專利名稱：用于分配流態(tài)化氣體的噴嘴組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于向流化床反應(yīng)堆供應(yīng)流態(tài)化氣體的噴嘴組件，具體地說(shuō)，涉及這樣一種用于向流化床反應(yīng)堆供應(yīng)流態(tài)化氣體的噴嘴組件，它有助于均勻分配流化床反應(yīng)堆中的流態(tài)化氣體，并且借助它能防止床內(nèi)的固體顆粒回流到風(fēng)箱中，從而能減小壓降，固體顆粒的回流會(huì)引起噴嘴組件被部分堵塞，由此會(huì)導(dǎo)致這種壓降。
背景技術(shù)：
流化床包括作為流化介質(zhì)的、彼此充分混合的固體顆粒，具有如下優(yōu)點(diǎn)傳熱&傳質(zhì)的速率優(yōu)越，溫度控制簡(jiǎn)單，能用作各種工業(yè)領(lǐng)域中的反應(yīng)堆。具體地說(shuō)，當(dāng)流化床被應(yīng)用于燃燒室時(shí)，它具有如下優(yōu)點(diǎn)燃燒效率高；因?yàn)榱骰驳牟僮鳒囟认鄬?duì)低，在800到950℃之間，所以降低了氧化氮的生成率；因?yàn)槭沂恢苯铀腿肴紵隣t內(nèi)，所以能適當(dāng)控制氧化硫的排放；能同時(shí)處理各種燃料；并且能使用各種燃料。因此，該流化床能廣泛應(yīng)用于各種類型的燃煤鍋爐和垃圾焚化爐。
通常，根據(jù)床料粒度和流化床內(nèi)的表面氣速，將流化床分為沸騰流化床和循環(huán)流化床。床料的平均粒度取決于流化床采用的工藝，但對(duì)于沸騰流化床燃燒室來(lái)說(shuō)，其通常為700到1000微米，表面氣速為1.5到2.5米/秒；對(duì)于循環(huán)流化床燃燒室來(lái)說(shuō)，粒度通常為300微米，表面氣速為4到6米/秒。
沸騰流化床的特征在于從流態(tài)化氣體噴嘴噴出的一部分氣體在固體顆粒間流動(dòng)，剩余的那部分氣體流經(jīng)氣泡形狀的床，床面位于床與自由板之間。另一方面，對(duì)于循環(huán)流化床來(lái)說(shuō)，不具有氣泡，看不見(jiàn)固體的顆粒層表面，并且固體顆粒層的密度與沸騰流化床的情況相比相對(duì)要低。
但沸騰流化床和循環(huán)流化床具有一個(gè)共同特征，即它們都包括氣體分配器，在分配器上安裝有多個(gè)向流化床供應(yīng)氣體的噴嘴，并且在氣體分配器的下面設(shè)置有風(fēng)箱，用于穩(wěn)定由強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)送入的氣流。
參照?qǐng)D1，示出的是傳統(tǒng)循環(huán)流化床燃燒爐的示意圖。
如圖1所示，在流化床上提供諸如沙、煤灰、石灰石等顆粒，用于脫硫。另外，經(jīng)由強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)和熱交換機(jī)(未示出)的初級(jí)燃燒空氣通過(guò)燃燒室1下部的風(fēng)箱和由分配板13支撐的多個(gè)空氣輸入噴嘴部分20而送入到燃燒爐內(nèi)以形成流化床。此外，二級(jí)或三級(jí)燃燒空氣通過(guò)管道14而供應(yīng)到燃燒室1內(nèi)，其中管道14與燃燒爐1的一部分壁相連，位于分配板13的上部的側(cè)邊。當(dāng)燃料，例如煤，通過(guò)燃燒爐1下部的燃料輸入管道15輸送到床10內(nèi)時(shí)，燃料與固體顆粒在床10內(nèi)充分混合，發(fā)生燃燒過(guò)程。
燃燒過(guò)程產(chǎn)生的熱量通過(guò)安裝在燃燒爐1內(nèi)的水管(未示出)重新獲得，廢氣中的熱量通過(guò)對(duì)流傳熱部分除去，然后通過(guò)集塵器將廢氣排出。
對(duì)于循環(huán)流化床，固體顆粒小且表面速度快。因此，固體顆粒被向上流動(dòng)的燃燒氣體帶走。這時(shí)，通過(guò)旋風(fēng)器2收集固體顆粒并將固體顆粒循環(huán)到燃燒室的下部。
圖2說(shuō)明傳統(tǒng)流化床燃燒室的配氣裝置13，上面安裝有空氣噴嘴部分20?？諝鈬娮觳糠?0以規(guī)則間隔排列在分配板13上，以便將空氣均勻地送入流化床燃燒爐內(nèi)。
當(dāng)氣體從燃燒爐1下部的空氣噴嘴部分20排出時(shí)，由于固-氣動(dòng)力特性，壓力會(huì)快速波動(dòng)。當(dāng)作用到空氣噴嘴部分20上的瞬時(shí)壓力下降時(shí)，通過(guò)空氣噴嘴部分20的空氣流速增加；但是，當(dāng)作用到空氣噴嘴部分20上的瞬時(shí)壓力較高時(shí)，空氣流速則降低。另外，當(dāng)燃燒室1在低載下工作時(shí)，通過(guò)排氣孔的空氣流速降低。另外，當(dāng)燃燒爐1的工作停止時(shí)，通過(guò)排氣孔的空氣流速快速降低，固體顆粒從流化床經(jīng)由空氣噴嘴部分20向風(fēng)箱回流，因此需要維護(hù)和人力費(fèi)用來(lái)處理固體顆粒回流到風(fēng)箱內(nèi)的問(wèn)題。
另外，圖2中的傳統(tǒng)流化床燃燒室的問(wèn)題在于因?yàn)榘惭b在分配板13上的一些分散噴嘴被固體顆粒堵塞，所以空氣不能被均勻分配給流化床燃燒室。所以，流化床燃燒室內(nèi)的溫度不均勻，固體顆粒會(huì)在流化床內(nèi)凝聚，燃燒效率下降，廢氣的控制效率變差。
為了防止固體顆粒向風(fēng)箱回流，可以使排氣通路傾斜(USP5,575,086)。然而，該專利的缺點(diǎn)在于當(dāng)在低載下操作燃燒爐時(shí)或者停止燃燒爐的操作時(shí)，作為流化介質(zhì)的沙子會(huì)流失。
此外，排氣孔可以形成彎管形狀(德國(guó)專利3,224,909)，以便防止固體顆粒向風(fēng)箱回流。然而，當(dāng)燃燒爐在低載下工作時(shí)，流向排氣孔的固體顆粒會(huì)堵塞排氣孔，從而難以將空氣均勻送入燃燒爐中。
此外，可以在供氣管與排氣孔之間安裝與止回閥具有相似功能的浮體(USP5,286,188)，以便防止作為流化介質(zhì)的固體顆粒向風(fēng)箱回流。然而，該專利的缺點(diǎn)在于噴嘴組件的制造成本高，并且當(dāng)流化床中的固體顆粒位于浮體與供氣管之間時(shí)，浮體無(wú)法平穩(wěn)移動(dòng)，從而使空氣無(wú)法平穩(wěn)流入流化床內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題而提出本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)方面是提供噴嘴組件，用于向流化床供應(yīng)流態(tài)化氣體，通過(guò)該組件能防止作為流化介質(zhì)的固體顆?；亓鞯斤L(fēng)箱內(nèi)，并且該組件不容易被固體顆粒堵塞。這時(shí)，噴嘴組件安裝在流化床下部的分配板上。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能降低通過(guò)噴嘴組件送入的氣體壓降，進(jìn)入流化床內(nèi)的氣體能在燃燒爐內(nèi)均勻分散，并且該噴嘴組件易于制造。
本發(fā)明的其他方面和/或優(yōu)點(diǎn)的一部分列于下面的說(shuō)明書(shū)中，另一部分在說(shuō)明書(shū)中是顯而易見(jiàn)的，或者可通過(guò)實(shí)施本發(fā)明來(lái)獲知。
上述和/或其他方面通過(guò)提供這樣一種噴嘴組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，該噴嘴組件用于向流化床反應(yīng)堆供應(yīng)流態(tài)化氣體，包括噴嘴頭和插入到噴嘴頭內(nèi)的供氣管。噴嘴頭的結(jié)構(gòu)在于在噴嘴頭的側(cè)壁上形成的多個(gè)排氣孔與水平面成30到85°的角度；在噴嘴頭內(nèi)形成直徑比氣管大且具有預(yù)定高度的空穴，其位置高于排氣孔的內(nèi)端；在低于排氣孔內(nèi)端的位置形成鉆孔，其直徑與氣管對(duì)應(yīng)并容納供氣管。此外，氣管的一端插入到鉆孔內(nèi)，使氣管的這一端伸出排氣孔的內(nèi)端預(yù)定高度。
這時(shí)，排氣孔具有跑道形截面。
另外，在氣管插入噴嘴頭的一端的徑向?qū)α蓚?cè)具有凹-形槽。


本發(fā)明的這些和其他方面及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式所作的說(shuō)明并結(jié)合附圖而變得清楚并更加容易理解，附圖中圖1為傳統(tǒng)循環(huán)流化床燃燒爐的示意圖；圖2說(shuō)明傳統(tǒng)流化床燃燒爐的分配板，其上安裝有供氣噴嘴；圖3說(shuō)明本發(fā)明的噴嘴組件，其中插入了供氣噴嘴部分；圖4說(shuō)明本發(fā)明的分散噴嘴，其中氣管沒(méi)有伸出排氣孔；圖5為圖3中的部分‘I’的放大圖；和圖6說(shuō)明本發(fā)明的氣管，在氣管插入噴嘴頭的一端的徑向?qū)α蓚?cè)具有凹-形槽。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中的實(shí)施例在附圖中得到說(shuō)明，其中在所有附圖中相同的標(biāo)記數(shù)字表示相似零件。
根據(jù)本發(fā)明，用于向流化床供應(yīng)空氣的噴嘴組件被應(yīng)用于燃燒室。但該噴嘴組件也可應(yīng)用于各種類型的流化床，當(dāng)噴嘴組件應(yīng)用于除燃燒室之外的其他設(shè)備時(shí)，可以使用各種各樣的氣體來(lái)代替空氣。因此，應(yīng)該理解說(shuō)明書(shū)中使用的“氣體”和“空氣”彼此具有相同的意思。
圖3說(shuō)明本發(fā)明的噴嘴組件，其中插入了供氣噴嘴部分；圖5為圖3中的部分‘I’的放大圖；圖6說(shuō)明本發(fā)明的氣管，在氣管的一端的徑向?qū)α蓚?cè)具有凹-形槽。
首先，參照?qǐng)D5和6對(duì)噴嘴組件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中圖5為圖3中的部分‘I’的放大圖；圖6說(shuō)明本發(fā)明的氣管，在氣管的一端的徑向?qū)α蓚?cè)具有凹-形槽。
本發(fā)明的噴嘴組件包括噴嘴頭23和氣管22。
對(duì)于這種情況，在噴嘴頭23側(cè)壁上的形成一個(gè)或多個(gè)與水平面成30到85°角度的排氣孔25；在噴嘴頭23內(nèi)形成直徑(D)比氣管22大且具有預(yù)定高度(E)的空穴。此時(shí)，空穴的位置高于排氣孔25的內(nèi)端。另外，噴嘴頭23具有鉆孔，該鉆孔具有預(yù)定直徑(C)，能夠容納氣管22，并且其位置(A，B)低于排氣孔25的內(nèi)端。此外，氣管22的一端插入到鉆孔內(nèi)，使氣管22的這一端伸出排氣孔25的內(nèi)端預(yù)定高度(F)。
在噴嘴頭23側(cè)壁上形成一個(gè)或多個(gè)與水平面成30到85。角度的排氣孔25，其原因在于因?yàn)榕艢饪?5與水平面之間的角度大于固體顆粒的休止角，所以向排氣孔25內(nèi)回流的作為流化介質(zhì)的固體顆粒不會(huì)呆在排氣孔25內(nèi)，而會(huì)流出排氣孔25。
排氣孔25的數(shù)量至少是1個(gè)，優(yōu)選為3到8個(gè)。
例如，若排氣孔25的數(shù)量為3個(gè)或更少，則不能在整個(gè)床上均勻分配氣體，因此會(huì)形成固體顆粒不流動(dòng)的停滯區(qū)。另一方面，若數(shù)量為8個(gè)或更多，則難以制造噴嘴組件，因?yàn)殡y以將這些排氣孔25排列在噴嘴組件的噴嘴頭23上。
如圖3所示，每個(gè)排氣孔25可具有圓形或橢圓形截面，但優(yōu)選是每個(gè)排氣孔25具有跑道形截面，其原因在于排氣孔25的跑道形截面有助于擴(kuò)大排氣孔25的截面面積和減小噴嘴頭23的尺寸。
噴嘴頭23形成截錐形，每個(gè)排氣孔25的一端被斜切以防止固體顆粒磨損排氣孔25的邊。
用于燃燒爐1的氣管22的直徑優(yōu)選為1.5到2英寸，但可以根據(jù)流化床的容量和用途而加以變化。
參照?qǐng)D6，在氣管22插入噴嘴頭23的鉆孔內(nèi)的一端的徑向?qū)α蓚?cè)可以具有凹-形槽，以便當(dāng)制造多個(gè)噴嘴組件時(shí)，能恒定地保持氣管22的一部分伸出排氣孔25的內(nèi)端一個(gè)高度(F)，從而易于制造噴嘴頭23。
參照?qǐng)D4和5，對(duì)噴嘴組件的操作進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。
圖4說(shuō)明本發(fā)明的分散噴嘴，其中氣管沒(méi)有伸出排氣孔。此外，參照?qǐng)D5，送入垂直安裝的氣管22內(nèi)的氣體流入噴嘴頭23的空穴內(nèi)，然后通過(guò)噴嘴頭23的內(nèi)蓋板而改變氣體的流向，使氣體水平流動(dòng)。然后氣體經(jīng)由排氣孔25而流入流化床內(nèi)。
伸出排氣孔25內(nèi)端的氣管22部分26作用是，當(dāng)改變進(jìn)入氣管22內(nèi)的氣體的流向時(shí)能保證氣流均勻，并防止流化床內(nèi)的固體顆?；亓鞯綒夤?2內(nèi)。
在流化床中，氣泡彼此結(jié)合生長(zhǎng)并被輸送到低壓部分，因此在流化床內(nèi)產(chǎn)生壓差。這時(shí)，壓差取決于流化床的位置。
當(dāng)壓差大于分散噴嘴中的壓力時(shí)，固體顆?；亓鞯椒稚娮靸?nèi)。如圖4所示，當(dāng)氣管22一端沒(méi)有伸出排氣孔25的內(nèi)端時(shí)，固體顆粒經(jīng)由排氣孔25回流到風(fēng)箱12中。另一方面，如圖5所示，當(dāng)氣管22一端伸出排氣孔25的內(nèi)端時(shí)，流入排氣孔25的固體顆粒不會(huì)進(jìn)入風(fēng)箱12內(nèi)，而是落在流化床上。
因此，在使用本發(fā)明的分散噴嘴時(shí)，固體顆粒不會(huì)經(jīng)由分散噴嘴向風(fēng)箱回流，并且能均勻地將氣體供應(yīng)到流化床中。
如上述說(shuō)明書(shū)清楚說(shuō)明的，本發(fā)明提供噴嘴組件用于向流化床反應(yīng)堆供應(yīng)流態(tài)化氣體，該噴嘴組件安裝在每一個(gè)包括流化床燃燒室的反應(yīng)堆的分配板上。噴嘴組件的結(jié)構(gòu)在于插入噴嘴頭的氣管一端伸出排氣孔。由此，經(jīng)過(guò)氣管的氣體在氣管的突出部分與噴嘴頭的壁之間向下流動(dòng)，并經(jīng)由排氣孔而進(jìn)入到流化床中。因此，本發(fā)明的噴嘴組件具有下述優(yōu)點(diǎn)當(dāng)在低載下操作流化床時(shí)或者停止流化床操作時(shí)，能防止組成流化床的、作為流化介質(zhì)的固體顆粒經(jīng)由排氣孔回流到風(fēng)箱內(nèi)，從而流化床能連續(xù)工作很長(zhǎng)時(shí)間；降低流化床所需的維護(hù)及維修費(fèi)用；因?yàn)椴恍枰ゾ奂陲L(fēng)箱內(nèi)的固體顆粒，所以能提高使用性。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)在于能防止由固體顆粒經(jīng)由排氣孔至風(fēng)箱的回流所引起的氣流通路的堵塞，所以能降低噴嘴組件處的壓降并減少流化床內(nèi)的停滯區(qū)，從而流化床內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生溫度剃度。另外，因?yàn)樵黾恿伺艢饪椎拿娣e，所以減少了流化床中使用的噴嘴組件的數(shù)量；因?yàn)楹?jiǎn)化了噴嘴組件的結(jié)構(gòu)，所以大大降低了噴嘴組件的制造成本。
盡管已經(jīng)示出和說(shuō)明了幾種優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的原理和精神的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式加以變化，本發(fā)明的保護(hù)范圍通過(guò)權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)物中來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種向流化床反應(yīng)堆供應(yīng)氣體的噴嘴組件，其包括噴嘴頭和插入到噴嘴頭內(nèi)的供氣管；噴嘴頭的結(jié)構(gòu)為在噴嘴頭的側(cè)壁上形成多個(gè)與水平面成30到85°角度的排氣孔；在噴嘴頭內(nèi)形成直徑比氣管大且具有預(yù)定高度的空穴，其位置高于排氣孔的內(nèi)端；在低于排氣孔內(nèi)端的位置形成鉆孔，其直徑與氣管對(duì)應(yīng)并容納氣管；氣管的一端插入到鉆孔內(nèi)，使氣管的這一端伸出排氣孔的內(nèi)端預(yù)定高度。
2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴組件，其中排氣孔具有跑道形截面。
3.如權(quán)利要求1所述的噴嘴組件，其中在氣管插入噴嘴頭的一端的徑向?qū)α蓚?cè)具有凹形槽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種向流化床供應(yīng)氣體的噴嘴組件，安裝在流化床下部的分配板上，不容易被作為流化介質(zhì)的固體顆粒堵塞，從而能降低經(jīng)由噴嘴組件送入的氣體的壓降，并均勻分配流入到流化床內(nèi)的氣體。另外，該噴嘴組件包括噴嘴頭和插入到噴嘴頭內(nèi)的供氣管。噴嘴頭的結(jié)構(gòu)在于在噴嘴頭的側(cè)壁上形成多個(gè)與水平面成30到85°角度的排氣孔；在噴嘴頭內(nèi)形成直徑比氣管大且具有預(yù)定高度的空穴，其位置高于排氣孔的內(nèi)端；在低于排氣孔內(nèi)端的位置形成鉆孔，其直徑與氣管對(duì)應(yīng)并容納氣管。此外，氣管的一端插入到鉆孔內(nèi)，使氣管的這一端伸出排氣孔的內(nèi)端預(yù)定高度。
文檔編號(hào)B01J8/24GK1575859SQ20031011325
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者金正來(lái), 金乙鉉, 金奎宗, 閔丙壽, 金龍熙, 樸壽珍, 李景模 申請(qǐng)人:現(xiàn)代重工業(yè)株式會(huì)社