CN110559953A - 注液装置 - Google Patents

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Abstract

一种注液装置，包括连接管、注液管和注液喷嘴，注液管的第一端设于连接管内，注液喷嘴设于注液管的所述第一端，注液喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的中心设有轴向喷液孔，第一端的侧壁上设有倾斜喷液孔，轴向喷液孔和倾斜喷液孔的轴线之间形成夹角，外喷嘴套设于内喷嘴的第一端的外部，外喷嘴的内壁与内喷嘴的外壁之间形成混合腔。该注液装置可使注入的液相介质雾化成微小液滴，使其与管道内逆向流动的气相介质更加充分的接触混合、发生反应，降低了气相介质对管件及下游管线的腐蚀，还能降低注入过程本身对管道的破坏。

Description

注液装置
技术领域
本发明涉及煤化工和石油化工设备领域，特别涉及一种注液装置。
背景技术
化工行业门类繁多、工艺过程复杂、原料与产品多样，其中煤化工与石油化工是十分重要的分支。由于煤化工与石油化工原料的特殊性，在加工过程，原料中的氮、硫、氯等元素会在反应过程中形成NH3、H2S、HCL。随着反应过程温度、压力条件的变化，反应产物中会进一步生成NH4CL及NH4HS，并且由气相状态变为固体状态，在管线的多个部位形成结晶，带来管线堵塞、晶垢下腐蚀、设备运行效率降低等危害，影响装置的高效、安全、稳定的运行。
为解决以上问题，通常的做法是在管线易腐蚀部位的上游设置注水点或注剂点，通过在注水点或注剂点注入相应的介质来洗涤或中和气相介质中的有害物质。但是目前的注入方式通常为直管注入，直管注入存在以下问题：
第一，洗涤水经直管注入后随管道流淌，没有雾化，气液接触效率非常低，无法起到注水工艺目的；第二，直管注入会对管壁造成冲刷，长期运行会带来管道穿孔的危险；第三，现场情况十分复杂，管线若存在于不适宜设置注入点的空间与位置(例如管线较短，不适宜开孔；管线为弯头或三通部位，开孔后无法配管等)，则需要将注入点上移或下移，影响注入效果；第四，现场注入点位置管线与上下游管线一般是直接焊接，若注入点出现问题，检修更换十分困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种注液装置，以克服直管注入气液接触效率不高、安装检修不便的问题。
本发明提出了一种注液装置，包括连接管、注液管和注液喷嘴，所述注液管的第一端设于所述连接管内，所述注液喷嘴设于所述注液管的所述第一端，所述注液喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴的中心设有轴向喷液孔，所述内喷嘴的第一端的侧壁上设有倾斜喷液孔，所述轴向喷液孔和所述倾斜喷液孔的轴线之间形成夹角，所述外喷嘴套设于所述内喷嘴的所述第一端的外部，所述外喷嘴的内壁与所述内喷嘴的外壁之间形成混合腔。
优选地，所述内喷嘴为环形，其外表面沿轴向呈台阶状，且所述内喷嘴的所述第一端的直径小于其第二端的直径。
优选地，所述倾斜喷液孔为多个，且多个所述倾斜喷液孔沿所述内喷嘴的所述第一端的侧壁均匀分布。
优选地，注液装置还包括设于所述内喷嘴的所述第一端的端面上的内喷嘴耐磨件，所述内喷嘴耐磨件上设有与所述轴向喷液孔连通的通孔。
优选地，所述外喷嘴包括环形侧壁和与所述环形侧壁连接的环形端面，所述环形端面上设有锥形喷射孔。
优选地，注液装置还包括沿外喷嘴轴向设于所述锥形喷射孔的内侧的外喷嘴耐磨件，所述外喷嘴耐磨件上设有与所述锥形喷射孔连通的喷射孔。
优选地，所述连接管的外壁上设有耐腐蚀涂层。
优选地，注液装置还包括设于所述连接管的外壁上的补强圈，所述补强圈设于所述注液管与所述连接管的连接处。
优选地，所述注液喷嘴设于所述注液管的所述一端的管壁上或者端面上。
优选地，所述连接管为直管或90°弯管。
优选地，所述连接管的两端分别设有上游接口法兰和下游接口法兰，所述注液管的另一端设有注液接口法兰。
本发明的有益效果在于：
1、将直管注入改为喷嘴注入，可使注入的液相介质雾化成微小液滴，使其与管道内逆向流动的气相介质更加充分的接触混合、发生反应，降低了气相介质对管件及下游管线的腐蚀，还能降低注入过程本身对管道的破坏。
2、内喷嘴的轴向喷液孔和倾斜喷液孔具有分流效果，与混合腔配合之后，注入的液相介质被分流为轴向流动和径向流动，从而更易均匀混合并由外喷嘴喷出均匀的喷雾区域，能够避免喷雾区域中心无液相介质分布的情况，更利于液相喷雾与来自于上游管线的含有腐蚀性物质的气相介质充分接触进行反应。
3、该注液装置可以作为独立单元与管线连接，装配方便、节省现场空间，且适用于现场管线没有合适开孔位置的情况。
4、设置内喷嘴耐磨件和外喷嘴耐磨件，避免混流后的高速液相介质冲刷磨损内喷嘴和外喷嘴。
5、连接管的两端分别设有上游接口法兰和下游接口法兰，注液管的另一端设有注液接口法兰，从而便于与上游管线、下游管线、注液管线连接。在检修时可以整体更换，不必进行切割和焊接作业，大幅度减少检修时间和施工工作量。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1显示根据本发明的第一实施例的注液装置的安装示意图；
图2显示根据本发明的第一实施例的注液装置的注液喷嘴的剖视图；
图3显示根据本发明的第二实施例的注液装置的安装示意图。
附图标记说明：
1-注液接口法兰，2-注液管，3-补强圈，4-耐腐蚀涂层，5-连接管，6-下游接口法兰，7-注液喷嘴，71-内喷嘴，72-内喷嘴耐磨件，73-外喷嘴耐磨件，74-外喷嘴，75-倾斜喷液孔，76-轴向喷液孔，77-锥形喷射孔，8-上游接口法兰，9-注液管线法兰，10-下游管线法兰，11-上游管线法兰。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种注液装置，包括：连接管、注液管和注液喷嘴，注液管的第一端设于连接管内，注液喷嘴设于注液管的第一端，注液喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的中心设有轴向喷液孔，内喷嘴的第一端的侧壁上设有倾斜喷液孔，轴向喷液孔和倾斜喷液孔的轴线之间形成夹角，外喷嘴套设于内喷嘴的第一端的外部，外喷嘴的内壁与内喷嘴的外壁之间形成混合腔。
使用之前，将连接管的两端分别连接至上游管线和下游管线，使得注液喷嘴朝向上游管线，注液管设于连接管外部的一端连接至注液管线。含有腐蚀性物质的气相介质自上游管线进入连接管，液相介质(洗涤液或中和液)经注液管线进入注液管。进入注液管的液相介质流经注液管并进入注液喷嘴，并被内喷嘴的轴向喷液孔和倾斜喷液孔分流：一部分液相介质通过内喷嘴的轴向喷液孔进入混合腔，其流动方向沿着内喷嘴的轴向，另一部分液相介质通过倾斜喷液孔进入混合腔，并经外喷嘴的内壁折流后进入混合腔，其流动具有径向分量，由于这两部分液相介质具有互相垂直的流动分量，在混合腔内更易均匀混合并由外喷嘴喷出均匀的喷雾区域，能够避免喷雾区域中心无液相介质分布的情况。液相喷雾与来自于上游管线的含有腐蚀性物质的气相介质充分接触进行反应，反应后的气相介质沿着连接管流入下游管线。
根据实施例的注液装置将直管注入改为喷嘴注入，可使注入的液相介质雾化成微小液滴，使其与管道内逆向流动的气相介质更加充分的接触混合、发生反应，降低了气相介质对管件及下游管线的腐蚀，还能降低注入过程本身对管道的破坏。
此外，内喷嘴的轴向喷液孔和倾斜喷液孔具有分流效果，与混合腔配合之后，注入的液相介质被分流为轴向流动和径向流动，从而更易均匀混合并由外喷嘴喷出均匀的喷雾区域，能够避免喷雾区域中心无液相介质分布的情况，更利于液相喷雾与来自于上游管线的含有腐蚀性物质的气相介质充分接触进行反应。
该注液装置可以作为独立单元与管线连接，装配方便、节省现场空间，且适用于现场管线没有合适开孔位置的情况。
在一个示例中，内喷嘴为环形，其外表面沿轴向呈台阶状，且内喷嘴的第一端的直径小于其第二端的直径。这种内喷嘴结构更便于与外喷嘴配合形成混合腔。
在一个示例中，倾斜喷液孔为多个，且多个倾斜喷液孔沿内喷嘴的第一端的侧壁均匀分布。倾斜喷液孔的数量与注液流量相关，一般情况下，注液流量大，倾斜喷液孔的数量多。优选地，倾斜喷液孔为4-6个。倾斜喷液孔和轴向喷液孔的轴线之间的夹角决定了喷出液体的角度，当喷出液体的覆盖范围，即管件内径发生变化时，该夹角也应随之调整。优选地，倾斜喷液孔和轴向喷液孔的轴线之间的夹角，在30°-60°之间。
在一个示例中，注液装置还包括设于内喷嘴的第一端的端面上的内喷嘴耐磨件，内喷嘴耐磨件上设有与轴向喷液孔连通的通孔。由于分流后的两部分液相介质在第一端的端面附近混流，混流后的液相介质线速度较高，可能对内喷嘴的端面造成磨损，因此设置内喷嘴耐磨件以避免内喷嘴的损耗。内喷嘴耐磨件的材料可以是钨钴类硬质合金。
在一个示例中，外喷嘴包括环形侧壁和与环形侧壁连接的环形端面，环形端面上设有锥形喷射孔。环形侧壁对通过倾斜喷液孔进入混合腔的液相介质进行折流，使其沿径向流动，与通过轴向喷液孔的液相介质均匀混合，并通过锥形喷射孔喷出均匀的锥形喷雾区域。
如前所述，混流后的液相介质线速度较高，可能对外喷嘴的喷射孔处造成磨损，因此注液装置还包括沿外喷嘴轴向设于锥形喷射孔的内侧的外喷嘴耐磨件，外喷嘴耐磨件上设有与锥形喷射孔连通的喷射孔。外喷嘴耐磨件的材料可以是钨钴类硬质合金。
在一个示例中，连接管的外壁上设有耐腐蚀涂层，以提高管件的耐腐蚀效果，延长使用寿命。
在一个示例中，因在连接管上开孔设置注液管，破坏了原有结构的连续性，造成开孔边缘应力增大，且强度受到削弱，需要在薄弱的地方对其承载能力进行补强，使开孔周边部位应力下降至允许范围以内。因此，注液装置还包括设于连接管的外壁上的补强圈，补强圈设于注液管与连接管的连接处，以提高注液管与连接管的连接强度，补强圈例如可以是增强材料层。如果经过计算，开孔后局部承载能力达到强度要求，则可以不必设置补强圈。
在一个示例中，注液喷嘴设于注液管一端的管壁上或者端面上。当连接管为直管时，注液喷嘴设于注液管一端的管壁上，朝向连接管的上游段，即连接管与上游管线连接的一端，以使雾化的液相介质与来自于上游管线的气象介质逆向接触，充分反应。更为优选地，注液喷嘴设于连接管的中心轴上，从而注液喷嘴的喷射范围能够覆盖连接管的整个截面。
当连接管为90°弯管时，注液喷嘴设于注液管一端的管壁上或者端面上，也朝向连接管的上游端。更为优选地，注液喷嘴设于连接管的上游端的中心轴上，从而喷射范围能够覆盖连接管的整个截面。
在一个示例中，连接管的两端分别设有上游接口法兰和下游接口法兰，注液管的另一端设有注液接口法兰，从而便于与上游管线、下游管线、注液管线连接。在检修时可以整体更换，不必进行切割和焊接作业，大幅度减少检修时间和施工工作量。
实施例1
图1显示根据本发明的第一实施例的注液装置的安装示意图，图2显示根据本发明的第一实施例的注液装置的注液喷嘴的剖视图。
如图1和2所示，注液装置包括连接管5、注液管2和注液喷嘴7，注液管2的下端设于连接管5内，注液喷嘴7设于注液管2的下端，注液喷嘴7包括内喷嘴71和外喷嘴74，内喷嘴71的中心设有轴向喷液孔76，内喷嘴71的下端的侧壁上设有多个倾斜喷液孔75，轴向喷液孔76和倾斜喷液孔75的轴线之间形成夹角，外喷嘴74套设于内喷嘴71的第一端的外部，外喷嘴74的内壁与内喷嘴71的外壁之间形成混合腔。
其中，内喷嘴71为环形，其外表面沿轴向呈台阶状，且内喷嘴的第一端的直径小于其第二端的直径。内喷嘴71的第一端的端面上设有内喷嘴耐磨件72，内喷嘴耐磨件72上设有通孔。外喷嘴74包括环形侧壁和与环形侧壁连接的环形端面，环形端面上设有锥形喷射孔77，沿外喷嘴轴向在锥形喷射孔77的内侧设有外喷嘴耐磨件73，外喷嘴耐磨件73上设有喷射孔。
连接管5的外壁上设有耐腐蚀涂层4，在注液管2与连接管5的连接处设有补强圈3，以提高注液管2与连接管5的连接强度。
连接管5为90°弯管，其上游端设有上游接口法兰8，用于通过上游管线法兰11与上游管线连接，另下游端设有下游接口法兰6，用于通过下游管线法兰10与下游管线连接。注液管2的设于连接管外的一端设有注液接口法兰1，用于通过注液管线法兰9与注液管线连接。
使用时，通过各法兰将注液装置与上游管线、下游管线、注液管线连接，通过注液管线注入液相介质(洗涤液或中和液)，液相介质被轴向喷液孔和倾斜喷液孔分流并经外喷嘴的内壁折流后形成轴向流动和径向流动，两股流动在混合腔内均匀混合后经锥形喷射孔喷出均匀的锥形喷雾区域(图2中箭头显示了液相介质的流动方向)，从而与来自于上游管线的气相介质充分接触反应，反应后的气相介质通过连接管的下游端流入下游管线。
实施例2
图3显示根据本发明的第二实施例的注液装置的安装示意图。如图3所示，本实施例与上一实施例的区别在于连接管5为直管，注液喷嘴设于连接管5的中心轴上，从而注液喷嘴7的喷射范围能够覆盖连接管的整个截面。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (11)

1.一种注液装置，其特征在于，包括连接管、注液管和注液喷嘴，所述注液管的第一端设于所述连接管内，所述注液喷嘴设于所述注液管的所述第一端，所述注液喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴的中心设有轴向喷液孔，所述内喷嘴的第一端的侧壁上设有倾斜喷液孔，所述轴向喷液孔和所述倾斜喷液孔的轴线之间形成夹角，所述外喷嘴套设于所述内喷嘴的所述第一端的外部，所述外喷嘴的内壁与所述内喷嘴的外壁之间形成混合腔。
2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述内喷嘴为环形，其外表面沿轴向呈台阶状，且所述内喷嘴的所述第一端的直径小于其第二端的直径。
3.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述倾斜喷液孔为多个，且多个所述倾斜喷液孔沿所述内喷嘴的所述第一端的侧壁均匀分布。
4.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述内喷嘴的所述第一端的端面上的内喷嘴耐磨件，所述内喷嘴耐磨件上设有与所述轴向喷液孔连通的通孔。
5.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述外喷嘴包括环形侧壁和与所述环形侧壁连接的环形端面，所述环形端面上设有锥形喷射孔。
6.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，还包括沿外喷嘴轴向设于所述锥形喷射孔的内侧的外喷嘴耐磨件，所述外喷嘴耐磨件上设有与所述锥形喷射孔连通的喷射孔。
7.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述连接管的外壁上设有耐腐蚀涂层。
8.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述连接管的外壁上的补强圈，所述补强圈设于所述注液管与所述连接管的连接处。
9.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注液喷嘴设于所述注液管的所述一端的管壁上或者端面上。
10.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述连接管为直管或90°弯管。
11.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述连接管的两端分别设有上游接口法兰和下游接口法兰，所述注液管的另一端设有注液接口法兰。
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