流化床换热管束支撑机构及流化床的制作方法

本技术属于流化床反应器设备制造，具体涉及一种流化床换热管束支撑机构及流化床。

背景技术：

1、流化床反应器是有机硅生产的核心设备之一。为了保证反应顺利、安全的进行，通常在流化床反应器内设置换热管束以及时移走反应放出的热量或及时加热维持反应的稳定性。由于构成换热管束的换热管管径小且长，因此需要在流化床反应器的轴向上设置一定数量的换热管束支撑机构，保证换热管的稳定性，避免换热管在高温和高气速状态下管子刚度下降产生振动引起换热管疲劳损伤，以及限制换热管沿流化床反应器径向的摆动。由于反应物从下向上运动，支撑结构的设置给反应物的流态化运动带来了阻碍，一定程度上影响了流化床的流化状态，影响反应效率，尤其对于流化床的反应区较长且具有多道支撑机构流化床，流化更加不畅通。此外，随着流化床向着大型化发展，传统的支撑结构也难以满足大型流化床的流态化运行需求。因此，如何开发一种适用于大型流化床的支撑机构，保证换热管稳定性的同时，提高流化床的流化通畅性成为需要解决的难点问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种适用于大型流化床的支撑机构，该支撑机构在保证换热管稳定性的同时，使流化床运行时的流化阻力更小、流化通畅性更佳。

2、本实用新型的另一目的是提供一种流化床。

3、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

4、一种流化床换热管束支撑机构，所述支撑机构包括多个套接在换热管外周侧的套管以及筋板，所述支撑机构具有重复的单元，所述单元包括第一单元，所述第一单元包括七个套管和八个筋板，所述第一单元的六个套管为边缘套管且呈正六边形排布并分别位于所述正六边形的顶点处，所述第一单元剩余的一个套管为中心套管且位于所述正六边形的中心处，所述第一单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接或通过三个筋板与其任意三个边缘套管相连接，所述第一单元剩余的筋板分别连接在所述第一单元相邻的两个边缘套管之间作为正六边形的边，

5、相邻的两个单元之间共用一个边缘套管或共用两个边缘套管和连接在这两个边缘套管之间的筋板或不共用筋板和套管，当不共用筋板和套管时，所述相邻的两个单元相邻近的边缘套管之间通过筋板相连接，

6、每个所述套管上最多连接五个筋板。

7、现有的支撑机构通常包括套管、筋板以及外围固定圈，套管与其相邻的套管之间通过筋板相连接，一个套管的周边连接6个筋板，套管和筋板呈三角形结构排布，此种结构稳定性好，但所需筋板数量多，既增加了流化阻力，又增加了支撑机构的重量。有研究者设计出新的结构，通过减少套管周边的连接数量，使一个套管的周边连接4个筋板，这4个筋板呈交叉设置，即使套管和筋板呈菱形结构排布，一定程度上减少了流化阻力，减轻了支撑机构的重量，但是所需筋板的数量仍然较多。尽管减少筋板能够减小流化阻力、减轻支撑机构的重量，但是也会影响换热管束的稳定性，尤其对于大型流化床换热管管束影响明显。本申请通过设置重复的第一单元，使第一单元的七个套管通过八个筋板相连接并排布成正六边形结构，相较于上述方案，所需筋板数量更少、阻力更小，并且正六边形结构稳定，适用于大型流化床。此外，本申请的支撑机构取消了外围固定圈和外围筋板，直接将支撑机构连接在换热管束上，进一步减轻了重量，对于大型流化床建立更好的流态化有利。

8、优选地，当所述第一单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接时，这两个筋板为中心筋板且相互交叉设置并作为正三角形的边。正三角形结构稳定性更好，如此设置使得中心套管的连接稳定性更佳。

9、进一步优选地，位于所述换热管束前半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元前侧的边缘套管相连，位于所述换热管束后半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元后侧的边缘套管相连；

10、或者位于所述换热管束前半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元后侧的边缘套管相连，位于所述换热管束后半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元前侧的边缘套管相连。

11、一些实施方式中，所述支撑机构沿左右方向对称设置。

12、优选地，所述单元还包括第二单元，所述第二单元包括七个套管和七个筋板，所述第二单元的六个套管为边缘套管且呈正六边形排布并分别位于该正六边形的顶点处，所述第二单元剩余的一个套管为中心套管且位于该正六边形的中心，所述第二单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接或通过四个筋板与其任意四个边缘套管相连接，所述第二单元剩余的筋板分别连接在其两个相邻的边缘套管之间作为正六边形的边，

13、所述第二单元一个或多个为一组设置在所述第一单元之间。

14、一些实施方式中，当所述第二单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接时，所述第二单元的这两个筋板为中心筋板且相交叉设置并作为正三角形的边。

15、进一步地，所述换热管束前半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元前侧的边缘套管相连，所述换热管束后半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元后侧的边缘套管相连；或者所述换热管束前半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元后侧的边缘套管相连，所述换热管束后半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元前侧的边缘套管相连。

16、一些实施方式中，当所述第二单元的中心套管通过四个筋板与其任意四个边缘套管相连接时，所述第二单元的这四个筋板呈“×”形排布。

17、优选地，位于所述换热管束外周侧的套管和/或未构成单元的套管通过筋板与其相邻单元的边缘套管相连接。

18、优选地，所述筋板上端部向上拱起且呈锥形，所述筋板下端部向下拱起且呈倒置的锥形。由于反应物固态的硅粉颗粒度粗糙且坚硬，在流化床运行中对支撑机构的冲刷和磨损极为严重，通过设置锥形的上端部和下端部能够大大减少流动的硅粉对筋板的磨损。另外上端部的锥形设计还能够减少回落硅粉的堆积，破坏涡流的形成；下端部的锥形设计还可以减少反应物向上运动的阻力以及可以刺破反应气泡，促进流态化的充分流动。

19、进一步优选地，所述筋板上端部或所述筋板下端部的侧面与上下方向的夹角为15～60°。

20、优选地，所述筋板的厚度为5～15mm。

21、优选地，所述筋板的高度为50～250mm。

22、优选地，所述筋板与套管焊接一体。

23、本实用新型还提供一种流化床，包括流化床体以及分布在所述流化床体内的换热管束，所述流化床还包括如上所述的支撑机构，所述支撑机构具有沿着所述流化床体的轴向排布的多个。

24、由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

25、本实用新型的支撑机构稳定性好、流化阻力更小、流化通畅性更佳，适用于大型的流化床。

技术特征：

1.一种流化床换热管束支撑机构，所述支撑机构包括多个套接在换热管外周侧的套管以及筋板，其特征在于：所述支撑机构具有重复的单元，所述单元包括第一单元，所述第一单元包括七个套管和八个筋板，所述第一单元的六个套管为边缘套管且呈正六边形排布并分别位于所述正六边形的顶点处，所述第一单元剩余的一个套管为中心套管且位于所述正六边形的中心处，所述第一单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接或通过三个筋板与其任意三个边缘套管相连接，所述第一单元剩余的筋板分别连接在所述第一单元相邻的两个边缘套管之间作为正六边形的边，

2.根据权利要求1所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：当所述第一单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接时，这两个筋板为中心筋板且相互交叉设置并作为正三角形的边。

3.根据权利要求2所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：位于所述换热管束前半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元前侧的边缘套管相连，位于所述换热管束后半部分的第一单元的中心筋板与位于该第一单元后侧的边缘套管相连；

4.根据权利要求1所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：所述单元还包括第二单元，所述第二单元包括七个套管和七个筋板，所述第二单元的六个套管为边缘套管且呈正六边形排布并分别位于该正六边形的顶点处，所述第二单元剩余的一个套管为中心套管且位于该正六边形的中心，所述第二单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接或通过四个筋板与其任意四个边缘套管相连接，所述第二单元剩余的筋板分别连接在其两个相邻的边缘套管之间作为正六边形的边，

5.根据权利要求4所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：当所述第二单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接时，所述第二单元的这两个筋板为中心筋板且相交叉设置并作为正三角形的边；

6.根据权利要求5所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：当所述第二单元的中心套管通过两个筋板与其任意两个边缘套管相连接时，所述换热管束前半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元前侧的边缘套管相连，所述换热管束后半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元后侧的边缘套管相连；或者所述换热管束前半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元后侧的边缘套管相连，所述换热管束后半部分的第二单元的中心筋板与位于该第二单元前侧的边缘套管相连。

7.根据权利要求1所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：位于所述换热管束外周侧的套管和/或未构成单元的套管通过筋板与其相邻单元的边缘套管相连接。

8.根据权利要求1所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：所述筋板上端部向上拱起且呈锥形，所述筋板下端部向下拱起且呈倒置的锥形。

9.根据权利要求8所述的流化床换热管束支撑机构，其特征在于：所述筋板上端部或所述筋板下端部的侧面与上下方向的夹角为15～60°。

10.一种流化床，包括流化床体以及分布在所述流化床体内的换热管束，其特征在于：所述流化床还包括如权利要求1至9中任一项所述的支撑机构，所述支撑机构具有沿着所述流化床体的轴向排布的多个。

技术总结本技术提供一种流化床换热管束支撑机构及流化床。该支撑机构包括多个套管和筋板，其具有重复的第一单元，第一单元包括七个套管和八个筋板，其中六个套管为边缘套管且分别位于正六边形的顶点处，剩余一个套管为中心套管且位于正六边形的中心处并通过两个筋板与任意两个边缘套管相连接或通过三个筋板与任意三个边缘套管相连接，剩余筋板分别连接在相邻两个边缘套管之间作为正六边形的边，相邻的两个单元之间共用一个边缘套管或共用两个边缘套管和筋板或不共用筋板和套管，当不共用筋板和套管时，相邻的两个单元相邻近的边缘套管之间通过筋板相连接，每个套管上最多连接五个筋板。该支撑机构稳定性好、流化阻力更小、流化通畅性更佳。技术研发人员：张建东,王宁,骆静霞,徐启飞,王凯文,王开朋,蒋群,范文斌受保护的技术使用者：江苏江锅智能装备股份有限公司技术研发日：20231212技术公布日：2024/7/18