下行床的制作方法

本发明涉及热解技术领域，尤其是涉及一种下行床。

背景技术：

下行床是一种按逆流原理工作的热交换设备，具有气固接触时间短、加热速度快、轴向返混小等优点。具体而言，下行床的工作过程就是在炉顶通过布料设备将物料装入炉内，物料以自由落体的方式连续下降，炉内的热气体与下降的固体颗粒进行热交换，从而实现对物料的加热。

下行床的布料系统尤为重要，布料的均匀性决定了能耗的利用率和生产效率，物料布置的越均匀、单颗粒的传热效果越好，热量利用率越高。相关技术中的下行床的布料系统，通常采用筛网式和机械式，但是，筛网式的布料系统的筛孔容易堵塞，机械式的布料系统的结构相对繁琐、故障率高。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种下行床，所述下行床的布料均匀性好。

根据本发明的下行床，包括：炉膛；料仓，所述料仓设在所述炉膛的上方以用于向所述炉膛内注入物料；布料器，所述布料器设在所述炉膛内且包括立式设置且顶部封闭的筒形部，所述筒形部上具有在所述筒形部的周向和/或轴向上间隔开分布的多个出气口；以及进气管，所述进气管的一端位于所述炉膛外、另一端穿入所述炉膛内且与所述筒形部内部连通以向所述筒形部内部供气，供入到所述筒形部内的气体通过多个所述出气口吹出到所述炉膛内以将物料吹散。

根据本发明的下行床，适用范围广，布料均匀性好，且结构简单，控制灵活。

在一些实施例中，至少一个所述出气口处插配有出气管，所述出气管的至少部分位于所述筒形部外。

在一些实施例中，所述出气管的位于所述筒形部外部的一端的端面形成为从上到下朝向所述筒形部的中心轴线方向倾斜延伸的斜切面。

在一些实施例中，所述筒形部上具有在所述筒形部的轴向上间隔开分布的n排所述出气口，每排所述出气口包括在所述筒形部的周向上间隔开分布的m个所述出气口，其中，1≤n≤4，6≤m≤30。

在一些实施例中，所述出气口形成为圆形孔或条形孔。

在一些实施例中，形成为圆形孔的所述出气口的中心轴线与所述筒形部的相应径向线之间的夹角α满足：0°≤α≤75°。

在一些实施例中，在所述筒形部的周向上间隔开分布的多个所述出气口中的每个所述出气口的中心轴线与所述筒形部的相应径向线之间的夹角α均相等且非0°。

在一些实施例中，所述筒形部的顶壁为截圆锥形或圆锥形。

在一些实施例中，所述筒形部的所述顶壁的锥角θ满足：60°≤θ≤120°。

在一些实施例中，所述进气管内的气体流速v满足：20m/s≤v≤30m/s。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的下行床的示意图；

图2是图1中所示的下行床中的布料器的示意图；

图3是根据本发明实施例二的布料器的示意图；

图4是根据本发明实施例三的布料器的示意图；

图5是根据本发明实施例四的布料器的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的布料器的截面图。

附图标记：

下行床100；

炉膛1；料仓2；

布料器3；筒形部31；顶壁311；出气口310；出气管32；斜切面321；

进气管4；注料调节阀5；通气调节阀6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图描述根据本发明实施例的下行床100。

如图1所示，根据本发明实施例的下行床100，包括：炉膛1、料仓2、布料器3以及进气管4。

料仓2设在炉膛1的上方以用于向炉膛1内注入物料。例如在图1所示的示例中，料仓2的底部可以敞开以限定出排料口，炉膛1的顶部可以敞开以限定出进料口，料仓2设在炉膛1的上方，且排料口与进料口上下正对且接通，从而料仓2可以通过其底部的排料口以及炉膛1顶部的进料口向炉膛1内部注入物料，而且，注入的物料可以在重力的作用下自由落体。

可选地，参照图1，下行床100还可以包括注料调节阀5，注料调节阀5设在料仓2与炉膛1的连通处以调节料仓2向炉膛1的注料情况，例如可以设在排料口处、或进料口处，由此，通过调节注料调节阀5，可以有效地提高料仓2向炉膛1内部注入物料的流量，且在必要时还可以阻断连通处，以使料仓2停止向炉膛1内注入物料。由此，下行床100可以更好地适应实际生产需求。

布料器3设在炉膛1内且包括立式设置且顶部封闭的筒形部31，也就是说，筒形部31的外形为筒形(但不限于圆筒形)，且筒形部31的顶壁311为封闭结构，筒形部31的中心轴线可以自上向下完全竖直延伸、还可以自上向下倾斜延伸，筒形部31上具有多个出气口310，每个出气口310均贯穿筒形部31的侧壁，以连通筒形部31的内部(即筒形部31的位于其筒壁厚度方向上的两侧中的靠近其自身中心轴线的部分)和外部(即筒形部31的位于其筒壁厚度方向上的两侧中的远离其自身中心轴线的部分)，多个出气口310在筒形部31的周向和/或轴向上间隔开分布，也就是说，多个出气口310可以仅在筒形部31的周向上间隔开分布，多个出气口310还可以仅在筒形部31的轴向上间隔开分布，多个出气口310还可以既在筒形部31的周向上间隔开分布、又在筒形部31的轴向上间隔开分布。

在本发明的一些实施例中，筒形部31上具有在筒形部31的轴向上间隔开分布的n排出气口310，每排出气口310包括在筒形部31的周向上间隔开分布的m个出气口310，其中，1≤n≤4，6≤m≤30。也就是说，出气口310在上下方向上可以设置为1排～4排(例如图2中出气口310为一排、例如图3和图4中出气口310为两排、例如图5中出气口310为三排)。进一步地，每排中出气口310的数量可以根据气体流量和流速确定，例如一般可以为6个～30个。例如在图6所示的具体示例中，其中一排中出气口310的数量可以为12个。

在本发明的一些实施例中，形成为圆形孔的出气口310的中心轴线与筒形部31的相应径向线之间的夹角α满足：0°≤α≤75°。也就是说，每个出气口310的中心轴线(例如图6中所示的线x)与布料器3的过该中心轴线的内端点(例如图6中所示的点o)的径向线(例如图6中所示的线y)之间的夹角α的取值范围可以为0°～75°，也就是说，α可以为0°～75°中的任一值，例如α可以为0°、45°、75°等等。由此，方便加工且可以针对性地调节布料效果。

进一步优选地，在筒形部31的周向上间隔开分布的多个出气口310中的每个出气口310的中心轴线与筒形部31的相应径向线之间的夹角α均相等且非0°。也就是说，同一排中的每个出气口310的中心轴线与布料器3的过该中心轴线的内端点的径向线之间的夹角α均相等且为非0°取值，也就是说，同一排中的每个出气口310的倾斜方向均相同。由此，可以使气流呈旋转状态喷出来扰动物料、从而使得物料的分布更加均匀，取得更好的布料效果。

如图1所示，进气管4为管形，且进气管4的一端(例如图1中所示的左端)位于炉膛1外、另一端(例如图1中所示的右端)穿入炉膛1内且与筒形部31内部连通，例如进气管4的另一端可以与筒形部31的底壁通过螺纹结构(例如底壁上具有内螺纹孔，进气管4的另一端上具有外螺纹)相连且与筒形部31的内部连通，以向筒形部31内部供气，供入到筒形部31内的气体通过多个出气口310吹出到炉膛1内、即吹出到炉膛1与筒形部31之间的物料腔内，以将炉膛1内的物料吹散，即将从料仓2注入到筒形部31内的物料吹散。

可选地，参照图1，下行床100还可以包括：通气调节阀6，通气调节阀6设在进气管4上以调节进气管4向筒形部31内的供气情况，例如可以根据物料的注入流量来调节进气管4内的气体流速和气体流量，例如在物料注入流量较大时，可以提高气体流速，而在物料注入流量较小时，可以降低气流流速，从而在确保布料均匀性的前提下，还可以适应节能的发展需求。

优选地，布料器3设在炉膛1与料仓2的连通处的正下方。由此，可以更加有效地提高物料的均匀分散效果。优选地，炉膛1的顶部的横截面积从上向下逐渐增大，料仓2的底部的横截面积从上向下逐渐减小，由此，可以更加有效地提高布料均匀性。

根据本发明一个实施例的下行床100，在其工作的过程中，可以利用高速气体作为物料扩散的动力源，使物料更加均匀地分布开。具体而言，可以使气体以一定的压力和流速进入进气管4，然后通过进气管4流入筒形部31内部，气体在筒形部31内部进行缓冲后，可以均匀地分配到多个出气口310处，当出气口310的孔径较小时，筒形部31内的气体可以通过多个出气口310以更高的速度吹出到炉膛1内，从而施加给炉膛1内下行的物料(如固体颗粒)一个大体水平的推力，使得物料(如固体颗粒)具有沿大体水平方向的运动趋向，从而达到均匀布料的目的。

优选地，筒形部31的中心轴线沿竖直方向延伸，每个出气口310均沿水平方向贯穿筒形部31的侧壁。由此，布料器3可以将炉膛1内的物料吹散的更加均匀。优选地，出气口310可以为圆形孔(如图3和图5所示)、条形孔(如图4所示)等。由此，由出气口310吹出的气体流速更高，可以更好地将物料吹散。优选地，进气管4内的气体流速v满足：20m/s≤v≤30m/s，由此，出气口310可以更加可靠地吹出高速气流以进一步提高布料均匀性。

在本发明的一个实施例中，至少一个出气口310内插配有出气管32，出气管32的至少部分位于筒形部31外，也就是说，出气管32可以由出气口310的边沿向筒形部31外部延伸，而且，出气管32还可以有出气口310的边沿向筒形部31内部延伸，这样，筒形部31内部的气体可以通过出气口310、由出气管32吹送到炉膛1内以吹散物料。由此，通过设置出气管32，一方面可以有效地避免下落的物料阻塞出气口310的问题，另一方面可以使气体更加集中、以更大的作用力作用到物料上，使得下落的物料可以更加均匀地分散开。当然，本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，出气管32也可以不是必须的，也就是说，每个出气口310还可以均不插配有出气管32。

进一步地，参照图1和图2，出气管32的位于布料器3外的一端(即出气管32的出气端)的端面形成为从上到下朝向布料器3的中心轴线方向倾斜延伸的斜切面321。由此，可以有效地避免下落的物料阻塞出气管32的出气端的问题，确保出气管32可以顺利吹气。

如上文所述，筒形部31的顶壁311为封闭结构，筒形部31的顶壁311为截圆锥形(例如，锥角θ可以为：60°≤θ≤120°)、即类似“伞”形，或者说，筒形部31的顶壁311的横截面积从上向下逐渐增大，由此，下落到筒形部31的顶壁311上的物料，在沿着顶壁311向下滑落的过程中，可以在顶壁311的周向上均匀地分散开以完成一次布料，当已经被筒形部31的顶壁311预分散开的物料再降落时，可以被出气口310排出的气体吹散以完成二次布料，由此，布料器3可以实现两次布料，使得下落的物料可以更加均匀且充分地分散开。另外，由于顶壁311形成为截圆锥形，物料可以沿着顶壁311顺利下滑，从而可以有效地避免物料积聚在筒形部31的顶壁311上，以有效地防止物料将筒形部31的顶壁311压损，提高布料器3的使用寿命。

下面，参照图1-图5，描述根据本发明四个具体实施例的下行床100，其中，不同实施例中相同的部件采用相同的标号。

实施例一

如图1和图2所示，下行床100包括：料仓2、位于料仓2正下方的炉膛1、位于炉膛1内的布料器3、以及与布料器3连通的进气管4，其中，布料器3包括筒形部31和出气管32，筒形部31的中心轴线沿竖直方向延伸且顶壁311为截圆锥形，筒形部31的顶壁311与炉膛1顶部进料口之间的竖直距离h与进料口的直径d大体相等，筒形部31的顶壁311的最大直径(即顶壁311的最下端直径)d为进料口直径d的1/3(即d＝1/3d)，筒形部31的顶壁311的锥角θ为：60°≤θ≤120°。

如图2所示，筒形部31的周壁面上具有单排设置的多个圆形的出气口310，即多个出气口310在筒形部31的轴向上位于同一横截面处，且多个出气口310在筒形部31的周向上均匀地间隔开分布。每个出气口310的直径均为其与筒形部31的最下端之间的距离的一半，即l＝2δ，其中，δ为出气口310的直径，l为出气口310的最下端与筒形部31的最下端之间的距离。

另外，每个出气口310的直径可以与物料的颗粒直径大体相等，例如，对于颗粒直径为4mm～16mm的物料，出气口310的直径δ也可以为4mm～16mm。进气管4内的气体流速根据物料介质而不同、需经计算确定，例如对于密度小于等于1t/m³的物料，进气管4内的气体流速可以为5m/s～50m/s。

实施例二

本实施例二与实施例一的结构大体相同，不同之处仅在于：筒形部31上的出气口310的数量及分布情况。如图3所示，筒形部31上具有两排出气口310，每排出气口310包括8个出气口310，每排出气口310中的8个出气口310在筒形部31的轴向上位于同一横截面处，且每排出气口310中的8个出气口310在筒形部31的周向上均匀地间隔开分布。另外，筒形部31上的多个出气口310中的任意两个在筒形部31的轴向上均不正对。

实施例三

本实施例三与实施例二的结构大体相同，不同之处仅在于：筒形部31上的出气口310的形状和数量。如图4所示，每个出气口310均构造成条形。

实施例四

本实施例四与实施例二的结构大体相同，不同之处仅在于：筒形部31上的出气口310的数量及分布情况。如图5所示，筒形部31上具有三排出气口310，每排出气口310中的多个出气口310在筒形部31的轴向上位于同一横截面处，且每排出气口310中的多个出气口310在筒形部31的周向上均匀地间隔开分布。另外，筒形部31上的多个出气口310中的任意两个在筒形部31的轴向上均不正对。

综上，根据本发明上述四个实施例可以看出，本发明要求保护的出气口310的形状、数量、排布方式等均可以根据实际要求选择。另外，进气管4内采用的气体也可以根据实际要求选择，例如氮气、空气、蒸汽等。

下面，描述根据本发明一个具体实施例的下行床100的实验结果。

根据本发明实施例的下行床100，在实验炉上进行物料的打散布置实验，通过测量落料层的高度来衡量其布料的均匀性，进气管4内的气体流速选用10m/s，物料的颗粒直径选为1mm，物料的颗粒堆密度选为1.3kg/cm³，顶壁311的锥角为90°。实验结果如下：落料层的最高厚度比最低厚度高3～5％，达到均匀布料的要求。

综上所述，根据本发明实施例的下行床100的布料系统，可以为用于石化热解中快速热解炉的非机械式布料系统，主要基于空气动力学理论，采用气体打散的方式对下行的固体小颗粒物料进行均匀的离散，以达到均匀布料的效果，其主要具有以下几方面优势：

(1)整体结构简单、制造简单、安装简单，操作方便灵活，故障率低，可靠性高，且减少了机械传动、降低了机械传动的故障率，可以适用于低温和高温度等多种环境，布料器3的结构可以实现多样化和大型化，易于实现工业化批量生产；

(2)采用气体作为动力源吹散下行的固体颗粒，使得布料器3不仅能够适用于比重较小的物料颗粒，还能够适用于比重较大的物料颗粒，另外由于气体沿筒形部31的径向向外吹散物料，而非吹出旋风形气流，从而物料颗粒不会沿周向回转的以磨损筒形部31的内壁，从而降低机械磨损；

(3)采用筒形部31的伞形顶壁311的一次布料和出气管32吹出的高速气流的二次布料，可以迅速且有效地实现均匀布料，降低能耗，且连续运行时间长，用气量少。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。