CN107935031A - 一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪 - Google Patents

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韩志彪
曹志成
范志辉
郑权
张学伟
冯鲁兴
吴道洪
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    • C01G23/02—Halides of titanium
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Abstract

本发明提供一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，该喷枪包括捅针和枪体。捅针包括针端以及安装于针端上的针杆，针杆在远离针端的一端设有多组拨杆。枪体包括用于支撑针杆的支撑部、喷腔以及末端喷口，喷腔位于支撑部和末端喷口之间，支撑部中心设置用于插入捅针的孔。利用捅针的旋转和轴向平移，能够将粘附在末端喷口内壁的返盐结疤彻底清理干净，使用效果更好，运行稳定，寿命长。

Description

一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪
技术领域
本发明提供了一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪。
背景技术
熔盐氯化炉生产TiCl4在国内的应用已有20多年的历史，在应用中比较突出的问题是氯气喷枪的堵塞和清理困难。熔盐氯化炉运行一定时间后，由于温度、原料、熔盐体系、氯气压力、操作等因素的影响，导致氯化炉通氯管道堵塞，一般情况下通过增大通氯管压力、通针清堵、提升温度等方式无法有效解决此问题，常导致停炉停产。所以选择合适的氯气喷枪对于熔盐氯化炉正常生产具有重要意义。
现有的喷枪清理部件由于受其自身结构的限制，清理范围小，无法将粘附在喷管内壁的熔盐结疤充分清理干净。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪。
本发明公开的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，该喷枪包括：
捅针，捅针包括针端以及安装于针端上的针杆，针杆在远离针端的一端设有多组拨杆；以及
枪体，枪体包括用于支撑针杆的支撑部、喷腔以及末端喷口，喷腔位于支撑部和末端喷口之间，支撑部中心设置用于插入捅针的孔。
根据本发明的一个实施例，支撑部包括同轴设置的第一连接法兰、第二连接法兰、第一轴承和第二轴承，第一连接法兰与第二连接法兰之间通过筒状外壳连接，第一轴承设置于第一连接法兰外侧并且与第一连接法兰的凹槽滚动连接，第二轴承设置于第二连接法兰的内部，并与第二连接法兰的凹槽密封连接。
根据本发明的一个实施例，第一轴承外侧设置有密封结构，密封结构包括密封法兰、金属垫圈和柔性垫圈，密封法兰通过金属垫圈、柔性垫圈将第一轴承固定在第一连接法兰的凹槽上。
根据本发明的一个实施例，喷腔壁上设置有氯气进气管道，氯气进气管道上连接压力表。
根据本发明的一个实施例，捅针的针杆可分成两段，两段之间采用螺纹连接。
根据本发明的一个实施例，捅针上设置有三组拨片，每组拨片有三根。
根据本发明的一个实施例，三组拨片均位于末端喷口的等径段内。
根据本发明的一个实施例，相邻两组拨片沿捅针轴向的距离相等并且在捅针横截面上的投影互成60°角，同组的三根拨片均垂直于轴向且互成120°角排列。
根据本发明的一个实施例，针杆内部设置有气体通道，相邻两组拨片的中点位置设置一组气体喷口，每组气体喷口包括沿针杆直径方向分布的两个气体喷口，相邻两组气体喷口连线相互垂直。气体优选为N2。
根据本发明的一个实施例，捅针上设有控制气体通断的阀门。
通过使用本发明的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，可以获得以下多种有益效果：
1)利用捅针的旋转和轴向平移，能够将粘附在末端喷口内壁的返盐结疤彻底清理干净，使用效果更好，运行稳定，寿命长；
2)用N2喷吹相邻两组拨杆之间的区域，能够防止熔盐在拨杆之间结成大块，阻碍清理，并将脱落的块状熔盐结疤吹回熔盐炉内，N2又不影响熔盐氯化炉内的气氛和氯化反应正常进行。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪的示意图；
图2示出了捅针的结构示意图以及对应端部的侧视放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪总体包括捅针200和枪体100。
如图2所示，捅针200包括针端210以及安装于针端210上的针杆220，针杆220在远离针端210的一端设有多组拨杆230。
枪体100包括用于支撑针杆220的支撑部、喷腔160以及末端喷口190，喷腔160位于支撑部和末端喷口190之间。
支撑部包括同轴设置的第一连接法兰130、第二连接法兰180、第一轴承和第二轴承(均以150表示)，第一连接法兰130与第二连接法兰180之间通过筒状外壳连接，第一轴承150设置于第一连接法兰130外侧并且与第一连接法兰130的凹槽滚动连接，第二轴承150设置于第二连接法兰180的内部，并与第二连接法兰180的凹槽密封连接。如图所示，构成支撑部的各个部件在中心区域均设置有用于插入捅针针杆220的孔。
在优选的实施例中，如图1所示，第一轴承150外侧设置有密封结构，密封结构包括密封法兰140、金属垫圈110和柔性垫圈120，密封法兰140通过金属垫圈110、柔性垫圈120将第一轴承150固定在第一连接法兰130的凹槽上。
喷腔160的外壁上设置有氯气进气管道，氯气进气管道上连接压力表P，喷腔160前端变细并与末端喷口190连接。Cl2从进气口进入喷腔160中，经末端喷口190进入到氯化炉。
图1中枪体100的喷腔160内径为300～500mm，末端喷口190的内径为120～200mm，末端喷口190的等径段长度为150～300mm，L1长度为1.5～3m，L2长度为0.75～1.5m。
如图1-2所示，捅针200的针杆220为空心圆筒结构，外径为40～80mm，中心孔直径为10～20mm。在使用状态，捅针200置于枪体100内部，捅针200的轴线和枪体100的轴线重合。捅针200末端设置3组拨杆230，相邻两组拨杆230沿捅针200轴线方向等距离分布，距离为65～140mm。拨杆230的直径为5～15mm，拨杆230末端与喷口190内壁之间的距离为2～5mm。同组三根拨杆230与捅针200中轴线垂直，互成120°角排列，相邻两组拨杆230在捅针200横截面上的投影互成60°角。在捅针200末端设置拨杆230是为了利用捅针200的旋转和平移更加彻底的清理末端喷口190内壁的返盐结疤。
在捅针200上，相邻两组拨杆230的中点位置增设氮气喷口240，同组两个氮气喷口240沿针杆220直径方向分布，利用高压氮气将粘附到耙齿上的熔盐结疤吹掉，氮气喷口240的直径为3～6mm，相邻两组氮气喷口240连线相互垂直。使用N2而不是用压缩空气的优势在于N2是惰性气体，不和炉料发生反应，而压缩空气的O2含量较高，不仅会影响氯化反应的进行，而且不利于控制氯化炉的温度。为便于各部件的组装，将整个捅针200分为两段，两段之间的连接部170采用螺纹连接。
利用本发明的喷枪清除钛渣熔盐的具体工作流程如下：
熔盐氯化炉生产过程中注意观察Cl2入口的压力表，当读数高出正常操作压力80～160kPa时表明喷口存在返盐堵塞的情况。旋转捅针200，使捅针200绕轴承中心方向，以60～120转/min的速度旋转。每旋转2～5min后，使捅针轴向平移3-5个往复行程，平移速度为1～4m/s，行程不大于喷口等径段长度的3/4，利用拨杆的旋转和平移刮擦，将附着在末端喷口190内壁的熔盐结疤清理干净。为防止熔盐结疤粘附到拨杆230之间难以清理的位置，拨杆230开始旋转平移的同时，开启捅针末端的氮气阀门，N2压力控制为0.5～2MPa，流量为50～200L/min，通气时间为2～5min。当Cl2压力恢复正常后关闭捅针移动系统和N2阀门。由于实际使用时Cl2喷枪的喷口190向斜下方安置，所以喷腔160内不会积聚清理结疤产生的熔盐残渣。
下面结合具体参数介绍其使用方式。
具体实施例1
熔盐氯化炉生产过程中，当Cl2入口的压力高于正常操作压力80kPa时，使捅针以60转/min的速度旋转。旋转2min后，捅针轴向平移3个往复行程，平移速度为1m/s，行程为150mm。然后开启捅针末端的氮气阀门，N2压力为1MPa，流量为50L/min，通气时间为2min。如果Cl2压力没有恢复到正常值，继续移动捅针并通N2，直到Cl2压力恢复正常后关闭捅针移动系统和N2阀门。
具体实施例2
熔盐氯化炉生产过程中，当Cl2入口的压力高于正常操作压力160kPa时，使捅针以120转/min的速度旋转。旋转5min后，捅针轴向平移5个往复行程，平移速度为4m/s，行程为250mm。然后开启捅针末端的氮气阀门，N2压力为3MPa，流量为200L/min，通气时间为5min。如果Cl2压力没有恢复到正常值，继续移动捅针并通N2，直到Cl2压力恢复正常后关闭捅针移动系统和N2阀门。
具体实施例3
熔盐氯化炉生产过程中，当Cl2入口的压力高于正常操作压力120kPa时，使捅针以80转/min的速度旋转。旋转3min后，捅针轴向平移3个往复行程，平移速度为2m/s，行程为200mm。然后开启捅针末端的氮气阀门，N2压力为2MPa，流量为150L/min，通气时间为3min。如果Cl2压力没有恢复到正常值，继续移动捅针并通N2，直到Cl2压力恢复正常后关闭捅针移动系统和N2阀门。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，包括：
捅针，所述捅针包括针端以及安装于针端上的针杆，所述针杆在远离针端的一端设有多组拨杆；以及
枪体，所述枪体包括用于支撑针杆的支撑部、喷腔以及末端喷口，喷腔位于支撑部和末端喷口之间，支撑部中心设置用于插入捅针的孔。
2.根据权利要求1所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，所述支撑部包括同轴设置的第一连接法兰、第二连接法兰、第一轴承和第二轴承，第一连接法兰与第二连接法兰之间通过筒状外壳连接，第一轴承设置于第一连接法兰外侧并且与第一连接法兰的凹槽滚动连接，第二轴承设置于第二连接法兰的内部，并与第二连接法兰的凹槽密封连接。
3.根据权利要求1所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，第一轴承外侧设置有密封结构，所述密封结构包括密封法兰、金属垫圈和柔性垫圈，密封法兰通过金属垫圈、柔性垫圈将第一轴承固定在第一连接法兰的凹槽上。
4.根据权利要求1所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，喷腔壁上设置有氯气进气管道，氯气进气管道上连接压力表。
5.根据权利要求1所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，捅针的针杆可分成两段，两段之间采用螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，所述捅针上设置有三组拨片，每组拨杆有三根。
7.根据权利要求6所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，三组拨片均位于末端喷口的等径段内。
8.根据权利要求6所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，相邻两组拨片沿捅针轴向的距离相等并且在捅针横截面上的投影互成60°角，同组的三根拨片均垂直于轴向且互成120°角排列。
9.根据权利要求6所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，所述针杆内部设置有气体通道，相邻两组拨杆的中点位置设置一组气体喷口，每组喷口包括沿针杆直径方向分布的两个喷口，相邻两组喷口连线相互垂直。
10.根据权利要求8所述的用于钛渣熔盐氯化炉的喷枪，其特征在于，捅针上设有控制气体通断的阀门。
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