Газораспределительная решетка аппарата кипящего слоя

 

1. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА A1U1APATA КИПЯЩЕГО СЛОЯ, выполненная в виде горизонтально установленного короба с перфорировйннкми верхней и нижней пластинами , внутренняя полость которого разделена вертикальными перегородками на секции и снабжена входными и выходными патрубками, отличающаяся тем, что,- с целью снижения расхода топлива и повышения производительности аппарата, сечение секций, перпендикулярное вертикальным перегородкам, вьтолнено с уменьшением в сторону выходного патрубка, при этом соотношение максимального и минимального сечений составляет 1-5. 2. Решетка поп.1, отличающаяся тем, что соотношение плоп1ади сечения последней секции по направлению от входного патрубка к выходному к площади сечения выходного патрубка составляет 1-10.

COOS GO8ETCHHX

СОЦИЛЛИСТИЧЕО4ИХ

РЕСПУЬЛИИ

1 (I9j (31) 4(5ц В 01 J 8/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К AEfTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

А А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2976049/23-26 (22) 15.08.80 (46) 30 ° 06.85. Бюл. В 24 . (72) И.Л.Резников, Г.А.Каим, Е.А.Малиновская, Ю.А.Лакисов, Н.И.Петраков, В.П.Ляхов, В.А.Рудаков, Н.Н.Нагаец, Н.Ф.Лавриненко, В.Г.Овчаренко и А.И.Вицких (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промыпленности и Производственное объединение "Хлорвинил" им. 60-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66. 096.5(088.8) .(56). 1. Патент Великобритании

В 1.348644, кл. В 1 F,. 1971 °

2. Патент ФРГ У 2.202.539, кл. 12 g 1/01 ° 1972 °

3. Патент Франции У 2084825, кл. В 01 3 88//0000, 1971. (54) (57) 1. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ

РЕШЕТКА ИП1АРАТА КИПЯЩЕГО СЛОЯ, выполненная в виде горизонтально установленного короба с перфорированными верхней и нижней пластинами, внутренняя полость которого pasделена вертикальными перегородками на секции и снабжена входными и выходными патрубками, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения производительности аппарата, сечение секций, перпендикулярное вертикальным перегородкам, выполнено с уменьшением в сторону выходного патрубка, при этом соотношение максимального н минимального сечений составляет 1-5.

2. Решетка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что соотношение площади сечения последней секции по направлению от входного патруб .ка к выходному к площади сеченйя выходного патрубка составляет 1-10.

924967. Изобретение относится к оборудованию для термообработки материалов в кипящем слое, используемому в цветной металлургии и химической промьппленности для сушки, обезвоживания или 5 прокалки слипающихся материалов, например для обезвоживания хлормагниевого сырья.

Известна газораспределительная решетка, выполненная в виде тарелки. С целью предотвращения ее деформации при значительном нагревании последняя снабжена входными и выходными патрубками для пропускания холодного воздуха между ее 15 верхней и нижней плоскостями и .

Известна также аналогичная конструкция тарелки для реактора с псевдоожиженным слоем 2 .

Известна газораспределительная 2б решетка аппарата кипящего слоя, выполненная в виде горизонтально установленного короба с перфорированными верхней и нижней пластинами, внутренняя полость которого разделена вертикальными перегородками на секции и снабжена входными и выходными патрубками (3) .

Общим недостатком всех известных решеток является неравномерность охлаждения поверхности решетки, обращенной к кипящему слою.

Как показали испытания, причиной неравномерного охлаждения решетки является неравномерность распределения охлаждающего воздуха и непостоянство его температуры в полости решетки между перфорированными пластинами и вдоль верхней пластины при одном вводе и выводе воздуха, 4О что приводило к деформации верхней перфорированной плиты, заплавлению и выходу .ее из строя.

Целью изобретения является снижение расхода топлива, повышение произ-45 водительности аппарата, а также увеличение срока службы газораспределительной решетки за счет равномерного охлаждения ее верхней перфорированной пластины. 50

Цель достигается тем, что в газораспределительной решетке, выполненной в виде горизонтального короба с перфорированными верхней и нижней пластинами, внутренняя полость кото- 55 рого разделена вертикальными перегородками на секции, сечение секций, перпендикулярное вертикальным перегородкам, выполнено с уменьшением в сторону выходного патрубка, при этом соотношение максимального и минимального сечений секций составляет

1-5.

Кроме того, соотношение площади сечения последней секции по направлению от входного патрубка к выходному к площади сечения выходного патрубка составляет 1-10.

На фиг.1 изображен разрез А-А нижней части аппарата кипящего слоя с газораспределительной решеткой и входным патрубком охлаждающего агента; на фиг.2 вЂ,газораспределительная решетка в плане; на фиг.3— разрез, Б-Б.на фиг.2, Газораспределительная решетка состоит из верхней перфорированной пластины 1, боковых стенок 2 и нижней перфорированной пластины 3. Пластины соединены между собой трубками 4, предназначенными для прохода газов теплоносителя. Внутренняя полость решетки снабжена патрубками 5 и б соответственно для подвода и отвода охлаждающего агента и разделена вертикальными перегородками 7 на секции, сообщающиеся между собой. Секции выполнены с уменьшением сечения, перпендикулярного вертикальным пере- городкам, по ходу движения охлаждающего агента от входа к выходу. Соотношение максимального и минимального сечений составляет 1-5, а соотношение площади сечения выходной секции к площади сечения выходного патрубка 1-10.

Работа газораспределительной решетки.

Несколько гаэораспределительных решеток предлагаемой конструкции, соединенных между собой патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента последовательно или параллельно, образуют газораспределительную подину промьппленного аппарата кипящего слоя практически любых площадей.

Соединение газораспределительных решеток между собой последовательно приводит к значительному возрастанию гидравлического сопротивления и перерасходу электроэнергии, а также к увеличению неравномерности охлаждения их поверхности. Параллельное соединение решеток является более предпочтительным.

924967

Известная онструкОаити с аредлагаеиой конструкцией 2

5 5

5 2 ° 2 2 Количество секций

Отиоиение аяоцадей сечений аервой и виходиой секций

11 12 14 115 12 1!2 12 12

100 120 145 160 230-250

Переаад теилервттри ао длине верхней аерфорнрованной аластини, С

70-60 40-50 10- 20 10- 20 $5-45 40-50 30-35 25-30

1Ъацiавлическое со аротивленне реиет" ки им вод,ст

Отноиение алоцади вихдной секции х аисщадн вихсдного натрубив

2 4 5 2,4 6,6

2,4 2,4 2,4 т

350-400400-450450 520 450-520000-450400-450 400-050 000-450

Теввературв теалоо носителя, С

Прои вводителвность, аечи, т/сутки

240 ° 265 350 350 275 275 275

275

Удельный расход арирсдиого твав (8200 икал/эР), зР/т

YQeBsHHR расход . влектрозиеф ии квт.ч/т

107 107 116 116

116

116

125 116

55 57 66 71

90 69

84 составляет по ходу движения воздуха

70 С при одинаковой его скорости;

l в начале и в конце. Увеличение ско- i рости движения воздуха от входа к выходу в 2-4 раза способствует снижению перепада температур s различных точках верхней пластины до 10-20 С.

Этому способствует также увеличение гидравлического сопротивления решетки при увеличении кратности ходов потока охлаждающего воздуха.

Перепад температур по поверхности реп шетки не превышал 10 С.

Сопротивление решетки при двухкратном изменении потока в зависимости от расхода воздуха составляет

50-150 мм вод.ст. при пятикратном «

100-250 мм вод.ст.

Сопротивление решетки при двукратном изменении потока увеличено за счет уменьшения площади выходного патрубка нагретого воздуха. Так, при соотношении площади выходной секции и выходного патрубка, равном

2,4, сопротивление решетки в зависи. мости от расхода охлаждающего воздуха составило 100-250 мм вод.ст., при соотношении 6,6 — от 600 до

S 900 мм вод.ст., а при соотношении более 10 — свыше 1400 мм вод.ст.

Таким образом, увеличение этого сопротивления приводит к резкому

10 увеличению гидравлического сопротивления без заметного улучшения равномерности охлаждения решетки.

Организация равномерного охлаждения верхней пластины газораспре делительной решетки позволяет рас15 .ширить верхнии предел увеличения темФ нературы теплоносителя, что приводит к дальнейшему повышению производи. тельности аппарата и снижению расхода топлива на процесс.

Экономический эффект от внедрения изобретения определяется снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

300-350 100-140 100-250 600-900 800-1000

9249

Количество отнимаемого тепла при охлаждении верхней перфорированной пластины 1 в газораспределительной решетке зависит от разности температур воздуха и решетки, длительности пребывания охлаждающего воздуха и

его скорости в полости решетки.

Для увеличения скорости охлаждающего воздуха внутренняя полость решетки разделена на секции верти- 10 кальными перегородками 7 с отверстиями для прохода из секции в секцию.

При этом для равномерности охлаждения верхней перфорированной пласти.Ны 1 в первой по ходу движения охлаж-t5 дающего воздуха секции обеспечивают небольшую его скорость,. т.е. невысокий коэффициент теплопередачи при значительной разнице температур холодного воздуха и нагретой решетки. 20

Пройдя первую секцию, охлажцающий воздух нагревается (снижается разность температур воздуха и решетки), и для обеспечения зад нного отъема тепла в следующей секции требует-25 ся увеличить коэффициент теплопередачи за счет повышения скорости воздуха в полости решетки. Таким образом, разделение решетки на секции вертикальными перегородками 7 по- ЗО зволяет обеспечить направленное движение охлаждающего воздуха в полости решетки, при этом выполнении секций с различной площадью сечения при ее уменьшении по ходу движения охлажда- 35 ющего воздуха обеспечивается равномерный отъем тепла по всей площади верхней перфорированной пластины.

В некоторых случаях разделение внутренней полости решетки на задан- 4О ное количество секций затруднительно по конструктивньпк соображениям.

Для обеспечения равномерности распределения охлаждающего воздуха в полости рещетки, особенно при ограни- 45 ченном количестве секций, предложено увеличить ее гидравлическое сопротивление путем уменьшения сечения выходного патрубка нагретого воздуха в пределах отношений .площади сечения выходной секции к площади сечения выходного патрубка 1:10, В таблице представлены результаты испытаний газораспределительной решетки опытной печи в зависимости от количества охлаждающего воздуха.

Как показано в таблице, увеличение отношения площадей сечений первой и

67 4 выходной секций от 1: 1 до 1:5 приводит к уменьшению перепада Температур по длине верхней перфорированной о решетки от 70 до 10 С, т.е. равномерному охлаждению.

Соотношение максимального и минимального сечения секций менее 1 не обеспечивает равномерного распределения охлаждающего воздуха во внутренней полости решетки, приводит к деформации верхней перфорированной . плиты, заплавлению ее материалом и выходу решетки из строя.

Соотношение сечения секций более

5 приводит к резкому возрастанию гидравлического сопротивления решетки и необходимости применения высоконапорных дутьевых устройств. При этом заметного улучшения. равномерности охлаждения решетки не наблюдается.

Повышение равномерности охлаждения решетки можно достигнуть и при ограниченном количестве секций за счет уменьшения .сечения выходного патрубка в пределах отношения сечений выходной (последней) секции к сечению выходного патрубка от 1 до

10.

Снижение укаэанного соотношения ниже 1 ухудшает эффект охлаждения решетки по сравнению с известной конструкцией.

Увеличение соотношения выше 10 » практически не сказывается на улучшении эффекта охлаждения решетки, т.е. не приводит к дополнительному снижению расхода топлива. Однако в связи с увеличением сопротивления решетки возрастает расход электроэнергии.

Обеспечение равномерного охлалдения верхней пластины pemencH позволяет расширить верхний предел увеличения температуры теплоносителя, проходящего через воздухоохлаждаемую решетку в кипящем слое, и повысить производительность аппарата и снизить расход топлива.

Проведенные испытания но охлаждению решетки . различной кратностью изменения потока показали, что при одинаковом расходе воздуха наиболее эффективно охлаждение осуществляется при пятикратном изменении направления потока. Увеличение скорости движения охлаждающего воздуха приводило к уменьшению температуры решетки. Иаксимальный перепад температур верхней перфорированной пластины

924967

Фиа

Составитель Н.Кацовская

Редактор О.Юркова TexpegM.Пароцай

Корректор M.IIoxo

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Прбектная, 4

Заказ 4497/3 Тирах 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская на4. ° д. 4/5