大型沸腾氯化炉及其气体分布器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种大型沸腾氯化炉及其气体分布器。所述气体分布器包括气体分布座、气体分布管路系统和气体流量控制系统，气体分布座设置在炉膛底部，且具有多个上下贯穿的通孔；气体分布管路系统包括多个子气体分布管路，子气体分布管路包括上行进气管、设于上行进气管内的导流杆、封头、以及由下向上依次与该上行进气管连通的高压气吹扫管、下行进气管和真空气管，封头可拆卸地设置在上行进气管的下端，上行进气管的上端紧密设置在一个通孔中；气体流量控制系统包括分别设置在高压气吹扫管、下行进气管和真空气管上的流量监测及控制装置。本发明能对流态化气体进行精细化分区域控制；能减少上行进气管的堵塞；能安全地进行在线疏通。
【专利说明】大型沸腾氯化炉及其气体分布器
【技术领域】
[0001]本发明涉及沸腾氯化炉用气体分布控制装置，具体来讲，涉及一种大型沸腾氯化炉用气体分布器以及一种包括该气体分布器的大型沸腾氯化炉。
【背景技术】
[0002]高钛渣等钛原料沸腾氯化生产四氯化钛，主要为钛资源的提取过程，即将原料中80%~90%的TiO2反应生成TiCl4。在沸腾炉的大型化过程中，气体分布取代温度等成为系统运行的最关键控制要素，而大型化气体分布器很难做到分布的均匀性。同时，该产业涉及氯气、TiCl4等有毒介质，并处于高温、高压状态，在线处理分布器堵塞十分困难。这些是困扰沸腾氯化炉大型化的最主要因素。
[0003]另外，高钛渣反应属于气固流态化，部分可以可能进入进气管，在高速气体的带动下，造成管壁严重磨损。反应生成的钙镁氯化镁呈液态，具有粘性，如果分布器的管径较小，容易引起管道堵塞并难以清理。国内生产企业为避免上述情况，要么采取较窄的进气通道，容易造成气孔堵塞；要么在侧壁开孔，分布器底座不规则，气体分布难以得到稳定控制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
[0005]例如，本发明 的目的之一在于提供一种适合于大型沸腾氯化炉的气体分布器。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种适合于大型沸腾氯化炉、且能够实现在线安全疏通的气体分布器。
[0007]本发明的一方面提供了一种大型沸腾氯化炉的气体分布器。所述气体分布器包括气体分布座、气体分布管路系统和气体流量控制系统，其中，所述气体分布座设置在大型沸腾氯化炉的炉膛的底部，并且气体分布座具有均匀分布的多个上下贯穿的通孔；所述气体分布管路系统包括多个子气体分布管路，所述子气体分布管路包括上行进气管、导流杆、封头、以及由下向上依次与该上行进气管连通的高压气吹扫管、下行进气管和真空气管，封头可拆卸地设置在上行进气管的下端，封头进入上行进气管的一端设置有卡接件，导流管沿上行进气管的长度方向设置在上行进气管内并具有与所述卡接件结合的下端和直径大于导流杆杆身直径的上端，上行进气管的上端紧密设置在所述多个上下贯穿的通孔中的一个通孔中；所述气体流量控制系统包括设置在高压气吹扫管上的高压气流量监测及控制装置、设置在下行进气管上的流化气流量监测及控制装置和设置在真空气管上的气体流量监测及控制装置。
[0008]在本发明的气体分布器的一个示例性实施例中，所述多个上下贯穿的通孔中相邻的任意两个通孔的中心线之间的距离可以为上行进气管内径的8~12倍。
[0009]在本发明的气体分布器的一个不例性实施例中，所述上进气管的内径可以为30 ~45mm。
[0010]在本发明的气体分布器的一个示例性实施例中，所述导流管的上端的横截面积优选地由下向上逐渐增大，且所述导流管的上端的弧面的弧度可以为30~45°。
[0011]在本发明的气体分布器的一个示例性实施例中，所述导流管的上端的顶端面直径可以为导流杆杆身直径的2~2.5倍。
[0012]在本发明的气体分布器的一个示例性实施例中，所述导流管的上端的顶端面与上行进气管的上端出口之间的距离可以为上行进气管内径的2~3倍。
[0013]在本发明的气体分布器的一个示例性实施例中，下行进气管与上行进气管的夹角可以为30°~60°。
[0014]在本发明的气体分布器的一个不例性实施例中，所述气体流量控制系统还可以包括信号接收和处理单元，所述信号接收和处理单元接收高压气流量监测及控制装置、流化气流量监测及控制装置和气体流量监测及控制装置所监测的流量信号，并根据流态化需求和流量反馈情况控制每个子气体分布管路中的高压气吹扫管的高压气流量、下行进气管的流化气流量和真空气管上的气体流量。
[0015]本发明的另一方面提供了一种大型沸腾氯化炉。所述沸腾氯化炉包括炉膛、与炉膛连通的进料口、出料口，并且所述沸腾氯化炉还包括如上所述的气体分布器，以从炉膛底部向炉膛中提供均匀分布的流态化气体。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:能够提供适用于大型化沸腾氯化炉的气体分布器；能够实现对提供至炉膛的流态化气体进行分区域、精细化控制，满足大型化沸腾氯化炉颗粒的流态化需求；而且能够有效防止颗粒对进气管的磨损，并能够有效减少上行进气管的堵塞，即便在极端情况下发生堵塞，也能够安全地进行在线疏通。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中:
[0018]图1示出了本发明的大型沸腾氯化炉气体分布器的子气体分布管路的结构示意图；
[0019]图2示出了本发明的大型沸腾氯化炉的局部剖视图。
[0020]附图标记说明如下:
[0021]1-下行进气管、2a_流化气流量监测及控制装置、2b_高压气流量监测及控制装置、2c-气体流量监测及控制装置、3-高压气吹扫管、4-真空气管、5-封头、6-导流杆、7-上行进气管、8-炉膛、9-炉内壁以及10-气体分布座。
【具体实施方式】
[0022]在下文中，将参照附图来详细说明本发明的大型沸腾氯化炉及其气体分布器。
[0023]在本发明的一个示例性实施例中，如图1和2所示，大型沸腾氯化炉的气体分布器包括气体分布座10、气体分布管路系统和气体流量控制系统。例如，本发明中的大型沸腾氯化炉的直径通常可以为4m以上。
[0024]如图2所示，气体分布座10设置在大型沸腾氯化炉的由炉内壁9围绕形成的炉膛8的底部，并且气体分布座10具 有均匀分布的多个(例如，数十个以上或数百个以上)上下贯穿的通孔。例如，从通孔的上下方向来看，多个通孔可以呈网格状(例如，单元格为正方形的网格状)均匀分布。优选地，多个上下贯穿的通孔中相邻的任意两个通孔的中心线之间的距离为上行进气管7内径的8~12倍。也就是说，任意两个相邻的上行进气管7的中心线之间的距离为上行进气管7内径的8~12倍。这样使炉膛8内物料颗粒的流化情况达到更优的效果，但也可适当扩展。发明人发现:如果任意两个相邻的上行进气管7的中心线之间的距离过长则死区过大，物料颗粒容易粘接在炉底；如果任意两个相邻的上行进气管7的中心线之间的距离过短，子气体分布管路的数量则相应增加，这将增加制作及控制成本。
[0025]气体分布管路系统包括多个子气体分布管路。如图1所示，子气体分布管路由上行进气管7、导流杆6、封头5、高压气吹扫管3、下行进气管I和真空气管4。高压气吹扫管
3、下行进气管I和真空气管4分别与上行进气管7连通，并且高压气吹扫管3、下行进气管I和真空气管4由下向上依次与该上行进气管7连通，也就是说，上行进气管7与高压气吹扫管3的连通位置、上行进气管7与下行进气管I和上行进气管7与真空气管4的连通位置按照由下向上顺序分布。上行进气管7的内径主要是根据使用原料及设计生产产能决定，例如，可以为30~45mm。下行进气管I与上行进气管7的夹角优选为30°~60°。上行进气管7中正常气体流速(可简称为气速)可以根据工艺要求确定，例如，正常气速可以为18~24m/s。一般而言，气速过低则炉膛8内颗粒的流化死区过大，气速过高容易导致氯气反应不完全。
[0026]其中，封头5可拆卸地设置在上行进气管7的下端，封头5进入上行进气管7的一端设置有卡接件。例如，封头可具有与上行进气管7的下端结合的螺丝扣以及形成在进入上行进气管7的一端的卡槽。上行进气管7下端可以设置为与带螺丝扣的封头相配合的旋拧结构，这样封头就可以快速打开，处理上行进气管7堵塞。
[0027]导流管沿上行进 气管7的长度方向设置在上行进气管7内，并具有与所述卡接件(例如，卡槽)结合的下端，和直径大于导流杆杆身直径的上端，上行进气管7的上端紧密设置在多个上下贯穿的通孔中的一个通孔中。这样，多个子气体分布管路的上行进气管7的上端则分别设置在气体分布座10的多个通孔中。优选地，导流管的上端的横截面积由下向上逐渐增大，也就是说，导流管的上端的侧面为弧面，这样可以在高压氮气吹扫时降低顶端对颗粒产生的反向作用力。导流杆6除上端外的其它部分(包括导流杆杆身和下端)可以具有均匀的直径。优选地，导流管的上端的顶端面直径为导流杆杆身直径的2~2.5倍。此外，导流管的上端的弧面的弧度优选为30~45°。此外，优选地，导流管的上端的顶端面与上行进气管7的上端出口之间的距离为上行进气管7内径的2~3倍，有利于使气体进入炉膛8前在上行进气管7内均匀分布；并且发明人发现:导流管的上端的顶端面与上行进气管7的上端出口之间的距离的具体值与气速相关，气速越高，距离越长。
[0028]气体流量控制系统包括设置在高压气吹扫管3上的高压气流量监测及控制装置2b、设置在下行进气管I上的流化气流量监测及控制装置2a和设置在真空气管4上的气体流量监测及控制装置2c。在本示例性实施例中，高压气流量监测及控制装置2b、流化气流量监测及控制装置2a和气体流量监测及控制装置2c均为带流量计的远程控制阀门。优选地，气体流量控制系统还可以包括信号接收和处理单元。其中，信号接收和处理单元接收高压气流量监测及控制装置2b所监测的高压气流量信号、流化气流量监测及控制装置2a所监测的流化气流量信号和气体流量监测及控制装置2c所监测的真空气管4中的气体流量信号，并根据沸腾氯化工艺的流态化需求和流量反馈情况精细化控制每个子气体分布管路中的高压气吹扫管3的高压气流量(例如，远程控制以使闭合阀门或控制阀门开度)、下行进气管I的流化气流量(例如，远程控制以使闭合阀门或控制阀门开度)和真空气管4上的气体流量(例如，远程控制以使闭合阀门或控制阀门开度)。
[0029]对于本示例性实施例的气体分布器而言，在大型沸腾氯化炉正常沸腾氯化反应的情况下，高压气流量监测及控制装置2b和气体流量监测及控制装置2c分别控制高压气吹扫管3和真空气管4处于关闭状态(即，高压气吹扫管3和真空气管4处于不能通过气流的状态)，流化气流量监测及控制装置2a控制和调节下行进气管I中的气体流量，以达到控制和调节上行进气管7中气体流量，从而满足沸腾氯化工艺的流态化要求的目的。在流化气流量监测及控制装置2a监测到流体流量出现异常减小的情况下，则对应的子气体分布管路出现堵塞情况。对于轻微堵塞情况，通过高压气流量监测及控制装置2b接通高压气吹扫管3，同时关闭通过流化气流量监测及控制装置2a关闭下行进气管I并通过气体流量监测及控制装置2c关闭真空气管4，以将高压气体(例如，氮气)提供至上行进气管7，从而能够实现对大型沸腾氯化炉的气体分布器进行在线清理，即，清理时不需要停止大型沸腾氯化炉。对于严重堵塞情况，通过高压气流量监测及控制装置2b接通高压气吹扫管3，同时通过气体流量监测及控制装置2c接通真空气管4并通过流化气流量监测及控制装置2a关闭下行进气管1，以将高压气体(例如，惰性氮气)提供至上行进气管7和真空气管4，真空气管4的与上行进气管7连接的一端与抽真空装置(例如，真空泵)连接，并且同时打开封头5对堵塞部位进行清理，从而能够实现对大型沸腾氯化炉的气体分布器进行在线清理和疏通，而且避免了因沸腾氯化炉炉膛8中的有毒气体泄漏而导致的不安全因素。当然，在处理堵塞时，更加优选地方式是:同时将堵塞的上行进气管7及其周边的多根(例如，8根)上行进气管7转换为氮气(该氮气由高压气吹扫管3提供)，并接通相应的多个真空气管4，然后关闭堵塞的上行进气管7的氮气输入，接着旋开该堵塞的上行进气管7对应的封头5，进行疏通。
[0030]本发明的气体分布器能够实现独立监测及控制每根上行进气管7的流量，导流杆6的设置能够防止炉膛8中的大颗粒物料进入上行进气管7，高压气吹扫管3能够对进入上行进气管7中的细颗粒进行反吹扫，吹扫气体的气流速度可以为下行进气管I中正常进气速度的2倍以上，真空气管4能够处理极端情况下发生的进气管堵塞情况。
[0031]本发明的另一方面提供了一种大型沸腾氯化炉。该大型沸腾氯化炉包括炉膛、与炉膛连通的进料口、出料口以及如上所述的气体分布器，该气体分布器能够从炉膛底部向炉膛中提供均匀分布的流态化气体，并且该气体分布器能够实现对提供至炉膛的流态化气体进行分区域精细化控制，而且能够实现在线疏通。
[0032]综上所述，本发明提供了一种适用于大型化沸腾氯化炉的气体分布器，能够实现对提供至炉膛的流态化气体进行分区域精细化控制，满足大型化沸腾氯化炉颗粒的流态化需求；而且能够有效防止颗粒对进气管的磨损，并能够有效防止上行进气管的堵塞，即便在极端情况下发生堵塞，也能够进行安全疏通。
[0033] 尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
【权利要求】
1.一种大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器包括气体分布座、气体分布管路系统和气体流量控制系统，其中， 所述气体分布座设置在大型沸腾氯化炉的炉膛的底部，并且气体分布座具有均匀分布的多个上下贯穿的通孔； 所述气体分布管路系统包括多个子气体分布管路，所述子气体分布管路包括上行进气管、导流杆、封头、以及由下向上依次与该上行进气管连通的高压气吹扫管、下行进气管和真空气管，封头可拆卸地设置在上行进气管的下端，封头进入上行进气管的一端设置有卡接件，导流管沿上行进气管的长度方向设置在上行进气管内并具有与所述卡接件结合的下端和直径大于导流杆杆身直径的上端，上行进气管的上端紧密设置在所述多个上下贯穿的通孔中的一个通孔中； 所述气体流量控制系统包括设置在高压气吹扫管上的高压气流量监测及控制装置、设置在下行进气管上的流化气流量监测及控制装置和设置在真空气管上的气体流量监测及控制装置。
2.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述多个上下贯穿的通孔中相邻的任意两个通孔的中心线之间的距离为上行进气管内径的8~12倍。
3.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述上进气管的内径为30~45mm。
4.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述导流管的上端的横截面积由下向上逐渐增大，且所述导流管的上端的弧面的弧度为30~45°。
5.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述导流管的上端的顶端面直径为导流杆杆身直径的2~2.5倍。
6.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述导流管的上端的顶端面与上行进气管的上端出口之间的距离为上行进气管内径的2~3倍。
7.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，下行进气管与上行进气管的夹角为30°~60°。
8.根据权利要求1所述的大型沸腾氯化炉的气体分布器，其特征在于，所述气体流量控制系统还包括信号接收和处理单元，所述信号接收和处理单元接收高压气流量监测及控制装置、流化气流量监测及控制装置和气体流量监测及控制装置所监测的流量信号，并根据流态化需求和流量反馈情况控制每个子气体分布管路中的高压气吹扫管的高压气流量、下行进气管的流化气流量和真空气管上的气体流量。
9.一种大型沸腾氯化炉，所述沸腾氯化炉包括炉膛、与炉膛连通的进料口、出料口，其特征在于，所述沸腾氯化炉还包括如权利要求1至8中任意一项所述的气体分布器，以从炉膛底部向炉膛中提供均匀分布的流态化气体。
【文档编号】C01G23/02GK103964495SQ201410196740
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】刘森林, 陆平, 杜明, 王建鑫, 杨仰军 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司