一种用于流化床的气流分布板的制作方法

本发明涉及一种气流分布板，特别是涉及一种用于流化床的气流分布板。

背景技术：

流态化法作为一种高效的生产方式，广泛地应用于化工、冶金、医药等行业。沸腾层是流态化技术的重要形式之一，它利用固体颗粒在流体中的悬浮状态，完成一系列物理、化学变化过程。分布板是流化床(沸腾炉)的关键部件，它主要有两个作用：(1)支撑物料，使物料在小于极限速度下，保持在固定区域内不下落；(2)均分气流，使整个容器内气流分配均匀。通常流化床的气流分布板的工作气流开孔率一般在0.5～1.5％之间。当气流分布板的工作气流开孔率小于0.5％时，容易发生沟流现象，大部分气体没有与物料颗粒很好接触就通过了床层，这在催化反应时会引起催化反应的转化率降低。由于部分颗粒没有流化或流化不好，造成床层温度不均匀，从而引起催化剂的烧结，降低催化剂的寿命和效率。工作气流的低开孔率还会导致流化床的工作气流孔分布过于稀疏，物料颗粒更容易团聚而堵塞气孔。

针对气流分配均匀性问题，cn105423742a公开了一种带有悬浮导流片的分布板，避免颗粒堵塞气孔和均流作用；cn105289424a公开了采用风帽和分布板之间的调节手段，控制风量达到均流作用；cn105597655a公开了利用多层分布板，调节压力分布使气体速度均匀；

cn101985094a公开了正三角形的小孔分布方式，到达了较好的流化状态。现有技术虽然可在一定程度上起到均流作用，但对于一些超细、粘性和颗粒大小不均的固体颗粒，其流化速度差异性很大，尤其是超细粉末自然形成大量的团聚，这些团聚粉末由于气体动力不足，不会形成沸腾层，而是沉降在分布板上。随着堆积的时间的延长，粉末颗粒将堵塞气孔，更为严重的情况下，可能导致流化床失效。

为此，cn103638877a公开了一种带有搅拌系统的流化床反应器，将粘性团聚颗粒打散来提高颗粒的流化稳定性。这种方法由于搅拌的方向与气流的方向垂直，才能利用剪应力将团聚分散，但这种方式将极大地干扰气流的稳定性。因此，如何提供一种既能减少物料团聚颗粒堆积，又能降低高速气流对流化床工作气流稳定性的干扰的技术，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于流化床的气流分布板，所述的气流分布板既能减少物料团聚颗粒堆积，又能降低高速气流对流化床工作气流稳定性的干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于流化床的气流分布板，所述气流分布板包括一第一基板，所述第一基板上均匀分布有许多用于维持物料颗粒悬浮的一次风通孔和与其配设的风帽、以及至少一个用于吹散所述物料颗粒中团聚颗粒的二次风通孔和与其配设的风帽，所述二次风通孔设于与所述一次风通孔相邻的位置，通过所述二次风通孔的二次风的风速大于通过所述一次风通孔的一次风的风速，且向所述一次风通孔提供一次风的通道与向所述二次风通孔提供二次风的通道之间相互独立。

一次风用于维持流化床内物料颗粒悬浮，物料颗粒由于粘性的作用，容易形成大的软团聚颗粒，临界流化速度大幅度增加，而实际流化速度是根据实际颗粒大小而定，大的软团聚颗粒因动力不足，容易沉集在气流分布板上。通过在相邻一次风通孔空隙设置二次风通孔，并给予二次风通孔较强风，从而减少物料颗粒团聚和堆积，当软团聚颗粒分散后，由一次风提供的流化床临界风速使所有物料颗粒完全进入流态化。二次风通道与一次风通道相互独立，能够减少一次风和二次风相互干扰，降低二次风对一次风维持流化床内物料颗粒悬浮的干扰，同时降低所述一次风对所述二次次风的干扰，保证所述二次风具有充足的动能，能够在小范围、短时间内集中吹散堆积在所述气流分布板上的粘性团聚颗粒，保证所述一次风的风帽的气孔通畅，流化床能够正常工作。

进一步的，所述气流分布板还包括一第二基板，所述第二基板的面积小于或等于所述第一基板的面积，所述第二基板平行设置在所述第一基板的下方，且所述第一基板与所述第二基板之间的间隔形成封闭的空腔，且所述空腔设有二次风入口，所述二次风入口通过所述空腔与所述二次风通孔连通。该结构气流分步板的所述二次风的开孔率小于所述一次风的开孔率，所述二次风通道的低开孔率结构使得所述二次风风帽吹出的二次风风速相较于所述空腔内二次风风速进一步增强，从而更容易吹散堆积在所述气流分布板上的粘性团聚颗粒。若一次风与二次风风源风速相同，所述二次风经过低开孔率结构的所述二次风通道后，从所述二次风风帽吹出的二次风风速远大于从所述一次风风帽吹出的一次风风速。

进一步的，所述第一基板的二次风开孔率小于0.5％。优选的，所述第一基板的二次风开孔率为0.2％～0.3％。若一次风及二次风以0.05m/s风速供风，所述气流分布板的一次风的开孔率设定为1％，所述二次风开孔率设定为0.2％～0.3％，则通过所述一次风通孔的所述一次风风速约为5m/s，通过所述二次风通孔的所述二次风风速约为17m/s～25m/s，显然所述第一基板的二次风开孔率小于0.5％能够大幅度提升所述二次风风速。

进一步的，每一所述一次风的通道贯穿所述第二基板形成一次风入口，所述一次风入口通过所述一次风的通道与一次风通孔连通。一次风从一次风入口进入后，经过封闭的一次风的通道，从一次风通孔吹出，一次风的通道与二次风的通道互相独立，能够减少一次风与二次风相互干扰。

进一步的，所述第一基板包括一物料团聚颗粒容易堆积的堆料区域，所述第二基板仅对应所述堆料区域设置,所述二次风通孔分布在所述第一基板上的所述堆料区域。所述堆料区域中物料团聚颗粒堆积现象较严重，在该区域分布用于吹散团聚颗粒的二次风通孔，能够大幅度改善物料团聚颗粒堆积现象。二次风通孔区域可根据堆料区域而对应调整设置。

进一步的，所述二次风的风源通过外接反吹囊提供，所述反吹囊气压为2～10atm。用于提供充足的静压，使得所述二次风风源具有足够的风速。

进一步的，所述反吹囊与所述二次风入口之间设置用于控制送风的电子阀，所述电子阀控制每5～30秒送风一次，每次送风0.3～2秒。通过电子阀能够精准地控制二次风通孔送风时间间隔及持续时间，每过5～30秒送风0.3～2秒能够在合适的时间间隔及持续时间内给予所述二次风通道较强风，又基本不会影响所述一次风维持物料颗粒悬浮状态。

进一步的，所述二次风的风速至少为所述一次风的风速的5倍。二次风的风速为一次风风速5倍以上时，二次风具有足够的风速来吹散团聚的物料颗粒。

进一步的，所述二次风通孔的孔径小于所述一次风通孔的孔径。小孔径的二次风通孔使得通过二次风通孔的二次风的风速增大，吹散团聚物料颗粒的效果更好。

进一步的，所述气流分布板通过焊接成型或者通过3d打印一体成型。本发明的气流分布板结构简单，可通过焊接成型，成本低，也可以通过3d打印成型，制造容易。

本发明中提及的许多表示至少两个以上。

附图说明

图1为本发明实施例一的气流分布板的俯视示意图；

图2为本发明实施例一气流分布板沿图1的a-a剖面的示意图；

图3为本发明实施例二的气流分布板的俯视示意图。

图4为本发明对比例的气流分布板的示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

请参照图1及图2，本实施例的用于流化床的气流分布板100包括第一基板10及第二基板20，第二基板20平行设置于第一基板10下面，第二基板20与第一基板10的间隔由侧壁22封闭形成空腔25。第二基板20的面积等于第一基板10的面积，优选的，第二基板20的面积小于第一基板10的面积。

第一基板10上均匀分布有许多用于维持物料颗粒悬浮的一次风通孔11及至少一个用于吹散堆积的物料团聚颗粒的二次风通孔12，一次风通孔11出口设有一次风风帽13，二次风通孔12出口设有二次风风帽14，二次风通孔12设于与一次风通孔11相邻位置。第一基板10的二次风23的开孔率小于0.5％。向一次风通孔11提供一次风15的通道贯穿第二基板20，形成一次风入口24，一次风通道在空腔25内为封闭式通道，一次风15从一次风入口24进入，通过一次风通道和一次风通孔11后，从一次风风帽13吹出，一次风15用于维持流化床内物料颗粒的悬浮。侧壁22设有二次风入口21，二次风23从二次风入口21进入，经过空腔25及二次风通孔12后，从二次风风帽14吹出。一次风15的通道与二次风23的通道相互独立，减少二次风23与一次风15的相互干扰，使得流化床内物料颗粒的悬浮状态更稳定，也保证二次风23具有充足的动能。气流分步板100的二次风23的开孔率小于一次风15的开孔率，二次风通道的低开孔率结构使得二次风风帽14吹出的二次风23风速相较于空腔25内二次风23风速进一步增强，从而更容易吹散堆积在气流分布板100上的粘性团聚颗粒。若一次风15与二次风23风源风速相同，二次风23经过低开孔率结构的所述二次风通道后，从二次风风帽14吹出的二次风23风速远大于从一次风风帽13吹出的一次风15风速。

第一基板10包括一物料团聚颗粒容易堆积的堆料区域101，堆料区域101为扇形区域，第二基板20仅对应堆料区域101设置,二次风通孔12分布在第一基板10上的堆料区域101。

采用草酸钴作为原料为例，流化床的气流分布板采用实施例一的气流分布板100，其中二次风23的风源风速为一次风15的风源风速的5倍。二次风23的风源通过外接反吹囊(图未示)从侧面提供，反吹囊气压为5atm，反吹囊与二次风入口21之间设置用于控制送风的电子阀(图未示)，电子阀控制二次风23间断式送风，每5～30秒送风一次，每次送风0.3～2秒。二次风23的送风量远小于一次风15的送风量，减少二次风23干扰流化床的稳定、温度等环境。

在表1所述的工作条件下，所述流化床的工作效果如下：

表1试验例1～7及对比例1～3的工作条件下，流化床的工作效果

根据表1中的数据，未设置二次风通孔12并给予二次风23时，所述气流分布板100的物料团聚颗粒堆积较严重，对所述流化床的正常工作影响较大。而每次送风间隔小于5秒时，所述流化床的一次风15的稳定性受到较多干扰，而每次送风持续时间大于2秒时，所述流化床的一次风15的稳定性受到较多干扰。但是设置通二次风23的二次风通孔12相较于未设置通二次风23的二次风通孔12时，气流分布板100的物料团聚颗粒堆积情况都明显改善。

气流分布板100的第一基板10、第二基板20和侧壁22通过焊接而成，当然气流分布板100也可以采用3d打印一体成型。

在改变的实施方式中，反吹囊气压在2～10atm的区间内调整，且均能够提供充足的静压，使得二次风23风源具有足够的风速。

在改变的实施方式中，在二次风23的风速大于一次风15的风速的5倍时，均能够很好地与气流分布板100配合，吹散沉积在第一基板10上的团聚物料颗粒。

在改变的实施方式中，第一基板10的二次风23的开孔率小于第一基板10的一次风15的开孔率，均能够使二次风风帽14吹出的二次风23风速相较于空腔25内二次风23风速明显增强。

在改变的实施方式中，第一基板10的二次风开孔率以0.2％～0.3％为佳，且均能够使二次风风帽14吹出的二次风23风速相较于空腔25内二次风23风速明显增强。

在改变的实施方式中，二次风通孔12的直径小于一次风通孔11的直径，进一步增强二次风23的风速。

实施例二

请参照图3，本实施例二与实施例一的不同之处在于用于流化床的气流分布板100’的堆料区域101’为位于中心的圆形区域，第二基板20’对应堆料区域101’平行设于第一基板10的下方，且第二基板20’的面积小于第一基板10的面积。在实施例二中，流化床的气流分布板100’的物料团聚颗粒容易堆积的区域主要分布在中心区域，通过在中心区域的所述堆料区域101’设置用于吹散堆积的物料团聚颗粒的二次风通孔12，且第一基板10的二次风23开孔率小于所述一次风15开孔率，能够使二次风风帽14吹出的二次风23风速相较于空腔25内二次风23风速明显增强，使得二次风23具有充足的动力吹散堆积的物料团聚颗粒。

对比例

请参照图4，本对比例的气流分布板100”包括第一基板10，第一基板10上设置许多均匀分布的用于维持物料颗粒悬浮的一次风通孔11及至少一个用于吹散物料团聚颗粒的二次风通孔12，一次风通孔11的出口设置一次风风帽13，二次风通孔12的出口设置二次风风帽14。第一基板10的背面设置许多条二次风管16，许多条二次风管16连通所有二次风通孔12，并对应相邻两个一次风通孔11的空隙设置，许多条二次风管16由同一二次风入口(图未示)给风。本对比例给予二次风管16强风，强风经过二次风管16后衰减严重，而二次风风管16供风结构的二次风18开孔率远大于实施例一的二次风23开孔率，无法进一步增强二次风23的风速，且在第一基板10的背面分布多条二次风管16容易干扰一次风15，二次风通孔12数量较多，需要较多二次风管16，难以在实施例一所述堆料区域101的有限空间内分布这么多的二次风管16。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的几种具体的实施例，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。