Способ определения критического живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)4 Г 15/ РЕТЕН ТЕЛЬСТВУ рата ки ожижающ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(71) Всесоюзный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов(56) Авторское свидетельство СССР У 877291, кл. У 27 В 15/10, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОГО ЖИВОГО СЕЧЕНИЯ РЕШЕТКИ РАБОТАЮЩЕГО АППАРАТА КИПЯЩЕГО СЛОЯ (57) Изобретение предназначено для определения критического живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя. Цель изобретения - увеличение кампании аппарата кипящего слоя. Способ включает замер расхода ожижающей среды перед решеткой и перепад давления слой+решетка, повторный замер расхода ожижающей среды перед решеткой и перепада давления слой+решетка. Перед повторным заме" ром расхода ожижающей среды и пере 80140643 пада давления слой+решетка изменяют высоту кипящего слоя изменением высоты разгрузочного порога в пределах Н= ф(0,33 - 1,5) Н и определяют критическое живое сечение решетки по формуле 8 к ( 80,603414 В 2 М ( Р )-о, ( Н)Р 1,4ЛН О Р т 1 -1711-о ) Р1где Я - критик ческое живое сечение решетки аппара" та кипящего слоя,7; М - массовый рас" ход ожижающей среды, кг/с; Р" давление ожижающей среды, создаваемое компрессорной установкой, Н/м; Р перепад давления слой+решетка при ра-бочей высоте кипящего слоя, Н/м; Ря - перепад давления слой+решетка после изменения высоты кипящего слоя, Сф Н/м ; ЛР = Р - П, Н - рабочая вы-.1, сота кипящего слоя, м; Н, - высота кипящего слоя после изменения, м; ЗН = Н -Н; Э - диаметр решетки аппапящего слоя, м; о - плотность ей среды, кг/м.СВ(2) где Бо Изобретение относится к исследованию промышленных и лабораторных аппаратов кипящего слоя и может быть использовано для определения критичес"5 кого живого сечения решеток работающих аппаратов кипящего слоя.Целью изобретения является увеличение кампании аппарата кипящего слоя. 10Определение живого сечения решет" ки работающего аппарата кипящего слоя известным способом проводили на ла- ф бораторной печи диаметром 0,3 м .при обжиге сульфидных цинковых концентратов на печи КС диаметром 1,749 и ; для упарки хлорсодержащей пульпы,на печи КС диаметром .,6,385 м дляобжига цинковых концентратов. Осу, ществляли необходимые замеры для определения живого сечения сразу пос" ле пуска печи, т,е, с еще не заби ,той решеткой, и сравнивали полученные расчетные данные с фактическими.В результате определяли точность рас,четов живого сечения работающей ре" щетки в процентах.Для определения живого сечения ре" ,шетки работающего аппарата кипящего , слоя предлагаемым способом испытания проводили на таких же печах. Для из" менения высоты разгрузочного порогапри испытаниях испольэовали стальные-О,Б ( 80,603414 1) М(Р)- "- Н)Критическое живое сечение составило2,78%,Через 1 0 мин после уменьшения высоты кипящего слоя на 0,40 рабочейперепад давления слой+решетка резкоупал.до 2856 Н/м в результате продува образовавшегося в кипящем слоеиз-за его недостаточной высоты, ипечь была аварийно остановлена,П р и м е р 2. Для испытания известного способа использовали печьКС с сечением перед решеткои 2,4 мДля создания кипящего споя в печьзагружали 2,9 т хлорсодержащих гранул, подавали через газораспределительную решетку воздух, замеряли егоколичество, равнсл. 12000 нм /ч, изамеряли перепад давления слой+решетка, который был равен Х, ВР- 1530 мм вод.ст. Затем увеличивалирасход воздуха до 14428 нм /ч, снова3замеряли перепад давления слой+решетка, который был равен 7 ЛР =, 1580 мм пластины различной высоты, которыеустанавливали на разгрузочный порогпечи в которой проводили испытания. П р и м е р 1. В промьппленную печь диаметром Э1,749 м загружали 2,9 т хлорсодержащих гранул и подавали при давлении Р = 19620 Н/м подогреваемый природным газом в топке воздух при 500-600 С в количестве 12000 нм/ч. При достижении в слое температуры 150-200 ОС в печь поданали хлорсодержащую пульпу в количестве 1,45 мЗ/ч. При рабочей высоте разгрузочного порога Н1,2 м произ" водили замер диафрагмой дисковой,дифманометром мембранным измерительным Д 4 И и вторичным прибором ВФС расхода воздуха (12000 нм/ч, т,е. М= = 4,315 кг/с) и дифманометром мембранным измерительным ДМИ и вторичным прибором ВФС перепада давления слой+ решетка (Р = 14995 Н/м). Затем уменьшали высоту разгрузочного порога на 0,40 рабочей (Н = 0,72 м) и производили замер расхода воздуха (12000 нм /ч, т.е. М = 4,315 кг/с) и перепад давления слой+решетка после уменьшения высоты кипящего слоя (Р и = 10189 Н/м), Затем определяли критическое живое сечение газораспределительной решетки по Формуле/Р -( -- Н) Р 1., (1)Й вод.ст., и определяли живое сечениепо Формуле живое сечение работающей ре" шетки, мсечение аппарата перед ре" шеткой, (2,4 м);скорость ожижающей среды перед решеткой до увеличе" ния расхода ожижающей сре"ды (1,39 м/с);скорость ожижающей среды перед решеткой после увеличения расхода ожижающей среды (1,67 м/с);перепад давления слой+решетка до увеличения расхода ожижающей среды (1530 мм вод.ст);перепад давления слой+решетка, после увеличения рас 1406439 4хода ожижающей среды(1580 мм вод.ст.);р = плотность ожижающей средыдо решетки (1,293 кг/И);2 = коэффициент сопротивления5сухой решетки (0,37).По расчету. живое сечение решетки равно 0,15 м, а фактически гаэорасп" ределительная решетка имеет живое сечение 0,094 м , так как имеет 125 сопел с 15 отверстиями в каждом диаметром 8 мм. Так как определение про" изводили сразу после пуска, то решетка не могла забиться, к тому же определение показало большее живое сечение, что также невозможно. Следовательно, ошибку дает метод определения. Печь в данном режиме проработала двое суток и была аварийно оста 20 новлена из"за забивания газораспределительной решетки. Процент ошибки данного метода равен 59,577.Для испытаний предлагаемого спо" соба испольэовали ту же печь с пло Б щадью газораспределительной решетки 2,4 и (Р = 1,749 м). Для создания кипящего слоя в пеЧь загружали 2,9 т хлорсодержащих гранул, подавали через газораспределительную решетку воздух, замеряли его количество (М = = 4,315 кг/с) и перепад давления слой+решетка (Р = 14995 Н/м ), затем уменьшали высоту разгрузочного порога с Н = 1,2 м до Н= 0,80 м, т.е.35 на 0,33 рабочей, и повторно замеряли расход дутья и перепад давления слой+ решетка (Р= 11030 Н/м ), Давление ожижающей среды, создаваемое воздуходувкой, равно Р = 19620 Н/м . Критическое живое сечение для данного процесса, определение по формуле (1), составляет 2,787 от площади сечения газораспределительной решетки, или 0,06672 м. После определения критического живого сечения решетки в каждом из 125 сопел заварили по 5 отверстий, т.еоставили в каждом сопле по 10 отверстий диаметром 8 мм каждое, что составляет 0,0626 м, ипи 2,61 от площади газораспределительной решетки. После изменения живого сечения печь была запущена и проработала 45 сут. После остановки и выгрузки слоя была осмотрена газораспределительная решетка, Забитых материалом слоя отверстий не оказалось, Точность определения критического живого сечения составляет 6,587,Применение предлагаемого способапозволило увеличить кампанию печи с2 до 45 сут и уменьшить процент ошибки при определении живого сечения с59,57 до 6,583.П р и м е р 3. Для испытания из"вестного способа использовали печьКС с сечением перед решеткой 32 мДля создания кипящего слоя в печьзагружали 72 т обожженного цинкового концентрата, подавали через газораспределительную решетку воздух, замерялй его количество, которое равнялось 25000 нм/ч, и замеряли перепад давления "слой+решетка", которыйбыл равен Е 0 Р, = 2040 мм вод.стЗатем увеличивали расход воздуха до29952 нм/ч, снова замеряли перепаддавления слой+решетка, который составил 3 Р= 2140 мм вод.ст., и определяли живое сечение по формуле (2),где Е = 0,46.По расчету живое сечение решеткиравно 0,24 м , а фактически газораспгределительная решетка имеет живое сечение 0,17 м , так как имеет 1680 сопел с 8 отверстиями в каждом диаметром 4 мм. Так как определение производили сразу после пуска, то решеткане могла забиться, к тому же определение показало большее живое сечение,что также невозможно, Следовательно, ошибку дает метод определения.Печь в данном режиме проработала6 сут и была аварийно остановленаиз-за забивания газораспределительной решетки. Ошибка данного методасоставляет 41,187.Для испытаний предлагаемого способа использовали ту же печь с площадью газораспределительной решетки32 м (Р = 6,385 м), Для созданиякипящего слоя в печь загружали 72 тобожженного цинкового концентрата,подавали через гаэораспределительнуюрешетку воздух, замеряли его количество (М = 9,0 кг/с), и перепад давления слой+решетка (Р= 20000 Н/м ),затем увеличивали высоту разгрузочного порога с Н = 1,4 м до Н и = 1,8 м,т,е. на 0,28 рабочей высоты, и повторно замеряли расход дутья (остался на прежнем уровне) и перепад давления слой+решетка (Р= 24286 Н/м ).Давление ожижающей среды (дутья),создаваемое воздуходувкой, равно5 140643Р, = 32000 Н/м. Критическое живоесечение определенное по формуле (1),составляет 0337% от площади сечениягаэораспределительной решетки или0,10784 м.После определения критического се"чФния решетки в каждом из 1680 сопелзаварили по 3 отверстия, т.е. оставйли в каждом сопле по 5 отверстий 10дйаметром 4 мм каждое что составляфе 1 0,1056 м , или 0,33% от площадигазораспределительнай решетки. ПослеиЗменения живого сечения печь былазапущена и проработала 90 сут. После 1 Бостановки и выгрузки слоя была осмот.:рона гаэораспределительная решетка.3 битых материалом слоя отверстийн оказалось, Точность определениякрИтического живого сечения равна 20212%,П р и м е р 4 . Для испытаний иэвестного способа использовали печьКС с сечением перед решеткой0,07065 м, Для создания кипящего 25слоя в печь загружали 0,0226 т обожже 1 ного цинкового концентрата, подавали .через гаэораспределительную реше 1 гку воздух, замеряли ега количество которое равно 50 нм /ч, и пере- ЗО3пад давления слой+решетка, которыйбыл равен ЛР, = 375 мм вод.ст., затем увеличивали расход воздуха до598 нм /ч и снова замеряли перепадЪдавления слой+решетка, который былравен Х дР= 390 мм вод,ст. Определяли живое сечение по формуле (2), гдеЕ ,= 092.По расчету живое сечение решеткиравно 0,0018 м , а Фактическое живоесеЧение составляет 0,0015 м , так какрешетка состоит из 120 сопел по одному отверстию в каждом диаметром 4 мм,Ошибка составляет 20,0%,В данном режиме печь проработала1,0 сут и была остановлена из-эа забивания газораспределительной решетки,Для испытаний предлагаемого способа использовали ту же печь с площадью 50газораспределительной решетки0,07065 м (Э = 0,3 м), Для созданияакипящего слоя в печь загружали0,0226 т.обожженного цинкового концеитрата, подавали через газораспредепительную решетку воздух с давлением Р 1 = 300000 Н/м , замеряли егойколичество (М = 0,018 кг/с) и перепад давления спой+решетка (Р93675 Н/м ), Затем увеличивали вы- ,соту разгрузочного порога с 0,2 да0,5 м, т.е, на 1,5 рабочей высоты,повторно замеряли количество дутья= 8340 Н/м).Критическое живое сечение для данного процесса, определенное по фор"муле (1), составляет 0,774% от площади сечения гаэораспределительной решетки или 0,000547 мПосле определения критическогоживаго сечения решетки иэ 120 сопелзаварили 76 и оставили 44 сопла с одним отверстием каждое диаметром 4 мм,что составляет 0,000553 м , или20,783% от площади газараспределительнай решетки. После изменения живогосечения печь была запущена и проработала 30 сут. После остановки печи ивыгрузки слоя была осмотрена газораспределительная решетка, Забитыхматериалом слоя отверстий не обнаружено, Процент ошибки при определенииживого сечения равен 1,10%,Применение предлагаемого способапозволило увеличить кампанию печи с1,0 до 30 сут и уменьшить процентошибки при определении живого сечения с 20 до 1,10%.П р и м е р 5. Для испытаний предлагаемого способа использовали печьдиаметром 0 = 03 м. Для созданиякипящего слоя в печь загружали0.0226 т обожженного цинкового концентрата и подавали через газораспределительную решетку воздух с давлением Р = 300000 Н/м , замеряли егоколичество (М = 0,0180 кг/с) и перепад давления слой+решетка (Р3675 Н/м ), затем увеличивали высоту разгрузочного порога на 1,55 рабочей высоты (с 0,2 до 0,51 м) иповторно замеряли количество дутья(осталась на прежнем уровне), перепад давления повторно замерить неудалась, потому что печь вошла впоршневой режим и перепад давленияслой+решетка колебался с 1500 до1100 Н/м . Через 1 ч печь была астановлена иэ-за забивания отверстийгазораспределительной решетки материалом кипящего слоя,Иэ данного примера можно сделатьвывод, что увеличение высоты разгрузочного порога на 1,55 рабочей высоты вызывает поршневой режим и эаби7 14064398 вание газораспределительной решетки аппарата кипящего слоя, включающий материалом кипящего слоя, замер расхода ожижающей среды передКак видно из приведенных приме- решеткой и перепада давления слой+ ров, использование предлагаемого спо- решетка с последующим повторным заме 6соба для определения критического ром расхода ожижающей среды перед реживого сечения по сравнению с прото- щеткой и перепада давления слой+ретипом позволит увеличить точность шетка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, определения в 15,55 раза и за счет что, с целью увеличения кампании апэтого стабилизировать гидродинамику о парата кипящего слоя, перед повторным кипящего слоя и увеличить кампанию замером расхода ожижающей среды и пе", печи в 22,5 раза. репада давления слой+решетка изменяют высоту кипящего слоя изменением ф о р м у л а и з о б р е т е н и я высоты разгрузочного порога в преде 1 В лах Н = 1(0,33 - 1,5)Н и определяют критическое живое сечение решЕткипо формуле Способ определения критическогоживого сечения решетки работающего Р 1 М1 Р ) О -, фН- критическое живое сечение решетки аппарата кипящего слоя,Х; 25- массовый расход ожижающей среды, кг/с;- давление ожижающей среды, создаваемое компрессорной установкой, Н/м; 30 ф,Р - перепад давления слой+ре 1шетка, при рабочей высотекипящего слоя, Н/м; Составитель А. КальницкийТехред А,Кравчук Корректор В,Бутяга Редактор И.Рыбченко Заказ 3182/37 Тираж 560 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 БС 80,603434 Э М(рфКЛР игде Я Р " перепад давления слой+решетка после изменения высотыкипящего. слоя, Н/м дР Ри РйюН - рабочая высота кипящегослоя мН- высота кипящего слоя послеизменения, м;Э " диаметр решетки аппарата кипящего слоя, м;у - плотность ожижающей среды,кг/м.