一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷头及其喷淋系统的制作方法

1.本实用新型涉及流化床法大规模生产碳酸钾的喷淋系统技术领域，具体涉及一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷头及其喷淋系统。


背景技术：

2.现有的采用离子膜-流化床法生产碳酸钾中，流化床反应釜为碳酸钾工艺中的核心设备，工作原理是将固体晶种均匀的分布在气流分布板上，形成床层，气体自下而上通过“t”型管进入，液体自上而下通过喷头进入流化床内部与气体接触反应，形成气-固混合床。其中流化床喷淋系统作为生产碳酸钾的核心环节，其喷淋效果直接决定流化床反应釜在生产中的稳定性，确保碱液保持良好的喷淋状态是生产的关键。但是在流化床法大规模生产碳酸钾工艺中，存在流化床内喷头故障率高、喷淋雾化效果不好，流化床易出现“死床”的现象，进而出现流化床运行周期较短的难题。


技术实现要素：

3.针对现有流化床内喷头故障率高及雾化不均造成流化床频繁“死床”的技术缺陷，本实用新型在原有生产工艺的基础上对流化床喷淋系统进行改造升级，提供一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷头及其喷淋系统，杜绝流化床生产中出现“死床”现象，实现大规模碳酸钾生产稳定、长周期运行。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷头，所述喷头为单喷头，包括螺纹接头1、螺旋桨2、止旋键3和喷头壳体4；
6.所述螺纹接头1为两端螺纹形式，中部为外六角形式的一体结构，所述螺纹接头1内部中空，所述螺纹接头1的一螺纹端与进液管道连接，另一螺纹端与喷头壳体4连接；
7.所述喷头壳体4为一端外六角形式，另一端为通道锥形收缩为圆形的喷嘴5；所述外六角形式内设有内螺纹；所述内螺纹与螺纹接头1的一螺纹端配套连接；
8.所述螺旋桨2水平放置于喷头壳体4内；所述螺旋桨2包括螺旋桨叶片21、中央叶毂22和桨轴23；所述桨轴23一侧与螺旋桨叶片21齐平，所述中央叶毂22一端与螺旋桨叶片21连接，另一端套在桨轴23上；所述桨轴23的朝向与喷嘴5的方向相反；所述螺旋桨叶片21与旋转平面之间有一个倾角，且所述螺旋桨叶片21的叶片间隙之间形成螺旋式流道24；所述螺旋桨叶片21之间有与螺旋式流道24对应的径向凹槽流道25，所述径向凹槽流道25一端汇聚至桨轴23的中心；碱液经由螺旋桨叶片21之间的螺旋式流道24汇集至径向凹槽流道25，然后经过喷头壳体4内的通道锥形收缩为圆形的喷嘴5，经收缩后的喷嘴5碱液流速增大，呈90
°
喷淋角度喷出分散呈雾化状，便于气液充分接触；
9.所述止旋键3与喷头壳体4内壁对应的孔径紧密贴合固定，且止旋键3的底部与螺旋桨叶片21的稍接触，用于固定螺旋桨叶片21，防止螺旋桨叶片21进液时受力旋转。
10.进一步的，所述螺旋桨叶片21有五片，所述螺旋式流道24和径向凹槽流道25均有
五条。
11.进一步的，所述螺旋桨叶片21与旋转平面之间的倾角为30～50
°
。
12.进一步的，所述喷嘴5外沿设有环形凹槽，减少液体喷淋时层流与喷头壳体4外缘形成涡流，减少碱液喷淋角度对效果影响。
13.进一步的，所述喷头壳体4中心线与螺旋式流道24呈30～50
°
倾角。
14.本实用新型还保护上述流化床法大规模生产碳酸钾的喷淋系统，包括安装于流化床床板中心位置的上述喷头，还包括流化床反应釜6、流化床尾气排出口7、螺旋输送机8、进液管道9、混合气入口10及k2co3颗粒排出口11。
15.进一步的，所述喷头的高度可调节；所述喷头的喷淋角度为90
°
，使床层喷淋面积最大化。
16.与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
17.本实用新型生产碳酸钾喷淋系统通过单喷头的使用，提高了喷淋系统的均匀性和稳定性，雾化效果好，有效避免“死床”现象发生。同时减少开停车过程中生产原料的浪费，流化床非正常停车处理与恢复时间，消除装置长周期生产后设备管道系统清洗检查，整体部件的拆卸和安装便捷，故障率低，提高了检修维护的时效性和安全性，提升生产稳定性高，经济效益显著。具体为：
18.1、螺旋桨叶片之间的螺旋式流道和螺旋桨叶片上的径向凹槽流道的设计，可以确保喷头流量达到116l/min，满足7.2万吨流化床的产能设计。
19.2、喷头壳体内的通道锥形收缩为圆形的喷嘴，经收缩后的喷嘴碱液流速增大，呈90
°
喷淋角度喷出分散呈雾化状，便于气液充分接触；另外，喷嘴末端外沿的环形凹槽设计，可减少液体喷淋时层流与壳体外缘形成涡流，减少碱液喷淋角度对效果影响，进一步加强碱液喷淋雾化效果。
20.3、止旋键的设计起到固定螺旋桨，防止螺旋进液时产生的切向旋转力和液体压强作用产生松动和渗漏。
21.4、单喷头的采用，喷头结构尺寸及喷头壳体内部空间同时增大，减少在开车初期进液时喷头内部碱液结晶堵塞的情况；且拆卸和更换更为便捷，内部检查直观方便，生产运行中故障率低，稳定性强；另外，使得碱液喷淋更加均匀，反应更加充分，有效降低了碳酸钾产品中氢氧化钾的含量，使产品质量更加稳定；进一步扩大了生产负荷调整弹性的范围，有效地避免了在多喷头形式喷淋系统在低负荷时多组喷头喷淋分布不均衡现象，从而只能在较窄范围内调整负荷的问题。
22.5、将单喷头设置于流化床床板上部中心位置，根据生产试验对其高度和工艺条件进行调整，优化喷头与床板距离，喷头高度适当提升，优化碱液有效反应区域、促进气液充分接触反应、干燥和颗粒生长，并抑制物料粉尘，保持反应器床层压差的稳定和流化态。
附图说明
23.图1为本实用新型喷头的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型喷头中螺纹接头的结构示意图；
25.图3为本实用新型喷头中螺旋桨的侧视结构示意图；
26.图4为本实用新型喷头中螺旋桨的俯视结构示意图；
27.图5为本实用新型喷头中螺旋桨的仰视结构示意图；
28.图6为本实用新型喷头中喷头壳体的侧视结构示意图；
29.图7为本实用新型喷头中喷头壳体的俯视结构示意图；
30.图8为本实用新型喷淋系统的整体结构示意图。
31.图中：1、螺纹接头；2、螺旋桨；21、螺旋桨叶片；22、中央叶毂；23、桨轴；24、螺旋式流道；25、径向凹槽流道；3、止旋键；4、喷头壳体；5、喷嘴；6、流化床反应釜；7、流化床尾气排出口；8螺旋输送机；9、进液管道；10、混合气入口；11、k2co3颗粒排出口。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
34.实施例1
35.请参阅附图1-7，本实用新型的一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷头，喷头为单喷头，包括螺纹接头1、螺旋桨2、止旋键3和喷头壳体4；螺纹接头1为两端螺纹形式，中部为外六角形式的一体结构，六角形式便于安装时使用工具紧固，螺纹接头1内部中空，便于液体通过，螺纹接头1的一螺纹端与进液管道连接，另一螺纹端与喷头壳体4连接；喷头壳体4为一端外六角形式，另一端为通道锥形收缩为圆形的喷嘴5；外六角形式内设有内螺纹；内螺纹与螺纹接头1的一螺纹端配套连接；螺旋桨2水平放置于喷头壳体4内；螺旋桨2包括五片螺旋桨叶片21、中央叶毂22和桨轴23；桨轴23一侧与螺旋桨叶片21齐平，中央叶毂22一端与螺旋桨叶片21连接，另一端套在桨轴23上；桨轴23的朝向与喷嘴5的方向相反；螺旋桨叶片21与旋转平面之间有一个30～50
°
的倾角，且五片螺旋桨叶片21的叶片间隙之间形成螺旋式流道24；螺旋桨叶片21之间有与螺旋式流道24对应的径向凹槽流道25，径向凹槽流道25一端汇聚至桨轴23的中心；碱液经由螺旋桨叶片21之间的螺旋式流道24汇集至径向凹槽流道25，然后经过喷头壳体4内的通道锥形收缩为圆形的喷嘴5，经收缩后的喷嘴5碱液流速增大，呈90
°
喷淋角度喷出分散呈雾化状，便于气液充分接触；止旋键3与喷头壳体4内壁对应的孔径紧密贴合固定，且止旋键3的底部与螺旋桨叶片21的稍接触，用于固定螺旋桨叶片21，防止螺旋桨叶片21进液时受力旋转。
36.优化的，喷嘴5外沿设有环形凹槽，减少液体喷淋时层流与喷头壳体4外缘形成涡流，减少碱液喷淋角度对效果影响。
37.优化的，喷头壳体4中心线与螺旋式流道24呈30～50
°
倾角。
38.实施例2
39.请参阅附图8，本实用新型的一种流化床法大规模生产碳酸钾的喷淋系统，包括安装于流化床床板中心位置的上述喷头，还包括流化床反应釜6、流化床尾气排出口7、螺旋输
送机8、进液管道9、混合气入口10及k2co3颗粒排出口11。其中，喷头的高度可调节；喷头的喷淋角度为90
°
，使床层喷淋面积最大化。
40.实施例3
41.请参阅附图1-8，本实用新型的工作原理及使用过程：
42.使用时，在碳酸钾生产中流化床反应釜内，48％的koh液体通过一定流量调节从进液管道进入到本实用新型的单喷头内，在喷头内碱液经由螺旋桨叶片21之间的螺旋式流道24汇集至径向凹槽流道25，然后经过喷头壳体4内的通道锥形收缩为圆形的喷嘴5，经收缩后的喷嘴5碱液流速增大，呈90
°
喷淋角度喷出分散呈雾化状，与来自燃烧炉的混合气(主要成分为co2、h2o、o2、n2)夹带热流从流化床底部通入床层，气液充分接触达到“沸腾状态”，从而使化学反应更加充分，在流化产反应釜内经化学反应、造粒、干燥等过程，生成99％的固体k2co3颗粒。
43.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。