专利名称：带节流块的内嵌式柱形风帽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于流化床布风板的风帽，特别是涉及一种用于流化 床布风板的带节流块的内嵌式柱形风帽。
背景技术：
流化床是一种被广泛采用的主要用于气固反应的工业装置，具有结构 简单、无运动部件、气固掺混均匀等一系列优点。其应用的关键部件之一 是布风板，它是流化床炉膛的底板，其下部与风室连接，其作用是支撑流 化床炉膛中的物料，同时使风室中的气体从布风板的整个区域均匀地穿 过，进入炉膛。布风板的主要性能是布风的均匀性，这是保证流化床的流 化质量的关键之一。近二十年来，普遍采用布置了风帽的布风板。当布风 板的面积设计得比较大、或流化床在低负荷运行、或固相物料的破碎性很 强因而小粒径物料很多、或流化床的压力波动比较严重时，风帽漏灰的现 象就可能非常严重，即炉膛中粒径比较小的固相物料很容易穿过风帽的小 孔漏进风室。风帽漏灰不仅造成流化床炉膛固相物料的损失，而且容易造 成风室壁面的磨损，严重时，风室被漏灰填满迫使流化床停止运行。
为了解决风帽漏灰的问题，钟罩式风帽是目前较为常见的风帽形式。钟罩式风帽是在柱形风帽的外侧增加一外套管，外套管与芯管间留有一定 的间隙，使风室中的气体先由风帽底部自下而上的流经芯管，从芯管顶部 进入外套管与芯管间的间隙，折流向下，最后从外套管上的小孔进入炉膛。 通常，决定风帽阻力的主要因素是外套管上的小孔、外套管与芯管之间的
间隙、内套管的内径等尺寸来控制的。中国实用新型专利02290985.0公 开了一种迴流式风帽，外套管与芯管采用螺纹连接，但这种连接方式使外 套管与芯管顶端之间的间隙难于在安装中得到准确的控制，会导致各风帽 阻力不一致，使床料不能均匀流化。中国实用新型专利03200899.6公开 的一种内嵌逆流柱形风帽，在内嵌管上设置定位环来准确控制外套管与芯 管顶端之间的间隙，避免了安装因素对风帽阻力的干扰；但由于内嵌管与 外套管通常采用精铸方式制造，内嵌管内径与壁厚、外套管内径与小孔直 径等关键尺寸在铸造中的公差常常导致风帽实际阻力偏离设计值，特别是 风帽较小时制造公差导致的风帽阻力偏离会十分严重，造成布风板阻力偏 差，流化不良，严重时会对锅炉的稳定运行造成很大影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术中风帽制造、安装因素影响风帽阻 力的缺点，提供一种带节流块的内嵌式柱形风帽，可在制造、安装中准确 控制风帽的阻力。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案为
一种内嵌式柱形风帽，包括一内嵌管和一外套管，内嵌管同轴的嵌套 于外套管内，二管之间限定一环缝；内嵌管穿过并固接于布风板中，外套 管侧壁上设有通孔；其所述内嵌管为内径均一、两端开口的直管段，外套管为上端封闭的盲管；外套管上段内径大于内嵌管外径，下段内径与内嵌 管外径紧密配合，两段连接部形成环状台阶；外套管侧壁上的通孔在周圆 上均匀分布，位于上段的底部，在环状台阶上方；
还包括一节流块，节流块为圆片状，上设有至少一个贯通上下表面的 节流孔；节流块覆盖并固定于内嵌管上端开口处，外套管顶板的内表面与 节流块上表面之间设有一与环缝相通的折流区，折流区与内嵌管内腔相 通；
外套管侧壁上的各通孔通流面积之和、折流区通流面积、环缝通流面 积、内嵌管内腔通流面积均大于节流孔的通流面积。
所述的一种内嵌式柱形风帽，其所述节流块上表面向上凸设有至少一 个定位突起，定位突起上端与外套管顶板内壁面紧密接触，使外套管顶板 与节流块之间形成折流区；
外套管底端埋入布风板耐火材料内。
所述的一种内嵌式柱形风帽，其所述内嵌管外壁面上设有至少一个支 撑突起，使外套管下端面固定于支撑突起上时，外套管顶板内壁面与节流 块上表面之间形成与环缝相通的折流区；
内嵌管外壁面上的支撑突起，位于布风板耐火材料的上表面处或上表 面的上方。
所述的一种内嵌式柱形风帽，其所述内嵌管上部侧壁开有至少一个辅 助节流孔，辅助节流孔位于节流块下表面下方，在侧壁周圆上均匀分布， 使内嵌管内腔与环缝相通；
外套管侧壁上的各通孔通流面积之和、环缝通流面积、内嵌管内腔通 流面积均大于节流孔与辅助节流孔通流面积之和。
所述的一种内嵌式柱形风帽，其所述外套管侧壁上的通孔的底部高于 布风板耐火材料上表面20 60ram。
本发明的带节流块的内嵌式柱形风帽，除了具有防漏渣的功能外，风帽设计阻力范围大，并可在制造和安装中得到精确的控制，保证了炉膛物 料的良好流化；外套管与内嵌管定位准确、固定简便，外套管侧壁小孔不
易磨损，顶面冷却良好；内嵌管结构简单，不易被炉内物料磨损。
图1是本发明实施例1的一种带节流块的内嵌式柱形风帽示意图； 图2是本发明实施例1的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的内嵌管1 示意图3是本发明实施例1的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的外套管2 示意图4是本发明实施例1的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 正视剖面图5是本发明实施例1的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 的A—A剖面图6是本发明实施例2的一种带节流块的内嵌式柱形风帽示意图； 图7是本发明实施例2的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的内嵌管1 示意图8是本发明实施例2的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的外套管2 示意图9是本发明实施例2的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 正视剖面图10是本发明实施例2的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 的A—A剖面图11是本发明实施例3的一种带节流块的内嵌式柱形风帽示意图； 图12是本发明实施例3的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的内嵌管1示意图13是本发明实施例3的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的外套管2 示意图14是本发明实施例3的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 正视剖面图15是本发明实施例3的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 俯视图16是本发明实施例4的一种带节流块的内嵌式柱形风帽示意图； 图17是本发明实施例4的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的内嵌管1 示意图18是本发明实施例4的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的外套管2 示意图19是本发明实施例4的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 正视剖面图20是本发明实施例4的一种带节流块的内嵌式柱形风帽的节流块3 俯视图。
具体实施例方式
本发明的带节流块的内嵌式柱形风帽的原理是-
通常钟罩式风帽的阻力取决于外套管上的小孔、外套管与芯管之间的 间隙、内套管的内径，而本发明提供的内嵌式风帽的阻力集中由节流块上 的节流孔以及辅助节流孔控制。改变节流孔及辅助节流孔相对于布风板的 开孔率即可改变风帽的阻力对于小容量循环流化床锅炉，布风板设计阻 力较小，可采用开孔率较大的节流孔；对于大容量循环流化床锅炉，需要 较大的布风板阻力，可采用开孔率较小的节流孔，节流孔风速较高时，可在内嵌管侧壁上开辅助节流孔。这样，通过设计不同的节流块，以及设置 辅助节流孔，可以在很大范围内调节风帽阻力，而风帽的内嵌管、外套管 的结构及尺寸无需变动。
在风帽制造的过程中，只需对节流孔和辅助节流孔进行精加工，保证 孔径精确，即可保证风帽阻力与设计值一致，避免了安装和制造公差等因 素对风帽阻力的影响，保证风帽实际阻力与设计值相等，各风帽之间阻力 一致，从而保证炉膛内物料流化良好。
通过节流孔及辅助节流孔来控制风帽阻力，而不是通过内嵌管顶面与 外套管顶面之间的间隙形成流化风流道，避免了安装过程中内嵌管顶面与 外套管顶面之间的间隙安装不精确产生的风帽阻力偏差。
节流块上的定位突起限定了内嵌管与外套管的相对位置，确定了折流 区的通流面积，取消了内嵌管上的限位圈，简化了内嵌管结构，使内嵌管 可以直接采用钢管，只需对钢管进行简单加工，即可完成内嵌管的制造， 大大简化了内嵌管的制造工艺，节约了风帽的制造成本。同时，为了固定 外套管，避免运行中外套管被吹脱，外套管底端位于布风板耐火材料上表 面以下，安装时，先在内嵌管上扣上外套管，再在布风板上浇注耐火材料， 通过耐火材料固定外套管的位置。需要更换外套管时，只需将风帽周围的 耐火材料清除，即可卸下外套管。
在内嵌管外壁上设支撑突起，虽然使内嵌管结构的复杂性略有增加， 但简化了节流块的结构，外套管下端也可不埋入耐火材料内，直接与支撑 突起焊接在一起，更便于更换。
节流块与外套管之间的折流区，使流化风直接冷却外套管顶面，这对 于处于高温和高浓度固体物料中的外套管顶面的防磨非常有利。
外套管侧壁上的通孔位于环缝的底部侧面，外套管下段内径与内嵌管 外径紧密配合，是为了使运行中穿越外套管小孔进入环缝的固体颗粒能够 被吹出外套管，否则，外套管与内嵌管之间存在低于外套管小孔的间隙，颗粒将落入其中，难以排出。外套管侧壁上的通孔高于布风板耐火材料顶
面20 60mra，使外套管小孔不易被磨损。
此外，外套管下端埋入耐火材料中或者内嵌管上的支撑突起与耐火材 料上表面齐平的设计，将使内嵌管完全处于外套管的保护之中，不暴露在 炉膛内的高浓度固体颗粒中，避免了内嵌管的磨损和折断。
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述-
实施例1
参考图1、 2、 3、 4和5，本发明提供的一种带节流块的内嵌式柱形风 帽，由一内嵌管l、 一外套管2和一节流块3组成。内嵌管l为内径均一、 壁厚均一、两端开口的直管段，外套管2下端开口，外套管2侧壁上设有 通孔22，节流块3为一上部带有三个定位突起31的圆形板；节流块3满 焊于内嵌管l上端开口处，外套管2同轴的扣于内嵌管1外，二者之间限 定一环缝12;外套管顶面21的内壁与节流块3上的定位突起31紧密接触， 使外套管顶板21与节流块3之间形成一与环缝12相通的折流区23;节流 块3中心处精加工有一节流孔32，使折流区23与内嵌管1内腔相通；外 套管侧壁上的各通孔22通流面积之和、折流区23通流面积、环缝12通 流面积、内嵌管1内腔通流面积均大于节流孔32通流面积。外套管2底 端低于布风板耐火材料41的上表面；外套管2上段内径大于内嵌管1外 径，二者之间形成环缝12，下段内径与内嵌管l外径紧密配合，外套管2 侧壁上的通孔22位于上段的底部，也即环缝12底部的侧面，且通孔22 底部高于布风板耐火材料41上表面20mm。
安装风帽时，先将焊有节流块3的内嵌管1底部焊接在布风板4上， 再扣上外套管2，使节流块3上的定位突起31与外套管2顶面21的内壁 紧密接触，最后浇注布风板耐火材料41，使外套管2底端埋入耐火材料 41中，从而使外套管2与内嵌管1的相对位置固定。
锅炉运行时，流化风从风帽内嵌管l底部进入风帽，自下而上的流经内嵌管l，穿过节流孔32，在折流区23折流向下，进入环缝12，从位于 环缝12底部的外套管2上的小孔22进入炉膛。
实施例2
参考图6、 7、 8、 9和10，本发明提供的一种带节流块的内嵌式柱形 风帽，由一内嵌管l、 一外套管2和一节流块3组成。内嵌管l为内径均 一、壁厚均一、两端开口的直管段，外套管2下端开口，外套管2侧壁上 设有通孔22，节流块3为一顶部中心处带有一个定位突起31的圆形板； 节流块3满焊于内嵌管1上端开口处，外套管2同轴的扣于内嵌管1外， 二者之间限定一环缝12;外套管顶面21的内壁与节流块3上的定位突起 31紧密接触，使外套管顶板21与节流块3之间形成一与环缝12相通的折 流区23;节流块3上沿同心圆周精加工有4个节流孔32，使折流区23与 内嵌管1内腔相通；内嵌管1侧壁上部开有4个辅助节流孔11，使内嵌管 1内腔与环缝12相通；外套管侧壁上的各通孔22通流面积之和、环缝12 通流面积、内嵌管1内腔通流面积均大于4个节流孔32与4个辅助节流 孔ll通流面积之和。外套管2底端低于布风板耐火材料41的上表面；外 套管2上段内径大于内嵌管1外径，二者之间形成环缝12，下段内径与内 嵌管l外径紧密配合，外套管2侧壁上的通孔22位于上段的底部，也即 环缝12底部的侧面，且通孔22底部高于布风板耐火材料41上表面60mm。
实施例3
参考图ll、 12、 13、 14和15，本发明提供的一种带节流块的内嵌式 柱形风帽，由一内嵌管l、 一外套管2和一节流块3组成。内嵌管l为内 径均一、两端开口的直管段，外壁上设有环状支撑突起13，外套管2下端 开口，外套管2侧壁上设有通孔22，节流块3为中心处精加工有一节流孔 32的圆形板；节流块3满焊于内嵌管1上端开口处，外套管2同轴的扣于内嵌管1夕卜，二者之间限定一环缝12;外套管2底端与内嵌管1外壁上的
支撑突起13点焊连接，支撑突起13的位置可使外套管顶板21与节流块3 之间形成一与环缝12相通的折流区23;外套管侧壁上的各通孔22通流面 积之和、折流区23通流面积、环缝12通流面积、内嵌管l内腔通流面积 均大于节流孔32的通流面积。外套管2上段内径大于内嵌管l外径，二 者之间形成环缝12，下段内径与内嵌管l外径紧密配合，外套管2侧壁上 的通孔22位于上段的底部，也即环缝12底部的侧面，且通孔22底部高 于布风板耐火材料41上表面30mm。
安装风帽时，先将焊有节流块3的内嵌管1底部焊接在布风板4上， 再扣上外套管2，将其底部与内嵌管1上的支撑突起13点焊在一起，支撑 突起13限定了内嵌管1在外套管2中的嵌入深度，使外套管顶板21与节 流块3之间形成折流区23;最后浇注布风板耐火材料41，耐火材料41的 上表面与支撑突起13的上表面齐平，将来拆卸外套管2时无需清除耐火 材料41，只需割开点焊处即可。
实施例4
参考图16、 17、 18、 19和20,本发明提供的一种带节流块的内嵌式 柱形风帽，由一内嵌管l、 一外套管2和一节流块3组成。内嵌管l为内 径均一、两端开口的直管段，外壁上设有4个圆柱形支撑突起13，外套管 2下端开口，外套管2侧壁上设有通孔22，节流块3为沿同心圆周精加工 有4个节流孔32的圆形板；节流块3满焊于内嵌管1上端开口处，外套 管2同轴的扣于内嵌管1夕卜，二者之间限定一环缝12;外套管2底端与内 嵌管1外壁上的支撑突起13点焊连接，支撑突起13的位置可使外套管顶 板21与节流块3之间形成一与环缝12相通的折流区23;内嵌管1侧壁上 部开有2个辅助节流孔11，使内嵌管1内腔与环缝12相通；外套管侧壁 上的各通孔22通流面积之和、环缝12通流面积、内嵌管1内腔通流面积均大于4个节流孔32与2个辅助节流孔11通流面积之和。内嵌管1外壁 上的支撑突起13高于布风板耐火材料41的上表面；外套管2上段内径大 于内嵌管1外径，二者之间形成环缝12，下段内径与内嵌管1外径紧密配 合，外套管2侧壁上的通孔22位于上段的底部，也即环缝12底部的侧面， 且通孔22底部高于布风板耐火材料41上表面50mm。
权利要求
1. 一种带节流块的内嵌式柱形风帽，包括一内嵌管(1)和一外套管(2)，内嵌管(1)同轴的嵌套于外套管(2)内，二管之间限定一环缝(12)；内嵌管(1)穿过并固接于布风板中，外套管(2)侧壁上设有通孔(22)；其特征在于，所述内嵌管(1)为内径均一、两端开口的直管段，外套管(2)为上端封闭的盲管；外套管(2)上段内径大于内嵌管(1)外径，下段内径与内嵌管(1)外径紧密配合，两段连接部形成环状台阶；外套管(2)侧壁上的通孔(22)在周圆上均匀分布，位于上段的底部，在环状台阶上方；还包括一节流块(3)，节流块(3)为圆片状，上设有至少一个贯通上下表面的节流孔(32)；节流块(3)覆盖并固定于内嵌管(1)上端开口处，外套管顶板(21)的内表面与节流块(3)上表面之间设有一与环缝(12)相通的折流区(23)，折流区(23)与内嵌管(1)内腔相通；外套管(2)侧壁上的各通孔(22)通流面积之和、折流区(23)通流面积、环缝(12)通流面积、内嵌管(1)内腔通流面积均大于节流孔(32)的通流面积。
2. 根据权利要求1所述的一种带节流块的内嵌式柱形风帽，其特征在 于，所述节流块(3)上表面向上凸设有至少一个定位突起(31),定位 突起(31)上端与外套管顶板(21)内壁面紧密接触，使外套管顶板(21) 与节流块(3)之间形成折流区(23);外套管(2)底端埋入布风板耐火材料(41)内。
3. 根据权利要求1所述的一种带节流块的内嵌式柱形风帽，其特征在 于，所述内嵌管(1)外壁面上设有至少一个支撑突起(13)，使外套管(2)下端面固定于支撑突起(13)上时，外套管顶板(21)内壁面与节 流块(3)上表面之间形成与环缝(12)相通的折流区(23);内嵌管(1)外壁面上的支撑突起(13)，位于布风板耐火材料(41) 的上表面处或上表面的上方。
4. 根据权利要求1或3所述的一种带节流块的内嵌式柱形风帽，其特征在于，所述内嵌管(1)上部侧壁开有至少一个辅助节流孔(11)，辅助节流孔(11)位于节流块(3)下表面下方，在侧壁周圆上均匀分布，使内嵌管(1)内腔与环缝(12)相通；外套管侧壁上的各通孔(22)通流面积之和、环缝(12)通流面积、 内嵌管(1)内腔通流面积均大于节流孔(32)与辅助节流孔(11)通流 面积之和。
5. 根据权利要求1所述的一种带节流块的内嵌式柱形风帽，其特征 在于，所述外套管(2)侧壁上的通孔(22)的底部高于布风板耐火材料(41)上表面20 60腿。
全文摘要
一种带节流块的内嵌式柱形风帽，涉及流化床技术，包括一内嵌管和一外套管，内嵌管同轴的嵌套于外套管内，二管之间限定一环缝；内嵌管穿过并固接于布风板中，外套管侧壁上设有通孔；其还包括一节流块，节流块为圆片状，上设有至少一个贯通上下表面的节流孔；节流块覆盖并固定于内嵌管上端开口处，外套管顶板的内表面与节流块上表面之间设有一与环缝相通的折流区，折流区与内嵌管内腔相通；外套管侧壁上的各通孔通流面积之和、折流区通流面积、环缝通流面积、内嵌管内腔通流面积均大于节流孔的通流面积。本发明的带节流块的内嵌式柱形风帽，可在制造、安装中准确控制风帽的阻力。
文档编号B01J8/24GK101543754SQ20081010279
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者包绍麟, 吕清刚, 孙运凯, 宋国良, 王东宇, 王文仲, 军 贺, 那永洁, 鸣 高 申请人:中国科学院工程热物理研究所