CN104611069B - 一种旋流激冷环 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋流激冷环，包括内环、外环、激冷液输送管和下降管；内环与外环之间形成激冷液分配室，激冷液输送管与该激冷液分配室相连通；内环与下降管连接，外环与下降管之间形成排液环隙；其特点在于：该旋流激冷环还包括设置在内环与外环之间的多块导流片，该多块导流片固定在内环或外环上。本发明可减小激冷环制造及安装过程中产生的偏差对激冷环正常工作的影响，实现良好的激冷效果，延长激冷环的使用寿命。

Description

一种旋流激冷环
技术领域
本发明涉及气化炉的激冷环。
背景技术
煤气化技术是一种比较清洁高效的能源利用技术。作为煤气化核心设备的气化炉是整个气化技术中的重中之重。目前已经国产化的气化技术包括水煤浆气化技术和干粉气化技术，两者都采用了水激冷流程。1500°C左右的合成气与熔渣从炉膛出口进入激冷室，激冷室的作用就是实现对高温合成气的降温冷却。激冷室的关键部件为激冷环，激冷环结构的合理性直接影响到气化炉的长期稳定运行。
激冷环由外环、内环、激冷液输送管、下降管及激冷液分配室组成。激冷液由激冷液输送管进入内环与外环之间的激冷液分配室，然后经外环与下降管之间的环形缝隙流出，沿下降管内表面下降，在下降管的内壁面形成水膜，合成气与熔渣通过下降管时与水膜进行激烈的传热传质。实际制造和安装过程中总会有误差，当激冷环的中心轴线与水平面垂直度偏差过大时，激冷液由于重力的作用会造成激冷环下降管一面液膜偏薄，甚至断流现象，此时由于高温合成气直接与下降管接触，造成下降管超温破坏，气化炉停车检修，影响到了气化炉的长时间运行。同时，激冷环安装位置较高时，设备由于受水平风力影响也会产生挠度，造成激冷环中心线与水平面垂直度偏差，进而造成下降管液膜断流现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种旋流激冷环，其可减小激冷环制造及安装过程中产生的偏差对激冷环正常工作的影响，实现良好的激冷效果，延长激冷环的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种旋流激冷环，包括内环、外环、激冷液输送管和下降管；内环与外环之间形成激冷液分配室，激冷液输送管与该激冷液分配室相连通；内环与下降管连接，外环与下降管之间形成排液环隙；其特点在于：该旋流激冷环还包括设置在内环与外环之间的多块导流片，该多块导流片固定在内环或外环上。
采用上述技术方案后，本发明包括以下优点：
1、本发明通过在激冷液分配室内布置导流片，使激冷液在下降管内形成旋流下降的液膜，液膜由于旋流产生离心力，使得液膜紧贴下降管壁面，避免或者延缓了由于激冷环制造、安装或者运行时的偏差所造成的液膜与下降管脱离、甚至液膜断裂，从而能够有效地保护下降管，延长激冷环的使用寿命；
2、本发明的导流片布置在激冷液分配室中，激冷液在进入下降管之前就形成了螺旋流动，使得分布在下降管壁面上的液膜更均匀更完整；同时还能对激冷环的外环起到有效保护。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的激冷环的剖面结构示意图。
图2是图1中的内环及多个导流片的展开示意图。
图3是根据本发明一实施例的导流片的立体结构示意图。
图4是根据本发明一实施例的导流片的正视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
请参阅图1和图2。根据本发明一实施例的旋流激冷环包括环形的内环1、环形的外环2、激冷液输送管3、下降管4以及设置在内环1与外环2之间的多块导流片5。环形的内环1与外环2同心装配。内环1与外环2之间形成激冷液分配室6，激冷液输送管3与该激冷液分配室6相连通。内环1与下降管4连接，外环2与下降管4之间形成环形的排液环隙7。多块导流片5固定在内环1或外环2上。该多块导流片5沿内环或外环的周长方向均匀分布，该多块导流片的布置密度优选为沿内环或外环周长方向5～15块/米，以使液膜均布，并实现良好的液膜螺旋向下流动效果。图1仅示出了该旋流激冷环的右半部分，旋流激冷环的左半部分与右半部分关于激冷环轴线X相互对称。
结合图3和图4所示。各导流片5呈螺旋形，与流体流动的路径相吻合，从而能够减小流动阻力及磨损；各导流片5在竖直平面的投影的圆心角为60°～180°，使激冷液能够较好地形成螺旋流动液膜，上述的竖直平面是指垂直于水平面的平面。如图1所示，多块导流片5固定在外环2上时，各块导流片与内环1之间的间隙为2~5mm；而当多块导流片5固定在内环1上时，各块导流片与外环2之间的间隙为2~5mm。上述间隙能够减小制造过程中产生的偏差对安装的影响，同时保证了内、外环之间激冷液分配室的宽度。 各块导流片5与下降管4之间的间隙为2~8mm，将间隙设置为2~8mm可有效减小导流片对进入下降管后的激冷液液膜的干扰。导流片5可选用耐磨材质，通过焊接的方式固定在内环1或外环2上。内环1与下降管4焊接连接。
本发明将多块导流片5设置在激冷液分配室6中。当激冷液经过激冷液输送管3进入到激冷液分配室时，在多块导流片5的作用下会改变流向，并沿着导流片5流动。通过将导流片5与水平面之间的夹角β设定为不同的角度，可使激冷液实现不同的流向。在本发明的优选实施例中，各导流片5与水平面之间的夹角β相同，且各导流片5与水平面之间的夹角β为30°～75°之间的任一角度，如此可使激冷液流过导流片的速度保持在3m/s~8m/s之间，由于保持了合理的速度，能够大幅减小激冷液中固体颗粒对激冷环的磨损。 由于导流片与水平面呈倾斜状态，激冷液也以相应角度倾斜流出排液环隙7进入下降管4。激冷液在下降管壁面上倾斜向下流动产生螺旋向下流动效果。激冷液流速可以分解为一个沿下降管壁面向下的分速度和一个沿下降管壁面周向的分速度，周向分速度产生离心力，离心力使液膜紧贴下降管壁面流动。当由于制造、安装或者设备本身的倾斜造成激冷环轴线X与水平面不垂直时，重力会有一个垂直下降管壁面的分力，该分力使液膜脱离下降管壁面、液膜变薄。而在本发明中，由于液膜存在着大于该分力的离心力，因此不会脱离下降管壁面，仍然紧贴壁面，从而避免了液膜脱离壁面、液膜变薄的问题，实现了对下降管的良好保护，延长了激冷环的使用寿命。同时，由于旋流的作用，激冷液在激冷液分配室内的速度变大，激冷液与外环内壁面的对流换热系数增加，从而能够降低外环的温度，有效地保护激冷环外环。

Claims (8)

1.一种旋流激冷环，包括内环、外环、激冷液输送管和下降管；所述的内环与外环之间形成激冷液分配室，所述的激冷液输送管与该激冷液分配室相连通；所述的内环与所述的下降管连接，所述的外环与所述的下降管之间形成排液环隙；其特征在于：该旋流激冷环还包括设置在所述内环与所述外环之间的多块导流片，该多块导流片固定在内环或外环上；各所述导流片呈螺旋形，各导流片与水平面之间的夹角β相同，各导流片与水平面之间的夹角β为30°～75°之间的任一角度。
2.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，所述的多块导流片沿内环或外环的周长方向均匀分布，该多块导流片的布置密度为沿内环或外环周长方向5～15块/米。
3.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，所述多块导流片均固定在所述的外环上，各导流片与内环之间的间隙为2～5mm。
4.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，所述多块导流片均固定在所述的内环上，各导流片与外环之间的间隙为2～5mm。
5.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，各所述导流片与所述下降管之间的间隙为2~8mm。
6.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，各所述导流片在竖直平面的投影的圆心角为60°～180°。
7.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，所述的多块导流片焊接在内环或外环上。
8.如权利要求1所述的一种旋流激冷环，其特征在于，所述的内环与所述的下降管焊接连接。
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