Способ определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социапистических Республик)М. К вкмйорисоединенмЕм з Г 27 В 15/1 рственный комитетСССРлам изобретенийн открытнй осуд(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕИВОГО СЕЧЕНИЯ РЕШЕТКИ РАБОТАЮЩЕГО АППАРАТА КИПЯЩЕГО СЛОЯИзобретение относится к исследованию промышленных и лабораторных аппаратов кипящего слоя и может, быть использовано для определения живого сечения решеток работающих аппаратов кипящего слоя.Известен способ определения живого сечения работающей решетки путем замера расхода по ее отверстиям торцовыми диафрагмами. Известный способ надежен и прост 1 1Однако укаэанный способ трудно осуществим на промышленных аппаратах кипящего слоя, имеющих 100-150 отверстий, так как практически невозможно установить на каждом иэ нихторцовую диафрагму, работающую при750"1000 оС. Известен также способ определения живого сечения работающей решетки, заключающийся,в том, что перед пуском печи в работу определяется живое сечение сухой решетки 5 путем подсчета числа отверстий и замера площади кажпого иэ них. Печь запускают в работу. Определяют и поддерживают на постоянном уровне перепад давления "слой+решетка", расход ожижающей среды перед решеткой. По истечении 10 сут (времени, необходимого дляпроведения опыта) решетку освобождают,от материала, печь охлаждают и определяют число отверстий не перекрытыхматериалом. Площадь этих отверстийи принимают за живое сечение работающей решетки 2.Недостаток описанного способасостоит в том, что он чрезвычайнотрудоемок, требует остановки печи,соблюдения в течение 10 сут заданных величин перепадов давления ирасхода ожижающей среды, Точностьспособа невелика, поскольку во времяудалеия с решетки материала возможно освобождение от него и забитыхотверстий.Цель изобретения - снижение затраттруда путем упрощения и повышенияточности определения живого сеченияработающей решетки,Поставленная цель достигается тем,25 что замеряют расход ожижающей средыперед решеткой и перепад давления .вислой+решеткаф, затем увеличиваютрасход ожижающей среды на 5-20 иповторно замеряют расход ожижающей30 среды перед решеткой и перепад дав877291 где 5 - живое сечение работающейрешетки, м,5, - сечение аппарата перед решеткой, м 2,у - скорость ожижающей среды 10перед решеткой до увеличениярасхода ожижающей среды,м/сЧ - скорость ожижающей среды,перед решеткой после увеличе" 15ния расхода ожижающей среды, м/сдР - перепад давления "слой+решетка" до увеличения расходаожижающей средывод.ст.т.федр - перепад давления "слой+решетка" после увеличения рас"хода ожижающей среды,мм вод/ст,- плотность ожижающей средыдо решетки, кг/м , 257 О- коэффициент сопротивлениясухой решетки, определенныйпо скорости в ее отверстияхИз опыта работы многозонных известково-обжигательных печей кипящего слоя:, 30известно, что при завышенном, посравнению с необходимым, живом сечении решетки зон подогрева часть ееотверстий забивается материалом, Через эти отверстия фильтруется поток 35газа, несущий пыль извести. Эта пыльоткладывается на частицах. Отверстия оказываются полностью перекрытыматериалом. При увеличении расходаожижающей среды отверстия не освобож Одаются от материала даже в том случаеесли промежуток между крупными частицами еще не забит пылью. Поэтомупри увеличении расхода ожижающей среды на аппарат, а следовательно, иперед решеткой наблюдаемое увеличение сопротивления "слой+решетка" происходит только за счет увеличениясопротивления работающих отверстийрешетки, поскольку сопротивление кипящего слоя не зависит от расхода 50ожижающей среды. На основании этого можно записать суммарное сопротивление зоны, соответствующее расходуожижаюцей среды, Дрсл 1 Дрсл 2 К.ра=Р ЕО 2 а с 1 Учитывая условие (3) - (5 ) и вычитая из уравнения 2) уравнение (1) определим коэффициент сопротивления решетки бО ления "слой+решетка" и определяютживое сечение решетки по формуле адР . ЬР +2 - 11 лСЛ 1 а 2 1.ьгде ЕдР" суммарное сопротивлениеслоя и решетки (зоны),мм вод.ст.ЬРС,1 в сопротивление кипящего5 ц -слоя мм Водест- коэффициент сопротивления4решетки, подсчитанный поскорости ожижающей среды перед ней,Що - скорость ожижаюцей средыперед решеткой, определенная по известному расходу 6 м/с,- плотность ожижаюцей /среды.перед решеткой, кг/м 3 ф Аналогичное уравнение можно записать для работы зоны при увеличении расхода ожижающей среды Я 2=(1,05- 1,2) Йл%садРт=дР а 7. Р Поскольку сопротивление слоя независит от расхода ожижающей.среды,то При условии поддержания на прежнем уровне температуры ожижающей среды перед решеткой, т.е. выполнении условия Т 1.=Т 2, где Т,1 - температура ожижаюцей среды, при ее расходе 9 , К , Т 2 - то же, при ее расходе 9, К, и учитывая незначительное изменение абсолютного давления ожижающей среды перед решеткой при изменении ее расхода, получают Поскольку эа время проведенияопыта, длительность которого непревышает 0,5 ч, геометрия работающих отверстий и их число не изменяется, то коэффициент сопротивлениярешетки при расходе ожижающей среды Я, равен коэффициенту сопротивления решетки при расходе 92,т.е,Р Р а 2 а Р дРа ТЯ 2О д - дя. рОтметим, что выполнение условия (4) о соблюдении равенства температуры расходов ожижающей среды 9 и Я и пренебрежение изменением абсолютного давления не является обязательным, для случая Т 1 Ф Т, р 4 Ф р где р и р - соответственно абсолютное давление ожижающей среды при ее расходе Я,1 и Я уравнение ( б) принимает вид2 ьр- Еьрт,:2 - ,а Р 2 фа,Ргде Ц600 Вф 50 Найдем связь между коэффициентами сопротивления решетки Ец , определенным по скорости ожижающей среды до решетки, и у определенным по скорости ожижающей среды в отверстии решетки. Для произвольно ,выбранного расхода ожижающей среды Я можно записатьчг рЛР З - Р 2 о 5 - сечение аппарата перед решеткой, м 2,Во - сечение отверстий решетки,через которые походит ожижающая среда, м.Откуда ПодставлЯЯ значение 7 о из УРавнения ( 8) в уравнение 16), получают живое сечение работающей решетки 5, в виде Способ определейия живого сечения работающей решетки осуществляется ,следующим образом. 35На решетке до пуска аппарата в ход определяют суммарную площадь отверстий 5 и сечение аппарата передОрешеткой 5 о. После пуска аппарата в ход но до набора на решетке слоя оп40 ределяют общеизвестными методами коэффициент сопротивления сухой решетки 2 о по формуле 9 - расход ожижающей среды передрешеткойпри котором сонротив-ление решетки равнодрр мз/ч,- суммарное сечение отверстийсухой решетки м 2,я - плотность ожижающей среды перед .решеткой, кг/м3На решетке набирают кипящий слойтребуемого сопротивления (высоты ).После установления стационарного режима работы слоя фиксируют величины расхода ожижающей среды перед,решеткой Ю ее давления р 4 , температуры Т 1 и суммарный перепад давления "слой+решетка , затем произво дят увеличение расхода ожижающей среды на 5-20, повторно фиксируют выше указанные параметры и, используя уравление (9), определяют ивое сечение работающей решетки 5 о . Полученное значение живого сечения работающей решетки 5 о должно быть равно или меньше сечения сухой решетки, т.е.сРавенство этих величин соответствует правильно спроектированной решетке аппарата.Способ можно осуществлять в любой момент работы аппарата. Для этого на работающем аппарате необходимо зафиксировать величины 9, ТР 4 ЗЬР произвести увеличение расхода ожижающей среды на 5-20, повторно зафиксировать упомянутые величины и произвести расчет по уравнению 19),Увеличение расхода ожижающей сре" ды на 5-20 для определения величиныЯаропределяется воэможностью ее фиксации приборами с требуемой точностью, а также числом псевдоожижения, при котором работает слой. Например, для решетки зоны подогрева известково-обжигательной печи, имеющей перепад давления д р= 200- 400 мм вод.ст.,и при Фиксации перепада давления Ч-образным манометром целесообразно производить увеличение расхода ожижающей среды на 5. В этом случае сопротивление решетки при расходе 92= 1,050 Ц , составляет 220-440 мм вод.ст а погрешность определения величины 36 Р 2- Ед, равна 2оо.-г%440 400где 2 - погрешность в определенииперепада давления Н-образным.манометром, мм вод.ст.440- сопротивление слоя и решет"ки, при расходе Яу мм вод, ст.,400- то же, при расходе Ямм вод,ст,При расчете принято, что аппаратработает при отношении Ь р др =1.Из расчетов видно, что увеличениерасхода 4 а снижает погрешность замера. При Оа.= 1,2 Я эта величинасоставляет 1,14. Повышение расхода О сверх 1,2 Я может приводитьк уносу материала из слоя, поскольку аппараты кипящего слоя, как правило, работают с числом псевдоожижения, близким к критическому, обеспечивающему унос. Учитывая это обстоятельство и возможное изменение структуры слоя при повышенном расходе ожи.жающей среды Я, необходимо стремиться к минимально возможному увеличению расхода С)а равному 1,05 91.Предлагаемый способ применен приизучении условий работы решеток зон. подогрева известково-обжигательной печи кипящего слоя производительностью 150 т извести в сутки, Изучается влияние отношения ДР /дРРна процесс забивания решетки, имеющей площадь живого сечения 0,23 м. В слое ожижается известняк размером 3"10 мм. Расход ожижающей среды перед решеткой составляет 12,5-15,3 тыс. нм /ч, температура 950 С.,На чертеже изображен графикЬ Рс/ РРИз приведеннЬго графика с увеличением отношения сопротивления слоя к сопротивлению решетки живое сечение решетки увеличивается и при ЙРс /д Рр5 5 = соп ь с, т.езабивания отверстий не наблюдается. 1 О 15 Полученные данные позволяют выбрать живое сечение решеток зон подогрева известково-обжигательных печей, 2 О работающих в сходных условиях;Проведение по предлагаемому способу серии эксперимейтов с изменением других переменных числа псевдоожижения, и т.д.) позволяет получить обобщенную зависимость для расчета решеток. Способ определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат труда путем упрощения и повышения точности определения живого сечения работающей решетки, замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления "слой+решетка",42 ель И.ИноземА.Ач Состав Техред оррек тор Н. Швырка ктор И.Михеев Тираж 661 ударственного комитета изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наЗаказ 9593/61 ПоСР сно НИИПИ Гпо дел13035 4/ ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектна Фил формула изобретения затем увеличивают расход ожижающейсреды на 5-20 и повторно замеряютрасход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления "слой+решетка" и определяют живое сечение решетки по формуле(о а 1гнкар -2 р )где 5 - живое сечение работающейрешетки, м 2,5 - сечение апрарата перед решеткой, мЯ - скорость ожижающей средыперед решеткой до увеличения расхода ожижающей среды м/сЧ - скорость ожижающей средыперед решеткой после увеличения расхода ожижающейсреды, м/с,Ьо - перепад давления фслой+реошетка до увеличения расхо 11да ожижающей среды,мм вод.ст.ЕЬ ; перепад давления "слой+решетка" после увеличения расхода ожижающей среды,мм вод.ст.,5 - плотность ожижающей средыдо решетки, кг/м2 о - коэффициент сопротивлениясухой решетки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Псевдоожижение. Сборник. Подред. И.Ф,Дэвидсона и Д,М,Харрисона,Я. "Химия", 1974, с. 686,2. Высокотемпературные эндотермические процессы в кипящем слое. Сборник, М., "Металлургия", вып, 7,1968, с. 297.