CN115301022A - 一种高效管道喷淋装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种高效管道喷淋装置及工艺，其包括：进口管道、出口管道、管道异径、旋流板组件和喷淋组件；其中，所述进口管道、所述管道异径及所述出口管道顺序连通；所述旋流板组件设于所述管道异径内；所述喷淋组件固设于所述出口管道，并与所述出口管道连通；在介质分离的状态下，介质自原料气制备设备进入所述进口管道，经过所述管道异径内的旋流板组件进行扰流，并在所述喷淋组件洗涤后，通过所述出口管道进入分离设备；通过本公开的实施例的高效管道喷淋装置，由于进入出口管道的介质与水雾幕充分接触，使得进一步形成的固体颗粒和水汽效果明显，进而有效提高分离效率，降低装置的检修频率。
Description
技术领域
本发明属于煤气化技术领域，特别涉及一种高效管道喷淋装置。
背景技术
在现代化工技术中，各类生产装置生产的原料气中一般含有水汽和颗粒物，为了得到较为纯净的原料气满足后续装置对所需的原料气的品质要求，将使得原料气的洗涤、除尘、分离等问题急需解决，以便进一步的降低能耗，提高装置的运行的经济性。
特别是在煤化工技术领域中，以煤为原料进行气化反应制备原料气时，比如采用粉煤气化炉、水煤浆气化炉、低压气化炉等设备制造粗合成气的气化装置中，所产生的粗合成气中一般携带有颗粒度较小的固体介质，后续系统处理困难，造成管道容易结垢检修时间长，严重影响企业的经济效益。
为了解决原料气中含固量能高效处理的问题，急需一种装置能将含固量降低至合理范围内，减低检修率提高装置的在线率，以保障装置的长周期稳定运行带来的经济效益。
现有技术对粗合成气增加除尘分离的技术为在粗合成气管道上设置3个简易的单孔喷头，对粗合成气进行初步的润湿后进入旋风罐或合成气洗涤塔内进行分离洗涤。
现有技术处理高温黑水所涉及的设备为：三个内径8mm的铸件支管台。
由于现有技术的缺点为：三个单孔铸件支管台，仅能形成射流，对粗合成气的润湿空间较小。无法保证粗合成气全部或大部分润湿，在进行分离和洗涤时，未充分润湿的固体颗粒极易随高速运动的气体携带，分离效率低，需配套设置后续处理设备，降低介质中的含尘量，导致增加了后续设备投资增加，增加了运行成本和其他介质的消耗。在运行过程中，由于携带的固体颗粒对管道的弯头磨蚀严重，同时在管道内部气速较缓处形成沉积的垢片，造成管道和设备经常需停车检修，并需及时清理积灰，清灰工作量大。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种能有效提高分离效率，降低装置的检修频率的高效管道喷淋装置。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
一方面，提供一种高效管道喷淋装置，其包括：进口管道、出口管道、管道异径、旋流板组件和喷淋组件；其中，所述进口管道、所述管道异径及所述出口管道顺序连通；所述旋流板组件设于所述管道异径内；所述喷淋组件固设于所述出口管道，并与所述出口管道连通；在介质分离的状态下，介质自原料气制备设备进入所述进口管道，经过所述管道异径内的旋流板组件进行扰流，并在所述喷淋组件洗涤后，通过所述出口管道进入分离设备。
在本公开的一些实施例中，所述旋流板组件包括多个耐磨旋流片、支撑筋和封板；其中，所述支撑筋的两端分别固定连接所述管道异径的内壁和所述封板；所述耐磨旋流片的一端固定连接所述进口管道的内壁，其另一端固定连接于所述封板。
在本公开的一些实施例中，所述支撑筋和所述封板分别位于靠近所述出口管道的所述管道异径的一端，并分别沿垂直于所述出口管道的轴线的径向设置。
在本公开的一些实施例中，所述耐磨旋流片围绕所述出口管道的轴线，并均匀分布。
在本公开的一些实施例中，所述耐磨旋流片的旋转角度设置为15°；所述耐磨旋流片相对于所述出口管道的径向面的倾角设置为30°。
在本公开的一些实施例中，所述封板构造为圆形板结构；其中，在朝向所述进口管道的一侧构造为凸起面，在朝向所述出口管道的一侧构造为凹陷面。
在本公开的一些实施例中，所述喷淋组件包括多个彼此对应连通的喷淋管道与喷淋头；所述喷淋管道贯穿所述出口管道的管壁，以使水通过所述喷淋头进入所述喷淋管道的通道。
在本公开的一些实施例中，所述喷淋管道均匀分布于所述出口管道的周面，并与所述管壁的表面垂直；所述喷淋头的表面构造为曲面。
在本公开的一些实施例中，所述高效管道喷淋装置还包括法兰；所述进口管道通过所述法兰固定连接所述管道异径。
另一方面，还提供一种高效管道喷淋的工艺，用于所述高效管道喷淋装置，所述工艺包括如下步骤：步骤101：介质自原料气制备设备进入进口管道，在经过旋流板组件扰流处理后，介质由朝向相同方向流动的状态变为无序湍流的状态；步骤102：通过喷淋组件向无序湍流的状态的介质喷洒多股水流，以形成水雾幕；步骤103：无序湍流状态的介质在进入所述出口管道后，与水雾幕相互混合，并在气速的动力作用下，介质与水雾幕充分接触，使介质携带的固体颗粒和水汽均与水雾幕接触；步骤104：基于固体颗粒和水汽充分润湿及凝聚，固体颗粒和水汽的体积和重量增大，形成混合后的介质；当混合后的介质中的固体颗粒和水汽大于预设值时，将混合后的介质提供给分离罐，以进行重力分离；当混合后的介质中的固体颗粒和水汽小于预设值时，将混合后的介质提供给旋风分离罐，以进行离心惯性力分离。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明实施例的高效管道喷淋装置，通过旋流板组件与喷淋组件及与其他组件之间的协同作用，有效提高分离设备的分离效率，较大程度地将介质中固体颗粒进行分离，避免将固体颗粒携带到后续设备和装置中。同时，降低固体颗粒在后续工序中，对管道造成磨蚀和积灰。
除此之外，在上述有益效果的基础上，使得在后续处理设备相关处理过程中，节约成本，降低运行费用；同时改善管道和设备携带颗粒造成的堵塞和磨蚀，整体将提高管道、设备和整体装置的在线运行效率，节约人工成本和维护成本。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1为本发明实施例的一种高效管道喷淋装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种高效管道喷淋装置的旋流板组件的结构示意图；
图3为本发明实施例的一种高效管道喷淋装置的喷淋头的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种高效管道喷淋的工艺的流程图。
附图标记说明
1-进口管道；2-出口管道；3-管道异径；4-旋流板组件；5-喷淋组件；
6-耐磨旋流片；7-支撑筋；8-封板；9-喷淋头；10-喷淋管道；11-法兰；
12-开孔；
A-介质进口；
B-喷淋水进口；
C-介质出口
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
目前，在现代化工技术中，各类生产装置生产的原料气中一般含有水汽和颗粒物，为了得到较为纯净的原料气满足后续装置对所需的原料气的品质要求，急需解决原料气在洗涤、除尘、分离的过程中存在的问题，以便降低能耗，提高装置的运行的经济性。为此，本发明实施例提供如下技术方案。
一方面，提供一种高效管道喷淋装置，参见图1，其包括：进口管道1、出口管道2、管道异径3、旋流板组件4和喷淋组件5；其中，所述进口管道1、所述管道异径3及所述出口管道2顺序连通；所述旋流板组件4设于所述管道异径3内；所述喷淋组件5固设于所述出口管道2，并与所述出口管道2连通；在介质分离的状态下，介质自原料气制备设备进入所述进口管道1，经过所述管道异径3内的旋流板组件4进行扰流，并在所述喷淋组件5洗涤后，通过所述出口管道2进入分离设备。在本实施例中，通过旋流板组件4与喷淋组件5及与其他组件之间的协同作用，使得介质在通过介质进口A进入进口管道1后，经过设于管道异径3内的旋流板组件4的扰流作用，及在进入出口管道2后，进一步经过喷淋组件5洗涤后，较大程度地将介质中的固体颗粒进行分离。从而提高高效管道喷淋装置的分离效率，避免将固体颗粒携带到后续设备和装置中。同时，降低固体颗粒在后续工序中，对管道造成磨蚀和积灰。
在此需要解释说明的是，本实施例中使用的“将介质中的固体颗粒进行分离”的术语，客观上讲是为后续分离做充分的前期准备。如果直接对未经过喷淋作用的介质进行分离，这一任务几乎是不可完成的。原因就是，介质中的固体颗粒的重量几乎与空气中的气体没有差异，无法通过重力分离或离心惯性力分离实现分离固体颗粒。而喷淋过程是分离固体颗粒整个过程的重要组成部分。为了更加明了本发明的意义，在此使用了术语“将介质中的固体颗粒进行分离”，其仅为体现本发明的设计初衷。
在一实施例中，参见图1，所述旋流板组件4包括多个耐磨旋流片6、支撑筋7和封板8；其中，所述支撑筋7的两端分别固定连接所述管道异径3的内壁和所述封板8；所述耐磨旋流片6的一端固定连接所述进口管道1的内壁，优选通过焊接方式连接，其另一端固定连接于所述封板8，优选通过焊接方式连接。通过支撑筋7能够有效固定封板8，进而为耐磨旋流片6提供有效支撑。在本实施例中，优选地，耐磨旋流片6为10mm厚的不锈钢板镀耐磨材料，封板8为厚度10mm，直径10cm的耐冲击内凹钢板，关于该结构在后续有进一步的说明。支撑筋7可以设置为板状、角状或管状结构，在本实施例中，优选地，所述支撑筋7的直径为8mm圆钢，材质为耐腐蚀和耐冲刷材料。另外，支撑筋7的数量可选择多根，并横向于轴线均匀分布于管道异径3内。
在一实施例中，结合图1和图2，所述支撑筋7和所述封板8分别位于靠近所述出口管道2的所述管道异径3的一端，并分别沿垂直于所述出口管道2的轴线的径向设置。
在一实施例中，结合图1和图2，所述耐磨旋流片6围绕所述出口管道2的轴线，并均匀分布。通过该设置方式，有效提高对介质的扰流效果，使介质中的固体颗粒的分别达到均匀。
在一实施例中，所述耐磨旋流片6的旋转角度设置为15°；所述耐磨旋流片6相对于所述出口管道2的径向面的倾角设置为30°。需要解释说明的是，旋转角度是指耐磨旋流片6自身的扭转程度，类似于风扇的叶片或涡轮机的叶片。因此，介质在通过耐磨旋流片6之间的缝隙时，能够获得最大程度的扰流，并由此改变介质的运动方向。另外，耐磨旋流片6的倾角，就是相对于介质在进口管道1内流动的角度，其目的是阻挡介质快速通过，并通过改变介质的运动方向，达到扰流的目的。
在一实施例中，参见图2，所述封板8构造为圆形板结构；其中，在朝向所述进口管道1的一侧构造为凸起面，在朝向所述出口管道2的一侧构造为凹陷面。通过该设置方式，也是出于扰流的考虑，并收到了对介质扰流的效果。
在一实施例中，结合图1和图3，所述喷淋组件5包括多个彼此对应连通的喷淋管道10与喷淋头9；所述喷淋管道10贯穿所述出口管道2的管壁，以使水通过所述喷淋头9进入所述喷淋管道10的通道。在本实施例中，为提高分离效果，可结合具体应用场景选择喷淋管道10的数量及喷淋头9的开孔12直径。例如，优选地，喷淋管道10的数量为3至4个，喷淋头9的开孔12直径10～12mm。另外，在本实施例中，所述喷淋头9表面设置为曲面，优选地，曲度为30度或45度；优选地，为45度；喷淋头9的开孔12在所述喷淋头9表面均匀分布，其中，所述喷淋头9表面的中心位置设有一个开孔12，优选地，开孔12之间的间隔15～20mm，且均匀分布。
在本实施例中，参见图1,用于喷淋的水通过喷淋管道10的喷淋水进口B，并顺序经过喷淋管道10和喷淋头9，进入出口管道2，在形成水雾幕后与经过扰流后的介质进行混合及湿润。最后，介质通过介质出口C进入后续的分离罐或旋风分离罐(图中未示出)，以进行最后的分离操作。
在一实施例中，结合图1和图3，所述喷淋管道10均匀分别于所述出口管道2的周面，并与所述管壁的表面垂直；所述喷淋头9的表面构造为曲面。在本实施例中，喷淋头9沿周向均匀分布于出口管道2内，使得水在通过每个喷淋头9并进入出口管道2内时，彼此进一步通过碰撞提高水雾幕的效果，以便与来自进口管道1介质充分混合接触，提高形成携带的固体颗粒和水汽的效率。
在一实施例中，参见图1，所述高效管道喷淋装置还包括法兰11；所述进口管道1通过所述法兰11固定连接所述管道异径3。通过该设置方式，可通过快速拆卸的方式，对管道异径3内的旋流板组件4进行维修或清理。
在此，对本发明的实施例中的相关技术特征做一简要说明。其中，介质为在气化炉、洗涤塔等设备经由粗合成气出口的高温粗合成气。例如，介质的温度＞100℃，压力＞1.5MPa，其含由固体颗粒。进口管道1的公称直径，优选为DN600，出口管道2的公称直径，优选为DN800。
另一方面，还提供一种高效管道喷淋的工艺，参见图4，其用于所述高效管道喷淋装置，所述工艺包括如下步骤：步骤101：介质自原料气制备设备进入进口管道1，在经过旋流板组件4扰流处理后，介质由朝向相同方向流动的状态变为无序湍流的状态；步骤102：通过喷淋组件5向无序湍流的状态的介质喷洒多股水流，以形成水雾幕；步骤103：无序湍流状态的介质在进入所述出口管道2后，与水雾幕相互混合，并在气速的动力作用下，介质与水雾幕充分接触，使介质携带的固体颗粒和水汽均与水雾幕接触；步骤104：基于固体颗粒和水汽充分润湿及凝聚，固体颗粒和水汽的体积和重量增大，形成混合后的介质；当混合后的介质中的固体颗粒和水汽大于预设值时，将混合后的介质提供给分离罐，以进行重力分离；当混合后的介质中的固体颗粒和水汽小于预设值时，将混合后的介质提供给旋风分离罐，以进行离心惯性力分离。
分离后的气体和固体颗粒被送入后续工序，在此不做进一步赘述。
此外，尽管在此描述了说明性的实施例，但是范围包括具有基于本公开的等效要素、修改、省略、组合(例如，跨各种实施例的方案的组合)、调整或变更的任何和所有实施例。权利要求中的要素将基于权利要求中使用的语言进行宽泛地解释，而不限于本说明书中或在本申请的存续期间描述的示例。此外，所公开的方法的步骤可以以任何方式进行修改，包括通过重新排序步骤或插入或删除步骤。因此，意图仅仅将描述视为例子，真正的范围由以下权利要求及其全部等同范围表示。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在阅读以上描述之后，例如本领域普通技术人员可以使用其他实施例。而且，在以上详细描述中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未请求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。因此，以下权利要求作为示例或实施例结合到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或置换彼此组合。应参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。
Claims (10)
1.一种高效管道喷淋装置，其特征在于，其包括：进口管道、出口管道、管道异径、旋流板组件和喷淋组件；其中，
所述进口管道、所述管道异径及所述出口管道顺序连通；
所述旋流板组件设于所述管道异径内；
所述喷淋组件固设于所述出口管道，并与所述出口管道连通；
在介质分离的状态下，介质自原料气制备设备进入所述进口管道，经过所述管道异径内的旋流板组件进行扰流，并在所述喷淋组件洗涤后，通过所述出口管道进入分离设备。
2.根据权利要求1所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述旋流板组件包括多个耐磨旋流片、支撑筋和封板；其中，
所述支撑筋的两端分别固定连接所述管道异径的内壁和所述封板；
所述耐磨旋流片的一端固定连接所述进口管道的内壁，其另一端固定连接于所述封板。
3.根据权利要求2所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述支撑筋和所述封板分别位于靠近所述出口管道的所述管道异径的一端，并分别沿垂直于所述出口管道的轴线的径向设置。
4.根据权利要求3所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述耐磨旋流片围绕所述出口管道的轴线，并均匀分布。
5.根据权利要求4所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述耐磨旋流片的旋转角度设置为15°；所述耐磨旋流片相对于所述出口管道的径向面的倾角设置为30°。
6.根据权利要求4所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述封板构造为圆形板结构；其中，在朝向所述进口管道的一侧构造为凸起面，在朝向所述出口管道的一侧构造为凹陷面。
7.根据权利要求1所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述喷淋组件包括多个彼此对应连通的喷淋管道与喷淋头；所述喷淋管道贯穿所述出口管道的管壁，以使水通过所述喷淋头进入所述喷淋管道的通道。
8.根据权利要求7所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述喷淋管道均匀分布于所述出口管道的周面，并与所述管壁的表面垂直；所述喷淋头的表面构造为曲面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，还包括法兰；所述进口管道通过所述法兰固定连接所述管道异径。
10.一种高效管道喷淋的工艺，用于根据权利要求1至9中任一项所述的高效管道喷淋装置，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤101：介质自原料气制备设备进入进口管道，在经过旋流板组件扰流处理后，介质由朝向相同方向流动的状态变为无序湍流的状态；
步骤102：通过喷淋组件向无序湍流的状态的介质喷洒多股水流，以形成水雾幕；
步骤103：无序湍流状态的介质在进入所述出口管道后，与水雾幕相互混合，并在气速的动力作用下，介质与水雾幕充分接触，使介质携带的固体颗粒和水汽均与水雾幕接触；
步骤104：基于固体颗粒和水汽充分润湿及凝聚，固体颗粒和水汽的体积和重量增大，形成混合后的介质；
当混合后的介质中的固体颗粒和水汽大于预设值时，将混合后的介质提供给分离罐，以进行重力分离；
当混合后的介质中的固体颗粒和水汽小于预设值时，将混合后的介质提供给旋风分离罐，以进行离心惯性力分离。
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