Способ регулируемого отвода тепла из псевдоожиженного слоя Советский патент 1985 года по МПК F27B15/16 

Изобретение относится к процессам тепломассообмена в псевдоожиженных системах и может быть использовано в металлургической, энергетической и химической промьшшенности. Известен способ отвода тепла из к пящего слоя путем впрыскивания в сло и испарения в нем жидкости СО. Этот способ является эффективным и позволяет легко регулировать отводом тепла из слоя, но при этом отводимое тепло не утилизируется, что делает способ неэкономичным. Известен способ регулируемого отвода тепла изменением тепловосприя тия теплообменных поверхностей, при котором отвод тепла осуществляется теплообменниками, погрзгженными в слой, и регулируется изменением расхода теплоносителя и тештофизических свойств последнего C2l. Однако изменение расхода теплоносителя в сзтцественнык пределах не оказывает значительного влияния на коэффициент теплопередачи, а изменение температуры теплоносителя при этом слабо влияет на средний темпера турный напор между псевдоожиженным слоем и теплоносителем. Это не дает возможности осуществлять регулируемый теплообмен в широких диапазонах температур. Наиболее близким к изобретению является способ отвода тепла из псев доожиженного слоя в annai are, содерж щем по крайней мере одну провальную горизонтальную перегородку с засыпной из твердых непсевдоожижаемых частиц путем теплообмена между псевд ожиженным слоем и теплоносителем, Ци кулирующим в теплообменнике СзЗ. Перераспределение теплообменнь х поверхностей по секциям аппарата при водит к изменению тепловых перетоков между секциями. Для уменьшения тепло ртвода из слоя площадь теплообменных поверхностей в верхней секции увеличивают, а в нижней уменьшают,для уве личения - площадь теплообменных повер ностей в верхней секции уменьшают, а в нижней увеличивают. Способ позволяет осуществлять рег лирование теплоотвода в процессе работы аппарата без его остановки, но перемещение внутренних узлов в аппарате псевдоожиженного слоя, также со здает определенные трудности. Возмож но забивание частицами кипящего слоя стыков между движущимися элементами, а также пазов, по которым перемещается провальная горизонтальная перегородка. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности. Указанная цель достигается тем, что согласно способу отвода тепла из псевдоожиженного слоя в аппарате по крайней мере с одной горизонтальной провальной перегородкой с засыпкой из твердых непсевдоожижаемых частиц путем теплообмена между псевдоожиженн(з1м слоем и теплоносителем, циркулирующим в теплообменнике, теплоотвод регулируют путем изменения высоты слоя засьтки за счет ввода или вывода части твердых непсевдоожижаемых частиц по крайней мере одной горизонтальной перегородки. Горизонтальные провальные перегородки могут быть выполнены из перфорированных пластин, сеток, решеток с засыпкой из твердых непсевдоожижаемых частиц (песок, стеклянные шарики, катализатор и т.д.), для которых выполняется условие . W, kv, где W - скорость ожижающего слоя в свободном сечении аппарата; .WQ - скорость начала псевдоожижения твердых частиц. Термическое сопротивление эасьтки из непсевдоожижаемых частиц является составляющей термического сопротивления горизонтальной провальной перегородки . Увеличение высоты засыпки снижает интенсивность циркуляции частиц между секциями и приводит к увеличению температурных перепадов между смежными секциями. Уменьшение высоты слоя засьтки приводит к уменьшению термического сопротивления горизонтальной провальной перегородки, а следовательно, увеличивает переток тепла между зонами в слое. t На фиг. 1 показан аппарат псевдоожиженного слоя} на фиг. 2 и 3 - схемы регулирования теплоотвода. Внутри корпуса 1 аппарата находится псевдоожиженный слой, разделенный провальной горизонтальной перегородкой 2 с засьткой из твердых непсевдоожижаемых частиц 3 на верхнюю зону 4 и нижнюю зону 5. В слое размещен теплообменник 6, а в нижней части корпуса аппарата расположена газораспределительная решетка 7. Б

11

верхней части аппарата находится устройство 8 для выхода дымовых газов.

Топливо с воздухом подается в нижнюю часть слоя, где оно сгорает. Тепло через горизонтальную провальную перегородку 2 с засыпкой из твердых непсевдоожижаемых частиц передается в верхнюю зону 4, где оно отводится теплообменником 6. Для изменения теплоотвода изменяют высоту слоя засьшки горизонтальной провальной перегородки 2 за счет ввода или вывода части твердых непсевдоожижаемых частиц 3, создающих дополнительное термическое сопротивление перетоку тепла между смежными зонами.

Ввод ii твердых непсевдоожижаемых частиц можно осуществлять любым из известных способов загрузки частиц дисперсного псевдоожижаемого материала, твердого топлива и т.д. Для вывода твердых частиц можно использовать один из способов золоудаления.

Направление регулирования можно определить следующим образом.

Пусть тепло подводится в нижней подперегородочной зоне (фиг.2).Количество тепла, передаваемое теплообменнику, равно сумме количеств тепла в над- и подперегородочных зонах Q и QP соответственно:

Q QH- Qn (1)

д„ (t,c- t)F,K,, (2)

Qn (, (3)

где t, температуры псевдоожиженного слоя в над- и подперегородочных зонах F , F.j - площади тепообменных поверхностей в над- и подперегородочных зонах;

К , Kj - коэффициенты теплоотдачи в над- и подперегородочных зонах; t - температура жидкости в теплообменнике для упрощения принята постоянной.

При уменьшении термического- сопротивления перегородки (в случае вывода твердых неподвижных частиц) изменяются Q и Q, причем Q уменьшается, а Q увеличивается, что приводит к уменьшению t и увеличению t , , а следовательно,и уменьшению.

В случае,когда процесс горения происходит в верхней надперегородочной зоне, а теплообменная поверхность вся расположена в нижней подперегородочной зоне (фиг.З) уменьшение сопротивления перегородзки (уменьшение высоты слоя непсевдоожижаемых частиц) приводит к противоположному от первого случая результату, t увеличивается, t снижается температура з одящих дьечовых газов, потери тепла уменьшаются, т.е при постоянной тепловой нагрузке аппарата количество отведенного тепла теплообменными поверхностями увеличивается.

Способ обеспечивает возможность изменения теплоотвода в процессе работы аппарата, исключая перемещение конструктивных элементов аппарата в псевдоожиженном слое. Вследствие этого снижается время простоя аппарата, связанное с профилактикой и ремонтом в результате забивания частицами псевдоожиженного материала соединений между движущейся перегородкой и корпусом аппарата.

tic

Фиг. 2

СПОСОБ РЕГУЛИРУЕМОГО ОТВОДА. ТЕПЛА ИЗ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ в ап-. парате по крайне мере ; одной горизонтальной провальной перегородкой с засыпкой из твердых непсевдоожяжаемых частиц путем теплообмена между псевдоожиженным слоем и теплоносителем, циркулирующим в теплообменнике, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, отвод тепла регулируют путем изменения высоты слоя засьшки за счет ввода или вывода части тве1рдых непсевдоожижаемых частиц по крайней мере одной гор изонтальной перегородки. «