Способ определения критического живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя Советский патент 1988 года по МПК F27B15/02 

i,14

Изобретение относится к исследованию промышпенных и лабораторных аппаратов кипящего слоя и может быть использовано для определения критического живого сечения решеток работающих аппаратов кипящего слоя„

Целью изобретения является увеличение кампании аппарата кипящего слоя о

Определение живого сечения решет-. |КИ работающего аппарата кипящего слоя известным способом проводили на ла- бораторной печи диаметром 0,3 м при обжиге сульфидных ццнковых концент- .ратов,, на печи КС диаметром 1,749 м для упарки хлорсодержащей пульпьц на печи КС диаметром ,6s385 м для обжига цинковых концентратов„ Осуществляли необходимые замеры для определения живого сечения сразу после пуска печи, т„е„ с еще не заби той решеткой, и сравнивали получен™ ные расчетные данные с фактическими,, В результате определяли точность расчетов живого сечения работающей решетки в процентах,

Дпя определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя предлагаемым способом испытания проводили на таких же печах. Для изменения высоты разгрузочного порога при испытаниях испол,ьзовали стальные

5

0

0

пластины различной высоты, которые устанавливали на разгрузочный порог печи в которой проводили испытания,

Пример 1о В промышленную печь диаметром D 15749 м загружали 2g9 т хлорсодержащих гранул и подавали при давлении Р 19620 Н/м подогреваемый природным газом в топке воздух при 500-600°С в количестве 12000 При достижении в слое температуры 150-200°С в печь подавали хлорсодержащую пульпу в количестве 1,45 При рабочей высоте разгрузочного порога Н 1,2 м производили замер диафрагмой дисковой,диф- манометром мембранным измерительным дай и вторичным прибором ВФС расхода воздуха (12000 , т.е. М 4j.315 кг/с) и дифманометром мембранным измерительным ДМИ и вторичным прибором ВФС перепада давления слой+ решетка (Р 14995 Н/м)с Затем уменьшали высоту разгрузочного порога на 0,40 рабочей (Н 0,72 м) и производили замер расхода воздуха (12000 , т«е« М 4,315 кг/с) и перепад давления слой+решетка после уменьшения высоты кипящего слоя (Р( 10189 Н/м)о Затем определяли критическое живое сечение газораспределительной решетки по формуле

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 замером расхода ожижающей среды и перепада давления слой+решетка изменяют высоту кипящего слоя изменением вы- соты разгрузочного порога в пределах Н„ - ±(0,33 - 1,5) Н и определяют критическое живое сечение решетки по формуле Б 1 ;s 80,603414 (рр )-.(4|-н)- р; -« . (l-), где S, - крити- ческое живое сечение решетки аппарата кипящего слоя,%; М - массовый расход ожижающей среды, кг/с; Р - давление ожижающей среды, создаваемое компрессорной установкой, Н/м ; Р - перепад давления слой+решетка при рабочей высоте кипящего слоя, Рц - перепад давления слой+решетка после изменения высоты кипящего слоя, ЛР РН - Н - рабочая вы-, сота кипящего слоя, м; Hjj - высота кипящего слоя после изменения, м; Ш Нц-Н; D - диаметр решетки аппарата кипящего слоя, м; р - плотность ожижающей среды, кг/м. со (Л с О5 4 оэ со

8)80,603414 (рР/Г (-jg-

I

Критическое живое сечение составило

2,,78%„

Через 10 мин после уменьшения высоты кипящего слоя на О,,40 рабочей пер.епад давления слой+решетка резко упал.до 2856 Н/м в результате продува,, образовавшегося в кипящем слое из-за его недостаточной высоты, и печь была аварийно остановлена,, П р и м е р 2„ Дпя испытания известного способа исполь.зовали печь КС с сечением перед решеткой 2,4 Для создания кипящего слоя в печь загружали т хлорсодержащих гранул, подавали через газораспределительную решетку воздухj замеряли его количество J равнсуе 12000 HMV, и замеряли перепад давления слой+решет ка который был равен Z и Р ч 1530 мм воДоСТо Затем увеличивали расход воздуха до 14428 , снова замеряли перепад давления слой+решет ка, который был равен 1.ЛРа . 1580 I

p-ui f йР „ч1.7 ЛН - 1 Jt,S

1

(1)

воДоСТ, и определяли живое сечение по формуле

So

0

5

Rwl - W)Zof . Л2

Sq l|-2rfJpr- uPT)

где Sj, - живое сечение работающей решетки, Sq сечение аппарата перед ре

шаткой. (2,4 м -); V скорость ожижающей среды

перед решеткой до увеличения расхода ожижающей среды (1,39 м/с); W. 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 водост,,);

.&РЧ п ерепад давления слой+решетка, после увеличения расZo

хода сжижающей среды (1580 мм водоСТо); плотность ожижающей среды до решетки (1,293 кг/м); коэффициент сопротивления сухой решетки (0,37). По расчету.жлвое сечение решетки равно 0,15 м, а фактически газораспределительная решетка имеет живое сечение 0,094 м , так как имеет 125 сопел с 15 отверстиями в каждом диаметром 8 ммо Так как определение производили 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-- новлена из-за забивания газораспределительной решетки. Процент ошибки данного метода равен 59,57%.

Для испытаний предлагаемого способа использовали ту же печь с площадью газораспределительной решетки 2,А м (D 1,749 м). Для создания кипящего слоя в пе чь загружали 2,9 т хлорсодержащих гранул, подавали через газораспределительную решетку воздух, замеряли его количество (М 4,315 кг/с) и перепад давления слой+решетка (Pj 14995 Н/м), зате уменьшали высоту разгрузочного порога с Н 1,2 м до Н ц 0,80 м. Тов. 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 2,78% 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.е. оставили в каждом сопле по 10 отверстий диаметром 8 мм каждое, что составляет 0,0626 м, или 2,61% от площади газораспределительной решетки. После изменения живого сечения печь была запущена и проработ ала 45 сут. После остановки и выгрузки слоя была осмотрена газораспредели тельная решетка. Забитых материалом слоя отверстий не оказалось. Точ0

5

5

кость определения критического живого сечения составляет 6,58%.

Применение предлагаемого способа позволило увеличить кампанию печи с 2 до 45 сут и уменьшить процент ошибки при определении живого сечения с 59,57 до 6,58%.

Приме р 3. Для испытания известного способа использовали печь КС с сечением перед решеткой 32 м . Для создания кипящего слоя в печь загружали 72 т обожженного цинкового концентрата, подавали через газораспределительную решетку воздух, замеряли его количество, которое равнялось 25000 нм /ч, и замеряли перепад давления слой+решетка, который был равен ZvlP, 2040 мм вод.ст.. Затем увеличивали расход воздуха до 29952 , снова за меряли перепад давления слой+решетка, который составил 2140 мм вод.ст., и определяли живое сечение по формуле (2), где ZB 0,46.

По расчету живое сечение решетки равно 0,24 м, а фактически газорасп0

5

0

5

0

5

ределительная

Л

чение 0,17 м

решетка имеет живое се- , так как имеет 1680 сопел с 8 отверстиями в каждом диамет-. ром 4 мм. Так как определение производили 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 6 сут и была аварийно остановлена из-за забивания газораспределительной решетки. Ошибка данного метода составляет 41,18%.

Для испытаний предлагаемого способа использовали ту же печь с площадью газораспределительной решетки 32 м (D 6,385 м). Для создания кипящего слоя в печь загружали 72 т обожженного цинкового концентрата, подавали через газораспределительную решетку 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 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, равно

Pf 32000 Критическое живое сечение 3 определенное по формуле (1)j составляет 0|,337% от площади сечения газораспределительной решетки, или 0 10784

После определения критического се чфния решетки в каждом из 1680 сопел зфварили по 3 отверстияJ , оста- В1|ши в каждом сопле по 5 отверстий диаметром 4 мм каждоеj что составляет ОдЮЗб м j или Oj33% от площади газораспределительной решетки После изменения живого сечения печь была запущена и проработала 90 сут После остановки и выгрузки слоя была осмотре|на газораспределительная решетка с Зфитьпх материалом слоя отверстий н оказалось. Точность определения кр итического живого сечения равна 2,|12%„

;11ример4. Для испытаний известного способа использовали печь КС; с сечением перед решеткой 05р7065 Для создания кипящего сл|оя в печь загружали 0,0226 т обож 1Ц1НКОВОГО концентрата, пода- .через газораспределительную ре- ше1гку воздух, замеряли его количест BOJJ которое равно 50 , и пере- na|i; давления слой+решетка, который быЬ равен ЛР, 375 мм , затей увеличивали расход воздуха до нм. /ч и снова замеряли перепад давления слой+решетка,, который был 2,&Pi- 390 мм вод.сто Определяли: живое сечение по формуле (2) где Z о| 0,92о

;11о расчету живое сечение решетки ОJ0018 м , а фактическое живое сечение составляет 0,0015 м, так как реШетка состоит из 20 сопел по одному отверстию в каждом диаметром 4 мм с Ошибка составляет 20,0%„

В данном режиме печь проработала 1,0 сут и была остановлена из-за забивания газораспределительной решетКИе

Дпя испытаний предлагаемого спосо ба использовали ту же печь с площадью газораспределительной решетки 0,07065 м (D Для создания кипящего слоя в печь загружали 050226 Т-обожженного цинкового кон центрата, подавали через газораспре делительную решетку воздух с давлением

Р. 300000 Н/м , замеряли его

количество (М OjOlB кг/с) и перепад давления слой+решетка (Рд

3675 Н/м), Затем увеличивали вы соту разгрузочного порога с 0,2 до 0,,5 Mj Трво на 1,5 рабочей высоты, повторно замеряли количество дутья (осталось на прежнем уровне) и перепад давления слой+решетка ( 8340 Н/м),

Критическое живое сечение для данного процесса, опред,еленное по формуле (1 ), ;составляет 0,774% от площади сечения газораспределительной решетки, или 0,000547 м с

После определения критического живого сечения решетки из 120 сопел заварили 76 и оставили 44 сопла с одним отверстием каждое диаметром 4 мм что составляет 0,000553 м , или 0,783% от площади газораспределительной решеткИо После изменения живого сечения печь была запущена и проработала 30 суто После остановки печи и выгрузки слоя была осмотрена газораспределительная решетка Забитых материалом слоя отверстий не обнаружено о Процент ошибки при определении живого сечения равен 1,10%.

Применение предлагаемого способа позволило увеличить кампанию печи с 1,0 до 30 сут и уменьшить процент ошибки при определении живого сече- нил с 20 до 1J10%о

П р и м е р 5 с, Для испытаний предлагаемого способа использовали печь диаметром D 0,3 м Для создания кипящего слоя в печь загружали Ог0226 т обожженного цинкового концентрата и подавали через газораспределительную решетку воздух с давлением Р 300000 Н/м, замеряли его количество (М 0,0180 кг/с) и перепад давления слой+решетка (Р 3675 Н/м ), затем увеличивали высоту разгрузочного порога на 1,55 рабочей высоты (с 0,2 до 0,5j м) и повторно замеряли количество дутья {осталось на прежнем уровне), перепад давления повторно замерить не удалось, потому что печь вошла в поршневой режим и перепад давления слой+решетка колебался с 1500 до 1100 Н/м . Через 1 ч печь была остановлена из-за забивания отверстий газораспределительной решетки материалом кипящего слоя

Из данного примера можно сделать вывод, что увеличение высоты разгру зочного порога на ,55 рабочей высоты вызывает поршневой режим и забивание газораспределительной решетки материалом кипящего слоя.

Как видио из приведенных примеров, исйользование предлагаемого способа для определения критического зкивого сечения по сравнению с прототипом позволит увеличить точность определения в 15,55 раза и за счет этого стабилизировать гидродинамику кипящего слоя и увеличить кампанию печи в 22,5 раза.

Формула изобретения

Способ определения критического живого сечения решетки работающего

S 80,603414 (fP ) j|

где S - критическое живое сечение решетки аппарата кипящего слоя,%;

М - массовый расход ожижающей

среды, кг/с;

Р - давление ожижающей среды, создаваемое компрессорной установкой, Н/м ;

Р - перепад давления слой+ре- шетка, при рабочей высоте кипящего слоя, Н/м ;

аппарата кипящего слоя, включающий замер расхода ожижающей среды перед решеткой и перепада давления слой+ решетка с последующим повторным замером расхода ожижающей среды перед решеткой и перепада давления слой+ре- шетка, отличающийся тем, что, с целью увеличения кампании аппарата кипящего слоя, перед повторным замером расхода ожижающей среды и пе-; репада давления слой+решетка изменяют высоту кипящего слоя изменением высоты разгрузочного порога в пределах Н ±(0,33 - 1,5)Н и определяют критическое живое сечение решетки по формуле

JP

f HV р йТ 1

,7-Г „-Г, 11

Р| - перрепад давления слой+решет- ка после изменения высоты кипящего.слоя, Н/м ; ЛР РИ - Рг; Н - рабочая высота кипящего

слоя, м; Н , - высота кипящего слоя после

изменения, м; / и Н;

D - диаметр решетки аппарата кипящего слоя, м; р - плотность ожижающей среды,