CN220386562U - 一种水解炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水解炉装置，包括：燃烧混合气输出管路、空气输出管路和喷嘴结构；其中，喷嘴结构包括：第一管体；其中，第一管体的第一端形成为第一进气口，与燃烧混合气输出管路连通；第一管体的第二端形成为第一出气口；第二管体，套设于第一管体的外围且与第一管体同轴心设置；其中，第二管体上开设有第二进气口，与空气输出管路连通；第二管体上还开设有第二出气口，第二出气口与第一出气口同端面，且围绕第一出气口设置。本实用新型实施例的喷嘴结构将反应混合气体流速提升且对混合气体燃烧过程中的火焰偏心得到有效改进，得到产品粒径分布均匀，大大提高的气相二氧化硅的品质。

Description

一种水解炉装置

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，特别涉及一种水解炉装置。

背景技术

气相二氧化硅，俗称气相法白炭黑(fumed silica)，是由硅的卤化物(主要是四氯化硅、三氯氢硅和甲基三氯硅烷)在氢氧火焰中高温水解生成的带有表面羟基和少量吸附水的无定形的纳米级颗粒，常态下为白色絮状粉末，堆积密度在40-100克/升，是一种无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。气相二氧化硅的主要核心在于水解炉对于四氯化硅、氢气、空气混合燃烧水解得到相应的产品，其中水解炉喷嘴是关键所在，火焰的稳定性直接影响到产品质量的好坏。

目前在生产气相二氧化硅的过程中，使用的现有技术中的喷嘴，在生产过程中会出现火焰偏心，燃烧不完全的情况，造成产品质量差，颗粒度不均匀等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种水解炉装置，以解决目前在生产气相二氧化硅的过程中使用的原有喷嘴在生产过程中出现火焰偏心，燃烧不完全的情况，造成产品质量差，颗粒度不均匀等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种水解炉装置，包括：燃烧混合气输出管路、空气输出管路和喷嘴结构；

其中，所述喷嘴结构包括：

第一管体；其中，所述第一管体的第一端形成为第一进气口，与所述燃烧混合气输出管路连通；所述第一管体的第二端形成为第一出气口；

第二管体，套设于所述第一管体的外围且与所述第一管体同轴心设置；其中，所述第二管体上开设有第二进气口，与所述空气输出管路连通；所述第二管体上还开设有第二出气口，所述第二出气口与所述第一出气口同端面，且围绕所述第一出气口设置。

可选地，所述第二进气口的轴心线垂直于所述第一进气口的轴心线。

可选地，所述第一出气口的直径位于50mm-180mm之间。

可选地，所述第一管体和所述第二管体分别包括不同直径的第一部分和第二部分；

在所述第一管体中，所述第一部分中设置所述第一进气口的直径大于所述第二部分中设置所述第一出气口的直径；

在所述第二管体中，所述第一部分中设置所述第二进气口的直径大于所述第二部分中设置所述第二出气口的直径。

可选地，所述第一管体和所述第二管体中，所述第一部分和所述第二部分的连接处呈弧形过渡或呈预设倾斜角度的斜面过渡。

可选地，所述喷嘴结构还包括：

第一空气分布器和第二空气分布器；

所述第一空气分布器和所述第二空气分布器分别设置在所述第二管体内，且所述第一空气分布器靠近所述第二进气口设置。

可选地，所述水解炉装置还包括：

气体混合器、第一气体管路、第二气体管路和空气输出支路；

所述气体混合器分别与所述第一气体管路和所述第二气体管路连通；

所述燃烧混合气输出管路分别与所述气体混合器和所述空气输出支路连通。

可选地，所述第一气体管路、所述第二气体管路和所述空气输出支路上至少设置有一组自动控制模块和流量计；

所述自动控制模块与所述流量计电连接。

可选地，所述喷嘴结构还包括：

固定法兰，所述固定法兰套设在所述第二管体的外壁上，且位于靠近所述第一进气口的位置；

固定支耳，所述固定支耳套设在所述第二管体的外壁上，且位于所述第二管体的中部。

可选地，所述第一空气分布器和所述第二空气分布器分别包括：

壳程通气结构和管程套结构；

所述管程套结构位于空气分布器的中心位置；

所述壳程通气结构沿所述管程套结构的周向等间距分布。

本实用新型的有益效果是：

上述技术方案提供的水解炉装置包括：燃烧混合气输出管路、空气输出管路和喷嘴结构；其中，喷嘴结构包括：第一管体；其中，第一管体的第一端形成为第一进气口，与燃烧混合气输出管路连通；第一管体的第二端形成为第一出气口；第二管体，套设于第一管体的外围且与第一管体同轴心设置；其中，第二管体上开设有第二进气口，与空气输出管路连通；第二管体上还开设有第二出气口，第二出气口与第一出气口同端面，且围绕第一出气口设置，通过设置两种管体，将燃烧混合气和空气混合，且将第一出气口与第二出气口设置同端面，对混合气体燃烧过程中的火焰偏心得到有效改进，得到产品粒径分布均匀，大大提高的气相二氧化硅的品质。

附图说明

图1表示本实用新型实施例提供的水解炉装置的结构示意图之一；

图2表示本实用新型实施例提供的水解炉装置的结构示意图之二；

图3表示本实用新型实施例提供的分布器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本实用新型针对目前在生产气相二氧化硅的过程中使用的原有喷嘴在生产过程中出现火焰偏心，燃烧不完全的情况，造成产品质量差，颗粒度不均匀等问题，提供一种水解炉装置。

参照图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种水解炉装置，包括：燃烧混合气输出管路1、空气输出管路2和喷嘴结构3；

其中，所述喷嘴结构3包括：

第一管体4；其中，所述第一管体4的第一端形成为第一进气口41，与所述燃烧混合气输出管路1连通；所述第一管体4的第二端形成为第一出气口42；

第二管体5，套设于所述第一管体4的外围且与所述第一管体4同轴心设置；其中，所述第二管体5上开设有第二进气口51，与所述空气输出管路2连通；所述第二管体5上还开设有第二出气口52，所述第二出气口52与所述第一出气口42同端面，且围绕所述第一出气口42设置。

需要说明的是，第一管体4内的第一进气口41和第一出气口42之间具有第一腔体；第二管体5可理解为套设在第一管体4的外部，在第二进气口51和第二出气口52之间形成第二腔体。

本实用新型实施例中，燃烧混合气输出管路1用于向喷嘴结构3输出混合气体，该混合气体可包括：压缩空气、氢气和四氯化硅气体；空气输出管路2用于向喷嘴结构3输出压缩空气；通过第一管体4的第一进气口41流入混合气体，经第一出气口42流出混合气体，该混合气体可以在第一管体4中充分混合；这里，将第二管体5的第二出气口52与第一出气口42同端面设置，可以保证第二管体5输出的压缩空气，在第二出气口52的位置不发生偏移，达到稳定燃烧的效果。

可选地，所述第二进气口51的轴心线垂直于所述第一进气口41的轴心线。

本实用新型实施例中，将第二进气口51的轴心线垂直于第一进气口41的轴心线，可以根据实际需求设置第二进气口51的直径大小，也防止第二进气口51与第一进气口41设置在同一端面，导致第一管体4的进气和第二管体5的进气提前混合，影响喷嘴结构3的燃烧效果。

可选地，所述第一出气口42的直径位于50mm-180mm之间。

本实用新型实施例中，将第一出气口42的直径设置在50mm-180mm之间，可以提高喷嘴结构3在第一出气口42处充分燃烧，提高燃烧速率；通过喷嘴结构3将反应混合气体流速提升且对混合气体燃烧过程中的火焰偏心得到有效改进，得到产品粒径分布均匀，大大提高的气相二氧化硅的品质。

可选地，第一出气口42的出气速率为300-600Nm3/h。

可选地，所述第一管体4和所述第二管体5分别包括不同直径的第一部分和第二部分；

在所述第一管体4中，所述第一部分中设置所述第一进气口41的直径大于所述第二部分中设置所述第一出气口42的直径；

在所述第二管体5中，所述第一部分中设置所述第二进气口51的直径大于所述第二部分中设置所述第二出气口52的直径。

该实施例中，第一管体4的第一部分的横截面直径大于第一管体4的第二部分的横截面直径，也就是，在第一管体4中，第一进气口41的直径大于第二部分中设置第一出气口42的直径，如此设置，第一管体4的第一部分可以充分混合第一进气口41流入的混合气体，且大直径的第一部分可以提高流入气体的流量，再经过第二部分缩小直径，经第一出气口42流出，可以提高燃烧效果。同理，在第二管体5中，第二管体5的第一部分中设置第二进气口51的直径大于第二管体5的第二部分中设置第二出气口52的直径，第二管体5(空气腔体)中的压缩空气是保证第一管体4中混合气体燃烧不发生偏移。

可选地，所述第一管体4和所述第二管体5中，所述第一部分和所述第二部分的连接处6呈弧形过渡或呈预设倾斜角度的斜面过渡。

本实用新型中，可以在第一管体4中设计第一部分和第二部分的连接处6呈弧形过渡，在第二管体5中设计第一部分和第二部分的连接处6呈预设倾斜角度的斜面过渡；也可以在第一管体4中设计第一部分和第二部分的连接处6呈预设倾斜角度的斜面过渡，在第二管体5中设计第一部分和第二部分的连接处6呈弧形过渡；当然，第一管体4和第二管体5分别对应的连接处6也可以为相同的结构设计，此时，两者的连接处6呈平时状态。对于上述的设计，连接处6呈弧形过渡可以保证流经气体的均匀性；连接处6呈预设倾斜角度的斜面过渡可以有效的降低流入气体的速率，这里，可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限制。

可选地，所述喷嘴结构3还包括：

第一空气分布器7和第二空气分布器8；

所述第一空气分布器7和所述第二空气分布器8分别设置在所述第二管体5内，且所述第一空气分布器7靠近所述第二进气口51设置。

该实施例中，压缩空气经第二进气口51进入壳程经第一空气分布器7，再经过第二空气分布器8，在第二出气口52与第一出气口42出来的气体混合燃烧，这样，压缩空气、氢气和四氯化硅气体，在喷嘴结构3内达到分子尺度的均匀混合。

可选地，所述水解炉装置还包括：

气体混合器9、第一气体管路10、第二气体管路11和空气输出支路12；

所述气体混合器9分别与所述第一气体管路10和所述第二气体管路11连通；

所述燃烧混合气输出管路1分别与所述气体混合器9和所述空气输出支路12连通。

本实用新型实施例中，气体混合器9用于混合第一气体管路10和第二气体管路11输入的气体，第一气体管路10用于输入氢气，第二气体管路11用于输入四氯化硅气体，空气输出支路12用于输入压缩空气，通过上述的多个管路或支路，可以保证输入第一进气口41的混合气体先混合一次，有利于保证后续混合气体再次均匀混合的效果。

可选地，所述第一气体管路10、所述第二气体管路11和所述空气输出支路12上至少设置有一组自动控制模块13和流量计14；

所述自动控制模块13与所述流量计14电连接。

可选地，所述空气输出管路2上至少设置有一组自动控制模块13和流量计14；所述自动控制模块13与所述流量计14电连接。

在一具体实现方式中，通过每一条管路上对应的流量计14监控传输气体流速到对应的自动控制模块13，经过自动控制模块13来调节压缩空气、氢气、四氯化硅气体的流速大小，以满足工艺需要的配比，这里，通过自动控制模块13和流量计14可以实现自动调控配比的目的，减少了人工调控配比的错误率。

可选地，所述喷嘴结构3还包括：

固定法兰15，所述固定法兰15套设在所述第二管体5的外壁上，且位于靠近所述第一进气口41的位置；

固定支耳16，所述固定支耳16套设在所述第二管体5的外壁上，且位于所述第二管体5的中部。

该实施例中，固定法兰15和固定支耳16的作用均是为了将喷嘴结构3与其他待配合器件之间的固定，固定支耳16设置在第二管体5的中部还可以保证喷嘴结构3的稳定性。

参照图3所示，可选地，所述第一空气分布器7和所述第二空气分布器8分别包括：

壳程通气结构17和管程套结构18；

所述管程套结构18位于空气分布器的中心位置；

所述壳程通气结构17沿所述管程套结构18的周向等间距分布。

本实用新型实施例中，第一空气分布器7和所述第二空气分布器8可以为相同的分布器，区别只是设置的位置不同，该空气分布器包括壳程通气结构17和管程套结构18，壳程通气结构17沿管程套结构18的周向等间距分布，也可以理解为，管程套结构18位于空气分布器的中心位置，包括一个中心孔结构，通过该中心孔结构套设在第二管体5上；管程套结构18若理解为一个圆环结构，则壳程通气结构17为周向分布在该圆环结构上的多个的管程套孔。在压缩空气流经第一空气分布器7和第二空气分布器8时，通过管程套结构18减少压缩空气的流速，提高压缩空气的利用效率，还可以通过壳程通气结构17保留部分饱和蒸汽水的少量夹带增加蒸汽的换热效率，减少流出压缩空气存在部分蒸汽，导致最终流出第二出气口52燃烧效果不佳的问题。

综上所述，本实用新型的方案提供水解炉装置的喷嘴结构，使燃烧火焰达到平稳，在通过试验将新开发喷嘴安装至气硅生产线上进行调试及试生产，新制作水解炉的喷嘴结构与原有喷嘴相比，喷嘴内径由80mm-220mm减小为50mm-180mm，喷嘴流速提升30.55％，喷嘴流速提升后对产品粒径分布均匀大大提升；反应混合气体流速提升且对混合气体燃烧过程中的火焰偏心得到有效改进，得到产品粒径分布均匀，大大提高的气相二氧化硅的品质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水解炉装置，其特征在于，包括：燃烧混合气输出管路、空气输出管路和喷嘴结构；

其中，所述喷嘴结构包括：

第一管体；其中，所述第一管体的第一端形成为第一进气口，与所述燃烧混合气输出管路连通；所述第一管体的第二端形成为第一出气口；

第二管体，套设于所述第一管体的外围且与所述第一管体同轴心设置；其中，所述第二管体上开设有第二进气口，与所述空气输出管路连通；所述第二管体上还开设有第二出气口，所述第二出气口与所述第一出气口同端面，且围绕所述第一出气口设置。

2.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述第二进气口的轴心线垂直于所述第一进气口的轴心线。

3.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述第一出气口的直径位于50mm-180mm之间。

4.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述第一管体和所述第二管体分别包括不同直径的第一部分和第二部分；

在所述第一管体中，所述第一部分中设置所述第一进气口的直径大于所述第二部分中设置所述第一出气口的直径；

在所述第二管体中，所述第一部分中设置所述第二进气口的直径大于所述第二部分中设置所述第二出气口的直径。

5.根据权利要求4所述的水解炉装置，其特征在于，所述第一管体和所述第二管体中，所述第一部分和所述第二部分的连接处呈弧形过渡或呈预设倾斜角度的斜面过渡。

6.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述喷嘴结构还包括：

第一空气分布器和第二空气分布器；

所述第一空气分布器和所述第二空气分布器分别设置在所述第二管体内，且所述第一空气分布器靠近所述第二进气口设置。

7.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述水解炉装置还包括：

气体混合器、第一气体管路、第二气体管路和空气输出支路；

所述气体混合器分别与所述第一气体管路和所述第二气体管路连通；

所述燃烧混合气输出管路分别与所述气体混合器和所述空气输出支路连通。

8.根据权利要求7所述的水解炉装置，其特征在于，所述第一气体管路、所述第二气体管路和所述空气输出支路上至少设置有一组自动控制模块和流量计；

所述自动控制模块与所述流量计电连接。

9.根据权利要求1所述的水解炉装置，其特征在于，所述喷嘴结构还包括：

固定法兰，所述固定法兰套设在所述第二管体的外壁上，且位于靠近所述第一进气口的位置；

固定支耳，所述固定支耳套设在所述第二管体的外壁上，且位于所述第二管体的中部。

10.根据权利要求6所述的水解炉装置，其特征在于，所述第一空气分布器和所述第二空气分布器分别包括：

壳程通气结构和管程套结构；

所述管程套结构位于空气分布器的中心位置；

所述壳程通气结构沿所述管程套结构的周向等间距分布。