本發(fā)明涉及一種氣流分布板，特別是涉及一種用于流化床的氣流分布板。

背景技術(shù)：

流態(tài)化法作為一種高效的生產(chǎn)方式，廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、醫(yī)藥等行業(yè)。沸騰層是流態(tài)化技術(shù)的重要形式之一，它利用固體顆粒在流體中的懸浮狀態(tài)，完成一系列物理、化學(xué)變化過程。分布板是流化床(沸騰爐)的關(guān)鍵部件，它主要有兩個(gè)作用：(1)支撐物料，使物料在小于極限速度下，保持在固定區(qū)域內(nèi)不下落；(2)均分氣流，使整個(gè)容器內(nèi)氣流分配均勻。通常流化床的氣流分布板的工作氣流開孔率一般在0.5～1.5％之間。當(dāng)氣流分布板的工作氣流開孔率小于0.5％時(shí)，容易發(fā)生溝流現(xiàn)象，大部分氣體沒有與物料顆粒很好接觸就通過了床層，這在催化反應(yīng)時(shí)會引起催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率降低。由于部分顆粒沒有流化或流化不好，造成床層溫度不均勻，從而引起催化劑的燒結(jié)，降低催化劑的壽命和效率。工作氣流的低開孔率還會導(dǎo)致流化床的工作氣流孔分布過于稀疏，物料顆粒更容易團(tuán)聚而堵塞氣孔。

針對氣流分配均勻性問題，cn105423742a公開了一種帶有懸浮導(dǎo)流片的分布板，避免顆粒堵塞氣孔和均流作用；cn105289424a公開了采用風(fēng)帽和分布板之間的調(diào)節(jié)手段，控制風(fēng)量達(dá)到均流作用；cn105597655a公開了利用多層分布板，調(diào)節(jié)壓力分布使氣體速度均勻；

cn101985094a公開了正三角形的小孔分布方式，到達(dá)了較好的流化狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)雖然可在一定程度上起到均流作用，但對于一些超細(xì)、粘性和顆粒大小不均的固體顆粒，其流化速度差異性很大，尤其是超細(xì)粉末自然形成大量的團(tuán)聚，這些團(tuán)聚粉末由于氣體動力不足，不會形成沸騰層，而是沉降在分布板上。隨著堆積的時(shí)間的延長，粉末顆粒將堵塞氣孔，更為嚴(yán)重的情況下，可能導(dǎo)致流化床失效。

為此，cn103638877a公開了一種帶有攪拌系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器，將粘性團(tuán)聚顆粒打散來提高顆粒的流化穩(wěn)定性。這種方法由于攪拌的方向與氣流的方向垂直，才能利用剪應(yīng)力將團(tuán)聚分散，但這種方式將極大地干擾氣流的穩(wěn)定性。因此，如何提供一種既能減少物料團(tuán)聚顆粒堆積，又能降低高速氣流對流化床工作氣流穩(wěn)定性的干擾的技術(shù)，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種用于流化床的氣流分布板，所述的氣流分布板既能減少物料團(tuán)聚顆粒堆積，又能降低高速氣流對流化床工作氣流穩(wěn)定性的干擾。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于流化床的氣流分布板，所述氣流分布板包括一第一基板，所述第一基板上均勻分布有許多用于維持物料顆粒懸浮的一次風(fēng)通孔和與其配設(shè)的風(fēng)帽、以及至少一個(gè)用于吹散所述物料顆粒中團(tuán)聚顆粒的二次風(fēng)通孔和與其配設(shè)的風(fēng)帽，所述二次風(fēng)通孔設(shè)于與所述一次風(fēng)通孔相鄰的位置，通過所述二次風(fēng)通孔的二次風(fēng)的風(fēng)速大于通過所述一次風(fēng)通孔的一次風(fēng)的風(fēng)速，且向所述一次風(fēng)通孔提供一次風(fēng)的通道與向所述二次風(fēng)通孔提供二次風(fēng)的通道之間相互獨(dú)立。

一次風(fēng)用于維持流化床內(nèi)物料顆粒懸浮，物料顆粒由于粘性的作用，容易形成大的軟團(tuán)聚顆粒，臨界流化速度大幅度增加，而實(shí)際流化速度是根據(jù)實(shí)際顆粒大小而定，大的軟團(tuán)聚顆粒因動力不足，容易沉集在氣流分布板上。通過在相鄰一次風(fēng)通孔空隙設(shè)置二次風(fēng)通孔，并給予二次風(fēng)通孔較強(qiáng)風(fēng)，從而減少物料顆粒團(tuán)聚和堆積，當(dāng)軟團(tuán)聚顆粒分散后，由一次風(fēng)提供的流化床臨界風(fēng)速使所有物料顆粒完全進(jìn)入流態(tài)化。二次風(fēng)通道與一次風(fēng)通道相互獨(dú)立，能夠減少一次風(fēng)和二次風(fēng)相互干擾，降低二次風(fēng)對一次風(fēng)維持流化床內(nèi)物料顆粒懸浮的干擾，同時(shí)降低所述一次風(fēng)對所述二次次風(fēng)的干擾，保證所述二次風(fēng)具有充足的動能，能夠在小范圍、短時(shí)間內(nèi)集中吹散堆積在所述氣流分布板上的粘性團(tuán)聚顆粒，保證所述一次風(fēng)的風(fēng)帽的氣孔通暢，流化床能夠正常工作。

進(jìn)一步的，所述氣流分布板還包括一第二基板，所述第二基板的面積小于或等于所述第一基板的面積，所述第二基板平行設(shè)置在所述第一基板的下方，且所述第一基板與所述第二基板之間的間隔形成封閉的空腔，且所述空腔設(shè)有二次風(fēng)入口，所述二次風(fēng)入口通過所述空腔與所述二次風(fēng)通孔連通。該結(jié)構(gòu)氣流分步板的所述二次風(fēng)的開孔率小于所述一次風(fēng)的開孔率，所述二次風(fēng)通道的低開孔率結(jié)構(gòu)使得所述二次風(fēng)風(fēng)帽吹出的二次風(fēng)風(fēng)速相較于所述空腔內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)速進(jìn)一步增強(qiáng)，從而更容易吹散堆積在所述氣流分布板上的粘性團(tuán)聚顆粒。若一次風(fēng)與二次風(fēng)風(fēng)源風(fēng)速相同，所述二次風(fēng)經(jīng)過低開孔率結(jié)構(gòu)的所述二次風(fēng)通道后，從所述二次風(fēng)風(fēng)帽吹出的二次風(fēng)風(fēng)速遠(yuǎn)大于從所述一次風(fēng)風(fēng)帽吹出的一次風(fēng)風(fēng)速。

進(jìn)一步的，所述第一基板的二次風(fēng)開孔率小于0.5％。優(yōu)選的，所述第一基板的二次風(fēng)開孔率為0.2％～0.3％。若一次風(fēng)及二次風(fēng)以0.05m/s風(fēng)速供風(fēng)，所述氣流分布板的一次風(fēng)的開孔率設(shè)定為1％，所述二次風(fēng)開孔率設(shè)定為0.2％～0.3％，則通過所述一次風(fēng)通孔的所述一次風(fēng)風(fēng)速約為5m/s，通過所述二次風(fēng)通孔的所述二次風(fēng)風(fēng)速約為17m/s～25m/s，顯然所述第一基板的二次風(fēng)開孔率小于0.5％能夠大幅度提升所述二次風(fēng)風(fēng)速。

進(jìn)一步的，每一所述一次風(fēng)的通道貫穿所述第二基板形成一次風(fēng)入口，所述一次風(fēng)入口通過所述一次風(fēng)的通道與一次風(fēng)通孔連通。一次風(fēng)從一次風(fēng)入口進(jìn)入后，經(jīng)過封閉的一次風(fēng)的通道，從一次風(fēng)通孔吹出，一次風(fēng)的通道與二次風(fēng)的通道互相獨(dú)立，能夠減少一次風(fēng)與二次風(fēng)相互干擾。

進(jìn)一步的，所述第一基板包括一物料團(tuán)聚顆粒容易堆積的堆料區(qū)域，所述第二基板僅對應(yīng)所述堆料區(qū)域設(shè)置,所述二次風(fēng)通孔分布在所述第一基板上的所述堆料區(qū)域。所述堆料區(qū)域中物料團(tuán)聚顆粒堆積現(xiàn)象較嚴(yán)重，在該區(qū)域分布用于吹散團(tuán)聚顆粒的二次風(fēng)通孔，能夠大幅度改善物料團(tuán)聚顆粒堆積現(xiàn)象。二次風(fēng)通孔區(qū)域可根據(jù)堆料區(qū)域而對應(yīng)調(diào)整設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述二次風(fēng)的風(fēng)源通過外接反吹囊提供，所述反吹囊氣壓為2～10atm。用于提供充足的靜壓，使得所述二次風(fēng)風(fēng)源具有足夠的風(fēng)速。

進(jìn)一步的，所述反吹囊與所述二次風(fēng)入口之間設(shè)置用于控制送風(fēng)的電子閥，所述電子閥控制每5～30秒送風(fēng)一次，每次送風(fēng)0.3～2秒。通過電子閥能夠精準(zhǔn)地控制二次風(fēng)通孔送風(fēng)時(shí)間間隔及持續(xù)時(shí)間，每過5～30秒送風(fēng)0.3～2秒能夠在合適的時(shí)間間隔及持續(xù)時(shí)間內(nèi)給予所述二次風(fēng)通道較強(qiáng)風(fēng)，又基本不會影響所述一次風(fēng)維持物料顆粒懸浮狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述二次風(fēng)的風(fēng)速至少為所述一次風(fēng)的風(fēng)速的5倍。二次風(fēng)的風(fēng)速為一次風(fēng)風(fēng)速5倍以上時(shí)，二次風(fēng)具有足夠的風(fēng)速來吹散團(tuán)聚的物料顆粒。

進(jìn)一步的，所述二次風(fēng)通孔的孔徑小于所述一次風(fēng)通孔的孔徑。小孔徑的二次風(fēng)通孔使得通過二次風(fēng)通孔的二次風(fēng)的風(fēng)速增大，吹散團(tuán)聚物料顆粒的效果更好。

進(jìn)一步的，所述氣流分布板通過焊接成型或者通過3d打印一體成型。本發(fā)明的氣流分布板結(jié)構(gòu)簡單，可通過焊接成型，成本低，也可以通過3d打印成型，制造容易。

本發(fā)明中提及的許多表示至少兩個(gè)以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的氣流分布板的俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一氣流分布板沿圖1的a-a剖面的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的氣流分布板的俯視示意圖。

圖4為本發(fā)明對比例的氣流分布板的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

請參照圖1及圖2，本實(shí)施例的用于流化床的氣流分布板100包括第一基板10及第二基板20，第二基板20平行設(shè)置于第一基板10下面，第二基板20與第一基板10的間隔由側(cè)壁22封閉形成空腔25。第二基板20的面積等于第一基板10的面積，優(yōu)選的，第二基板20的面積小于第一基板10的面積。

第一基板10上均勻分布有許多用于維持物料顆粒懸浮的一次風(fēng)通孔11及至少一個(gè)用于吹散堆積的物料團(tuán)聚顆粒的二次風(fēng)通孔12，一次風(fēng)通孔11出口設(shè)有一次風(fēng)風(fēng)帽13，二次風(fēng)通孔12出口設(shè)有二次風(fēng)風(fēng)帽14，二次風(fēng)通孔12設(shè)于與一次風(fēng)通孔11相鄰位置。第一基板10的二次風(fēng)23的開孔率小于0.5％。向一次風(fēng)通孔11提供一次風(fēng)15的通道貫穿第二基板20，形成一次風(fēng)入口24，一次風(fēng)通道在空腔25內(nèi)為封閉式通道，一次風(fēng)15從一次風(fēng)入口24進(jìn)入，通過一次風(fēng)通道和一次風(fēng)通孔11后，從一次風(fēng)風(fēng)帽13吹出，一次風(fēng)15用于維持流化床內(nèi)物料顆粒的懸浮。側(cè)壁22設(shè)有二次風(fēng)入口21，二次風(fēng)23從二次風(fēng)入口21進(jìn)入，經(jīng)過空腔25及二次風(fēng)通孔12后，從二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出。一次風(fēng)15的通道與二次風(fēng)23的通道相互獨(dú)立，減少二次風(fēng)23與一次風(fēng)15的相互干擾，使得流化床內(nèi)物料顆粒的懸浮狀態(tài)更穩(wěn)定，也保證二次風(fēng)23具有充足的動能。氣流分步板100的二次風(fēng)23的開孔率小于一次風(fēng)15的開孔率，二次風(fēng)通道的低開孔率結(jié)構(gòu)使得二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出的二次風(fēng)23風(fēng)速相較于空腔25內(nèi)二次風(fēng)23風(fēng)速進(jìn)一步增強(qiáng)，從而更容易吹散堆積在氣流分布板100上的粘性團(tuán)聚顆粒。若一次風(fēng)15與二次風(fēng)23風(fēng)源風(fēng)速相同，二次風(fēng)23經(jīng)過低開孔率結(jié)構(gòu)的所述二次風(fēng)通道后，從二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出的二次風(fēng)23風(fēng)速遠(yuǎn)大于從一次風(fēng)風(fēng)帽13吹出的一次風(fēng)15風(fēng)速。

第一基板10包括一物料團(tuán)聚顆粒容易堆積的堆料區(qū)域101，堆料區(qū)域101為扇形區(qū)域，第二基板20僅對應(yīng)堆料區(qū)域101設(shè)置,二次風(fēng)通孔12分布在第一基板10上的堆料區(qū)域101。

采用草酸鈷作為原料為例，流化床的氣流分布板采用實(shí)施例一的氣流分布板100，其中二次風(fēng)23的風(fēng)源風(fēng)速為一次風(fēng)15的風(fēng)源風(fēng)速的5倍。二次風(fēng)23的風(fēng)源通過外接反吹囊(圖未示)從側(cè)面提供，反吹囊氣壓為5atm，反吹囊與二次風(fēng)入口21之間設(shè)置用于控制送風(fēng)的電子閥(圖未示)，電子閥控制二次風(fēng)23間斷式送風(fēng)，每5～30秒送風(fēng)一次，每次送風(fēng)0.3～2秒。二次風(fēng)23的送風(fēng)量遠(yuǎn)小于一次風(fēng)15的送風(fēng)量，減少二次風(fēng)23干擾流化床的穩(wěn)定、溫度等環(huán)境。

在表1所述的工作條件下，所述流化床的工作效果如下：

表1試驗(yàn)例1～7及對比例1～3的工作條件下，流化床的工作效果

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，未設(shè)置二次風(fēng)通孔12并給予二次風(fēng)23時(shí)，所述氣流分布板100的物料團(tuán)聚顆粒堆積較嚴(yán)重，對所述流化床的正常工作影響較大。而每次送風(fēng)間隔小于5秒時(shí)，所述流化床的一次風(fēng)15的穩(wěn)定性受到較多干擾，而每次送風(fēng)持續(xù)時(shí)間大于2秒時(shí)，所述流化床的一次風(fēng)15的穩(wěn)定性受到較多干擾。但是設(shè)置通二次風(fēng)23的二次風(fēng)通孔12相較于未設(shè)置通二次風(fēng)23的二次風(fēng)通孔12時(shí)，氣流分布板100的物料團(tuán)聚顆粒堆積情況都明顯改善。

氣流分布板100的第一基板10、第二基板20和側(cè)壁22通過焊接而成，當(dāng)然氣流分布板100也可以采用3d打印一體成型。

在改變的實(shí)施方式中，反吹囊氣壓在2～10atm的區(qū)間內(nèi)調(diào)整，且均能夠提供充足的靜壓，使得二次風(fēng)23風(fēng)源具有足夠的風(fēng)速。

在改變的實(shí)施方式中，在二次風(fēng)23的風(fēng)速大于一次風(fēng)15的風(fēng)速的5倍時(shí)，均能夠很好地與氣流分布板100配合，吹散沉積在第一基板10上的團(tuán)聚物料顆粒。

在改變的實(shí)施方式中，第一基板10的二次風(fēng)23的開孔率小于第一基板10的一次風(fēng)15的開孔率，均能夠使二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出的二次風(fēng)23風(fēng)速相較于空腔25內(nèi)二次風(fēng)23風(fēng)速明顯增強(qiáng)。

在改變的實(shí)施方式中，第一基板10的二次風(fēng)開孔率以0.2％～0.3％為佳，且均能夠使二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出的二次風(fēng)23風(fēng)速相較于空腔25內(nèi)二次風(fēng)23風(fēng)速明顯增強(qiáng)。

在改變的實(shí)施方式中，二次風(fēng)通孔12的直徑小于一次風(fēng)通孔11的直徑，進(jìn)一步增強(qiáng)二次風(fēng)23的風(fēng)速。

實(shí)施例二

請參照圖3，本實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同之處在于用于流化床的氣流分布板100’的堆料區(qū)域101’為位于中心的圓形區(qū)域，第二基板20’對應(yīng)堆料區(qū)域101’平行設(shè)于第一基板10的下方，且第二基板20’的面積小于第一基板10的面積。在實(shí)施例二中，流化床的氣流分布板100’的物料團(tuán)聚顆粒容易堆積的區(qū)域主要分布在中心區(qū)域，通過在中心區(qū)域的所述堆料區(qū)域101’設(shè)置用于吹散堆積的物料團(tuán)聚顆粒的二次風(fēng)通孔12，且第一基板10的二次風(fēng)23開孔率小于所述一次風(fēng)15開孔率，能夠使二次風(fēng)風(fēng)帽14吹出的二次風(fēng)23風(fēng)速相較于空腔25內(nèi)二次風(fēng)23風(fēng)速明顯增強(qiáng)，使得二次風(fēng)23具有充足的動力吹散堆積的物料團(tuán)聚顆粒。

對比例

請參照圖4，本對比例的氣流分布板100”包括第一基板10，第一基板10上設(shè)置許多均勻分布的用于維持物料顆粒懸浮的一次風(fēng)通孔11及至少一個(gè)用于吹散物料團(tuán)聚顆粒的二次風(fēng)通孔12，一次風(fēng)通孔11的出口設(shè)置一次風(fēng)風(fēng)帽13，二次風(fēng)通孔12的出口設(shè)置二次風(fēng)風(fēng)帽14。第一基板10的背面設(shè)置許多條二次風(fēng)管16，許多條二次風(fēng)管16連通所有二次風(fēng)通孔12，并對應(yīng)相鄰兩個(gè)一次風(fēng)通孔11的空隙設(shè)置，許多條二次風(fēng)管16由同一二次風(fēng)入口(圖未示)給風(fēng)。本對比例給予二次風(fēng)管16強(qiáng)風(fēng)，強(qiáng)風(fēng)經(jīng)過二次風(fēng)管16后衰減嚴(yán)重，而二次風(fēng)風(fēng)管16供風(fēng)結(jié)構(gòu)的二次風(fēng)18開孔率遠(yuǎn)大于實(shí)施例一的二次風(fēng)23開孔率，無法進(jìn)一步增強(qiáng)二次風(fēng)23的風(fēng)速，且在第一基板10的背面分布多條二次風(fēng)管16容易干擾一次風(fēng)15，二次風(fēng)通孔12數(shù)量較多，需要較多二次風(fēng)管16，難以在實(shí)施例一所述堆料區(qū)域101的有限空間內(nèi)分布這么多的二次風(fēng)管16。

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的幾種具體的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。