CN201799223U

CN201799223U - 高压注水混合器

Info

Publication number: CN201799223U
Application number: CN2009202202055U
Authority: CN
Inventors: 刘友宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-26

Abstract

本实用新型涉及到一种高压注水混合器，主要用于高温高压的各类加氢装置为避免铵盐等在低温部位的沉积而设置的注水点，也可用于一般条件下或者气气、或者气液、或者液液等多相流体的各组分混合。该高压注水混合器包括二个进口、一个出口的三通管道形外壳，一个尺寸匹配于外壳、在外壳内部、通过法兰连接可拆卸的、具有进出口通道的尾缘修形波瓣喷管内部构件。本实用新型可有效保证温度较低的水与高温的高/低分气这种气、液两相流体在较短的轴向距离内充分混合，吸收效果好、混合效率高、能量损失小、环向应力低，同时，可以大大降低因为高低温介质混合造成的交变的高温度应力(热应力)，以及由高应力带来的壳体开裂破坏危险。

Description

高压注水混合器

(一)技术领域

本实用新型涉及到一种高压注水混合器装置，具有结构紧凑、混合效率高、吸收效果好、能量损失小、温度应力低的特点，能有效提高装置的安全性，满足炼油装置长周期安全运行需要，属于高效节能产品。

(二)背景技术

目前，随着炼油行业对油品质量的要求越来越高，各类高温、高压深加工装置也越来越多。对于高温、高压的各类加氢装置，为了避免铵盐在低温部位的沉积而设置了除盐水-空冷进料注水器、除盐水-热高分气注水混合器、除盐水-热低分气注水混合器，以及除盐水-反应产物注水混合器等注水点，在实际使用中经常会因注水点处气、液混合不均影响注水效果，同时也会因高低温介质混合产生高温环向应力、交变温度应力而引起三通的开裂破坏。

为了满足炼厂大型深加工装置的安全性，提高注水效果，减小高低温注水点的开裂破坏，用户给注水混合器提出了更高要求。原有的管嘴开斜坡口注水、管端开孔注水结构等已远远不能满足安全生产和装置长周期运行要求。本发明的目的是提供一种结构紧凑、混合效率高、能量损失小、环向应力低、无局部高温度应力的安全新型的高压注水混合器，这对解决石油化工装置中高压流体注入到另一种高压流体混合不均及环向应力大等技术难题，对炼油等行业来说，具有重大意义。

(三)发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用气动原理进行两股流体充分混合、结构紧凑、满足内构件拆卸更换要求的高压注水混合器。

本实用新型所提出的高压注水混合器，包括二个进口、一个出口的三通管道形外壳，一个在外壳内部、通过法兰连接可拆卸的、具有进出口通道的内部构件。

所述的高压注水混合器装置，主流为高温的高/低分气气液两相流，从三通左侧流入，次流为温度较低的水，从三通上部流入，混合后流体从三通右侧流出；三通承压外壳在次流进口部位是拔锥中空凸台结构的冲压结构件，形成非常可靠的高压开孔接管补强形式。

所述的高压注水混合器装置，次流进口与主流三通壳体采用法兰连接，便于拆卸、检修和更换内部构件；上法兰为盲法兰，称为上法兰盖，上法兰盖中心开孔，为适应高压工况，做成内外两侧具有接管形状的中空凸台整体锻压结构件，凸台的中心通道走次流流体。下法兰与三通外壳采用焊接连接。

所述的高压注水混合器装置，次流水通过上法兰盖、直管、弯头进入波瓣喷管部件，波瓣喷管部件由壁厚变化的过渡管和波瓣喷管组成，也可以没有过渡管，这样能进一步减小内构件的尺寸大小，便于内购件从三通上部进出。次流通道各零部件间采用或者焊接、或者法兰、或者螺纹连接，一般为焊接连接。

所述的波瓣喷管可以是各种尺寸和各种型式的圆排波瓣喷管。波瓣喷管具有波峰和波谷的中空通道结构特征。波瓣喷管波瓣的形状、大小和数量或者由分析计算、或者由计算流体动力学(CFD)确定。

所述的圆排波瓣喷管的横截面特征可以或者是各种波浪形的、或者是直线形的、或者是各种曲线形的、或者是它们之间任意组合的母线结构大致沿圆周方向封闭排列。因为节能降耗需求，次流除盐水体积流量很小，要想在体积流量很大的热高/低分气的气液两相流中分布均匀，所以圆排波瓣喷管中喷出的水速要大，以提高水的穿透性，为此，要尽量降低圆排波瓣喷管两相邻的拱门型面的距离。

为了进一步提高混合效果，所述的高压注水混合器装置，在圆排波瓣喷管的对称中心位置处或者存在一个各种尺寸和各种型式的中心锥，或者没有中心锥。中心锥的形状是在轴向两端分别为夹角在0°-90°之间的圆锥体，在中间为圆柱体的组合体，或去掉中间圆柱体的组合体。中心锥与波瓣喷管采用焊接连接。

所述的圆排波瓣喷管的出口尾缘或者为封闭的、或者为开放的；或者修形，或者不修形。圆排波瓣喷管的尾缘修形形状或者为斜切平面的、或者为圆弧形的、或者为各种曲线形状的、或者为凹扇修形、或者为切角修形、或者它们之间任意组合的各种尾缘修形形状。波瓣喷管各种尾缘修形的方向、形状、大小或者由分析计算、或者由CFD根据混合效率最大原则确定。根据波瓣喷管气动混合机理，波瓣尾缘的各种适当修形，如凹扇、切角修形，可以进一步提高尾缘剪切混合周长，早期生成流向涡，从而提高混合效率，缩短混合长度。

所述的圆排波瓣喷管，如果尾缘为封闭式的，则圆排波瓣喷管的出口尾缘采用相应形状的尾缘盖板焊接封闭，然后在尾缘盖板上开有很多的通孔，以便水射流流出，与热高/低分气高效混合；尾缘盖板上通孔的形状任意，大小和数量或者由分析计算、或者由CFD确定。设计良好的波瓣喷管尾缘盖板通孔结构，可以形成有效的水分布射流结构，进一步提高水的穿透性和雾化性能，有利于水与主流流体的混合；同时，因为波瓣的型面结构特点，波谷横截面积远大于波峰横截面积，所以不会对主流的流动造成大的影响，能量损失低。

所述的高压注水混合器装置，在内部构件下游能生成流向涡结构。

(四)附图说明

图1-2为高压注水混合器的结构示意图，图1-2中：1、主流进口三通，2、双头螺柱、螺母，3、下法兰，4、八角垫环，5、上法兰盖，6、接管，7、90°弯头，8、内部构件。图1为尾缘封闭式圆排波瓣喷管高压注水混合器示意图，图2为尾缘开放式圆排波瓣喷管高压注水混合器示意图。

图3-11为图1-2中高压注水混合器内部构件8的结构示意图，图3-6中：9、过渡段管，10、波瓣喷管，11、波瓣尾缘盖板，12、中心锥。图3-11示例给出了3种高压注水混合器内部构件的示意图，圆排波瓣喷管的尾缘均为圆弧形修形结构，其中，图3为封闭式圆排波瓣喷管示意图，图4为图3的A-A截面图，图5为开放式圆排波瓣喷管示意图，图6为图5的B-B截面图，图7为尾缘进一步进行凹扇修形的圆排波瓣喷管示意图，图8为图7的C-C截面图，图9为截面I的放大图，图10为截面II的放大图，图11为截面III的放大图。

(五)具体实施方式

如图1-11所示，以炼油厂的加氢装置为例，将高压注水混合器左侧与热高/低分气来流管道焊接相连，右侧与高压注水混合器下游管道焊接相连，上部与来流除盐水(或新鲜水)相连。在高压注水混合器正常工作时，热高/低分气从三通1中流入，除盐水从上法兰盖5中心接管流入，经过接管6、90°弯头7、内部构件8，喷入高/低分气流体中。因为波瓣喷管轴向为扩张形，喷入的水在高压注水混合器管道横截面分布较广泛均匀，强化了两股流体的传热传质作用，同时因为波瓣喷管下游流向涡的作用，喷入的水与高/低分气在短的轴向距离内能达到充分的混合。另外，因为喷入的水混合均匀，所以在三通壳体上不会出现局部高的温度梯度，即高的温度应力，同时这种喷嘴形式对三通壳体的湍流冲刷作用小，对主流流动的堵塞作用小，能量损失小，是一种理想的高效节能、安全可靠的产品。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施方案和实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多的形式，如内部构件可以有各种组合结构，波瓣喷管可以采用直排波瓣喷管，也可以采用圆排波瓣喷管，圆排波瓣喷管可以进行各种尾缘修形等等，这些均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种高压注水混合器，该装置包括一个带有二个进口和一个出口的三通管道形外壳，以及一个在外壳内部、通过法兰连接可拆卸的、具有进出口通道的内部构件。

2.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，主流从三通左侧流入，次流从三通上部流入，混合后流体从三通右侧流出；三通外壳在次流进口部位是拔锥中空凸台补强的冲压结构件。

3.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，次流进口与主流三通壳体采用法兰连接；上法兰盖中心开孔，为适应高压工况，做成内外两侧具有接管形状的中空凸台整体锻压结构件，凸台的中心通道走次流流体；下法兰与三通外壳采用焊接连接。

4.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，次流水通过上法兰盖、直管、弯头进入波瓣喷管部件，波瓣喷管部件由壁厚变化的过渡管和波瓣喷管组成，或者波瓣喷管部件仅由波瓣喷管组成；次流通道各零部件间采用或者焊接、或者法兰、或者螺纹连接。

5.根据权利要求1或4所述的高压注水混合器，其特征在于，波瓣喷管是圆排波瓣喷管；波瓣喷管是具有波峰和波谷结构特征的中空通道。

6.根据权利要求1或4所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的横截面特征可以或者是各种波浪形的、或者是直线形的、或者是各种曲线形的、或者是它们之间任意组合的母线结构大致沿圆周方向封闭排列。

7.根据权利要求5所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的横截面特征可以或者是各种波浪形的、或者是直线形的、或者是各种曲线形的、或者是它们之间任意组合的母线结构大致沿圆周方向封闭排列。

8.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，在圆排波瓣喷管的对称中心位置处存在一个中心锥；中心锥的形状是在轴向两端分别为夹角在0°-90°之间的圆锥体，在中间为圆柱体的组合体，或仅是在轴向两端分别为夹角在0°-90°之间的圆锥体。

9.根据权利要求5所述的高压注水混合器，其特征在于，在圆排波瓣喷管的对称中心位置处存在一个中心锥；中心锥的形状是在轴向两端分别为夹角在0°-90°之间的圆锥体，在中间为圆柱体的组合体，或仅是在轴向两端分别为夹角在0°-90°之间的圆锥体。

10.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘是封闭的；圆排波瓣喷管的尾缘修形形状或者为斜切平面的、或者为圆弧形的、或者为凹扇修形、或者为切角修形、或者它们之间的组合。

11.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘不修形。

12.根据权利要求5所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘是封闭的；圆排波瓣喷管的尾缘修形形状或者为斜切平面的、或者为圆弧形的、或者为凹扇修形、或者为切角修形、或者它们之间的组合。

13.根据权利要求5所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘不修形。

14.根据权利要求1所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘是开放的。

15.根据权利要求5所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘是开放的。

16.根据权利要求10或12所述的高压注水混合器，其特征在于，圆排波瓣喷管的出口尾缘采用相应形状的尾缘盖板焊接封闭，然后在尾缘盖板上开有多个通孔。