CN217220815U - 扰流式冷却喷淋装置 - Google Patents

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刘亚男
张玉春
王好
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Abstract

本实用新型公开了一种扰流式冷却喷淋装置，涉及气体喷淋装置技术领域。扰流式冷却喷淋装置，包括烟气反应室和喷淋机构；烟气反应室内腔交替设置有扩散段和加速段，扩散段直径大于加速段直径；扩散段设置有喷淋机构，喷淋机构包括喷淋泵、喷淋管和喷头，喷头固定在喷淋管下端，喷淋管上端穿过烟气反应室侧壁与喷淋泵相连。本装置设有多个TiCl4喷淋机构，并且在烟气反应室内腔交替设有多个加速段和扩散段，对来自氯化炉的混合烟气进行急冷，将高沸点的物质冷却，达到更好的除尘效果，减少了结垢、堵塞现象的发生，降低了粗TiCl4的固含量，保证了整个TiCl4生产系统的平稳运行。

Description

扰流式冷却喷淋装置
技术领域
本实用新型涉及气体喷淋装置技术领域，尤其涉及一种扰流式冷却喷淋装置。
背景技术
在氯化法制备钛白粉的生产过程中，精TiCl4是必不可少的中间产品，其中一个关键的精TiCl4制备步骤就是将来自氯化炉的TiCl4混合烟气进行冷凝。但是当前的冷凝技术存在较大的不足，主要表现为：一、TiCl4混合烟气与喷入的液态TiCl4混合不均，热交换不充分，冷却效率低，导致喷入液态TiCl4不能完全汽化，从而使液态TiCl4与混合烟气中的固体物质形成TiCl4泥浆，附着在冷凝装置及其下游收尘装置的内壁，导致装置的堵塞，影响生产连续、稳定运行；二、由于冷却效率低，导致混合烟气中的高沸点杂质未能完全凝固，会进入后续的粗TiCl4中，使其固含量增高，影响粗TiCl4精制工序的正常运行。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种扰流式冷却喷淋装置，通过喷入低温液态TiCl4对来自氯化炉的TiCl4混合烟气进行冷却，使混合烟气中大部分的高沸点杂质凝固，在后续的除尘过程中去除，极大的避免了冷凝装置及其后续收尘装置的堵塞，使装置平稳运行，同时降低了粗TiCl4的固含量，促进粗TiCl4精制工序的正常运行。
为实现此技术目的，本实用新型采用如下方案：扰流式冷却喷淋装置，包括烟气反应室和喷淋机构；烟气反应室内腔交替设置有扩散段和加速段，扩散段直径大于加速段直径；扩散段设置有喷淋机构，喷淋机构包括喷淋泵、喷淋管和喷头，喷头固定在喷淋管下端，喷淋管上端穿过烟气反应室侧壁与喷淋泵相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本装置设有多个TiCl4喷淋机构，并且在烟气反应室内腔交替设有多个加速段和扩散段，对来自氯化炉的混合烟气进行急冷，将高沸点的物质冷却，达到更好的除尘效果，减少了结垢、堵塞现象的发生，降低了粗TiCl4的固含量，保证了整个TiCl4生产系统的平稳运行。
本实用新型的优选方案为：
烟气反应室的两端分别设有烟气进口和烟气出口，烟气进口端的烟气反应室内腔为扩散段，烟气出口端的烟气反应室内腔为加速段；烟气进口内径大于烟气出口内径，混合烟气进口气流速度相对较慢，与在此喷入的液态TiCl4充分混合、换热，保证喷入的液态TiCl4全部汽化，高沸点杂质凝固；混合烟气出口气流速度相对较快，使混合气体中固体杂质的沉积，防止堵塞；尤其是靠近混合烟气出口的加速段，将混合烟气的气流速度提高，为后续收尘提供动能，提高收尘效率。
烟气出口端的烟气反应室内壁上设置有热电偶，热电偶与喷淋泵联锁，当出口温度高时，增大液态TiCl4的喷淋量，出口烟气温度过低时，减小液态TiCl4的喷淋量，有效控制出口烟气的温度，防止液态TiCl4进入下游装置。
烟气反应室由外层金属壳体和内层耐火材料组成。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的扰流式冷却喷淋装置的剖面结构示意图；
图中标记为：1、烟气进口；2、烟气出口；3、外壳；4、内衬；5、喷淋管；6、热电偶；A、扩散段；B、加速段。
具体实施方式
为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。
本实用新型提供的一种扰流式冷却喷淋装置，对TiCl4混合烟气进行冷却，混合烟气主要含有氯化炉中反应生成的TiCl4（g）、CO、CO2、N2、金属氯化物（g）以及未反应的石油焦和TiO2固体。
如图1所示，扰流式冷却喷淋装置由烟气反应室和喷淋机构等组成。烟气反应室为水平设置的管道结构，烟气反应室内腔交替设置有扩散段A和加速段B，扩散段A直径大于加速段B直径。烟气反应室的一端开设有烟气进口1，烟气进口1端内侧的烟气反应室内腔为扩散段A；烟气反应室的另一端开设有烟气出口2，烟气出口3端内侧的烟气反应室内腔为加速段B。烟气进口1内径为300~900mm，最优为600mm，烟气出口2内径为200~400mm，最优为300mm。烟气反应室的烟气进口1端通过法兰与氯化炉相连接，烟气反应室的烟气出口2端通过法兰与收尘器相连接。
多个扩散段A分别固定有喷淋机构，喷淋机构由喷淋泵、喷淋管5和喷头组成，喷头固定在喷淋管5的下端，喷淋管5穿过烟气反应室侧壁与喷淋泵相连，喷淋泵位于烟气反应室的外部。喷淋管5材质为镍基合金管、SiC管或Al2O3陶瓷管中的一种，最优为镍基合金；喷淋管5管径为15~80mm，最优为50mm。喷头的中心与烟气反应室水平中心在一条直线上，且开口正对混合烟气进口1处。
由于扩散段A内径较大，扩散段A内混合烟气气流速度相对较慢，与在此喷入的液态TiCl4充分混合、换热，保证喷入的液态TiCl4全部汽化，高沸点杂质凝固，与烟气共同喷出系统，在后续收尘系统中去除。加速段B内径较小，加速段B的混合烟气气流速度相对较快，快速通过的气流防止混合气体中高沸点固体杂质沉积，落在烟气反应室内，避免堵塞；尤其是紧邻混合烟气出口2的加速段B，将混合烟气的气流速度提高，为后续收尘提供动能，提高收尘效率。
在烟气出口2内侧的烟气反应室侧壁设置一个热电偶6，热电偶6与喷淋泵联锁，用来调节液态TiCl4的喷入量，控制冷却后混合烟气的温度。热电偶6位置距离烟气出口20~80cm，最优为50cm，热电偶6探头在烟气反应室的水平中心线位置。
烟气反应室由外壳3和内衬4组成，外壳3为钢材质，内衬4为耐火材料制成，耐火材料采用含SiC 90%以上的耐火砖或含Al2O3 95%以上的刚玉砖。
使用过程：来自氯化炉的混合烟气通过烟气进口1进入烟气反应室内腔，在扩散段A喷入液态的精TiCl4，液态的精TiCl4与入口处的混合烟气结合后，精TiCl4气化，达到冷凝烟气的效果，同时烟气中的高沸点杂质被冷却下来，通过加速段B与烟气共同进入收尘系统。
由于技术制约，国内的冷却喷淋装置冷却效率低，对生产的连续稳定运行造成极大的负面影响，本发明提供了一种挠流式高效冷却喷淋装置，该装置通过气流速度的交替变化，对来自氯化炉的混合烟气进行冷却，提高了冷却效率；实现了将喷入的液态TiCl4全部汽化，将高沸点杂质全部凝固，避免装置的堵塞，促进装置的平稳运行；进一步提高下游收尘工序的收尘效率，降低粗TiCl4的固含量，促进了后续粗TiCl4精制工序的正常运行。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种扰流式冷却喷淋装置，包括烟气反应室和喷淋机构；其特征在于，烟气反应室内腔交替设置有扩散段和加速段，扩散段直径大于加速段直径；
扩散段设置有喷淋机构，喷淋机构包括喷淋泵、喷淋管和喷头，喷头固定在喷淋管下端，喷淋管上端穿过烟气反应室侧壁与喷淋泵相连。
2.根据权利要求1所述的扰流式冷却喷淋装置，其特征在于，烟气反应室的两端分别设有烟气进口和烟气出口，烟气进口端的烟气反应室内腔为扩散段，烟气出口端的烟气反应室内腔为加速段。
3.根据权利要求2所述的扰流式冷却喷淋装置，其特征在于，烟气出口端的烟气反应室内壁设置有热电偶。
4.根据权利要求1所述的扰流式冷却喷淋装置，其特征在于，烟气反应室由外层金属壳体和内层耐火材料组成。
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