專利名稱:噴嘴的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于霧化液-固漿液的雙流體噴嘴。
把由碳質(zhì)材料例如煤的部分氧化所產(chǎn)生的合成煤氣，送到立流式反應(yīng)器中，進一步與霧化的碳質(zhì)漿液反應(yīng)，能提高它的熱值。立流式反應(yīng)器可以是向上流動型也可以是向下流動型的。最重要的反應(yīng)發(fā)生在由碳質(zhì)漿液所提供的固定碳和含在合成煤氣中的CO2和水之間。這些反應(yīng)產(chǎn)生CO和H2，使合成煤氣的熱值增加。這些反應(yīng)是吸熱的，而且是利用了含在合成煤氣中的熱量。這些煤氣是在1090℃到1650℃的溫度范圍內(nèi)，典型的是在1370℃時被送入的。
合成煤氣通常是從一個輸流燃氣發(fā)生器直接外流時獲得，并送到一個立流式反應(yīng)器中。最一般的情況，碳質(zhì)漿液由水和顆粒狀的煤組成，而且一般含大約50%重的水。碳質(zhì)漿液是在霧化狀態(tài)下被送入立流式反應(yīng)器中，最好直接進入合成煤氣之中，以便實現(xiàn)碳質(zhì)漿液和合成煤氣均勻的彌散。
本發(fā)明的噴嘴特別適用于霧化送入立流式反應(yīng)器中的水煤氣。一般來說，供給漿液的煤應(yīng)碾碎成最細的狀態(tài)，以便全部達到ASTME11-70C篩子設(shè)計標準1.40mm(美國系列No.14)，而且至少80%達到ASTME11-70C篩子設(shè)計標準425μm(美國系列NO.40)。送到嘴嘴的霧化氣體最好是蒸汽，然而，其他氣體例如氮氣和合成煤氣也可以使用。
本主題的雙流體混合噴嘴包括一個能使氣體流過噴嘴的細長的第一導(dǎo)管，氣體被導(dǎo)入第一導(dǎo)管的上游末端，并從其下游最近端排出。該噴嘴還有一個至少其長度的一部分位于第一導(dǎo)管內(nèi)的細長的第二導(dǎo)管，該第二導(dǎo)管能使液-固漿液流過噴嘴，且液-固漿液的流動是與在第一導(dǎo)管內(nèi)的氣體流動相平行。液-固漿液被導(dǎo)入第二導(dǎo)管的上游末端，并從其下游最近端排出。從第一導(dǎo)管最近端排出的氣體和從第二導(dǎo)管最近端排出的液-固漿液均被排入一個彌散腔室。與彌散腔室成流體連通的是一個第三導(dǎo)管，在彌散腔室內(nèi)形成的彌散物通過第三導(dǎo)管排出噴嘴。重要的是，第三導(dǎo)管與第一導(dǎo)管的縱向軸線是成斜傾關(guān)系的。
為了制造經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)簡單，第二導(dǎo)管最好由細長的中心管的內(nèi)壁構(gòu)成，而第一導(dǎo)管由一個外管的內(nèi)壁和中心管的外壁構(gòu)成。如前所述的那樣，第二導(dǎo)管至少有一部分是在第一導(dǎo)管之中，因此，中心管的外徑要比外管的內(nèi)徑小使之中心管至少有一部分是在外管內(nèi)的。
第二導(dǎo)管可以同軸地配置在第一導(dǎo)管內(nèi)，或與第一導(dǎo)管的縱向軸線成角度配置。第二導(dǎo)管是選擇同軸配置或是選擇成角度配置取決于噴嘴頂部結(jié)構(gòu)形狀和后面會討論的第三導(dǎo)管所需的縱向長度。
正如前面所述的那樣，送入立流式反應(yīng)器的氣體是在反應(yīng)器的端頭導(dǎo)入，并沿與反應(yīng)器縱向軸線基本平行的路徑流動。送入反應(yīng)器端頭的氣體要有利于導(dǎo)入從安裝在反應(yīng)器側(cè)壁上的噴嘴出來的霧化過的液-固漿液。為了獲得最好的反應(yīng)結(jié)果，氣體和霧化過的液-固漿液必須是彼此之間高度彌散。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，獲得高度彌散的良好的反應(yīng)效率在于導(dǎo)入反應(yīng)器的霧化液-固漿液要與成定角度向上流動的氣流方向相交，氣體在反應(yīng)器的底部或者成定角度向下流動導(dǎo)入的，氣體在反應(yīng)器頂部導(dǎo)入。本發(fā)明的雙流體噴嘴是通過第三導(dǎo)管與第一導(dǎo)管成傾角關(guān)系使霧化液-固漿液成角度排出。由于具有如此定向的第三導(dǎo)管，本發(fā)明的雙流體噴嘴可以傳統(tǒng)方式安裝在反應(yīng)器的側(cè)壁上，即噴嘴的縱向軸與反應(yīng)器的縱向軸是成橫向的。第三導(dǎo)管的縱向軸與第一導(dǎo)管的縱向軸之間引成的角度范圍最好為100°～170°，其中更佳的范圍為130°～140°之中的一個。
本發(fā)明的雙流體噴嘴，在一種最佳的形式中，第一導(dǎo)管有一段縮小的部分，該部分的流道橫截面積比近縮小部分上游的流道橫截面積為小。因為第一導(dǎo)管是用于氣體流動的，因此縮小部分具有較小的流道橫截面積會導(dǎo)致通過其中的氣流速度增加。該縮小部分是在彌散腔室處終止，第二導(dǎo)管流出的液-固漿液也入彌散腔室。高速的氣流與液-固漿液相交，產(chǎn)生相同的彌散作用，起到使?jié){液霧化。如此形成的霧化液-固漿液和氣體的彌散物接著通過如前所述的第三導(dǎo)管。第三導(dǎo)管的流道橫截面積最好小于在其各自排出端處的第二導(dǎo)管和縮小部分的第一導(dǎo)管流道總的橫截面積。具有這樣結(jié)構(gòu)尺寸的第三導(dǎo)管，會使其中的液-固漿液進一步霧化而獲得最終要求的高的霧化程度。
本發(fā)明的這些和其它的特性通過下列的說明和附圖會進一步的全面理解，其中各附圖中示出的相同序號表示同一的部分。
圖1為本發(fā)明一個實施例的橫剖視圖。
現(xiàn)在參照圖1，從中能夠看到以序號10表示的雙流體噴嘴。噴嘴10包括一個具有內(nèi)壁11的外管12。噴嘴10的噴嘴頭14內(nèi)有切削成型的孔15。在內(nèi)壁11和孔15的界限內(nèi)配置有中心管20。對附圖中所示的實施例來說，液-固漿液經(jīng)由中心管20的內(nèi)壁23所限定的導(dǎo)管通道22流過噴霧10，氣體經(jīng)由以序號17表示的類似于環(huán)形的氣體導(dǎo)管流過噴嘴。氣體導(dǎo)管17由外管12的內(nèi)壁11和孔15的內(nèi)壁以及中心管20的外壁21所限定。氣體經(jīng)送進導(dǎo)管13送入氣體導(dǎo)管17。
中心管20大多與孔15的縱向軸線同軸設(shè)置，而且利用三個隔離物保持這種關(guān)系。其中兩個隔離物表示在圖1之中，以序號24和24a表示。隔離物大約以120°間隔設(shè)置。如果需要，隔離物可以有更多個。靠近管子20和孔15的排出端是彌散腔室25，該彌散腔室25是由錐形壁26所限定。導(dǎo)管28與彌散腔室25呈氣體連通，對附圖所示的實施例來說，導(dǎo)管28的縱向軸線與外管12的縱向軸線有一個成135°的角度a。噴嘴頭14的噴嘴面30的形狀是錐形，由于噴嘴面30是錐形，且導(dǎo)管28具有理想的長度，因此，導(dǎo)管20與外管12的縱向軸線偏斜成一定的角度是很方便的。
如在附圖中所能看到的，由于孔15使導(dǎo)管17形成了縮小部分，因此該部分的流道橫截面積就比與孔15剛相接的氣體導(dǎo)管17部分的流道橫截面積小。流動橫截面積的減小為氣體提供了更高的速度以及水煤漿液流和氣流之間在彌散腔室25中相遇時的合速度的顯著差異。這種速度的差異使得兩種流動相互間有良好的彌散和霧化。彌散體接著通過導(dǎo)管28，導(dǎo)管28的流道橫截面積小于導(dǎo)管20和孔15組合的流道橫截面積。流道橫截面積的這一減小又進一步導(dǎo)致彌散體的霧化。
各個導(dǎo)管的大小確定和角度a的選擇是取決于送入反應(yīng)器中氣態(tài)反應(yīng)物的送進速率、液-固漿液組成和送進速率、霧化氣體壓力和送進速率，以及要求霧化的程度。由于確定導(dǎo)管大小和角度要涉及很多相互制約的因素，因此最好用實驗方法確定。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，下列給出的噴嘴10的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)是在這樣的條件下取得的，即氣態(tài)反應(yīng)物是合成煤氣，其送到反應(yīng)器中的速率為380英尺3/小時(0.003m3/S);液-固漿液是含有50%重的水的水煤漿，其送進速率為42加侖/小時(0.04411/S);霧化氣體是氮氣，送到噴嘴10的速率為100磅/小時(45.36公斤/小時)。
上述條件下的噴嘴10的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)為外管12 1 1/2 英吋(38.1mm)直徑.310 SS SCH.40中心管20 1/8英吋(3.175mm)直徑310 SS SCH.40孔15 3/4英吋(19.1mm)直徑、1 11/16 英吋(4.286mm)長。
導(dǎo)管28 7/32英吋(5.6mm)直徑、相對于外管12的縱向軸線成135°角度、1.1英吋(27.9mm)長。
為了說明本發(fā)明的目的，在說明了典型的可確信的實施例和有關(guān)細節(jié)的同時，將要指出的是對于本技術(shù)領(lǐng)域：
的熟練的人而言，依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍顯然能夠做出各種變型和改進。
權(quán)利要求
1.一種雙流體混合噴嘴，它包括(a)一個能使氣流通過該噴嘴的細長的第一導(dǎo)管，氣體被導(dǎo)入第一導(dǎo)管的末端且從第一導(dǎo)管的最近端排入彌散腔室，(b)一個至少有一部分設(shè)置在第一導(dǎo)管內(nèi)的細長的第二導(dǎo)管，該第二導(dǎo)管能使液-固漿液與氣流平行流動流過噴嘴，液-固漿液被導(dǎo)入第二導(dǎo)管的末端且從第二導(dǎo)管最近端排入彌散腔室。(c)一個與彌散腔室成流體連通的和彌散腔室內(nèi)的彌散體經(jīng)其排出噴嘴的第三導(dǎo)管，該第三導(dǎo)管的縱向軸成傾角關(guān)系。
2.如權(quán)利要求
1所述的噴嘴，其中第三導(dǎo)管的縱向軸線與第一導(dǎo)管的縱向軸線形成一個在100°～170°范圍內(nèi)的角度。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的噴嘴，其中第三導(dǎo)管的縱向軸線與第一導(dǎo)管的縱向軸線形成一個在130°～140°范圍內(nèi)的角度。
4.如上述任意權(quán)利要求
之一所述的噴嘴，其中第一導(dǎo)管具有一段縮小部分，該部分的流道橫截面積小于其縮小部分上游部分的流道橫截面積。
5.如上述任意權(quán)利要求
之一所述的噴嘴，其中第三導(dǎo)管的流道橫截面積小于第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管在其各自排出端的流道總的橫截面積。
6.如上述任意權(quán)利要求
之一所述的噴嘴，其中第一導(dǎo)管具有一段縮小部分，該部分的流道橫截面積小于其縮小部分上游部分的流道橫截面積。
7.如上述任意權(quán)利要求
之一所述的噴嘴，其中第三導(dǎo)管的流道橫截面積小于第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管在其各自排出端的流道總的橫截面積。
專利摘要
一種用于霧化液—固漿液的雙流體噴嘴，包括霧化氣體流經(jīng)的第一導(dǎo)管和設(shè)置在第一導(dǎo)管中的第二導(dǎo)管，待霧化的液—固漿液經(jīng)第二導(dǎo)管。第一導(dǎo)管有一段縮小部分，它使流經(jīng)此處的氣體速度增加。該縮小部分終端接彌散腔室，從第二導(dǎo)管流出的液—固漿液也流入彌散腔室。高速氣體與液—固漿液相交，產(chǎn)生彌散，引起漿液的霧化。彌散體通過第三導(dǎo)管噴出，該導(dǎo)管與第一導(dǎo)管成傾角，且流道的橫截面積小于第一導(dǎo)管縮小部分和第二導(dǎo)管在其各自排出端的流道總橫截面積。
文檔編號C10J3/48GK87102818SQ87102818
公開日1987年11月11日 申請日期1987年3月11日
發(fā)明者查爾斯·由·利普 申請人:陶氏化學(xué)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan