Устройство для обработки горячего запыленного газа перед теплоутилизатором Советский патент 1984 года по МПК F27B15/00 

Изобретение относится к использо вторичных энергоресурсов: теп отходящих газов и может быть применено в металлургической, химической и других отраслях промыиленности. Известны устройства перед конвек тивными поверхностями нагрева, содержащие в себе конструктивные элементы, способствующие очистке горячего запыленного газа от пыли. К ним относятся жалюзийные решетки, выполненные в виде комплекта стаци-онарно закрепленных пластин или уго ков, образующих щели для прохода га за с изменением направления его дви жения. Однако жалюзийные решетки быстро забиваются оседающей на них пылью ij . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для обработки запыленного газа - аппарат кипящего слоя, включакидий в себя распределительную решетку, через которую подается холодный очищенный газ, сопла для подачи горячего запыленного газа, рас положенные в верхней части кипящего слоя, теплообменные поверхности в кипящем слое для отвода тепла, трубопроводы для подвода холодного чис того газа и отводы газа из аппарата 2. Недостатком этого устройства является локализованный отвод газа через трубопровод, расположенный в подсводовом пространстве на стене, противолежащей вводу горячего запыленного газа. В связи с тем, что пл щадь сечения отводящего трубопровод в несколько раз меньше площади сече ния аппарата кипящего слоя, повышается скорость удаляемого газа, сопровождающаяся интенсивным выносом пыли. Эта пыль, поступающая на конвективные поверхности теплоутилизатора, приводит к износу омываемых поверхностей. Некоторые участки под вержены налипанию пыли м в-них нару шайся желаемый теплообмен, что ведет к снижению утилизации тепла. Цель изобретения - повышение сте пени утилизации тепла. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для обработки горя чего запыленного газа перед теплоути лиэаторрм содержащем корпус с фильт ром кипящего слоя, теплообменными поверхностями, соплами горячего запыленного газа, расположенными в верхней части кипящего слоя, и распределительной решеткой холодного чистого газа, корпус разделен верти кальной перегородкой на две секции, в первой по ходу газа из которых ра мещен фильтр кипящего слоя, а на ве шине перегородки установлена тре угольная отбойная призма. Кроме того, расстояние от с;опел горячего запыленного газа до вершины призмы составляет 3-5 высоты кипящего слоя. Расстояние от BepmHHFj призмы до свода корпуса равно эквивалент {ому диаметру второй по ходу запыленного раза секции. Треугольная призма в основании вертикального сечения выполнена с углами, равными 45-50и 55-60°, причем угол 45-50° обращен в сторону секции с фильтром кипящего слоя. Треугольная призма выполнена с длиной ребра, равной длине перегородки, а ширина основания призмы и перегородки составляет 0,3-1 эквиВс1лентного диаметра второй по ходу запыленного газа секции. Во второй по ходу запыленного газа секции установлены конвективные поверхности нагрева, соединенные с теплообменными поверхностями фильтра кипящего слоя. - Расст ояние от сопел горячего запыленного газа до вершины призмы должно составлять 3-5 высоты кипящего слоя по следующим соображениям. С поверхности кипящего слоя вместе с газами вырываются твердые частицы и за счет повышенных локальных скоростей газа над слоем происходит их дальнейшее продвижение. Неизбежное усреднение скорости газа в надслоевом объеме приводит к выпадению частиц обратно в слой. Высота надслоевого пространства, достаточная для осуществления процесса сепарации, зависит от таких характеристик кипящего слоя, как однородность псевдоожижения, физические свойства материала слоя, фильтрационные скорости газа и др В предлагаемом устройстве объем, заключенный между уровнями расположения сопел горячего запыленного газа и вершиной призмы, является сепарационным объемом, высота которого может ыть выбрана в пределах 3-5 высоты кипящего слоя. Нижний предел, равный трем высотам кипящего слоя, может быть выбран, если в устройстве создан кипящий слой, близкий по своей структуре к однородному, когда высота слоя равна 1-1,5 эквивалентного диаметра слоя, а распределительная решетка имеет живое сечение до 30% от общей площади решетки. Верхний предел, равный пяти высотам кипящего слоя, может быть выбран, если по конструктивным соображениям, удобству монтажа, имеющем;/ся дисперсному материалу для слоя, живому сечению рвлетки до 4% от общей ее площади слой в устройстве по своей структуре далек от однородного и турбулизация слоя связана с выбранной для данных условий скоростью фильтрации, близкой к скорости витания пыли, вводимой в слой.

В таком случае выбросы материало над слое в виде фонтанов достигает высоты, равной высоте слоя, а выравнивание эпюры скоростей за пределами кипящего слоя может достигаться на расстоянии, равном 2-3 высотам кипящего слоя. С учетом указанных .особенностей высота сепарационной зоны и выбирается равной 5 высотам кипящего слоя.

Угол призмы, обращенный к кипящему спою, принят равным 45-50° для того, чтобы частицы пыли, оседающие на отбойную призму могли скатыватьс С уклона обратно в кипящий слой. В связи с тем, что угол естественного откоса для большинства промышленных пылей находится в интервале 2845°. Указанный угол призмы принимается равным 45-50°. Два значения 45- и 50 выбраны с учетом удобства исполнения призмы при монтаже.

Изменение направления движения газового потока на ЭО при повороте от подсводового пространства во вторую секципюбразует дополнительное местное сопротивление, которое можно уменьшить за счет .скоса поворота под углом- в 60°. Интервал в 55-60° выбран из удобства монтажа.

Из соображений минимальных сопротивлений при перетекании газового потока из секции в секцию выбрана также ширина основания призмы и пергородки равной 0,3-1 эквивалентного диаметра второй секции. Дли ребра лринята равной длине перегородки из конструктивных сообращений.

Условие равенства расстояния от вершины призмы до свода корпуса и эквивалентного диаметра второй по ходу запыленного газа секции связано с необходимостью создания минимальных: сопротивлений для прохода газа.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для обработки горячих запыленных газов перед теплоутилизатором, вид спереди; на фиг. 2 - установка, вид сверху.

Устройство содержит корпус 1, разделенный вертикальной перегороду ой 2 с отбойной призмой 3 на две секции, где в первой по ходу газа размещен фильтр кипящего слоя 4, с набженный распределительной решеткой 5 и теплообменными поверхностями 6, соединенными с конвективными поверхностями 7, размещенными по втрой по ходу газа секции, а также солами подвода горячего запыленного газа 8 и патрубком подвода под распределительную ре1летку холодного очищенного газа 9.

Устройство работает следующим образом.

Горячий запыленный липкими частицами газ попадает в фильтр кипящего слоя 4 через сопла 8, расположенные в верхней части развитого кипящего слоя, который создают с помощью охлажденного чистого газа или воздуха, подаваемого через патрубок 9 под рас0пределительную решетку 5. В верхней части кипящего слоя происходит за- , хват частиц, внесенных горячим газом. Частицы, внедряясь в слой, охлаждаясь и налипая на основной зер5нистый материал слоя или создавая конломераты, остаются в нем. Одновременно частично охлаждается газ, передавая тепло через кипящий слой поверхностям теплообмена 6, разме0щенным в слое и связанным с конвективными поверхностями 7.

Потоки горячего и холодного газа, объединяясь над кипящим слоем, проходят надслоевое пространство высо5той, равной 3-5 высотам кипящего слоя, где происходит сепарация дисперсных частиц. Далее газовый поток через проем,образуемый сводом корпуса 1 и вершиной призмы 3, поступа0ет во вторую секцию, где расположены конвективные поверхности нагрева 7. Изменение направления движения газа обеспечивает выпадение пыли на отбойной призме и стекание ее обратно в кипящий слой.

5

Таким образом, предлагаемое устройство содержит элементы, способствующие очистке запыленного горячего газа перед подачей его на теплоутилизатор с конвективными поверхнос0тями нагрева. К ним относятся фильтр кипящего слоя, надслоевое сепарационное пространство, отбойная треугольная призма.

Использование предлагаемого уст5ройства обеспечит снижение запыленности дымовых газов перед конвективными поверхностями нагрева, что позволит повысить степень утилизации физического тепла дымовых газов и

0 срок службы конвективных поверхностей нагрева теплоутилизатора. Это достигается за счет более редкого включения устройства очистки, приво;дящих периодически к поломкам элементов поверхностей нагрева или обму5ровки котла.

Опыт промыиленных котлов - утилизаторов мартеновских печей металлургического завода Запорожсталь показывает, что за счет вышеуказанных факторов можно повысить производи|Тельность котла - утилизатора на 11%.

дзиг. 1

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГОРЯЧЕГО ЗАПЫЛЕННОГО ГАЗА ПЕРЕД ^ЕП- ЛОУТИЛИЗАТОРОМ, содержащее корпус с фильтром кипящего слоя, теплообмен- ными поверхностями, соплами горячего запыленного.газа, расположенными в верхней части кипящего слоя, и распределительной решеткой холодного чистого газа, отличающее- с я тем, что, с целью повьнления степени утилизации тепла, корпус разделен вертикальной перегородкой на две секции, в первой по ходу газа из которых размещен фильтр кипящего _ 'слоя, а на вершине перегородки установлена треугольная отбойная призма.2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние от сопел горячего запыленного газа до вершины призмы составляет 3-5 высоты кипящего слоя.3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние от вершины призмы до свода корпуса, равно эквивалентному диаметру второй по ходу запыленного газа секции.4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что треугольная призма в основании вертикального сечения выполнена с углами, равными 45-50° и 55-60^^, причем угол 45-50^* обращен в сторону секции с фильтром .кипящего слоя.5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что треугольная призма выполнена с длиной ребра, •равной длине перегородки, а ширина основания призмы и перегородки составляет 0,3-1 эквивалентного диаметра второй по ходу запыленного газа секции.>&,6.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что во второй по ходу запыленного газа секции установлены конвективные поверхности нагрева, соединенные с теплообменны- ми поверхностями фильтра кипящего слоя,(Лс:^;оQO 00 •vl

С:

czir

СТл

г