Газораспределительная решетка аппарата кипящего слоя

ССКЭ ОООЕТСНИХСОЦИЛЛИСТИЧЕО 4 ИХй.СПУБЛИ И 9) (1) 5 В 01 д 8/4 ГОСУД ЛРСТВЕННЬ 9ОО ДЕЛЛМ ИЗОВ 1 Ете ОПИСАНИЕ ИЗОБР К А 8 ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Производственное объединение "Хлорвинил" им. 60-летияВеликой Октябрьской социалистической революции(54) (57) 1. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА ИП 1 АРАТА КИПЯЩЕГО СЛОЯ, выполненная в виде горизонтально установленного короба с перфорированными верхней и нижней пластина" ми, внутренняя полость которого разделена 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 и 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 сеченная выходного патрубка составляет 1-10.. Изобретение относится к оборудованию для термообработкиматериалов вкипящем 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 2 О решетка аппарата кипящего слоя, выполненная в виде горизонтально установленного короба с перфорированными верхней и нижней пластинами, внутренняя полость которого разделена 25 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, 4 О что приводило к деформации верхней перфорированной плиты, заплавлению ивыходу.ее из строя.Целью изобретения является снижение расхода топлива, повышение производительности аппарата, а также увеличение срока службы газораспределительной решетки за счет равномерного охлаждения ее верхней перфорированной пластины. 50Цель достигается тем, что в газо- распределительной решетке, выполненной в виде горизонтального короба с перфорированными верхней и нижней пластинами, внутренняя полость кото рого разделена вертикальными перегородками на секции, сечение секций, перпендикулярное вертикальным перегородкам, выполнено с уменьшением всторону выходного патрубка, при этомсоотношение максимального и минимального сечений секций составляет1-5,Кроме того, соотношение площадисечения последней секции по направлению от входного патрубка к выходному к площади сечения выходного патрубка составляет 1-10,На фиг.1 изображен разрез А-Анижней части аппарата кипящего слояс газораспределительной решеткойи входным патрубком охлаждающегоагента; на фиг.2 в ,газораспределительная решетка в плане; на фиг.3 -разрез, Б-Б.на фиг,2,Газораспределительная решеткасостоит из верхней перфорированнойпластины 1, боковых стенок 2 и нижнейперфорированной пластины 3, Пластинысоединены между собой трубками 4,предназначенными для прохода газовтеплоносителя. Внутренняя полостьрешетки снабжена патрубками 5 и бсоответственно для подвода и отводаохлаждающего 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 выходнойсекции к площади сечения выходногопатрубка 1-10.Работа газораспределительной решетки.1Несколько гаэораспределительныхрешеток предлагаемой конструкции,соединенных между собой патрубкамидля подвода и отвода охлаждающегоагента последовательно или параллельно, образуют газораспределительную подину промышленного аппаратакипящего слоя практически любыхплощадей.Соединение газораспределительныхрешеток между собой последовательноприводит к значительному возрастанию гидравлического сопротивленияи перерасходу электроэнергии, атакже к увеличению неравномерностиохлаждения их поверхности, Параллельное соединение решеток является более предпочтительным,2 Количество секцийОтионенне авоцадейсечений аервой нкодлой секций2 1 1:4.2 Переаад тенаервтурнво длине нервнейаер 4 юрнрованиойаластннн, С 5 40-50 30-35 2520 102 70-60 40 ЪвЮранлнческоеаротинценне рене 50 600-900 800-1000 100 120 145 160 230-250 300-350100-14 нод. ст некие авоцадк дной секцииащадн викодно 10 2,4 2,ъ2,4 Теюервтурв теввоф носители, СЭ 50"400 400-450 арона аоднтеввностьаечн, тсуткиУдеввный раскод арнрадного гвен(8200 ккав/нф), нфуяе 3 Фзйй рвско%евектроанергин,квт.чй 0 Э 75 27 0 2 07 10 16 116 116 57 бб составляет по ходу движения воздуха 70 С при одинаковой его скорости; в начале.и в конце. Увеличение ско-рости движения воздуха от входа к выходу в 2-4 раза способствует снижениюперепада температур и 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 реошетки не превышал 10 С.Сопротивление решетки при двух- кратном изменении потока в зависимости от расхода воздуха составляет 50-150 мм вод.ст. при пятикратном100-250 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 зависимости от расхода охлаждающего возду.ха составило 100-250 мм вод.ст.,при соотношении 6,6 - от 600 до 3 900 мм вод.ст., а при соотношенииболее 10 - свыше 1400 мм вод.ст.Таким образом, увеличение этогосопротивления приводит к резкому 1 Оувеличению гидравлического сопротивления без заметного улучшения равномерности охлаждения решетки,Организация равномерного охлаждения верхней пластины газораспределительной решетки позволяет рас.ширить верхнии предел увеличения темчФнературы теплоносителя, что приводитк дальнейшему повышению производи. тельности аппарата и снижению расхода топлива на процесс.20 Экономический эффект от внедрения изобретения определяется снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат 450-520 400-450 400-450 400-450 400-4509249 Количество отнимаемого тепла при охлаждении верхней перфорированной пластины 1 в газораспределительной решетке зависит от разности темпера" тур 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 О кальными перегородками 7 с отверстия" ми для прохода из секции в секцию. При этом для равномерности охлаждения верхней перфорированной пласти.ны 1 в первой по ходу движения охлаждающего воздуха секции обеспечивают небольшую его скорость, т.е. невысокий коэффициент теплопередачи при значительной разнице температур холодного воздуха и нагретой решетки. 20Пройдя первую секцию, охлаздающий воздух нагревается (снижается разность температур воздуха и решетки), и дляобеспечения зад нного отъема тепла в следующей секции требуется увеличить коэффициент теплопередачи за счет повышения скорости воздуха в полости решетки. Таким образом, разделение решетки на секции вертикальными перегородками 7 по зволяет обеспечить направленное движение охлаждающего воздуха в полости решетки, при этом выполнении секций с различной площадью сечения при ее уменьшении по ходу движения охлажда- З 5 ющего воздуха обеспечивается равномерный отъем тепла по всей площади верхней перфорированной пластины.В некоторых случаях разделение внутренней полости решетки на задан ное количество секций затруднительно по конструктивнья соображениям. Для обеспечения равномерности распределения охлаждающего воздуха в полости решетки, особенно при ограни 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 ре- . шетки опытной печи в зависимости от количества охлаждающего воздуха. Как показано в таблице, увеличениеотношения площадей сечений первой и 67 4выходной секций от 1: 1 до 1;5 приводит к уменьшению перепада Температур по длине верхней перфорированнойорешетки 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 охлаждения верхней пластины решетки 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 с 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 пластины924967 Составитель Н.Кацовсктор О,Юркова ТехредМ.Пароцай орректор М.Поао Тнрак 541. Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб.