固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體的，屬于化工換熱設(shè)備長周期運(yùn)行領(lǐng)域，涉及一種固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，廣泛應(yīng)用于解決傳統(tǒng)外循環(huán)式流化床換熱器固體顆粒不能充分循環(huán)的問題。 背景技術(shù) [0002] 換熱器在石油、化工、能源等行業(yè)被廣泛使用。然而隨著使用時(shí)間增加，換熱器內(nèi)不可避免存在污垢粘附現(xiàn)象，從而導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效率降低，阻力增加，影響換熱器正常運(yùn)行。 [0003] 外循環(huán)式流化床換熱器作為一種新型換熱器，用以替換傳統(tǒng)換熱器，可以提高換熱器換熱效果，有效延長裝置運(yùn)行時(shí)間。 [0004] 固體顆粒能否在外循環(huán)式流化床換熱器內(nèi)充分流化和循環(huán)是外循環(huán)式流化床換熱器能否正常運(yùn)行的前提條件。在換熱器液相正常流速范圍內(nèi)，所使用的固體顆粒一般均能很好流化，而固體顆粒能否充分循環(huán)往往成為制約外循環(huán)式流化床換熱器大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。由于傳統(tǒng)外循環(huán)式流化床換熱器中下降管和液固分離器一路管路阻力小，固體顆粒往往在下降管內(nèi)被向上的液相托住，形成短路，造成固體顆粒無法充分循環(huán)，因而影響了外循環(huán)式流化床換熱器的正常使用。 [0005] 文獻(xiàn)US6350928公開了一種外循環(huán)式流化床換熱器，文獻(xiàn)US5676201公開了另一種外循環(huán)式流化床換熱器。上述流化床換熱器沒有設(shè)置明確的固體顆粒循環(huán)構(gòu)件，從而導(dǎo)致效果不佳，甚至不能正常運(yùn)行。文獻(xiàn)CN102921179公開了一種外循環(huán)式流化床換熱器，該流化床換熱器采用下降管和水平管之間安裝縮徑噴嘴，利用縮徑形成的負(fù)壓促使固體顆粒循環(huán)，這種結(jié)構(gòu)的外循環(huán)式流化床換熱器要求噴嘴設(shè)計(jì)和所使用工況嚴(yán)密契合，大多數(shù)情況下并不能實(shí)現(xiàn)固體顆粒充分循環(huán)，即便在十分有限的操作范圍內(nèi)固體顆粒可以循環(huán)，其循環(huán)效果也不佳。 [0006] 本發(fā)明提供一種固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，利用變徑管6、球形浮塞14、弧形擋板15構(gòu)成的體系實(shí)現(xiàn)固體顆粒充分循環(huán)，有針對(duì)性的解決了上述問題。 發(fā)明內(nèi)容 [0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中外循環(huán)式流化床換熱器固體顆粒不能充分循環(huán)的問題，提供一種固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器。該流化床換熱器具有固體顆粒循環(huán)量大、操作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因而能提供更強(qiáng)的防除垢和強(qiáng)化傳熱能力。 [0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，該流化床換熱器由加料罐1、換熱器2、液固分離器3、計(jì)量罐4、下降管5、變徑管6、水平管7、顆粒濾板8、液體儲(chǔ)槽9、液體循環(huán)泵10組成；變徑管6內(nèi)設(shè)置球形浮塞14；變徑管6下方下降管5和水平管7交匯處設(shè)置弧形擋板15；固體顆粒由加料罐1加入水平管7，水平管7連接換熱器2，換熱器2上端出口連接液固分離器3，液固分離器3分出來兩路，一路液相從顆粒濾板8上方溢出后進(jìn)入液體儲(chǔ)槽9，通過液體循環(huán)泵10回到換熱器2，另一路固相從下降管5經(jīng)過變徑管6回入水平管7。 [0009] 上述技術(shù)方案中，所述變徑管6從上到下先擴(kuò)徑后縮徑，擴(kuò)徑后管徑為下降管5管徑的2～3倍；擴(kuò)徑段長度范圍為50mm～80mm。 [0010] 上述技術(shù)方案中，所述球形浮塞14密度范圍為液相密度的1.5倍～3倍，直徑范圍為下降管5管徑的1.2倍～1.5倍。 [0011] 上述技術(shù)方案中，所述弧形擋板15一端固定在下降管5右管壁和水平管7上管壁交點(diǎn)處，另一端水平置于水平管7內(nèi)與水平管7下管壁形成液相流動(dòng)通道，所形成的液相流動(dòng)通道高度為水平管管徑的0.3倍～0.4倍；弧形擋板15長度范圍為100mm～200mm。 [0012] 上述技術(shù)方案中，所述計(jì)量罐4由透明材質(zhì)制成，計(jì)量罐4內(nèi)壁按照體積標(biāo)有刻度，標(biāo)有刻度部分體積為8升到12升。 [0013] 上述技術(shù)方案中，所述流化床換熱器使用的固體顆粒為惰性顆粒，具體指堆密度大于液相密度，具有一定硬度和強(qiáng)度，且不與使用場合系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的固體顆粒，優(yōu)選硅酸鋯珠、剛玉球、瓷球、氧化鋁珠、玻璃珠、鋼球、工程塑料、聚甲醛顆粒、聚四氟乙烯顆粒、小石子、切碎的金屬絲、膠球中的一種或多種，更優(yōu)選玻璃珠、氧化鋁珠和硅酸鋯珠。固體顆粒平均粒徑為2mm～5mm，固體顆粒在所述流化床換熱器內(nèi)的平均體積固含率為3％～ 8％。 [0014] 上述技術(shù)方案中，所述流化床換熱器使用的液相流體流速操作范圍為1m/s～4m/s。

1.一種固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，流化床換熱器由加料罐(1)、換熱器(2)、液固分離器(3)、計(jì)量罐(4)、下降管(5)、變徑管(6)、水平管(7)、顆粒濾板(8)、液體儲(chǔ)槽(9)、液體循環(huán)泵(10)組成；固體顆粒由加料罐(1)加入水平管(7)，水平管(7)連接換熱器(2)，換熱器(2)上端出口連接液固分離器(3)，液固分離器(3)分出來兩路，一路液相從顆粒濾板(8)上方溢出后進(jìn)入液體儲(chǔ)槽(9)，通過液體循環(huán)泵(10)回到換熱器(2)，另一路固相從下降管(5)經(jīng)過變徑管(6)回入水平管(7)；所述變徑管(6)內(nèi)設(shè)置球形浮塞(14)；變徑管(6)下方下降管(5)和水平管(7)交匯處設(shè)置弧形擋板(15)。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述變徑管(6)從上到下，變徑管(6)先擴(kuò)徑后縮徑；擴(kuò)徑后管徑為下降管(5)管徑的2～3倍； 擴(kuò)徑段長度范圍為50mm～80mm。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述球形浮塞(14)密度范圍為液相密度的1.5倍～3倍，直徑范圍為下降管(5)管徑的1.2倍～ 1.5倍。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述弧形擋板(15)一端固定在下降管(5)右管壁和水平管(7)上管壁交點(diǎn)處，另一端水平置于水平管(7)內(nèi)與水平管(7)下管壁形成液相流動(dòng)通道，所形成的液相流動(dòng)通道高度為水平管管徑的0.3倍～0.4倍；弧形擋板(15)長度范圍為100mm～200mm。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述計(jì)量罐(4)由透明材質(zhì)制成，計(jì)量罐(4)內(nèi)壁按照體積標(biāo)有刻度，標(biāo)有刻度部分體積為8升到12升。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述流化床換熱器使用的固體顆粒為堆密度大于液相密度，且不與使用場合系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的惰性顆粒，固體顆粒平均粒徑為2mm～5mm，固體顆粒在所述流化床換熱器內(nèi)的平均體積固含率為3％～8％。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體顆粒充分循環(huán)的外循環(huán)式流化床換熱器，其特征在于，所述流化床換熱器使用的液相流體流速操作范圍為1m/s～4m/s。