一种水解燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器，具体地说是一种制备气相法二氧化硅过程中所使用的水解燃烧器。

背景技术

气相法二氧化硅，又名气相法白炭黑，是极其重要的高科技超微细无机新材料之一；由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。

气相法，又称水解法或燃烧法。其原料为四氯化硅、氧气(或空气)和氢气，高温下反应而成。四氯化硅在高温下气化后，与一定量的氢和氧(或空气)在高温下进行气相水解生成的纳米级气相法二氧化硅颗粒。我国气相法二氧化硅长期处于严重短缺状态，需要扩大生产规模来弥补国内生产的不足。国内大部分生产装置采用传统工艺，该工艺的缺点是产品质量不稳定、产能低且部件没有冷却容易损坏等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水解燃烧器。该水解燃烧器解决了现有工艺因喷嘴没有冷却从而导致产能无法提高、产品质量不稳定且部件没有冷却而容易损坏的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括依次连接的顶部喷嘴组件、上部组件及主体组件，其中顶部喷嘴组件包括汇合室及混合喷嘴，该汇合室包括直管及弯管，所述上部组件包括内锥体A及外夹套锥体，所述主体组件包括内腔体及外夹套，所述直管及弯管作为两种反应气体的进口相互连通，两种反应气体分别沿轴向及切向进入所述汇合室内混合；所述混合喷嘴的一端与直管连通，另一端与所述内锥体A的一端连接，该内锥体A的另一端与所述腔体相连通；所述内锥体A外部设有外夹套锥体，所述腔体的外部设有外夹套，所述混合喷嘴外部设有冷却套管，该冷却套管与混合喷嘴之间的空间中、外夹套锥体与内锥体A之间的空间中以及外夹套与腔体的空间中均充有循环的冷却水。

其中：所述混合喷嘴包括混合管、变径段及喷射管，该混合管的一端与所述直管相连，另一端与所述喷射管之间为变径段，该喷射管的内径小于所述混合管的内径。

所述腔体上设有人孔，该人孔的一端与腔体内部连通，另一端由所述外夹套穿出。

所述人孔具有夹套，该人孔的另一端分别设有与所述夹套内部相连通的人孔冷却水进口和人孔冷却水出口，通过所述人孔冷却水进口向夹套内部充入冷却水，冷却水由所述人孔冷却水出口排出进行循环，实现所述人孔的冷却。

所述夹套内部设有螺旋导流板。

所述腔体上设有凸缘管口，该凸缘管口的一端与腔体内部连通，另一端由所述外夹套穿出。

所述凸缘管口包括内锥体B、外锥体及凸缘法兰，该内锥体B的一端与腔体内部连通，所述外锥体的一端与外夹套相连，所述内锥体B的另一端及外锥体的另一端均由外夹套穿出，并设有凸缘法兰；所述外锥体与内锥体B之间的空间与所述外夹套与腔体之间的空间相连通。

所述外夹套与腔体之间的空间中设有焊接在腔体上的导流板。

所述内锥体A及外夹套锥体的一端设有上环板A，另一端设有下环板，所述腔体及外夹套的一端设有上环板B；所述上环板A与混合喷嘴的另一端相连，所述下环板与上环板B连接。

所述冷却套管上分别设有冷却套管冷却水进水口及冷却套管冷却水出水口，该冷却套管冷却水进水口及冷却套管冷却水出水口分别和所述冷却套管与混合喷嘴之间的空间相连通；所述外夹套锥体上分别设有上部组件冷却水进水口及上部组件冷却水出水口，该上部组件冷却水进水口及上部组件冷却水出水口分别和所述内锥体A与外夹套锥体之间的空间相连通；所述外夹套上分别设有主体组件冷却水进水口及主体组件冷却水出水口，该主体组件冷却水进水口及主体组件冷却水出水口分别和所述腔体与外夹套之间的空间相连通。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的汇合室包括了直管和弯管，一种气体轴向进入，另一种气体切向进入，汇合更加充分，改善了气体在设备内的流动状态，达到了均匀分布的目的，有利于反应产能提高。

2.本发明的混合喷嘴设置了变径段，提高了气体流速，使反应更加充分，提高了产品产量；另外，混合喷嘴外部设置了冷却套管，防止燃烧时局部温度过高造成设备损坏，提高了产品质量。

3.本发明的腔体上设置了带有冷却功能的人孔和带有冷却功能的凸缘管口，防止反应时局部温度过高造成设备损坏，提高了设备运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明顶部喷嘴组件及上部组件的内部结构放大图；

其中：1为汇合室，2为混合喷嘴，3为直管，4为弯管，5为混合管，6为变径段，7为喷射管，8为冷却套管，9为内锥体A，10为外夹套锥体，11为上环板A，12为下环板，13为腔体，14为外夹套，15为上环板B，16为导流板，17为人孔，18为凸缘管口，19为人孔冷却水进口，20为人孔冷却水出口，21为螺旋导流板，22为内锥体B，23为外锥体，24为凸缘法兰，25为冷却套管冷却水进水口，26为冷却套管冷却水出水口，27为上部组件冷却水进水口，28为上部组件冷却水出水口，29为主体组件冷却水进水口，30为主体组件冷却水出水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2所示，本发明包括依次连接的顶部喷嘴组件、上部组件及主体组件，其中顶部喷嘴组件包括汇合室1及混合喷嘴2，该汇合室1包括直管3及弯管4，弯管4与直管3组焊到一起；上部组件包括组焊到一起的内锥体A9、外夹套锥体10、上环板A11及下环板12，主体组件包括组焊到一起的内腔体13、外夹套14及上环板B15。混合喷嘴2的一端与直管3连通，另一端与内锥体A9的一端用螺栓连接，该内锥体A9的另一端与腔体13相连通。

本实施例的混合喷嘴2包括组焊到一起的混合管5、变径段6及喷射管7，混合管5的一端与直管3的一端相连，混合管5的另一端与喷射管7之间为变径段6，该喷射管7的内径小于混合管5的内径。直管3的另一端为一种反应气体的进口，弯管4的一端与直管3相连通，另一端为另一种反应气体的进口，两种反应气体分别沿轴向及切向进入汇合室1内充分混合。

本实施例的内锥体A9外部设有外夹套锥体10，内锥体A9及外夹套锥体10的一端设有上环板A11，另一端设有下环板12。本实施例的腔体13的外部设有外夹套14，腔体13及外夹套14的一端设有上环板B15。上环板A11与混合喷嘴2的另一端相连，下环板12与上环板B15连接。

本实施例的腔体13上设有人孔17，该人孔17的一端与腔体13内部连通，另一端由外夹套14穿出。人孔17具有夹套，该人孔17的另一端分别设有与夹套内部相连通的人孔冷却水进口19和人孔冷却水出口20，通过人孔冷却水进口19向夹套内部充入冷却水，冷却水由人孔冷却水出口20排出进行循环，实现人孔17的冷却。在夹套内部设有螺旋导流板21。

本实施例的腔体13上还设有凸缘管口18，该凸缘管口18的一端与腔体13内部连通，另一端由外夹套14穿出。凸缘管口18包括组焊到一起的内锥体B22、外锥体23及凸缘法兰24，该内锥体B22的一端与腔体13内部连通，外锥体23的一端与外夹套14相连，内锥体B22的另一端及外锥体23的另一端均由外夹套14穿出，并设有凸缘法兰24。外锥体23与内锥体B22之间的空间与外夹套14与腔体13之间的空间相连通。在外夹套14与腔体13之间的空间中设有焊接在腔体13上的导流板16。

本实施例的混合喷嘴2外部设有冷却套管8，该冷却套管8与混合喷嘴2之间的空间中、外夹套锥体10与内锥体A9之间的空间中以及外夹套14与腔体13的空间中均充有循环的冷却水。本实施例的所述冷却套管8上分别设有冷却套管冷却水进水口25及冷却套管冷却水出水口26，该冷却套管冷却水进水口25及冷却套管冷却水出水口26分别和冷却套管8与混合喷嘴2之间的空间相连通；外夹套锥体10上分别设有上部组件冷却水进水口27及上部组件冷却水出水口28，该上部组件冷却水进水口27及上部组件冷却水出水口28分别和内锥体A9与外夹套锥体10之间的空间相连通；外夹套14上分别设有主体组件冷却水进水口29及主体组件冷却水出水口30，该主体组件冷却水进水口29及主体组件冷却水出水口30分别和腔体13与外夹套14之间的空间相连通。

本发明的技术指示，如下表：

本发明的工作原理为：

两种反应气体经由汇合室2的直管3和弯管4汇合后进入混合喷嘴2，经由变径段6提高流速后进入水解燃烧器内部开始燃烧反应。燃烧过程中，冷却水会分别进入冷却套管8与混合喷嘴2之间的空间、内锥体A9与外夹套锥体10之间的空间、腔体13和外夹套14之间的空间、人孔17的夹套内和凸缘管口18的内锥体B22与外锥体23之间的空间，对设备的各部件进行冷却，防止燃烧产生的高温造成设备损坏；反应结束后产物经出口排出。

本发明解决了现有工艺产品质量不稳定、产能低且部件没有冷却容易损坏等问题，为先进的气相法二氧化硅生产装置大型化提供了可靠的保证。