形通道。

所述圆环形蒸汽管，在同一平面的圆周上均匀分布有六个蒸汽小孔。

实现本发明上述所提供的一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴，与现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果是：喷嘴经过防腐处理，并用高强度耐磨耐高温材料制成，可自调流量，用于高温荒煤气的废热对其在脱硫过程中产生的脱硫废液进行催化或非催化热解处理，既利用了荒煤气的废热，又热解了脱硫废液的副盐，达到了以废治废的目的。此外，可以通过温度传感自动控制，即当温度变化时可以通过控制机构操作，若电源出现问题时，可手动调节，保证了雾化效果，真正实现了全方位，精度高的实时控制，改变了以往单一的压差控制方法，显示出了它的独有优势 。与此同时，可自动清洗掉堵塞喷嘴的杂物，同时强化了雾化效果，满足了特殊脱硫废液热解的工艺要求，具有显著的积极效果以及特别的适用价值。

附图说明

图1是本发明自调流量喷嘴的主视结构示意图。

图2是图1中喷嘴主视的结构示意图。

图3是图1中控制调节机构的主视结构示意图。

图4是图2的俯视结构示意图。

图5是图2的仰视结构示意图。

图6是本发明带有信号线测温探头的通道结构示意图。

图7是本发明环形蒸汽管的主视结构示意图。

图中：1：喷嘴主体结构；2：控制调节机构；3：喷嘴固定头；4：进液接头；5：喷嘴体；6：密封挡板；7：喷嘴座；8：进气接头；9：环形蒸汽管；10：测温探头；11：喷嘴；12：固定螺栓；13：手动调节盘:14：信号传动装置；15：旋转螺杆；16：密封环；17：调节杆；18：调节头；19：信号接收处理器；20：输入端；21：蒸汽孔。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

本发明所提供的一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴，是在现有普通喷嘴基础上，设计发明的专用于焦化脱硫废液热解处理，即利用焦化产生的高温荒煤气的废热及还原性环境对通入的脱硫废液进行催化或非催化热解处理，使其中的硫氰酸盐等有毒物质发生热解转化，充分利用了高温荒煤气的热能，实现焦化过程中能源的合理利用，达到以废治废的目的。

如附图1、附图2和附图3所示，实施本发明所提供的一种用于脱硫废液热解的自动调节流量喷嘴，该喷嘴是由喷嘴主体1及设置于喷嘴主体1外部的控制调节机构2构成，所述喷嘴主体1是垂直向下固定设置于焦炉炭化室顶部上升管上，其喷雾角度为30°-150°，控制调节机构2的主体结构设置于上升管外。

喷嘴主体1的实施。该喷嘴主体1的基底是喷嘴座7，装有可拆卸的左右滑动的喇叭形喷流口11，顶部开有带内螺纹的杆旋进孔，喷嘴主体1内开设有一个进气接头8， 两个进液接头4，进气接头8和进液接头4对应设有进气通道和进液通道，所述进液通道前端为圆形直通道，后端为光滑顺畅的弧形流线形通道，空腔底部设置有密封挡板6，最下端出口处设置有圆环形蒸汽管9，与进气通道相通。喷嘴主体1所采用的耐高温材料是氧化铝、2520不锈钢中的一种；喷嘴（11）和调节头（18）是由碳化硅或者是立方氮化硼的耐高温抗磨材料制成。喷嘴主体1中设置有一温度传感器，一端通过内壁引线与喷嘴11下方的测温探头10相连接，另一端通过信号线延伸至喷嘴主体1封闭端外，并与控制调节机构2的输入端20连接。其测温探头10所在水平面高于喷嘴底面所在水平面4mm，避免从喷嘴喷射出的液体直接喷到测温探头10上，影响温度的测量。此外，这种设置有利于检测荒煤气的温度，对脱硫废液进行实时有效的热降解处理。

控制调节机构2的实施。该调节机构主要由信号接收处理器19，信号传动装置14，旋转螺杆15及调节杆17构成，其中控制调节机构2输入端20和温度传感器连接，输出端与信号接收处理器19连接，信号接收处理器19输出端与信号传动装置14连接实现目的。

所述信号传动装置14外部连接有手动调节盘13，内部设高精度小型电机的输出轴连接旋转螺杆15，旋转螺杆15的外壁上加工有外螺纹，与喷嘴主体1上部开设的带内螺纹的杆旋进孔相配，通过螺纹连接使螺杆旋进于孔中，且与喷嘴连接处有一密封环16。所述的温度传感器将采集到的相应温度信号经放大后输送给位于控制调节机构2主体内的信号接收处理器19然后将产生的对应的位移信号输送给传动装置14。传动装置14随即根据接受到的信号，指示传动装置内的电机转动相应的角度驱动输出轴旋转，从而带动旋转螺杆15旋转，使调节杆17产生纵向位移，控制调节头18升降。所述旋转螺杆15下端与调节杆17上端固定相连，且螺杆15直径大于调节杆17直径，调节杆17位于喷嘴空腔内，先穿过密封挡板6中心，最后前端为锥形调节头18穿过圆环形蒸汽管9，与圆锥形喷嘴口内壁形成液体调节通道；喷嘴出口内端面从上到下呈高低不平的环形凸起，并且该喷嘴的出流口外侧装有可拆卸的左右滑动的喇叭形喷流口11，一起构成喷嘴座7，用以控制喷流的范围，其内表面也设置有高低不平的环形凸起，加强了雾化效果。

 

下面通过利用荒煤气余热处理焦化脱硫废液工艺对本发明作进一步说明。

应用实施例

用于焦化脱硫废液热解时，用手动调节盘13进行手动调节确定调节头18的位置，使喷嘴开启度处于最初设定工作值的自然状态，废液气化所需热量

Q= ∑m_i c_iΔt 

式中：m_i—反应物体系中组分I的质量，Kg;

c_i—组分i在T₁—T℃时的平均比热容，KJ/(Kg*℃)或KJ/( Kmol ·℃)；

Δt —反应物系变化的温度，℃

在本实施例中废水以一定的温度进入，到汽化的温度也是固定的，故Δt也是一定的，所以当荒煤气的温度变化Δt₁ 时对应的变化热量为Q₁，根据热量平衡，用来气化废水的热量Q= Q₁= ∑m_i c_iΔt₁，进而可推算出废水的流量Q_v, m³／s，则喷嘴所喷废水的流量Q_v是温度ΔT的函数。即：ΔQ_v=ΔQ_v (ΔT) 

当喷嘴所要喷洒的外界环境温度升高时，温度传感器将采集到的温度升高信号经放大后输送给位于控制调节机构2主体内的信号接收处理器19，然后信号接收处理器19将成比例产生的对应的正转角位移信号输送给传动装置14。传动装置14随即根据接受到的信号，指示传动装置内的电机正转相应的角度驱动输出轴旋转，从而带动旋转螺杆15旋转，使调节杆17产生向外纵向位移，从而调节头18上升合适的位移，使喷嘴的开启度增大，增大流通面积，实现自动调节；反之，当外界环境温度降低时，荒煤气带来的热量减少，所能热解的脱硫废液减少，此时喷嘴喷洒的废液流量要相应减少，则温度传感器将采集到的温度降低信号经放大后输送给位于控制调节机构2主体内的信号接收处理器19，然后信号接收处理器19将成比例产生的对应的反转角位移信号输送给传动装置14。传动装置14随即根据接受到的信号，指示传动装置内的电机反转相应的角度驱动输出轴旋转，从而带动旋转螺杆15旋转，使调节杆17产生向内纵向位移，从而调节头18下降合适的位移，使喷嘴的开启度减小，减小流通面积，实现自动调节，避免浪费。当外界环境温度不发生变化时，信号接收处理器输入端无输入信号，传动装置无接受信号，电机停止转动，调节杆稳定在先前的位置上，流量保持稳定。

在本实施中，如遇到悬浮物的含量较高，喷嘴堵塞的情况，采用人工操作手动调节盘13使喷嘴口周围的杂质随高压流体冲出喷嘴，可以自动清洗掉堵塞喷嘴的杂物，如果遇到特别的杂质清洗的不够彻底，此时杂质可以分解或挥发，可以先外通高温蒸汽先使其挥发，并提高蒸汽流速，用高速的蒸汽将喷嘴口的杂物清除掉，真正彻底实现喷嘴清洗工作，有效的解决了喷嘴堵塞，具有极强的抗堵塞能力。同时，对流动性差、有粗微粒的液体，若进行高要求的雾化处理，希望其被雾化为尽可能细的液滴，则向喷嘴通入压缩空气或高压蒸汽来吹散液体，改善雾化效果。

 

具体实施例

本工艺实施例中，焦化炭化室一孔装煤量21吨，炭化室中装有的煤饼在隔绝空气的条件下，在950 ～ 1050℃下进行高温干馏，干馏生成温度为850 ～ 950℃的荒煤气，包括里行气和外行气，汇集于炭化室顶部空间和上升管空间。炭化室结焦时间23h，产生煤气 320m³/t，本例在利用炭化室荒煤气余热在热解塔中进行脱硫废液热解处理时，荒煤气的入塔温度为650℃，以1吨干煤作计算基准，煤气在塔内降至500℃时放出的总热量为137842.64 kJ，而对焦化脱硫废液进行处理时，首先是对来自炼焦工艺过程中所产生的脱硫废液进行预处理，包括焦化脱硫废液的过滤，再采用氨水对其进行改性处理后；再将预处理后的焦化脱硫废液送入焦化脱硫废液储槽，采用空压机或者是泵对脱硫废液加压为0.3 ～ 1.5 MPa 后送入脱硫废液总输送管道，已被预热至85℃的脱硫废液再经两分管道由喷嘴，在压力为0.68MPa，流速为3-4m／s，流量为120L/h，喷洒角度为58°下喷入上升管中，脱硫废液与高温荒煤气边混合传热边汽化并发生热解转化反应，实现水分的蒸发和副盐的分解。1吨干煤对应约0.0077t脱硫废液，每吨脱硫废液约含800kg水,100kg硫氰酸铵，70kg硫代硫酸铵，30kg硫酸铵. 经计算得知，本例中每孔焦炉上升管产生的热量能够分解约900kg脱硫废液。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于脱硫废液热解的自调流量喷嘴，包括喷嘴主体结构和控制调节机构；其特征在于：所述自动调节流量喷嘴是由所述喷嘴主体结构（1）的喷嘴固定头（3）上固定连接的控制调节机构（2）构成，并安装于焦炉上升管上；

所述喷嘴主体结构（1）是位于控制调节机构（2）下端由耐高温材料制成的筒型体结构上，并在筒型体结构内腔安插有相应的旋转螺杆（15）及其调节杆（17）和筒型体结构端头喷嘴（11）相应的调节头（18）；筒型体的另一端头设置有喷嘴固定头（3）连接控制调节机构（2）；在筒型体壳体内设置有两个进液管连通有进液管接头（4）和喷嘴（11）；在筒型体壳体内设置有蒸汽管连通有环形蒸汽管（9）及其进气接头（8）；在喷嘴座（7）的底端面设置有测温探头（10）及其温度传感器与控制调节机构（2）相连接控制喷流口的大小； 

所述控制调节机构（2）是位于喷嘴主体结构（1）的上端面，由足以能够使旋转螺杆（15）及其调节杆（17）和调节头（18）与筒型体结构端头的喷嘴（11）相应密封并控制开口度大小的阀体，以及阀体两侧设置的信号接收处理器（19）和信号传动装置（14）；其中，所述阀体上端头由螺钉连接内腔的高度固定块；所述信号接收处理器（19）接收信号并调节信号传动装置（14）驱动旋转螺杆（15）及其调节杆（17）的调节头（18）控制调节喷嘴的流量；其中信号接收处理器（19）是接收温度传感器采集相应的温度信号经放大后转换成电信号输送给传动装置，带动旋转螺杆（15）旋转，使调节杆（17）产生纵向位移，控制调节头（18）升降；所述调节信号传动装置（14）是温度传感器将温度信号经放大后输送给信号接收处理器（19），并产生位移信号输送给传动装置，传动装置带动旋转螺杆（15）旋转，使调节杆（17）产生纵向位移，控制调节头（18）升降；信号传动装置（14）的一则设置有手动调节盘（13）及其螺杆与旋转螺杆（15）相应旋转调节；

所述安装于焦炉上升管上是将自调流量喷嘴安装于上升管距离焦炉顶端的2米处，此处上升管中的温度是700-950℃。

2.如权利要求1所述的自调流量喷嘴，其所述耐高温材料是氧化铝、2520不锈钢中的一种。

3.如权利要求1所述的自调流量喷嘴，其所述喷嘴（11）和调节头（18）是由碳化硅或者是立方氮化硼的耐高温抗磨材料构成。

4.如权利要求1 所述的自调流量喷嘴，其所述调节头（18）与喷嘴（11）同心并构成互补锥形结构。

5.如权利要求1或4所述的自调流量喷嘴，其所述喷嘴（11）的锥度为10 o -60o。

6.如权利要求1 所述的自调流量喷嘴，其所述调节杆（17）与旋转螺杆（15）接触截面积比是1∶5-30。

7.如权利要求1或4所述的自调流量喷嘴，其所述喷嘴（11）的出口内端面从上到下呈高低不平的环形凸起，并且该喷嘴（11）的出流口外侧装有可拆卸固定的左右滑动的喇叭形喷流口，其内表面设置有高低不平的环形凸起。

8.如权利要求1 所述的自调流量喷嘴，其所述进液通道前端为圆形直通道，后端为光滑顺畅的弧形流线形通道。

9.如权利要求1 所述的自调流量喷嘴，其所述圆环形蒸汽管（9），在同一平面的圆周上均匀分布有六个蒸汽小孔。