一種多級板式緩沖結(jié)構(gòu)的氣體分配器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將氣體流經(jīng)由入口均勻地導(dǎo)入反應(yīng)裝置或者反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)裝置用氣體分配器，以及該氣體分配器的安裝方法及其使用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]與氣體流體不均勻流入相關(guān)的問題是由于流入的水力直徑小于反應(yīng)器的水力直徑所致。其中水力直徑是流體力學(xué)的一個名詞術(shù)語，是指流道的截面積的4倍與其周長的比值。實驗室或者工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到將氣流通過其管道的水力直徑小于反應(yīng)裝置的入口的水力直徑情況。由于氣流流經(jīng)較狹小的管道入口進入較寬闊的反應(yīng)裝置的內(nèi)部時，流道條件的改變導(dǎo)致氣流不均勻的分布在該反應(yīng)器裝置的橫截面上。對于管型固體氧化物燃料電池的進氣，或者反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有連續(xù)固定床或有多通道的反應(yīng)流道，以及對裝填有固體反應(yīng)物的催化劑反應(yīng)管，反應(yīng)物不均勻分布的問題普遍存在。
[0003]管型固體氧化物燃料電池堆、連續(xù)固定床、或者裝填有固體反應(yīng)物的催化劑反應(yīng)管，或在反應(yīng)器中有多通道的反應(yīng)流道，通常位于該反應(yīng)器的中部7，氣體分配腔1的下部。
[0004]氣體入口位于分配腔1的側(cè)部或頂部。經(jīng)由該入口進入到反應(yīng)裝置內(nèi)部的氣流形成噴射流，沖擊管型固體氧化物燃料電池堆、固定床層或不均勻的進入裝填有固體反應(yīng)物的催化劑反應(yīng)管。經(jīng)過管型固體氧化物燃料電池堆或固定床形成氣體的非均勻流動，導(dǎo)致整個電堆或床層的橫截面上的氣體流的不均勻。同時也會引起固定床層變形產(chǎn)生凸凹不平的表面，增加氣流的不均勻性。當氣體直接進入裝填有固體反應(yīng)物的催化劑反應(yīng)管時，會導(dǎo)致每根反應(yīng)管的氣量分布不均勻，影響反應(yīng)效果，降低產(chǎn)率。
[0005]為了避免上述情況的發(fā)生，需要將氣體分配器用于氣體入口，以均勻分布氣體。一般的氣體分配器采用如下結(jié)構(gòu):安置在氣體入口正前方來防止氣體產(chǎn)生噴射流沖擊床層或催化管的上表面；在圓形反應(yīng)器中有采用多孔的防沖擊板結(jié)構(gòu)來阻止噴射流的沖擊。但是一級防沖擊板仍然不能有效地阻止上述問題的產(chǎn)生。
[0006]也有些設(shè)計采用多孔板或穿孔板等相類似能產(chǎn)生壓降的結(jié)構(gòu)來解決上述問題。但是，這些設(shè)計會產(chǎn)生高的壓降，增加運營成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供反應(yīng)裝置使用的一種多級板式緩沖結(jié)構(gòu)的氣體分配器，將氣體均勻的導(dǎo)入反應(yīng)裝置內(nèi)部，該氣體分配器可以確保氣體均勻的流過反應(yīng)裝置的橫截面并具有低壓降。
[0008]本發(fā)明已經(jīng)找到了一種解決方案來達到上述目的，采用一種用來將氣體經(jīng)過其管道的水力直徑小于反應(yīng)裝置的入口的水力直徑時，均勻地注入反應(yīng)器內(nèi)的氣體分配器。本發(fā)明提供的氣體分布器結(jié)構(gòu)設(shè)計，用于氣體通過管道的水力直徑小于反應(yīng)裝置的水力直徑的入口時，將氣體均勻地導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)，其中，氣體分配器1具備第一、第二橫向?qū)Я靼?、3和橫向擋板4，以及豎向?qū)Я靼?，形成折流，其中2與5接觸相交，3與氣體分配器1的側(cè)表面相交，4與氣體分配器1的外表面相交的同時與5接觸相交，形成流道。
[0009]具體描述為氣體分配器為一下端開口、上端密閉的方形筒體，于方形筒體內(nèi)的上部或中部橫向設(shè)有一擋板4，擋板的前后二側(cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接；擋板的左右二側(cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間留有空隙；
[0010]于擋板的上方豎向設(shè)有二個豎向?qū)Я靼?，豎向?qū)Я靼宓纳隙诉吘壟c方形筒體的上端內(nèi)表面間留有空隙，豎向?qū)Я靼宓那昂蠖?cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接，豎向?qū)Я靼宓南露诉吘壟c擋板的上表面間密閉連接；
[0011]于豎向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間橫向設(shè)有二個橫向?qū)Я靼?,橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的上端內(nèi)表面間、二個橫向?qū)Я靼彘g、以及橫向?qū)Я靼迮c擋板間均留有空隙；上方的橫向?qū)Я靼迮c豎向?qū)Я靼彘g密閉連接，上方的橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間留有空隙；下方的橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接，下方的橫向?qū)Я靼迮c豎向?qū)Я靼彘g留有空隙；
[0012]于二個豎向?qū)Я靼逯g的方形筒體側(cè)壁面上設(shè)有進氣口。
[0013]所述氣體分配器的使用不受反應(yīng)器類型的限制，特別適合于方形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器。所述氣體分配器用于作為管型固體氧化物燃料電池的燃料或空氣進氣分配腔來使用，或者用于具有多根催化管的反應(yīng)器進氣，也可以用于整體式催化床層的氣體進料。
[0014]所述氣體分配器包括二個橫向?qū)Я靼?、一個橫向擋板和一個豎向?qū)Я靼?，形成折流，而橫向或豎向?qū)Я靼宀痪窒抻谝粋€固定的方向，也可以有一定的角度來調(diào)節(jié)氣體的流動方向。
[0015]所述氣體分配器不受反應(yīng)器的具體幾何形狀的限制。主要適合于方形結(jié)構(gòu)。所述反應(yīng)器的進料位置也不受限制，可以是側(cè)方進料或傳統(tǒng)的頂部進料。
[0016]所述氣體分配腔是方形反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。氣體入口和氣體分配器可以很好地安裝在反應(yīng)器的上部或底部，以適應(yīng)反應(yīng)的需要。
[0017]所述氣體分配器中的垂直方向的隔板與分配器的邊緣的間距為隔板寬的2%至20%，隔板間距為氣體流的流動通道。
[0018]所述氣體分配器中的頂部水平方向的隔板與分配器的頂部的間距為隔板寬的2%至20%，隔板間距為氣體流的流動通道。
[0019]本發(fā)明還提供將上述氣體分配器裝在反應(yīng)裝置內(nèi)的安裝方法，包括直接焊接在反應(yīng)裝置上部，以及用螺絲和螺栓固定在反應(yīng)裝置上，針對多根催化反應(yīng)管的反應(yīng)裝置也可以采用導(dǎo)流管直接導(dǎo)入每根催化反應(yīng)管內(nèi)。
【附圖說明】
[0020]圖1為氣體分配器的實施例的氣體分配腔的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為氣體分配器的實施例的反應(yīng)裝置的縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1為本發(fā)明的氣體分配器的實施例的氣體分配腔的三維結(jié)構(gòu)示意圖。采用方形結(jié)構(gòu)的氣體進氣分配腔。6為進氣口，采用側(cè)方進料。氣體進入分配腔后，直接接觸第三橫向擋板4和豎向?qū)Я靼?,第三橫向擋板4只有一塊,引導(dǎo)物流向前方流動，而豎向?qū)Я靼?有兩塊，然后引導(dǎo)物流向上部流動，向兩側(cè)散開，進入第一橫向?qū)Я靼?控制的區(qū)域，橫向?qū)Я靼?有兩塊，引導(dǎo)物流向兩側(cè)流動，到達氣體分配腔1的側(cè)面，進入第二橫向?qū)Я靼?控制的區(qū)域，第二橫向?qū)Я靼?有兩塊，引導(dǎo)物流向內(nèi)側(cè)流動，到達豎向?qū)Я靼?的側(cè)面，弓丨導(dǎo)物流向下方流動，進入第三橫向擋板4控制的區(qū)域，再次引導(dǎo)物流向兩側(cè)流動，到達氣體分配腔1的側(cè)面，然后進入反應(yīng)裝置的中心部位7，反應(yīng)裝置可以為管型固體氧化物燃料電池、具有多根催化管的反應(yīng)器、固定床層或者整體式催化床層。
[0023]圖2為本發(fā)明的氣體分配器的實施例的反應(yīng)裝置的縱向剖視圖。剖視圖可以更加清晰地出示多級導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)的氣體分配腔，物流進入氣體分配腔(1)后，直接與第三橫向擋板4和豎向?qū)Я靼?接觸，第三橫向擋板4橫貫于氣腔截面，需要焊接到或用螺栓連接到氣腔的前后端板上，而兩塊豎向?qū)Я靼?引導(dǎo)物流向上部流動，進入第一橫向?qū)Я靼?，豎向?qū)Я靼?和第一橫向?qū)Я靼?在各自端頭連接(根據(jù)實際需要也可以有一定的交錯)，第一橫向?qū)Я靼?與氣體分配腔1的上部形成狹小的流道來分散物流，引導(dǎo)物流向兩側(cè)流動，到達氣體分配腔1的側(cè)面，進入第二橫向?qū)Я靼?控制的區(qū)域，第二橫向?qū)Я靼?直接連接到氣體分配腔1的側(cè)面，可以選擇焊接或螺栓連接，引導(dǎo)物流向內(nèi)側(cè)流動，到達豎向?qū)Я靼?的側(cè)面，引導(dǎo)物流向下方流動，進入第三橫向擋板4再次引導(dǎo)物流向兩側(cè)流動，到達氣體分配腔1的側(cè)面，然后進入反應(yīng)裝置，其中第一、第二橫向?qū)Я靼?、3、第三橫向擋板4和豎直方向的5為一個整體結(jié)構(gòu)連接到氣腔前后壁面。
【主權(quán)項】
1.一種多級板式緩沖結(jié)構(gòu)的氣體分配器，其特征在于: 氣體分配器為一下端開口、上端密閉的方形筒體，于方形筒體內(nèi)的上部或中部橫向設(shè)有一擋板，擋板的前后二側(cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接；擋板的左右二側(cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間留有空隙； 于擋板的上方豎向設(shè)有二個豎向?qū)Я靼?，豎向?qū)Я靼宓纳隙诉吘壟c方形筒體的上端內(nèi)表面間留有空隙，豎向?qū)Я靼宓那昂蠖?cè)邊緣與方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接，豎向?qū)Я靼宓南露诉吘壟c擋板的上表面間密閉連接； 于豎向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間橫向設(shè)有二個橫向?qū)Я靼?，橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的上端內(nèi)表面間、二個橫向?qū)Я靼彘g、以及橫向?qū)Я靼迮c擋板間均留有空隙；上方的橫向?qū)Я靼迮c豎向?qū)Я靼彘g密閉連接，上方的橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間留有空隙；下方的橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的內(nèi)表面間密閉連接，下方的橫向?qū)Я靼迮c豎向?qū)Я靼彘g留有空隙； 于二個豎向?qū)Я靼逯g的方形筒體側(cè)壁面上設(shè)有進氣口。2.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述豎向?qū)Я靼迮c方形筒體的上端內(nèi)表面的間距為豎向?qū)Я靼鍖挼?%至20%，此間距為氣體流的流動通道。3.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述上方的橫向?qū)Я靼迮c方形筒體的上端內(nèi)表面間的間距為上方的橫向?qū)Я靼鍖挼?%至20%，此間距為氣體流的流動通道。4.一種權(quán)利要求1-3任一所述氣體分配器的應(yīng)用，其特征在于: 所述氣體分配器應(yīng)用于采用氣體物料的反應(yīng)裝置中，所述氣體分配器的下方開口端可與采用氣體物料的反應(yīng)裝置的氣體物料入口相連。5.按照權(quán)利要求4所述氣體分配器的應(yīng)用，其特征在于: 所述反應(yīng)裝置為管型固體氧化物燃料電池堆、連續(xù)固定床、或者裝填有固體反應(yīng)物的催化劑反應(yīng)管，或在反應(yīng)器中有多通道的反應(yīng)流道。6.按照權(quán)利要求4或5所述氣體分配器的應(yīng)用，其特征在于: 氣體分配腔可以很好地安裝在反應(yīng)裝置的上部或底部，以適應(yīng)反應(yīng)的需要； 所述氣體分配腔可以采用包括直接焊接在反應(yīng)裝置上部，或用螺絲和螺栓固定在反應(yīng)裝置上，或針對多根催化反應(yīng)管的反應(yīng)裝置也可以采用導(dǎo)流管直接導(dǎo)入每根催化反應(yīng)管內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種反應(yīng)器用的具有多級板式緩沖結(jié)構(gòu)的氣體分配器，特別適合于方形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器。該氣體分布器用于在氣體通過管道的水力直徑小于反應(yīng)裝置的入口的水力直徑時，均勻的將氣體導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)，其中，氣體分配器具備橫向?qū)Я靼搴蜋M向擋板，以及豎向?qū)Я靼澹纬烧哿髁鞯馈?br>【IPC分類】B01J4/00, B01J8/06
【公開號】CN105289418
【申請?zhí)枴緾N201410255958
【發(fā)明人】崔大安, 程謨杰
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月10日