一種多級板式緩沖結構的氣體分配器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將氣體流經由入口均勻地導入反應裝置或者反應器內部的反應裝置用氣體分配器，以及該氣體分配器的安裝方法及其使用范圍。
【背景技術】
[0002]與氣體流體不均勻流入相關的問題是由于流入的水力直徑小于反應器的水力直徑所致。其中水力直徑是流體力學的一個名詞術語，是指流道的截面積的4倍與其周長的比值。實驗室或者工業生產中經常會遇到將氣流通過其管道的水力直徑小于反應裝置的入口的水力直徑情況。由于氣流流經較狹小的管道入口進入較寬闊的反應裝置的內部時，流道條件的改變導致氣流不均勻的分布在該反應器裝置的橫截面上。對于管型固體氧化物燃料電池的進氣，或者反應器內設有連續固定床或有多通道的反應流道，以及對裝填有固體反應物的催化劑反應管，反應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、連續固定床、或者裝填有固體反應物的催化劑反應管，或在反應器中有多通道的反應流道，通常位于該反應器的中部7，氣體分配腔1的下部。
[0004]氣體入口位于分配腔1的側部或頂部。經由該入口進入到反應裝置內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物的催化劑反應管。經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物的催化劑反應管時，會導致每根反應管的氣量分布不均勻，影響反應效果，降低產率。
[0005]為了避免上述情況的發生，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構:安置在氣體入口正前方來防止氣體產生噴射流沖擊床層或催化管的上表面；在圓形反應器中有采用多孔的防沖擊板結構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生。
[0006]也有些設計采用多孔板或穿孔板等相類似能產生壓降的結構來解決上述問題。但是，這些設計會產生高的壓降，增加運營成本。
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明提供反應裝置使用的一種多級板式緩沖結構的氣體分配器，將氣體均勻的導入反應裝置內部，該氣體分配器可以確保氣體均勻的流過反應裝置的橫截面并具有低壓降。
[0008]本發明已經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過其管道的水力直徑小于反應裝置的入口的水力直徑時，均勻地注入反應器內的氣體分配器。本發明提供的氣體分布器結構設計，用于氣體通過管道的水力直徑小于反應裝置的水力直徑的入口時，將氣體均勻地導入反應器內，其中，氣體分配器1具備第一、第二橫向導流板2、3和橫向擋板4，以及豎向導流板5，形成折流，其中2與5接觸相交，3與氣體分配器1的側表面相交，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，于方形筒體內的上部或中部橫向設有一擋板4，擋板的前后二側邊緣與方形筒體的內表面間密閉連接；擋板的左右二側邊緣與方形筒體的內表面間留有空隙；
[0010]于擋板的上方豎向設有二個豎向導流板5，豎向導流板的上端邊緣與方形筒體的上端內表面間留有空隙，豎向導流板的前后二側邊緣與方形筒體的內表面間密閉連接，豎向導流板的下端邊緣與擋板的上表面間密閉連接；
[0011]于豎向導流板與方形筒體的內表面間橫向設有二個橫向導流板2,橫向導流板與方形筒體的上端內表面間、二個橫向導流板間、以及橫向導流板與擋板間均留有空隙；上方的橫向導流板與豎向導流板間密閉連接，上方的橫向導流板與方形筒體的內表面間留有空隙；下方的橫向導流板與方形筒體的內表面間密閉連接，下方的橫向導流板與豎向導流板間留有空隙；
[0012]于二個豎向導流板之間的方形筒體側壁面上設有進氣口。
[0013]所述氣體分配器的使用不受反應器類型的限制，特別適合于方形結構的反應器。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導流板、一個橫向擋板和一個豎向導流板，形成折流，而橫向或豎向導流板不局限于一個固定的方向，也可以有一定的角度來調節氣體的流動方向。
[0015]所述氣體分配器不受反應器的具體幾何形狀的限制。主要適合于方形結構。所述反應器的進料位置也不受限制，可以是側方進料或傳統的頂部進料。
[0016]所述氣體分配腔是方形反應器的結構。氣體入口和氣體分配器可以很好地安裝在反應器的上部或底部，以適應反應的需要。
[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]本發明還提供將上述氣體分配器裝在反應裝置內的安裝方法，包括直接焊接在反應裝置上部，以及用螺絲和螺栓固定在反應裝置上，針對多根催化反應管的反應裝置也可以采用導流管直接導入每根催化反應管內。
【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構示意圖。
[0021]圖2為氣體分配器的實施例的反應裝置的縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1為本發明的氣體分配器的實施例的氣體分配腔的三維結構示意圖。采用方形結構的氣體進氣分配腔。6為進氣口，采用側方進料。氣體進入分配腔后，直接接觸第三橫向擋板4和豎向導流板5,第三橫向擋板4只有一塊,引導物流向前方流動，而豎向導流板5有兩塊，然后引導物流向上部流動，向兩側散開，進入第一橫向導流板2控制的區域，橫向導流板2有兩塊，引導物流向兩側流動，到達氣體分配腔1的側面，進入第二橫向導流板3控制的區域，第二橫向導流板3有兩塊，引導物流向內側流動，到達豎向導流板5的側面，弓丨導物流向下方流動，進入第三橫向擋板4控制的區域，再次引導物流向兩側流動，到達氣體分配腔1的側面，然后進入反應裝置的中心部位7，反應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器、固定床層或者整體式催化床層。
[0023]圖2為本發明的氣體分配器的實施例的反應裝置的縱向剖視圖。剖視圖可以更加清晰地出示多級導流板結構的氣體分配腔，物流進入氣體分配腔(1)后，直接與第三橫向擋板4和豎向導流板5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，而兩塊豎向導流板5引導物流向上部流動，進入第一橫向導流板2，豎向導流板5和第一橫向導流板2在各自端頭連接(根據實際需要也可以有一定的交錯)，第一橫向導流板2與氣體分配腔1的上部形成狹小的流道來分散物流，引導物流向兩側流動，到達氣體分配腔1的側面，進入第二橫向導流板3控制的區域，第二橫向導流板3直接連接到氣體分配腔1的側面，可以選擇焊接或螺栓連接，引導物流向內側流動，到達豎向導流板5的側面，引導物流向下方流動，進入第三橫向擋板4再次引導物流向兩側流動，到達氣體分配腔1的側面，然后進入反應裝置，其中第一、第二橫向導流板2、3、第三橫向擋板4和豎直方向的5為一個整體結構連接到氣腔前后壁面。
【主權項】
1.一種多級板式緩沖結構的氣體分配器，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，于方形筒體內的上部或中部橫向設有一擋板，擋板的前后二側邊緣與方形筒體的內表面間密閉連接；擋板的左右二側邊緣與方形筒體的內表面間留有空隙； 于擋板的上方豎向設有二個豎向導流板，豎向導流板的上端邊緣與方形筒體的上端內表面間留有空隙，豎向導流板的前后二側邊緣與方形筒體的內表面間密閉連接，豎向導流板的下端邊緣與擋板的上表面間密閉連接； 于豎向導流板與方形筒體的內表面間橫向設有二個橫向導流板，橫向導流板與方形筒體的上端內表面間、二個橫向導流板間、以及橫向導流板與擋板間均留有空隙；上方的橫向導流板與豎向導流板間密閉連接，上方的橫向導流板與方形筒體的內表面間留有空隙；下方的橫向導流板與方形筒體的內表面間密閉連接，下方的橫向導流板與豎向導流板間留有空隙； 于二個豎向導流板之間的方形筒體側壁面上設有進氣口。2.如權利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述豎向導流板與方形筒體的上端內表面的間距為豎向導流板寬的2%至20%，此間距為氣體流的流動通道。3.如權利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述上方的橫向導流板與方形筒體的上端內表面間的間距為上方的橫向導流板寬的2%至20%，此間距為氣體流的流動通道。4.一種權利要求1-3任一所述氣體分配器的應用，其特征在于: 所述氣體分配器應用于采用氣體物料的反應裝置中，所述氣體分配器的下方開口端可與采用氣體物料的反應裝置的氣體物料入口相連。5.按照權利要求4所述氣體分配器的應用，其特征在于: 所述反應裝置為管型固體氧化物燃料電池堆、連續固定床、或者裝填有固體反應物的催化劑反應管，或在反應器中有多通道的反應流道。6.按照權利要求4或5所述氣體分配器的應用，其特征在于: 氣體分配腔可以很好地安裝在反應裝置的上部或底部，以適應反應的需要； 所述氣體分配腔可以采用包括直接焊接在反應裝置上部，或用螺絲和螺栓固定在反應裝置上，或針對多根催化反應管的反應裝置也可以采用導流管直接導入每根催化反應管內。
【專利摘要】本發明提供一種反應器用的具有多級板式緩沖結構的氣體分配器，特別適合于方形結構的反應器。該氣體分布器用于在氣體通過管道的水力直徑小于反應裝置的入口的水力直徑時，均勻的將氣體導入反應器內，其中，氣體分配器具備橫向導流板和橫向擋板，以及豎向導流板，形成折流流道。
【IPC分類】B01J4/00, B01J8/06
【公開號】CN105289418
【申請號】CN201410255958
【發明人】崔大安, 程謨杰
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月10日