CN107050906A - 用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及闪蒸的辅助保护设备技术领域，公开了一种用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头。本发明包括喷头壳体、对称嵌设在喷头壳体内的稳压活塞和喷头壳体底部的雾化限流装置，喷头壳体竖直设置，包括水平顶板、竖直侧板和底板，水平顶板的中心设有进液口，进液口与流体输入管道连接，水平顶板的沟渎不小于竖直侧板的高度，其内均匀对称开设有水平凹槽，每个水平凹槽内设置有一可沿水平凹槽相对滑动的稳压活塞；底板上均匀设置有雾化限流装置，雾化限流装置包括位于底板上的限流孔和固定于限流孔入口处的导流板。本发明可替代闪蒸减压阀、有效约束动能释放、保证流体在进入闪蒸设备之前压力稳定、使用寿命长。

Description

用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头

技术领域

本发明涉及闪蒸的辅助保护设备技术领域，特别是涉及一种用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头。

背景技术

闪蒸是高温高压饱和流体经过减压，使流体沸腾，而产生汽液两相，建立一个新的压力等级下的汽液平衡。现有常用的闪蒸设备为闪蒸罐或闪蒸塔，通过设置在闪蒸罐或闪蒸塔入料管道上的减压阀，实现流体的减压，达到气化，由于流体输送管道管径较粗，管道阻力较大，通常情况下，流体在未进入闪蒸设置中之前就已经减压开始气化，热能部分转化为动能。在这个过程中，热能释放，动能增加，热蒸汽对流体输送管道和闪蒸设备入口周围的内壁和设备都有一定的气蚀损坏，流体中夹杂的固体颗粒物质会带有较高的动能，对管道和闪蒸设备入口周围的内壁和设备造成冲击、摩擦损坏。这个损坏是不可逆的，会大大降低闪蒸设备的使用寿命，增大其维修成本，降低生产效率。

为解决这个问题，现有的闪蒸设备的保护装置层出不穷，但是大多都是设置在闪蒸设备的外侧，通过设置额外的阀门、三通或小容器，来减弱流体提前气化对设备造成的损伤，但是这种保护并不能从本质上解决流体在进入闪蒸设备之前就发生气化的现象，反而会加剧流体输送管道中流体的气化现象，从而增加流体的动能，加剧动能破坏，同时，由于气蚀和动能冲击，保护设备本身的使用寿命也普遍较低，需要定时更换。

而在粉煤加工工艺中，高温高压的煤渣一般采用水喷淋排渣，会产生大量的含有煤渣和煤粉的黑水，需要经过3级闪蒸处理，其中1级闪蒸剧烈，如果采用现有的闪蒸设备，黑水在进入闪蒸设备之前提前发生气化，其中含有的固体杂质就会以极大的动能对管壁和闪蒸设备入口内壁和设备造成极大的冲撞，现有的保护装置能起到的作用微乎其微。

发明内容

本发明提供一种可替代闪蒸减压阀、有效约束动能释放、保证流体在进入闪蒸设备之前压力稳定、使用寿命长的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头。

解决的技术问题是：现有保护装置无法从本质上解决流体在进入闪蒸设备前就发生气化的现象，反而会加剧流体气化，加剧动能破坏，造成管道和闪蒸设备入口周围的内壁和设备的损坏。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，包括喷头壳体、对称嵌设在喷头壳体内的稳压活塞和喷头壳体底部的雾化限流装置，喷头壳体竖直设置，包括水平顶板、竖直侧板和底板，所述水平顶板的中心设有进液口，进液口与流体输入管道连接，水平顶板的厚度不小于竖直侧板的高度，其内均匀对称开设有水平凹槽，每个水平凹槽内设置有一可沿水平凹槽相对滑动的稳压活塞；所述底板上均匀设置有雾化限流装置，雾化限流装置包括位于底板上的限流孔和固定于限流孔入口处的导流板，所述限流孔内粘贴固定有中央开设有竖向通孔的陶瓷内衬，所述陶瓷内衬包括上部竖直设置的圆柱段和下部的圆台段，圆柱段与圆台段连通，圆台段母线与水平面的夹角不大于30°。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述水平凹槽的数量为2-8个，所述稳压活塞包括可在水平凹槽内相对滑动的活塞筒、与活塞筒尾部连接并伸出喷头壳体外侧的连接杆和套设在水平凹槽内的连接杆上的弹簧，弹簧两端分别与活塞筒尾部和凹槽内底部固定。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述活塞筒的外径与水平凹槽的内径相适应，活塞筒的长度不大于水平凹槽的深度，所述活塞筒与水平凹槽内侧壁之间涂抹润滑油密封。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述弹簧为压缩弹簧，静态压力为2-20kg/cm²。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述喷头壳体内的最大流体横截面积不小于流体输入管道的流体横截面积的3倍。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述陶瓷内衬的高度为10-12cm，所述圆柱段的内径不大于1cm，高度不小于3cm，圆柱段的高度与圆台段的高度比为6:4。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述陶瓷内衬采用氧化锆-氧化铝复合材料制成，氧化锆-氧化铝复合材料中含有质量百分比20-30%的氧化铝和5-8%的氧化锆。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述导流板由两个半圆形金属板相互垂直连接组成，两半圆形金属板与水平方向的夹角均为45°。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述半圆形金属板在圆心处设有一矩形豁口，所述矩形豁口垂直于半圆形金属板的直径方向设置，矩形豁口的一个端点与半圆形金属板的圆心重叠，两个半圆形金属板的矩形豁口同侧设置。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，进一步的，所述喷头壳体采用双相不锈钢制成。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头设置在闪蒸设备的进液口处，可替代减压阀的作用，而将闪蒸设备原先的减压阀替换为普通的闸阀，约束动能释放，使流体在进入闪蒸设备之前，管道内只有静压能，始终保持初始出炉压力，在管道内不发生任何压力变化，流体进入闪蒸设备后，经过保护喷头后才发生减压，从而从根本上避免减压阀所带来的流体提前气化的问题。本发明在喷头侧壁内水平对称设置有稳压活塞，可通过活塞的伸缩来调整流入喷头内的流体的压力，避免流体因压力不稳而造成的提前气化，对保护喷头内部造成损坏，延长保护喷头的使用寿命。本发明在底板处设置雾化限流装置，导流板与限流孔协同作用，将动能冲程限定在一个较短的范围内，加快雾化进程，流体闪蒸后使热能充分释放，达到热能利用最大化，将闪蒸设备的热效率提高1.7-2.3%，使经济效益得到了极大的提高。本发明结构简单，使用方便，限制性小，适用于各种闪蒸设备的改装，可根据闪蒸设备内部的构造灵活选择保护喷头的形状；本发明从本质上解决了流体提前气化的问题，适用于所有具有腐蚀性的高温高压流体的闪蒸保护。

下面结合附图对本发明的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头作进一步说明。

附图说明

图1为本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头的俯视图；

图2为A-A截面示意图；

图3为B-B截面示意图；

图4为雾化限流装置的纵截面示意图；

图5为半圆形金属板的结构示意图。

附图标记：

1-喷头壳体；11-水平顶板；12-进液口；13-竖直侧板；14-底板；2-稳压活塞；21-活塞筒；22-连接杆；23-弹簧；24-调节把手；3-雾化限流装置；31-限流孔；32-陶瓷内衬；321-竖向通孔；33-导流板；331-半圆形金属板；332-矩形豁口；4-水平凹槽。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头包括喷头壳体1、对称嵌设在喷头壳体1内的稳压活塞2和喷头壳体1底部的雾化限流装置3，喷头壳体1竖直设置，包括水平顶板11、竖直侧板13和底板14，水平顶板11中心设有进液口12，进液口12与流体输入管道焊接固定，当流体输入管道水平设置时，进液口12通过弯管或三通与流体输入管道连接，喷头壳体1采用双相不锈钢制成；水平顶板11的厚度不小于竖直侧板13的高度，如图3所示，水平顶板11的竖向内侧壁上均匀对称开设有水平凹槽4，水平凹槽4的数量为2-8个，每个水平凹槽4内设置有一稳压活塞2，稳压活塞2包括可在水平凹槽4内相对滑动的活塞筒21、与活塞筒21尾部连接并伸出喷头壳体1外侧的连接杆22、套设在水平凹槽4内的连接杆22上的弹簧23和固定在连接杆22外端的调节把手24，弹簧23为压缩弹簧，静态压力为2-20kg/cm²，弹簧23两端分别与活塞筒21尾部和凹槽内底部固定，活塞筒21的外径与水平凹槽4的内径相适应，活塞筒21的长度不大于水平凹槽4的深度，活塞筒21与水平凹槽4内侧壁之间涂抹润滑油密封；喷头壳体1内的最大流体横截面积不小于流体输入管道的流体横截面积的3倍；底板14上均匀设置有雾化限流装置3，如图4所示，雾化限流装置3包括位于底板14上的限流孔31和固定于限流孔31入口处的导流板33，限流孔31内粘贴固定有陶瓷内衬32，陶瓷内衬32的高度为10-12cm，陶瓷内衬32上的竖向通孔321包括上部竖直设置的圆柱段和下部的圆台段，圆柱段与圆台段连通，圆台段母线与水平面的夹角不大于30°，圆柱段的内径不大于1cm，高度不小于3cm，圆柱段的高度与圆台段的高度比为6:4，陶瓷内衬32采用氧化锆-氧化铝复合材料制成，氧化锆-氧化铝复合材料中含有质量百分比20-30%的氧化铝和5-8%的氧化锆；导流板33由两个半圆形金属板331相互垂直连接组成，两半圆形金属板331一体制成，如图5所示，半圆形金属板331在圆心处设有一矩形豁口332，矩形豁口332垂直于半圆形金属板331的直径方向设置，矩形豁口332的一个端点与半圆形金属板331的圆心重叠，两个半圆形金属板331的矩形豁口332同侧设置，导流板33焊接固定在限流孔31入口，两半圆形金属板331与水平方向的夹角均为45°。

本发明用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头的工作过程具体如下：

以粉煤加工工艺中产生的黑水为例，黑水中含有大量的煤渣和煤粉，从相关设备中排出时温度为100-200℃，压力在6 kg/cm²左右，经过流体输入管道送入闪蒸塔，本发明稳压保护喷头设置在闪蒸塔的进液口12，与流体输入管道直接连接，进入闪蒸塔之前的流体输入管道上设置闸阀以替换减压阀，黑水经过稳压保护喷头减压后进入闪蒸塔；黑水在流体输入管道内保持压力稳定在5-7kg/cm²范围内，不进行任何减压，约束动能释放，进入稳压保护喷头后，通过稳压活塞2对黑水的压力进行微调，使其保证在6 kg/cm²，稳压活塞2中的弹簧23的静态压力范围为5-7 kg/cm²，黑水经过导流板33的雾化，将黑水的动能冲程限定在一个很短的范围内，加快雾化进程，然后经过导流孔进入闪蒸塔，使黑水加速闪蒸，使热能充分释放，达到利用最大化。

稳压活塞微调黑水压力的具体过程如下：

当流经的黑水压力为6 kg/cm²时，导流筒恰好在水平凹槽4内，弹簧23处于中度压缩状态；当流经的黑水压力在5-6 kg/cm²时，导流筒伸出水平凹槽4，对黑水产生一定的阻力，此时弹簧23没有负荷或有轻微负荷，以调整黑水压力；当流经的黑水压力在6-7 kg/cm²时，导流筒缩入水平凹槽4，并向水平凹槽4内继续压缩，弹簧23处于压缩状态。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：包括喷头壳体（1）、对称嵌设在喷头壳体（1）内的稳压活塞（2）和喷头壳体（1）底部的雾化限流装置（3），喷头壳体（1）竖直设置，包括水平顶板（11）、竖直侧板（13）和底板（14），所述水平顶板（11）的中心设有进液口（12），进液口（12）与流体输入管道连接，水平顶板（11）的厚度不小于竖直侧板（13）的高度，其内均匀对称开设有水平凹槽（4），每个水平凹槽（4）内设置有一可沿水平凹槽（4）相对滑动的稳压活塞（2）；所述底板（14）上均匀设置有雾化限流装置（3），雾化限流装置（3）包括位于底板（14）上的限流孔（31）和固定于限流孔（31）入口处的导流板（33），所述限流孔（31）内粘贴固定有中央开设有竖向通孔（321）的陶瓷内衬（32），所述陶瓷内衬（32）包括上部竖直设置的圆柱段和下部的圆台段，圆柱段与圆台段连通，圆台段母线与水平面的夹角不大于30°。

2.根据权利要求1所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述水平凹槽（4）的数量为2-8个，所述稳压活塞（2）包括可在水平凹槽（4）内相对滑动的活塞筒（21）、与活塞筒（21）尾部连接并伸出喷头壳体（1）外侧的连接杆（22）和套设在水平凹槽（4）内的连接杆（22）上的弹簧（23），弹簧（23）两端分别与活塞筒（21）尾部和凹槽内底部固定。

3.根据权利要求2所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述活塞筒（21）的外径与水平凹槽（4）的内径相适应，活塞筒（21）的长度不大于水平凹槽（4）的深度，所述活塞筒（21）与水平凹槽（4）内侧壁之间涂抹润滑油密封。

4.根据权利要求3所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述弹簧（23）为压缩弹簧，静态压力为2-20kg/cm²。

5.根据权利要求1所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述喷头壳体（1）内的最大流体横截面积不小于流体输入管道的流体横截面积的3倍。

6.根据权利要求1所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述陶瓷内衬（32）的高度为10-12cm，所述圆柱段的内径不大于1cm，高度不小于3cm，圆柱段的高度与圆台段的高度比为6:4。

7.根据权利要求1所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述陶瓷内衬（32）采用氧化锆-氧化铝复合材料制成，氧化锆-氧化铝复合材料中含有质量百分比20-30%的氧化铝和5-8%的氧化锆。

8.根据权利要求1所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述导流板（33）由两个半圆形金属板（331）相互垂直连接组成，两半圆形金属板（331）与水平方向的夹角均为45°。

9.根据权利要求8所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述半圆形金属板（331）在圆心处设有一矩形豁口（332），所述矩形豁口（332）垂直于半圆形金属板（331）的直径方向设置，矩形豁口（332）的一个端点与半圆形金属板（331）的圆心重叠，两个半圆形金属板（331）的矩形豁口（332）同侧设置。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的用于腐蚀性流体闪蒸的稳压保护喷头，其特征在于：所述喷头壳体（1）采用双相不锈钢制成。