大型沸騰氯化爐及其氣體分布器的製造方法
2023-05-28 03:38:26 2
大型沸騰氯化爐及其氣體分布器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種大型沸騰氯化爐及其氣體分布器。所述氣體分布器包括氣體分布座、氣體分布管路系統和氣體流量控制系統，氣體分布座設置在爐膛底部，且具有多個上下貫穿的通孔；氣體分布管路系統包括多個子氣體分布管路，子氣體分布管路包括上行進氣管、設於上行進氣管內的導流杆、封頭、以及由下向上依次與該上行進氣管連通的高壓氣吹掃管、下行進氣管和真空氣管，封頭可拆卸地設置在上行進氣管的下端，上行進氣管的上端緊密設置在一個通孔中；氣體流量控制系統包括分別設置在高壓氣吹掃管、下行進氣管和真空氣管上的流量監測及控制裝置。本發明能對流態化氣體進行精細化分區域控制；能減少上行進氣管的堵塞；能安全地進行在線疏通。
【專利說明】大型沸騰氯化爐及其氣體分布器
【技術領域】
[0001]本發明涉及沸騰氯化爐用氣體分布控制裝置，具體來講，涉及一種大型沸騰氯化爐用氣體分布器以及一種包括該氣體分布器的大型沸騰氯化爐。
【背景技術】
[0002]高鈦渣等鈦原料沸騰氯化生產四氯化鈦，主要為鈦資源的提取過程，即將原料中80%~90%的TiO2反應生成TiCl4。在沸騰爐的大型化過程中，氣體分布取代溫度等成為系統運行的最關鍵控制要素，而大型化氣體分布器很難做到分布的均勻性。同時，該產業涉及氯氣、TiCl4等有毒介質，並處於高溫、高壓狀態，在線處理分布器堵塞十分困難。這些是困擾沸騰氯化爐大型化的最主要因素。
[0003]另外，高鈦渣反應屬於氣固流態化，部分可以可能進入進氣管，在高速氣體的帶動下，造成管壁嚴重磨損。反應生成的鈣鎂氯化鎂呈液態，具有粘性，如果分布器的管徑較小，容易引起管道堵塞並難以清理。國內生產企業為避免上述情況，要麼採取較窄的進氣通道，容易造成氣孔堵塞；要麼在側壁開孔，分布器底座不規則，氣體分布難以得到穩定控制。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於解決現有技術存在的上述不足中的至少一項。
[0005]例如，本發明 的目的之一在於提供一種適合於大型沸騰氯化爐的氣體分布器。
[0006]本發明的另一目的在於提供一種適合於大型沸騰氯化爐、且能夠實現在線安全疏通的氣體分布器。
[0007]本發明的一方面提供了一種大型沸騰氯化爐的氣體分布器。所述氣體分布器包括氣體分布座、氣體分布管路系統和氣體流量控制系統，其中，所述氣體分布座設置在大型沸騰氯化爐的爐膛的底部，並且氣體分布座具有均勻分布的多個上下貫穿的通孔；所述氣體分布管路系統包括多個子氣體分布管路，所述子氣體分布管路包括上行進氣管、導流杆、封頭、以及由下向上依次與該上行進氣管連通的高壓氣吹掃管、下行進氣管和真空氣管，封頭可拆卸地設置在上行進氣管的下端，封頭進入上行進氣管的一端設置有卡接件，導流管沿上行進氣管的長度方向設置在上行進氣管內並具有與所述卡接件結合的下端和直徑大於導流杆桿身直徑的上端，上行進氣管的上端緊密設置在所述多個上下貫穿的通孔中的一個通孔中；所述氣體流量控制系統包括設置在高壓氣吹掃管上的高壓氣流量監測及控制裝置、設置在下行進氣管上的流化氣流量監測及控制裝置和設置在真空氣管上的氣體流量監測及控制裝置。
[0008]在本發明的氣體分布器的一個示例性實施例中，所述多個上下貫穿的通孔中相鄰的任意兩個通孔的中心線之間的距離可以為上行進氣管內徑的8~12倍。
[0009]在本發明的氣體分布器的一個不例性實施例中，所述上進氣管的內徑可以為30 ~45mm。
[0010]在本發明的氣體分布器的一個示例性實施例中，所述導流管的上端的橫截面積優選地由下向上逐漸增大，且所述導流管的上端的弧面的弧度可以為30~45°。
[0011]在本發明的氣體分布器的一個示例性實施例中，所述導流管的上端的頂端面直徑可以為導流杆桿身直徑的2~2.5倍。
[0012]在本發明的氣體分布器的一個示例性實施例中，所述導流管的上端的頂端面與上行進氣管的上端出口之間的距離可以為上行進氣管內徑的2~3倍。
[0013]在本發明的氣體分布器的一個示例性實施例中，下行進氣管與上行進氣管的夾角可以為30°~60°。
[0014]在本發明的氣體分布器的一個不例性實施例中，所述氣體流量控制系統還可以包括信號接收和處理單元，所述信號接收和處理單元接收高壓氣流量監測及控制裝置、流化氣流量監測及控制裝置和氣體流量監測及控制裝置所監測的流量信號，並根據流態化需求和流量反饋情況控制每個子氣體分布管路中的高壓氣吹掃管的高壓氣流量、下行進氣管的流化氣流量和真空氣管上的氣體流量。
[0015]本發明的另一方面提供了一種大型沸騰氯化爐。所述沸騰氯化爐包括爐膛、與爐膛連通的進料口、出料口，並且所述沸騰氯化爐還包括如上所述的氣體分布器，以從爐膛底部向爐膛中提供均勻分布的流態化氣體。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果包括:能夠提供適用於大型化沸騰氯化爐的氣體分布器；能夠實現對提供至爐膛的流態化氣體進行分區域、精細化控制，滿足大型化沸騰氯化爐顆粒的流態化需求；而且能夠有效防止顆粒對進氣管的磨損，並能夠有效減少上行進氣管的堵塞，即便在極端情況下發生堵塞，也能夠安全地進行在線疏通。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]通過下面結合附圖進行的描述，本發明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中:
[0018]圖1示出了本發明的大型沸騰氯化爐氣體分布器的子氣體分布管路的結構示意圖；
[0019]圖2示出了本發明的大型沸騰氯化爐的局部剖視圖。
[0020]附圖標記說明如下:
[0021]1-下行進氣管、2a_流化氣流量監測及控制裝置、2b_高壓氣流量監測及控制裝置、2c-氣體流量監測及控制裝置、3-高壓氣吹掃管、4-真空氣管、5-封頭、6-導流杆、7-上行進氣管、8-爐膛、9-爐內壁以及10-氣體分布座。
【具體實施方式】
[0022]在下文中，將參照附圖來詳細說明本發明的大型沸騰氯化爐及其氣體分布器。
[0023]在本發明的一個示例性實施例中，如圖1和2所示，大型沸騰氯化爐的氣體分布器包括氣體分布座10、氣體分布管路系統和氣體流量控制系統。例如，本發明中的大型沸騰氯化爐的直徑通常可以為4m以上。
[0024]如圖2所示，氣體分布座10設置在大型沸騰氯化爐的由爐內壁9圍繞形成的爐膛8的底部，並且氣體分布座10具 有均勻分布的多個(例如，數十個以上或數百個以上)上下貫穿的通孔。例如，從通孔的上下方向來看，多個通孔可以呈網格狀(例如，單元格為正方形的網格狀)均勻分布。優選地，多個上下貫穿的通孔中相鄰的任意兩個通孔的中心線之間的距離為上行進氣管7內徑的8~12倍。也就是說，任意兩個相鄰的上行進氣管7的中心線之間的距離為上行進氣管7內徑的8~12倍。這樣使爐膛8內物料顆粒的流化情況達到更優的效果，但也可適當擴展。發明人發現:如果任意兩個相鄰的上行進氣管7的中心線之間的距離過長則死區過大，物料顆粒容易粘接在爐底；如果任意兩個相鄰的上行進氣管7的中心線之間的距離過短，子氣體分布管路的數量則相應增加，這將增加製作及控制成本。
[0025]氣體分布管路系統包括多個子氣體分布管路。如圖1所示，子氣體分布管路由上行進氣管7、導流杆6、封頭5、高壓氣吹掃管3、下行進氣管I和真空氣管4。高壓氣吹掃管
3、下行進氣管I和真空氣管4分別與上行進氣管7連通，並且高壓氣吹掃管3、下行進氣管I和真空氣管4由下向上依次與該上行進氣管7連通，也就是說，上行進氣管7與高壓氣吹掃管3的連通位置、上行進氣管7與下行進氣管I和上行進氣管7與真空氣管4的連通位置按照由下向上順序分布。上行進氣管7的內徑主要是根據使用原料及設計生產產能決定，例如，可以為30~45mm。下行進氣管I與上行進氣管7的夾角優選為30°~60°。上行進氣管7中正常氣體流速(可簡稱為氣速)可以根據工藝要求確定，例如，正常氣速可以為18~24m/s。一般而言，氣速過低則爐膛8內顆粒的流化死區過大，氣速過高容易導致氯氣反應不完全。
[0026]其中，封頭5可拆卸地設置在上行進氣管7的下端，封頭5進入上行進氣管7的一端設置有卡接件。例如，封頭可具有與上行進氣管7的下端結合的螺絲扣以及形成在進入上行進氣管7的一端的卡槽。上行進氣管7下端可以設置為與帶螺絲扣的封頭相配合的旋擰結構，這樣封頭就可以快速打開，處理上行進氣管7堵塞。
[0027]導流管沿上行進 氣管7的長度方向設置在上行進氣管7內，並具有與所述卡接件(例如，卡槽)結合的下端，和直徑大於導流杆桿身直徑的上端，上行進氣管7的上端緊密設置在多個上下貫穿的通孔中的一個通孔中。這樣，多個子氣體分布管路的上行進氣管7的上端則分別設置在氣體分布座10的多個通孔中。優選地，導流管的上端的橫截面積由下向上逐漸增大，也就是說，導流管的上端的側面為弧面，這樣可以在高壓氮氣吹掃時降低頂端對顆粒產生的反向作用力。導流杆6除上端外的其它部分(包括導流杆桿身和下端)可以具有均勻的直徑。優選地，導流管的上端的頂端面直徑為導流杆桿身直徑的2~2.5倍。此外，導流管的上端的弧面的弧度優選為30~45°。此外，優選地，導流管的上端的頂端面與上行進氣管7的上端出口之間的距離為上行進氣管7內徑的2~3倍，有利於使氣體進入爐膛8前在上行進氣管7內均勻分布；並且發明人發現:導流管的上端的頂端面與上行進氣管7的上端出口之間的距離的具體值與氣速相關，氣速越高，距離越長。
[0028]氣體流量控制系統包括設置在高壓氣吹掃管3上的高壓氣流量監測及控制裝置2b、設置在下行進氣管I上的流化氣流量監測及控制裝置2a和設置在真空氣管4上的氣體流量監測及控制裝置2c。在本示例性實施例中，高壓氣流量監測及控制裝置2b、流化氣流量監測及控制裝置2a和氣體流量監測及控制裝置2c均為帶流量計的遠程控制閥門。優選地，氣體流量控制系統還可以包括信號接收和處理單元。其中，信號接收和處理單元接收高壓氣流量監測及控制裝置2b所監測的高壓氣流量信號、流化氣流量監測及控制裝置2a所監測的流化氣流量信號和氣體流量監測及控制裝置2c所監測的真空氣管4中的氣體流量信號，並根據沸騰氯化工藝的流態化需求和流量反饋情況精細化控制每個子氣體分布管路中的高壓氣吹掃管3的高壓氣流量(例如，遠程控制以使閉合閥門或控制閥門開度)、下行進氣管I的流化氣流量(例如，遠程控制以使閉合閥門或控制閥門開度)和真空氣管4上的氣體流量(例如，遠程控制以使閉合閥門或控制閥門開度)。
[0029]對於本示例性實施例的氣體分布器而言，在大型沸騰氯化爐正常沸騰氯化反應的情況下，高壓氣流量監測及控制裝置2b和氣體流量監測及控制裝置2c分別控制高壓氣吹掃管3和真空氣管4處於關閉狀態(即，高壓氣吹掃管3和真空氣管4處於不能通過氣流的狀態)，流化氣流量監測及控制裝置2a控制和調節下行進氣管I中的氣體流量，以達到控制和調節上行進氣管7中氣體流量，從而滿足沸騰氯化工藝的流態化要求的目的。在流化氣流量監測及控制裝置2a監測到流體流量出現異常減小的情況下，則對應的子氣體分布管路出現堵塞情況。對於輕微堵塞情況，通過高壓氣流量監測及控制裝置2b接通高壓氣吹掃管3，同時關閉通過流化氣流量監測及控制裝置2a關閉下行進氣管I並通過氣體流量監測及控制裝置2c關閉真空氣管4，以將高壓氣體(例如，氮氣)提供至上行進氣管7，從而能夠實現對大型沸騰氯化爐的氣體分布器進行在線清理，即，清理時不需要停止大型沸騰氯化爐。對於嚴重堵塞情況，通過高壓氣流量監測及控制裝置2b接通高壓氣吹掃管3，同時通過氣體流量監測及控制裝置2c接通真空氣管4並通過流化氣流量監測及控制裝置2a關閉下行進氣管1，以將高壓氣體(例如，惰性氮氣)提供至上行進氣管7和真空氣管4，真空氣管4的與上行進氣管7連接的一端與抽真空裝置(例如，真空泵)連接，並且同時打開封頭5對堵塞部位進行清理，從而能夠實現對大型沸騰氯化爐的氣體分布器進行在線清理和疏通，而且避免了因沸騰氯化爐爐膛8中的有毒氣體洩漏而導致的不安全因素。當然，在處理堵塞時，更加優選地方式是:同時將堵塞的上行進氣管7及其周邊的多根(例如，8根)上行進氣管7轉換為氮氣(該氮氣由高壓氣吹掃管3提供)，並接通相應的多個真空氣管4，然後關閉堵塞的上行進氣管7的氮氣輸入，接著旋開該堵塞的上行進氣管7對應的封頭5，進行疏通。
[0030]本發明的氣體分布器能夠實現獨立監測及控制每根上行進氣管7的流量，導流杆6的設置能夠防止爐膛8中的大顆粒物料進入上行進氣管7，高壓氣吹掃管3能夠對進入上行進氣管7中的細顆粒進行反吹掃，吹掃氣體的氣流速度可以為下行進氣管I中正常進氣速度的2倍以上，真空氣管4能夠處理極端情況下發生的進氣管堵塞情況。
[0031]本發明的另一方面提供了一種大型沸騰氯化爐。該大型沸騰氯化爐包括爐膛、與爐膛連通的進料口、出料口以及如上所述的氣體分布器，該氣體分布器能夠從爐膛底部向爐膛中提供均勻分布的流態化氣體，並且該氣體分布器能夠實現對提供至爐膛的流態化氣體進行分區域精細化控制，而且能夠實現在線疏通。
[0032]綜上所述，本發明提供了一種適用於大型化沸騰氯化爐的氣體分布器，能夠實現對提供至爐膛的流態化氣體進行分區域精細化控制，滿足大型化沸騰氯化爐顆粒的流態化需求；而且能夠有效防止顆粒對進氣管的磨損，並能夠有效防止上行進氣管的堵塞，即便在極端情況下發生堵塞，也能夠進行安全疏通。
[0033] 儘管上面已經結合附圖和示例性實施例描述了本發明，但是本領域普通技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精神和範圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
【權利要求】
1.一種大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述氣體分布器包括氣體分布座、氣體分布管路系統和氣體流量控制系統，其中， 所述氣體分布座設置在大型沸騰氯化爐的爐膛的底部，並且氣體分布座具有均勻分布的多個上下貫穿的通孔； 所述氣體分布管路系統包括多個子氣體分布管路，所述子氣體分布管路包括上行進氣管、導流杆、封頭、以及由下向上依次與該上行進氣管連通的高壓氣吹掃管、下行進氣管和真空氣管，封頭可拆卸地設置在上行進氣管的下端，封頭進入上行進氣管的一端設置有卡接件，導流管沿上行進氣管的長度方向設置在上行進氣管內並具有與所述卡接件結合的下端和直徑大於導流杆桿身直徑的上端，上行進氣管的上端緊密設置在所述多個上下貫穿的通孔中的一個通孔中； 所述氣體流量控制系統包括設置在高壓氣吹掃管上的高壓氣流量監測及控制裝置、設置在下行進氣管上的流化氣流量監測及控制裝置和設置在真空氣管上的氣體流量監測及控制裝置。
2.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述多個上下貫穿的通孔中相鄰的任意兩個通孔的中心線之間的距離為上行進氣管內徑的8~12倍。
3.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述上進氣管的內徑為30~45mm。
4.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述導流管的上端的橫截面積由下向上逐漸增大，且所述導流管的上端的弧面的弧度為30~45°。
5.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述導流管的上端的頂端面直徑為導流杆桿身直徑的2~2.5倍。
6.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述導流管的上端的頂端面與上行進氣管的上端出口之間的距離為上行進氣管內徑的2~3倍。
7.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，下行進氣管與上行進氣管的夾角為30°~60°。
8.根據權利要求1所述的大型沸騰氯化爐的氣體分布器，其特徵在於，所述氣體流量控制系統還包括信號接收和處理單元，所述信號接收和處理單元接收高壓氣流量監測及控制裝置、流化氣流量監測及控制裝置和氣體流量監測及控制裝置所監測的流量信號，並根據流態化需求和流量反饋情況控制每個子氣體分布管路中的高壓氣吹掃管的高壓氣流量、下行進氣管的流化氣流量和真空氣管上的氣體流量。
9.一種大型沸騰氯化爐，所述沸騰氯化爐包括爐膛、與爐膛連通的進料口、出料口，其特徵在於，所述沸騰氯化爐還包括如權利要求1至8中任意一項所述的氣體分布器，以從爐膛底部向爐膛中提供均勻分布的流態化氣體。
【文檔編號】C01G23/02GK103964495SQ201410196740
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】劉森林, 陸平, 杜明, 王建鑫, 楊仰軍 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司