一种介质分布器及反应系统的制作方法

本发明涉及煤化工，具体涉及一种介质分布器及反应系统。

背景技术：

1、本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

2、含碳物质转化重整反应器，以含碳颗粒物为主要原料，采用蒸汽、氧气、二氧化碳及其混合物等物料作为氧化剂，按后续产品工艺路线需要制取原料气，使其更具运输经济性和利用效能，含碳物质反应产生的无机残渣呈熔融态由排渣控制系统间歇卸出。

3、含碳物质转化重整反应器，其氧化剂采用氧化剂分布器送入反应器内部反应区，其与反应器内强氧化性、强腐蚀性、强冲刷性、高温的工况环境直接接触，工况条件极其恶劣，其在工况条件下的耐受性能对反应器的运行周期起到重要的支持功能。

4、现已公知的类似氧化剂分布器或氧化剂、原料混合分布器，主要存在以下不足：内部结构设计存在缺陷，承受高温部位未能很好地进行热交换降温，导致承受高温的部件易受损故障，增加更换频率，增加更换成本。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的氧化剂分布器或氧化剂、原料混合分布器的承受高温部位易受损故障的缺陷，从而提供一种介质分布器及反应系统。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种介质分布器，包括：

4、芯组部件，一端为介质入口，另一端为介质喷出口；

5、外套部件，设置在所述芯组部件外围；

6、热交换组件，设置在所述芯组部件与外套部件之间，适于与所述介质喷出口和/或所述外套部件进行热交换。

7、进一步优化技术方案，所述芯组部件包括：

8、中心管组件，贯穿所述外套部件，所述中心管组件分设为进口段、中段和出口段，所述出口段的端部设置有喷嘴头；

9、喷头铸件，至少部分包覆于所述出口段外围；

10、喷头外壳，包覆于所述喷头铸件外围并与外套部件连接。

11、进一步优化技术方案，所述外套部件包括：

12、外套铸件，设置于芯组部件的中部及介质喷出口外围；

13、套筒，与外套铸件端面相抵接，设置在芯组部件的中部外围；

14、外套壳体，设置于外套铸件的外围；

15、安装法兰组件，适于将芯组部件定位至套筒上。

16、进一步优化技术方案，所述热交换组件包括：

17、第一热交换组件，与所述介质喷出口进行热交换；

18、和/或

19、第二热交换组件，与所述外套部件进行热交换。

20、进一步优化技术方案，所述第一热交换组件包括依次连通的第一工质入口接管、第一工质导入连通管、埋入管、第一工质导出连通管和第一工质出口接管，所述第一工质入口接管、第一工质导入连通管、埋入管、第一工质导出连通管和第一工质出口接管构成适于进行第一工质流通的第一工质流道；所述第一工质入口接管和第一工质出口接管设置在所述外套部件外部，所述第一工质导入连通管和第一工质导出连通管设置在所述中心管组件与所述外套部件之间，所述埋入管设置在所述喷头铸件内部并位于所述中心管组件外围；

21、和/或

22、所述第二热交换组件包括依次连通的第二工质入口接管、第二工质导入连通管、外套埋入管、第二工质导出连通管和第二工质出口接管，所述第二工质入口接管、第二工质导入连通管、外套埋入管、第二工质导出连通管和第二工质出口接管，构成适于进行第二工质流通的第二工质流道；所述第二工质入口接管和第二工质出口接管设置在所述外套部件外部，所述第二工质导入连通管和第二工质导出连通管设置在所述中心管组件与所述外套部件之间，所述外套埋入管设置在所述外套铸件内部。

23、进一步优化技术方案，所述埋入管螺旋绕设于所述中心管组件的出口段外围；

24、和/或

25、所述外套埋入管螺旋设置在外套铸件的内部或内侧；

26、和/或

27、所述第一工质导入连通管和/或第一工质导出连通管和/或第二工质导入连通管和/或第二工质导出连通管至少部分设置为弯曲构型，以具备任何方向膨胀差补偿功能。

28、进一步优化技术方案，所述第一工质导入连通管和/或第一工质导出连通管和/或第二工质导入连通管和/或第二工质导出连通管采用不锈钢、耐蚀合金材质的无缝管制成；

29、和/或

30、所述埋入管和/或外套埋入管采用低碳钢、有色金属或有色合金无缝管组件制成；

31、和/或

32、所述喷头外壳和/或外套壳体和/或套筒采用耐磨耐蚀材质制成。

33、进一步优化技术方案，所述中心管组件的中段外部包覆有保温绝热材料，保温绝热材料包含保温绝热层和保护层；

34、和/或

35、所述中心管组件的中段为真空绝热夹套或夹套内填充绝热层。

36、进一步优化技术方案，所述喷嘴头的中心线与中心管组件的中心线的夹角为0～23°。

37、进一步优化技术方案，还包括：

38、保护气体输送结构，设置在所述芯组部件与外套部件之间，适于向所述芯组部件与外套部件之间输送保护气体，并使得吹出的保护气体包裹在芯组部件喷出的介质外围，以改善工作条件并提高介质分布器整体的耐受能力。

39、进一步优化技术方案，所述保护气体输送结构包括：

40、保护气入口接管，设置在所述芯组部件或外套部件上，并与保护气体源相连通；

41、保护气排出间隙，设置在所述芯组部件与外套部件之间，适于将保护气体排出。

42、一种反应系统，包括：

43、反应区，由反应器壳体内部的耐火墙围设而成；

44、反应器接管，与所述反应器壳体连接；

45、所述的介质分布器，插装定位在所述反应器接管内部，所述介质分布器的介质喷出口指向反应区并与反应区连通，所述介质分布器的介质入口位于所述反应器壳体的外部。

46、进一步优化技术方案，所述介质分布器的射流垂直投影中心线与所述耐火墙纵向中心线的夹角为0～90°。

47、进一步优化技术方案，所述芯组部件的介质喷出口端部设置为锥状。

48、进一步优化技术方案，所述反应系统适用于含碳物质转化重整反应器和/或固定床液态排渣气化反应器和/或气流床液态排渣气化反应器和/或混合床液态排渣气化反应器。

49、本发明技术方案，具有如下优点：

50、1.本发明提供的一种介质分布器，将热交换组件设置在芯组部件与外套部件之间，热交换组件能够与介质喷出口进行热交换，有效地对芯组部件介质喷出口处的温度进行控制，使芯组部件的介质喷出口始终处于允许的工作温升范围。并且本发明中的热交换组件还可与外套部件进行热交换，有效地对外套部件的温度进行控制，使外套部件始终处于允许的工作温升范围。本发明通过热交换组件可实现承受高温的部位与工质的热交换，对承受高温的部位进行有效降温，以此提升承受高温部位的使用寿命，降低更换次数，能够适用于高温环境，具有耐高温性能，使用寿命更长。

51、2.本发明提供的一种介质分布器，中心管组件的中段外部包覆有保温绝热材料，保温绝热材料包含保温绝热层和保护层，有效控制高温氧化剂通过连通管的散热损失，并使得热交换工质仅在埋入管及外套埋入管处发生热交换，有效地提高了与喷头铸件及外套铸件的热交换效率。

52、中心管组件的中段还可为真空绝热夹套或夹套内填充绝热层，通过将中心管组件的中段进行绝热，同样能够避免中心管组件内部的介质与连通管之间发生热交换，使得热交换工质仅在埋入管及外套埋入管处发生热交换，以控制高温氧化剂向喷头铸件的热传导损失，同时降低喷头铸件所受的热强度。

53、本发明中心管组件的中段外部包覆有保温绝热材料的方式，或为真空绝热夹套或夹套内填充绝热层的方式，减少输送分布高温氧化剂的热量损失，同时让其承受高温的部位进行充分热交换降温，提高工况耐受强度。

54、3.本发明提供的一种介质分布器，第一工质导入连通管和/或第一工质导出连通管和/或第二工质导入连通管和/或第二工质导出连通管采用不锈钢、耐蚀合金材质的无缝管制成，其具有足够的承压性和工况耐腐蚀性。

55、埋入管和/或外套埋入管采用低碳钢、有色金属或有色合金无缝管组件制成，内部形成热交换工质流道，低碳钢、有色金属或有色合金无缝管导热性能良好，进而使得埋入管能够充分地与喷嘴头进行热交换，使得外套埋入管能够充分地与外套铸件进行热交换。

56、喷头外壳和/或外套壳体和/或套筒采用耐磨蚀、抗氧化的金属材料制成，进而能够更好地适应于高温的工况。喷头外壳为复合在喷头铸件头部外表面的耐磨耐蚀层，耐磨耐蚀层材质优选金属合金或金属陶瓷，喷头外壳与喷头铸件相互配合、互相防护，提高了工况下的综合耐受性能。外套壳体为复合在外套铸件与反应器内高温介质接触位置外部表面的耐磨耐蚀层，耐磨耐蚀层材质优选金属合金或金属陶瓷，耐磨耐蚀层与外套铸件相互配合、互相防护，提高了工况下的综合耐受性能。

57、本发明采取多重防护结构，使其具有较强的耐温、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能，实现较长的工况寿命周期。

58、4.本发明提供的一种介质分布器，其组合后在氧化剂送出端形成带保护气隙的阶梯凸台，阶梯凸台和保护气隙吹出的保护气，有效阻止氧化剂分布器出口高温氧化反应气流向耐火墙涌流，使氧化剂分布器周围耐火墙得到持久保护。本发明中的保护气体输送结构输送的保护气体位于喷嘴头的外围，通过保护气体将氧化剂包围，进而在氧化剂发生涌动时会被保护气体阻挡，且即便氧化剂涌动至耐火墙上，位于外围的保护气体会与耐火墙直接接触，进而对氧化剂分布器外围耐火墙进行保护，提高了耐火墙的工况寿命。

59、5.本发明提供的一种介质分布器，埋入管螺旋绕设于中心管组件的出口段外围。埋管弯制结构让低温热交换工质先进入喷嘴头所处工况较高温度区，如此设置以让第一热交换工质充分吸收反应器内部向喷头铸件施加的不同温区热量，使喷头铸件及其喷头外壳在允许的工作温升范围。

60、外套埋入管螺旋设置在外套铸件的内部或内侧，外套埋入管的内部形成第二热交换工质的螺旋流道，螺旋流道的作用是让第二热交换工质充分吸收反应器内部向外套铸件施加的高温热量，使外套铸件及外套壳体在允许的工作温升范围。

61、6.本发明提供的一种介质分布器，第一工质导入连通管和/或第一工质导出连通管和/或第二工质导入连通管和/或第二工质导出连通管至少部分设置为弯曲构型，即连通管设置为带曲线型弯曲结构，以具备任何方向膨胀差补偿功能，能充分吸收工况下部件温升不同造成的胀差，而不会导致相关部件因此损伤，以确保相关部件不会因温升差异而发生胀差破坏。

62、7.本发明提供的一种反应系统，芯组部件、外套部件、陶瓷防护砖各是独立整体，相互之间采用可拆连接，结合喷头铸件、外套铸件的外表具有按反应器内小外大的锥度，所以芯组部件、外套部件根据需要能容易地从反应器壳体向外抽出更换。芯组部件和/或外套部件发生故障时，在反应系统降温卸压后，不用清料即可根据需要将芯组部件和外套部件从反应器壳体外抽出更换，进而避免了需要人工进入反应系统进行部件拆装的复杂过程。热备更换结合只需更换其中的一个部件，大幅降低了检修费用并实现快速检修。

63、本发明易于热备在线更换，满足受损后的低成本、快速检修需要，以及在不同气化原料切换期间的快速调整更换需要。