CN105727846B - 导流式喷动床和导流式喷动流化床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷动床技术领域，尤其涉及一种导流式喷动床，包括：设有空腔的床体和悬置于空腔下部的导流件，空腔的腔壁开设有进气口；导流件构成上下贯通的垂直通道和相对垂直通道的轴线对称分布于垂直通道外侧的气流腔室，气流腔室的上端封闭且下端敞开，其上部开设有气流入口；进气口与气流入口通过进气管道连通，使气流经进气管道通入气流腔室，并由气流腔室由上至下导入空腔。还涉及一种包括该导流式喷动床的导流式喷动流化床。本发明通过气流腔室实现了将气流由上向下导入床体的空腔中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，导流件构成的气流腔室的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动床的几何结构尺寸的放大。
Description
技术领域
本发明涉及喷动床技术领域，尤其涉及一种导流式喷动床和一种包括该导流式喷动床的导流式喷动流化床。
背景技术
喷动床是一种处理平均颗粒直径大于等于1mm的粗大颗粒的特殊流态化技术分支，最初用于农作物干燥。由于喷动床在处理粗大颗粒上有很多优势，因此逐渐在很多工程领域都开展了不同程度的研究和应用，包括干燥、造粒、涂层、气化、热解等过程。
常规柱锥喷动床具有气固接触好、传热效率高、结构简单等优点，但也具有稳定操作范围窄等缺点。为了扩大操作范围，例如在小颗粒、更大床高等操作条件下实现稳定喷动，发展出了导流管喷动床的概念。为防止喷动床底部环隙区内出现死区或粘性颗粒团聚，出现了结合喷动床和流化床优点的喷动流化床。导流管技术和喷动流化床进一步结合，发展为一个重要的喷动床分支，应用于气化反应器以及涂层等过程。
传统的喷动床概念具有以下两个典型特征：(1)具有环隙区、喷射区和喷泉区三个不同区域；(2)颗粒在喷动床内运动循环。传统喷动床的气流均采用从喷动床底部向上进入的方式，这种底部向上的气流进入方式，使得传统喷动床的几何结构对其放大带来不便，多孔喷动放大也易出现不稳定。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有的喷动床采用从底部向上通入气流的方式，使得喷动床的几何结构对其放大带来不便的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种导流式喷动床，包括：床体，床体设有空腔，空腔的腔壁开设有进气口；导流件，导流件悬置于空腔的下部，导流件构成上下贯通的垂直通道和相对垂直通道的轴线对称分布于垂直通道外侧的气流腔室，气流腔室的上端封闭且下端敞开，气流腔室的上部开设有气流入口；其中，进气口与气流入口通过进气管道连通，以使气流经进气管道通入气流腔室，并由气流腔室由上至下导入空腔。
根据本发明，导流件包括两个内导流板、两个外导流板和两个盖板，两个内导流板相对设置，并与空腔的侧壁共同形成垂直通道，且垂直通道位于两个内导流板之间；两个外导流板分别与内导流板相平行地设于垂直通道的两侧，且相邻的外导流板与内导流板之间形成间隙；盖板设于间隙的上方，并与外导流板、内导流板和空腔的侧壁共同形成气流腔室。
根据本发明，外导流板的下端端面位置不低于内导流板的下端端面位置。
根据本发明，导流件包括内导管、外导管和顶板，内导管的中空部形成垂直通道；外导管外套于内导管并与内导管之间形成间隙；顶板设于间隙的上方，并与内导管和外导管共同形成气流腔室。
根据本发明，外导管的下端端面位置不低于内导管的下端端面位置。
根据本发明，外导管与内导管之间设有若干个隔板，若干个隔板将气流腔室分隔成多个从上向下延伸的气流通道。
根据本发明，气流腔室的上部设有水平的气流分布管，气流分布管与气流入口连通，气流分布管的底部开设有多个将其与气流腔室连通的开口。
根据本发明，空腔的上部设有颗粒挡板，颗粒挡板位于导流件的上方。
根据本发明，颗粒挡板与导流件之间的距离使得导流式喷动床在运行时空腔内向上运动的颗粒能够碰撞到颗粒挡板。
本发明还提供了一种导流式喷动流化床，包括如上所述的导流式喷动床，并在床体的底端设有辅助气流室，辅助气流室开设有辅助气流进气口；空腔的底壁上开设有多个将空腔与辅助气流室连通的辅助气流入口。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明的导流式喷动床，通过气流腔室实现了将气流由上向下导入床体的空腔中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，使得气流的导入通道与空腔内颗粒的运动轨迹不发生干涉影响，即气流的导入通道与喷射区相互隔离。由导流件构成的气流腔室的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动床的几何结构尺寸的放大。并且，由于采用由上向下导入气流的方式，该导流式喷动床的底部不需要设置布风板，为其运行带来了便利。
(2)本发明的导流式喷动床，包括两个独立分开的气流腔室，或者气流腔室被分隔成多个从上向下延伸的气流通道，从而可实现分别向两个气流腔室或多个气流通道中通入不同的气体介质，防止不同的气体介质在进入床体空腔前发生预混，并可控制反应区(垂直通道)内的停留时间分布，从而扩展了本发明的导流式喷动床的适用性，使其尤其适用于化学气相沉积。
(3)本发明的导流式喷动流化床，通过气流腔室实现了将气流由上向下导入床体的空腔中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，使得气流的导入通道与空腔内颗粒的运动轨迹不发生干涉影响，即气流的导入通道与喷射区相互隔离。由导流件构成的气流腔室的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动流化床的几何结构尺寸的放大。并且，由于采用由上向下导入气流的方式，该导流式喷动流化床的底部不需要设置布风板，为其运行带来了便利。
(4)本发明的导流式喷动流化床，包括两个独立分开的气流腔室，或者气流腔室被分隔成多个从上向下延伸的气流通道，从而可实现分别向两个气流腔室或多个气流通道中通入不同的气体介质，防止不同的气体介质在进入床体空腔前发生预混，并可控制反应区(垂直通道)内的停留时间分布，从而扩展了本发明的导流式喷动流化床的适用性，使其尤其适用于化学气相沉积，特别是密度较大的重颗粒的化学气相沉积。
附图说明
图1是本发明实施例一的导流式喷动床的结构示意图；
图2是图1中的a-a向视图；
图3是本发明实施例一的导流式喷动床的颗粒挡板设置在能够与颗粒碰撞接触的位置时的结构示意图；
图4是本发明实施例二的导流式喷动床的结构示意图；
图5是图4中的b-b向视图；
图6是本发明实施例三的导流式喷动流化床的结构示意图。
图中：1：床体；10：空腔；2：导流件；201：内导流板；202：外导流板；203：盖板；211：内导管；212：外导管；213：顶板；3：垂直通道；41、42：气流腔室；5：气流入口；6：颗粒挡板；7：辅助气流室；71：辅助气流进气口；8：辅助气流入口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的导流式喷动床的一种实施例。
如图1所示，本实施例一的导流式喷动床包括：床体1和导流件2。其中，床体1设有空腔10，空腔10的腔壁开设有进气口(图中未示出)。空腔10的腔壁包括侧壁和底壁，进气口优选开设在空腔10的侧壁上。导流件2悬置于空腔10的下部，导流件2构成上下贯通的垂直通道3和相对垂直通道3的轴线对称分布于垂直通道3外侧的气流腔室41，垂直通道3与空腔10同轴，气流腔室41的上端封闭且下端敞开。具体地，在本实施例一中，导流件2包括两个内导流板201、两个外导流板202和两个盖板203，内导流板201、外导流板202及盖板203均为平板。如图2所示，两个内导流板201以空腔10的轴线为中心相对设置，内导流板201的前、后两侧均与空腔10的前、后侧壁接触并固定，两个内导流板201与空腔10的前、后侧壁共同形成垂直通道3，垂直通道3位于两个内导流板201之间。两个外导流板202分别与内导流板201相平行地设于垂直通道3的两侧，外导流板202的前、后两侧均与空腔10的前、后侧壁接触并固定，相邻的外导流板202与内导流板201之间形成间隙，即在垂直通道3的左、右两侧分别形成外导流板202与内导流板201之间的间隙。两个盖板203分别设于该间隙的上方，由盖板203、外导流板202、内导流板201和空腔10的前、后侧壁共同形成气流腔室41。因此，本实施例一具有两个独立分开的气流腔室41，且气流腔室41呈长方体状。每个气流腔室41的上部均开设有气流入口5，气流腔室41敞开的下端即为气流出口。空腔10侧壁上的进气口与气流入口5通过进气管道(图中未示出)连通，以使气流经进气管道通入气流腔室41，并由气流腔室41由上至下导入空腔10。需要说明的是，上述“前”、“后”、“左”、“右”是指本实施例一的导流式喷动床如图1所示的、按常规放置时的位向。
本实施例一的上述导流式喷动床在运行时，气流可分别从两个气流腔室41上部的气流入口5进入并从气流腔室41敞开的下端射出而进入床体1的空腔10中，其中一部分气流将夹带颗粒进入垂直通道3并向上运动，在达到稳定运行后形成喷射区；另一部分气流则进入气流腔室41与空腔10的腔壁之间的空间并穿过其中的颗粒床层(即环隙区)的缝隙而流向空腔10的上部；从垂直通道3中喷射出的颗粒则因重力而回落至环隙区的表面而形成喷泉区。由此，本实施例一的导流式喷动床在达到稳定运行后能够在空腔10内形成明显的喷射区、环隙区和喷泉区。
本实施例一的导流式喷动床，通过气流腔室41实现了将气流由上向下导入床体1的空腔10中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，使得气流的导入通道与空腔10内的颗粒的运动轨迹不发生干涉影响，即气流的导入通道与喷射区相互隔离。由导流件2构成的气流腔室41的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动床的几何结构尺寸的放大。并且，由于采用由上向下导入气流的方式，本实施例一的导流式喷动床的底部不需要设置布风板，为其运行带来了便利。此外，本实施例一包括两个独立分开的气流腔室41，因此可实现分别向两个气流腔室41中通入不同的气体介质，防止不同的气体介质在进入空腔10前发生预混，并可控制反应区(垂直通道3)内的停留时间分布，从而扩展了本实施例一的导流式喷动床的适用性，使其尤其适用于化学气相沉积。例如，采用本实施例一的导流式喷动床能够进行由两种气态介质(介质A和介质B)生成材料C的反应，向两个气流腔室41中分别通入介质A和介质B，介质A和介质B分别从两个气流腔室41的下端进入腔室10中，然后再混合而发生反应。由此，一方面能够对反应区(垂直通道3)内的停留时间分布进行控制；另一方面也能够防止介质A和介质B在进入腔室10前发生预混，从而防止在气流腔室41的下端(气流出口处)造成堵口而破坏导流件2的使用性能，进而延长其使用寿命。
优选地，如图1所示，本实施例一的外导流板202的下端端面位置不低于内导流板201的下端端面位置，以保证气流能够有效夹带颗粒进入到垂直通道3中。在本实施例一中，垂直通道3的直径，即两个内导流板201的之间的距离不小于颗粒直径的四倍；每个内导流板201的下端端面与空腔10的底壁之间的距离不小于颗粒直径的四倍；每个外导流板202的下端端面与空腔10的底壁之间的距离不小于颗粒直径的四倍。由此保证颗粒在空腔10内的喷射区、环隙区及喷泉区的顺利循环流动。并且，外导流板202的高度不小于颗粒直径的五倍，以进一步提高颗粒循环运动的稳定性。
进一步，在本实施例一中，气流腔室41的上部设有水平的气流分布管(图中未示出)，气流分布管与气流腔室41的气流入口5连通，气流分布管的底部开设有多个将气流分布管与气流腔室41连通的开口，且多个开口均匀分布。由此对进入气流腔室41的气流起到均匀分布的作用。本实施例一中的气流分布管为直管，设有两个，分别水平放置于两个气流腔室41内。
进一步，在本实施例一中，床体1空腔10的上部设有颗粒挡板6，颗粒挡板6位于导流件2的上方，可防止本实施例的导流式喷动床在启动和运行过程中颗粒喷出空腔10。更进一步，如图3所示，本实施例一的颗粒挡板6还可以设置在距离导流件2较近的位置，且颗粒挡板6与导流件2之间的距离使得本实施例一的导流式喷动床在运行时空腔10内向上运动的颗粒能够碰撞到颗粒挡板(6)，由此可对空腔10内的颗粒进行碰撞磨损性能测试，从而使本实施例一的导流式喷动床的应用得到进一步的扩展。
此外，本实施例一的床体1的空腔10为长方体，空腔10的底壁设置为倒梯形。当然，本发明床体1的空腔10及空腔10底壁的形状并不局限于本实施例一，也可以设置为其它的形状，如床体1的空腔10也可为圆柱体；空腔10的底壁也可为平底、椭圆形、圆形和倒锥形中的任意一种。
实施例二
如图4和图5所示，本发明的导流式喷动床的另一种实施例。
本实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于，在本实施例二中，导流件2包括内导管211、外导管212和顶板213，内导管211、外导管212和顶板213均为环状，且均与空腔10同轴设置。内导管211的中空部形成垂直通道3；外导管212外套于内导管211并与内导管211之间形成间隙；顶板213设于间隙的上方，并与内导管211和外导管212共同形成环状的气流腔室42，气流腔室42的上部开设有气流入口5，气流腔室42敞开的下端即为气流出口。空腔10侧壁上的进气口与气流入口5通过进气管道(图中未示出)连通，以使气流经进气管道通入气流腔室42，并由气流腔室42由上至下导入空腔10。导流件2通过与气流腔室42的气流入口5连接的进气管道实现与床体1之间的固定。优选地，外导管212与内导管211之间设有若干个隔板(图中未示出)，若干个隔板将环状气流腔室42分隔成多个从上向下延伸的气流通道，每个气流通道上均设有气流入口5，且每个气流入口5分别与空腔10侧壁上的进气口连通。由此可实现分别向多个气流通道中通入不同的气体介质，防止不同的气体介质在进入床体1的空腔10前发生预混，并可控制反应区(垂直通道3)内的停留时间分布，从而扩展了本实施例二的导流式喷动床的适用性。
优选地，本实施例二的外导管212的下端端面位置不低于内导管211的下端端面位置，以保证气流能够有效夹带颗粒进入到垂直通道3中。在本实施例二中，垂直通道3的直径，即内导管211的内径不小于颗粒直径的四倍；内导管211的底端与空腔10的底壁之间的距离不小于颗粒直径的四倍；外导管212的底端与空腔10的底壁之间的距离不小于颗粒直径的四倍。由此保证颗粒在床体1空腔10内的喷射区、环隙区及喷泉区的顺利循环流动。并且，外导管212的高度不小于颗粒直径的五倍，以进一步提高颗粒循环运动的稳定性。
此外，本实施例二的气流分布管为环形管(图中未示出)，且水平放置于内导管211与外导管212之间，对进入气流腔室42的气流起到均匀分布的作用。本实施例二的床体1的空腔10为圆柱体，空腔10的底壁设置为倒锥形。当然，本发明床体1的空腔10及空腔10底壁的形状并不局限于本实施例二，也可以设置为其它的形状，如床体1的空腔10也可为长方体；空腔10的底壁也可为平底、椭圆形、圆形和倒梯形中的任意一种。
实施例三
如图6所示，本发明的导流式喷动流化床的一种实施例。
本实施例三的导流式喷动流化床包括实施例二中所述的导流式喷动床，并在床体1的底端设置辅助气流室7。辅助气流室7开设有辅助气流进气口71，空腔10的底壁上开设有多个将空腔10与辅助气流室7连通的辅助气流入口8，多个辅助气流入口8间隔均匀地分布于空腔10的底壁上。由此，由辅助气流室7向床体1空腔10内的环隙区通入辅助气流，对环隙区内的颗粒起到流化作用，使得环隙区内的颗粒呈流化状态，从而形成喷动流化床。当然，本实施例三的导流式喷动流化床也可以采用实施例一中的导流式喷动床代替实施例二中的导流式喷动床，并在实施例一中的导流式喷动床的空腔10的底壁上开设多个辅助气流入口8，使得空腔10与辅助气流室7通过辅助气流入口8连通，从而可由辅助气流室7向空腔10内的环隙区通入辅助气流，以对环隙区内的颗粒起到流化作用。
本实施例三的导流式喷动流化床，通过气流腔室42实现了将气流由上向下导入床体1的空腔10中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，使得气流的导入通道与空腔10内的颗粒的运动轨迹不发生干涉影响，即气流的导入通道与喷射区相互隔离。由导流件2构成的气流腔室42的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动流化床的几何结构尺寸的放大。并且，由于采用由上向下导入气流的方式，该导流式喷动流化床的底部不需要设置布风板，为其运行带来了便利。同时，由辅助气流室7向床体1空腔10内的环隙区通入辅助气流，对环隙区内的颗粒起到了流化作用，能够防止环隙区底部出现死区和易粘结颗粒在环隙区的团聚。进一步，本实施例三的导流式喷动流化床，气流腔室42被分隔成多个从上向下延伸的气流通道，从而可实现分别向多个气流通道中通入不同的气体介质，防止不同的气体介质在进入床体1空腔10前发生预混，并可控制反应区(垂直通道3)内的停留时间分布，从而扩展了本发明的导流式喷动流化床的适用性，使其尤其适用于化学气相沉积，特别是密度较大的重颗粒的化学气相沉积。并且，本实施例三的导流式喷动流化床能够有效防止在空腔10底壁上的辅助气流入口8处造成堵口而破坏使用性能，进而延长其使用寿命。
综上所述，本发明的导流式喷动床及包括该导流式喷动床的导流式喷动流化床，通过气流腔室实现了将气流由上向下导入床体1的空腔10中，突破了传统的喷动床均采用的从底部向上的通入气流的方式，使得气流的导入通道与空腔10内的颗粒的运动轨迹不发生干涉影响，即气流的导入通道与喷射区相互隔离。导流件2构成的气流腔室的尺寸可不受限制，从而便于该导流式喷动床及该导流式喷动流化床的几何结构尺寸的放大。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种导流式喷动床，其特征在于，包括：
床体(1)，所述床体(1)设有空腔(10)，所述空腔(10)的腔壁开设有进气口；
导流件(2)，所述导流件(2)悬置于所述空腔(10)的下部，所述导流件(2)构成上下贯通的垂直通道(3)和相对所述垂直通道(3)的轴线对称分布于所述垂直通道(3)外侧的气流腔室，所述气流腔室的上端封闭且下端敞开，所述气流腔室的上部开设有气流入口(5)；
其中，所述进气口与所述气流入口(5)通过进气管道连通，以使气流经所述进气管道通入所述气流腔室，并由所述气流腔室由上至下导入所述空腔(10)。
2.根据权利要求1所述的导流式喷动床，其特征在于，所述导流件(2)包括两个内导流板(201)、两个外导流板(202)和两个盖板(203)，两个所述内导流板(201)相对设置，并与所述空腔(10)的侧壁共同形成所述垂直通道(3)，且所述垂直通道(3)位于两个所述内导流板(201)之间；两个所述外导流板(202)分别与所述内导流板(201)相平行地设于所述垂直通道(3)的两侧，且相邻的所述外导流板(202)与所述内导流板(201)之间形成间隙；所述盖板(203)设于所述间隙的上方，并与所述外导流板(202)、所述内导流板(201)和所述空腔(10)的侧壁共同形成所述气流腔室。
3.根据权利要求2所述的导流式喷动床，其特征在于，所述外导流板(202)的下端端面位置不低于所述内导流板(201)的下端端面位置。
4.根据权利要求1所述的导流式喷动床，其特征在于，所述导流件(2)包括内导管(211)、外导管(212)和顶板(213)，所述内导管(211)的中空部形成所述垂直通道(3)；所述外导管(212)外套于所述内导管(211)并与所述内导管(211)之间形成间隙；所述顶板(213)设于所述间隙的上方，并与所述内导管(211)和所述外导管(212)共同形成所述气流腔室。
5.根据权利要求4所述的导流式喷动床，其特征在于，所述外导管(212)的下端端面位置不低于所述内导管(211)的下端端面位置。
6.根据权利要求4所述的导流式喷动床，其特征在于，所述外导管(212)与所述内导管(211)之间设有若干个隔板，若干个所述隔板将所述气流腔室分隔成多个从上向下延伸的气流通道。
7.根据权利要求1所述的导流式喷动床，其特征在于，所述气流腔室的上部设有水平的气流分布管，所述气流分布管与所述气流入口(5)连通，所述气流分布管的底部开设有多个将其与所述气流腔室连通的开口。
8.根据权利要求1所述的导流式喷动床，其特征在于，所述空腔(10)的上部设有颗粒挡板(6)，所述颗粒挡板(6)位于所述导流件(2)的上方。
9.根据权利要求8所述的导流式喷动床，其特征在于，所述颗粒挡板(6)与所述导流件(2)之间的距离使得所述导流式喷动床在运行时所述空腔(10)内向上运动的颗粒能够碰撞到所述颗粒挡板(6)。
10.一种导流式喷动流化床，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的导流式喷动床，并在所述床体(1)的底端设有辅助气流室(7)，所述辅助气流室(7)开设有辅助气流进气口(71)；所述空腔(10)的底壁上开设有多个将所述空腔(10)与所述辅助气流室(7)连通的辅助气流入口(8)。
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