CN113198633B - 一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工设备技术领域，具体为一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，包括喷嘴座和安装在喷嘴座前端的喷头组件。喷头组件包括喷嘴和旋流结构，其中喷嘴具有锥状内腔；所述旋流结构包括定向安装在锥状内腔后部的定向旋流器，以及活动安装在锥状内腔前部的旋向旋流器，其中旋向旋流器能够以锥状内腔的轴线为中心轴进行转动，且旋向旋流器与锥状内腔的内壁接触。定向旋流器实现稀土氯化物溶液一级旋流，并由旋向旋流器实现二级旋流，最终将稀土氯化物溶液雾化至超细液滴并喷出至反应炉膛，在这个过程中，旋向旋流器的旋转可以实现对喷嘴内壁的清洁，能有效防止喷嘴的堵塞，延长定向旋流器使用寿命。

Description

一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体为一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置。

背景技术

大部分稀土氯化物溶液在热解时容易生成氯氧化物，因此控制雾化反应液滴大小和温度区域是实现该工艺的关键所在，这就需要实现稀土氯化物溶液雾化系统在雾化完成前溶液处于相对低温状态(20-80℃)，而雾化完成后的液滴直接进入高温反应区(650-1350℃)，利用传热速度大于化学反应速度的原理，实现化学过程可控。目前工艺处于实验阶段，主要是雾化系统的温度和结晶堵塞问题不好解决，不能实现连续生产。实验一般采用间歇喷射方式做实验，解决了温度差距问题，但是喷嘴堵塞还是时常发生。

现有技术中，相似方案均存在不同程度的缺陷，例如：

一种耐高温介质流态化冷却器的喷嘴，专利申请号201910454127.3，由喷嘴、喷嘴帽和喷嘴棒组成，通过喷嘴棒送入气液混合物，并由喷嘴棒出气口把气液混合物送入喷嘴帽与喷嘴棒所构成的内腔，最终由喷嘴帽喷出。此装置虽能够实现气液混合物的喷出，但会使气液混合物在喷嘴帽与喷嘴棒所构成的内腔挂壁，使其发生反应，影响实验进程。

一种水气雾化喷盘，专利申请号CN201822174802.0，由上盘、中盘、下盘组成，通过各盘之间所构成的容腔将气液混合物高压喷出，此种装置不适合长时间使用，喷盘易堵塞，清洗不便，影响气液混合液滴的喷出，影响实验进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，该喷嘴组件能够将稀土氯化物液体高度雾化，且在喷射过程中实时清理喷嘴内壁产生的结晶物，从而防止喷嘴堵塞，并实现连续喷射，提高反应质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，包括喷嘴座和安装在喷嘴座前端的喷头组件。所述喷头组件包括喷嘴和旋流结构，其中喷嘴具有锥状内腔；所述旋流结构包括定向安装在锥状内腔后部的定向旋流器，以及活动安装在锥状内腔前部的旋向旋流器，其中旋向旋流器能够以锥状内腔的轴线为中心轴进行转动，且旋向旋流器与锥状内腔的内壁接触。

在上述技术方案中，喷嘴组件连接喷射装置上，液体在喷嘴组件内形成高速流体，流体在经过定向旋流器时，流体完成第一阶段的加速，并实现一级雾化，当接着经过旋向旋流器时，旋向旋流器对一级雾化流体进行再次加速，并实现二级雾化，从而使液态稀土氯化物形成超细液滴。由于旋向旋流器可转动，在一级雾化流体的高速撞击作用下，旋向旋流器同时发生转动，这会使旋向旋流器的表面不断剪切锥状内腔内壁形成的微量结晶物，使喷嘴的内壁保持干净，因此该装置可以避免溶液挂壁并导致结晶物堵塞喷嘴。

优选地，所述定向旋流器和旋向旋流器均具有前锥形面和后锥形面，并在前锥形面和后锥形面上均匀设置连通的螺旋状流道，且定向旋流器和旋向旋流器的前锥形面锥度相同。定向旋流器和旋向旋流器的后锥形面分别用于阻挡高速流体和一级雾化流体，并对其进行导流，使其分别沿着定向旋流器和旋向旋流器表面的螺旋状流道流动，而在螺旋状流道的作用下，高速流体经以及雾化形成具有固定流向的一级雾化流体,而一级雾化流体会给旋向旋流器持续提供定向的冲击气流，从而保证旋向旋流器的均匀转动，以保证其具有稳定的自清理效率。另外，与静态结构相比，转动的旋向旋流器可以提高对一级雾化流体的增速效率，从而使形成的二级雾化流体从喷嘴高速喷出。

优选地，所述旋向旋流器的前端面和后端面各设置一个轴状结构，且两个轴状结构均与喷嘴同轴，前部的轴状结构嵌入喷嘴，后部的轴状结构嵌入定向旋流器，使得旋向旋流器的前部得到喷嘴的定位，后部得到定向旋流器的定位，这种结构可以保证旋向旋流器的具有稳定的原位转动状态，从而避免出现因旋向旋流器的位置变化而引起该喷嘴组件的自清洁功能失效的现象。

优选地，在喷嘴座的前部安装管状导流器，该导流器具有比喷嘴座小的内通道，所述喷头组件安装在该导流器的前端口，并使锥状内腔与内通道保持同轴，该导流器通过收缩气流的流通口径来度气流进行加压提速，从而提高高速气流的速度，为气流后续的加压和雾化过程提供更有利的条件。

优选地，所述喷嘴与拉瓦管导流器的前端口螺纹连接，在使用一端时间后，通过将喷嘴和拉瓦管导流器拆分可以对喷嘴以及旋流结构进行清理，同时可以更换磨损的部件。

优选地，所述导流器为拉瓦管导流器，该拉瓦管导流器的内通道分为后部的A1区和前部的A2区，且喷嘴组件安装在A2区的开口端；所述A1区的口径逐渐变小，并在与A2区的衔接处达到最小，A2区的口径从衔接处开始逐渐增加，并在与喷嘴组件的连接处达到最大。

优选地，该装置还包括过滤组件，过滤组件安装在喷头组件后部的气流通道中，且气流经过过滤组件后进入喷头组件。

优选地，所述过滤组件包括滤芯，该滤芯通过前部设置的滤芯座安装在喷嘴座中，且滤芯座能够拆卸，高速流体经过滤芯后，其中的杂质被分离出来，这可以避免杂质降低旋流结构对流体的雾化及加速功能。

优选地，所述滤芯具有长度，其横截面轮廓呈圆形，纵向截面呈平置的U型，且其开口指向喷头组件；所述滤芯与喷嘴座同轴安装，并在滤芯的外周与喷嘴座内壁之间形成气流腔，该气流腔通过均匀设置在滤芯外周的气孔连通滤芯内部。具有一定长度的滤芯具有较大的过滤面积，这既可以保证流体的正常高速流动，又可降低杂质对滤芯的通透性的影响。

优选地，所述喷嘴座包括进气通道和进料通道，其中进气通道连通外界供气装置，进料通道连通稀土氯化物溶液供给装置，进气通道和进料通道分别输送气体和稀土氯化物溶液至喷嘴座内部并进行混合，从而在喷嘴座内部形成高速流体。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的实施例的剖切结构示意图；

图2是图1中过滤组件的平面结构示意图；

图3是图1中拉瓦管导流器的剖切结构示意图；

图4是图1中喷头组件的内部结构示意图。

图中，喷嘴1、拉瓦管导流器2、安装嘴3、喷嘴座4、进气通道5、进料通道6、滤芯7、滤芯座8、定向旋流器9、旋向旋流器10、气流腔11、A1区12、A2区13、锥状内腔14、流道15、轴状结构16。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1为本发明的一个实施例，一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，该喷嘴装置包括喷嘴座4和喷头组件，如图所示，喷嘴座4的左侧设置进气通道5和进料通道6，右侧设置管状安装嘴3且该安装嘴3的右端开口具有内螺纹。喷嘴座4上的进气通道5连通外界供气装置，进料通道6连通稀土氯化物溶液供给装置，进气通道5和进料通道6分别输送气体和稀土氯化物溶液至喷嘴座4内部并进行混合，从而在喷嘴座4内部形成高速流体。形成的高速气流进过设置在安装嘴3内部的过滤组件，然后经过与过滤组件连接的拉瓦管导流器2，接着进入安装在拉瓦管导流器2出口端的喷头组件，在该喷头组件中完成二次加速和二次雾化后喷出。

具体地，如图2所示，上述过滤组件包括滤芯7，该滤芯7通过前部设置的滤芯座8以螺纹结构安装在喷嘴座中，高速流体经过滤芯7后，其中的杂质被分离出来，这可以避免杂质降低旋流结构对流体的雾化及加速功能。具体地，上述滤芯7具有长度，其横截面轮廓呈圆形，纵向截面呈平置的U型，且其开口指向喷头组件；在滤芯7的外周与喷嘴座内壁之间形成环状气流腔11，该气流腔11通过均匀设置在滤芯7外周的气孔连通滤芯7的内部，从而完成过滤。

如图3所示，上述拉瓦管导流器2的内通道分为后部的A1区12和前部的A2区13，上述喷嘴1通过螺纹结构安装在A2区13的开口端；如图2所示，A1区12的口径逐渐变小，并在与A2区13的衔接处达到最小，A2区13的口径从衔接处开始逐渐增加，并在与喷嘴组件的连接处达到最大。根据拉瓦喷管的原理，高速流体在A1区12逐渐增速，并在经过衔接处时达到该区域的最大流速，当气流进入A2区13后，气流的增速原理与A1区12相反，即，气流会继续增速，并在A2区13的开口端达到最大。因此，拉瓦管导流器2的使用可以连续提高高速流体的流速。

如图4所示，上述喷头组件包括呈锥状的喷嘴1以及由定向旋流器9和旋向旋流器10组成的旋流结构，且喷嘴1具有锥状内腔14，锥状内腔14的顶端处开设喷孔；上述定向旋流器9安装在锥状内腔14的后部，且不可转动，旋向旋流器10的前端面和后端面各设置一个轴状结构16，且两个轴状结构16均与喷嘴1同轴，其中前部的轴状结构16嵌入喷嘴，后部的轴状结构16嵌入定向旋流器9中，即，旋向旋流器10安装在锥状内腔14前部，且能够以锥状内腔14的轴线转动，且旋向旋流器10与锥状内腔14的内壁接触。

关于定向旋流器9和旋向旋流器10，两者均具有前锥形面和后锥形面，并在前锥形面和后锥形面上均匀设置连通的螺旋状流道15。关于实施例中的前锥形面和后锥形面，由图2可知，后锥形面的锥度大于前锥形面的锥度，定向旋流器和旋向旋流器10的前锥形面锥度相同。上述结构的中，定向旋流器9和旋向旋流器10的后锥形面分别用于阻挡高速流体和一级雾化流体，并对其进行导流，使流体沿着流道15从后锥形面流动至前锥形面，而在螺旋状流道15的作用下，高速流体经以及雾化形成具有固定流向的一级雾化流体,而一级雾化流体会给旋向旋流器10持续提供定向的冲击气流，从而保证旋向旋流器10的均匀转动，以保证其具有稳定的自清理效率。另外，与静态结构相比，转动的旋向旋流器10可以提高对一级雾化流体的增速效率，从而使形成的二级雾化流体从喷嘴1高速喷出。

本实施例工作原理：进气通道5和进料通道6分别输送气体和稀土氯化物溶液至喷嘴座4内部进行混合，并使其成为具有一定压力的高速流体（高速气流中携带稀土氯化物溶液），形成的高速流体喷出至滤芯7，在经过滤芯7后除去其中的杂质，并使高速流体中的液滴因碰撞滤芯而进一步细化。经过过滤的高速流体继续流动并经过拉瓦管导流器2，在拉瓦罐导流器2中，高速流体得到进一步提速，并在拉瓦管导流器的作用下导流至旋流结构，具体地，定向旋流器9对高速流体进行一级旋流和实现一级雾化，并使被旋流过的高速流体至旋向旋流器，旋向旋流器对一次旋流过的稀土氯化物溶液进行二级旋流并使其二次雾化，最终由喷嘴喷出稀土氯化物超细液滴。在二级旋流的过程中，旋向旋流器在一级旋流的作用下进行自身旋转，这可以实时清理掉喷嘴内壁所挂结晶，有效阻止了喷嘴堵塞问题，因此，旋向旋流器除了二级旋流和二级雾化，还具有旋向旋流器的作用。

本实施例中，喷头组件内涵固定安装的定向旋流器和活动安装的旋向旋流器，两个旋流器可以对稀土氯化物溶液进行二次加速而二次雾化，使其最终形成超细雾化液滴，并驱动超细雾化液滴进入炉膛高温区，以便于进行可控化学反应，制备稀土氧化物颗粒。且旋向旋流器的自转能够实现对喷嘴内壁的清洁，可以有效防止喷嘴的堵塞，延长定向旋流器使用寿命，该装置的各部件之间连接紧凑，拆卸方便，便于定期保养维修。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，包括喷嘴座和安装在喷嘴座前端的喷头组件，其特征在于：所述喷头组件包括喷嘴和旋流结构，其中喷嘴具有锥状内腔；所述旋流结构包括定向安装在锥状内腔后部的定向旋流器，以及活动安装在锥状内腔前部的旋向旋流器，其中旋向旋流器能够以锥状内腔的轴线为中心轴进行转动，且旋向旋流器与锥状内腔的内壁接触；所述定向旋流器和旋向旋流器均具有前锥形面和后锥形面，并在前锥形面和后锥形面上均匀设置连通的螺旋状流道，且定向旋流器和旋向旋流器的前锥形面锥度相同；在旋向旋流器的前端面和后端面各设置一个轴状结构，且两个轴状结构均与锥状内腔同轴，且前部的轴状结构嵌入喷嘴，后部的轴状结构嵌入定向旋流器。

2.如权利要求1所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：在喷嘴座的前部安装管状导流器，该导流器具有比喷嘴座小的内通道，所述喷头组件安装在该导流器的前端口，并使锥状内腔与内通道保持同轴。

3.如权利要求2所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：所述导流器为拉瓦管导流器，该拉瓦管导流器的内通道分为后部的A1区和前部的A2区，且喷嘴组件安装在A2区的开口端；所述A1区的口径逐渐变小，并在与A2区的衔接处达到最小，A2区的口径从衔接处开始逐渐增加，并在与喷嘴组件的连接处达到最大。

4.如权利要求3所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：所述喷嘴与拉瓦管导流器的前端口螺纹连接。

5.如权利要求1所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：该装置还包括过滤组件，过滤组件安装在喷头组件后部的气流通道中，且气流经过过滤组件后进入喷头组件。

6.如权利要求5所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：所述过滤组件包括滤芯，该滤芯通过前部设置的滤芯座安装在喷嘴座中，且滤芯座能够拆卸。

7.如权利要求6所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：所述滤芯具有长度，其横截面轮廓呈圆形，纵向截面呈平置的U型，且其开口指向喷头组件；所述滤芯与旋流结构同轴安装，并在滤芯的外周与喷嘴座内壁之间形成气流腔，该气流腔通过均匀设置在滤芯外周的气孔连通滤芯内部。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种稀土氯化物防结晶堵塞雾化喷嘴装置，其特征在于：所述喷嘴座包括进气通道和进料通道，其中进气通道连通外界供气装置，进料通道连通稀土氯化物溶液供给装置。

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