Способ определения живого сечения решетки работающего аппарата кипящего слоя Советский патент 1981 года по МПК F27B15/10 

Изобретение относится к исследованию промышленных и лабораторных аппаратов кипящего слоя и может быть использовано для определения живого сечения решеток работающих аппаратов кипящего слоя. Известен способ определения живого сечения работающей решетки путем замера расхода по ее отверстиям торцовыми диафрагмами. Известный способ надежен и прост . Однако указанный способ трудно осуществим на промышленных аппаратах кипящего слоя, имеющих 100-150 отверстий, так как практически невозможно установить на каждом из них торцовую диафрагму, работающую при ,750-1000°С. Известен также способ определения живого сечения работающей решетки, заключающийся ,в том, что перед пуском печи в работу определяется живое сечение сухой решетки So путем подсчета числа отверстий и замера пло.щади каждого из них. Печь запускают в работу. Определяют и поддерживают на постоянном уровне перепад давления слой+решетка, расход ожижающей среды перед решеткой. По истечении 10 сут (времени, необходимого для проведения опыта) решетку освобождают / от материала, печь охлаждают и определяют 4исло отверстий не перекрытых материалом. Площгщь этих отверстий и принимают за живое сечение работающей решетки Dl. Недостаток описанного способа состоит в том, что он чрезвычайно трудоемок, требует остановки печи, соб.пюдения в течение 10 сут заданных величин перепадов давления и расхода ожижающей среды. Точность способа невелика, поскольку во время удалейия с решетки материала возможно освобождение от него и забитых отверстий. Цель изобретения - снижение затрат труда путем упрощения и повышения точности определения живого сечения работающей решетки. Поставленная цель достигается тем, что замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления слой+решетка, затем увеличивают расход ожижающей среды на 5-20% и повторно замеряют расход ожижающей среды перед решеткой и перепад давления слой+решетка и определяют живое сечение решетки по формуле S,,-S,-T/ SjilZoJP, 2С2лр,1-2лр где SQ - живое сечение работающей решетки, м, 5д - сечение аппарата перед решеткой, м, W - скорость ожижающей среды перед решеткой до увеличен расхода ожижающей среды, м/с , W - скорость ожижающей среды.п ред решеткой после увеличе ВИЯ расхода ожижающей среды, м/с 2др - перепад давления слой+реш ка до увеличения расхода ожижающей среды, .вод.рт.т. ЗдРг. перепад давления слой+решетка после увеличения ра хода ожижающей среды,. , мм вод/ст, р - плотность ожижаюц й среды до решетки, кг/м , 1 - коэффициент сопротивления сухой решетки, определенны по скорости в ее отверстия Из опыта работы многозонных извес ково-обжигательных печей кипящего сл известно, что при завышенном, по сравнению с необходимым, живом сечении решетки зон подогрева часть ее Отверстий забивается материалом. Через эти отверстия фильтруется поток газа, несу1ций пыль извести. Эта пыль откладывается на частицах. Отверстия оказываются полностью перекрыты материалом. При увеличении расхода ожижающей среды отверстия не освобож даются от материала даже в том случа если промежуток между крупными части цами еще не забит пылью. Поэтому при увеличении расхода ожижающей сре ды на аппарат, а следовательно, и перед р ешеткой наблюдаемое уделичение сопротивления слой+решетка про исходит только за счет увеличения сопротивления работающих отверстий решетки, поскольку сопротивление кипящего слоя не зависит от расхода ожижающей среды. На основании этого можно записать суммарное сопротив ление зоны, соответствующее расходу ожижающей среды, 5лр,-.лр,, + 2,р„ , где 2.ДК - суммарное сопротивление слоя и решетки (зоны, мм вод.ст. сопротивление кипящего слоя, мм вод.ст. - коэффициент сопротивления решетки, подсчитанный по скорости ожижгмощей среды перед ней. (/а - скорость ожижающей среды перед решеткой, определенная по известному расходу м/с, р - плотность ожижающей среды перед решеткой, кг/мт Аналогичное уравнение можно записать для работы зоны при увеличении расхода ожижаклцей среды ,051,2)Q , Поскольку сопротивление слоя не зависит от расхода ожижающей.среды, то ЛРСЛ. При условии поддержания на прежнем уровне температуры ожижающей среды перед решёткой, т.е. выполнении условия Tj T2, где Т - температура ожижающей среды, при ее расходе 0 , К , Т 2 - то же, при ее расходе Q , К, и учитывая незначительное изменение абсолютного давления ожижающей среды перед решеткой при изменении ее расхода, получают РГ-Ра Я Поскольку за время проведения опыта, длитель.ность которого не превышает 0,5 ч, геометрия работающих отверстий и их число не изменяется, то коэффициент сопротивления решетки при расходе ожижающей среды Q f равен коэффициенту сопротивления решетки при расход.е Q. , т.е. .Za --Z-, --Z, Учитывая условие СЗ)-(5) и вычитая из уравнения U) уравнение (1) определим коэффици ент сопротивления решетки Cf - 4)я Zupa l - 2 а Т Отметим, что выполнение условия (4) о соблюдении равенства температуры расходов ожижающей среды 9 и Q и пренебрежение изменением абсолютного давления не является обязательным. Дляслучая Т Т2/ р / где Р и р 2. соответственно абсолютное давление ожижающей среды при ее расходе Q и уравнение (. в) принимает вид S6p 3-iPa-Wd,P. Найдем связь между коэффициент ми сопротивления решетки Zq , оп ределенным по скорости ожижаницей среды до решетки, и Zo определе ным по скорости ожижающей среды в верстии решетки. Для произвольно .выбранного расхода ожижающей сред Q можно записать. ДР„л:7 О-7 гр а 2 у а - Q а 3600-Sa ЗбОО So S.J - сечение аппарата перед решеткой, м2, SQ - сечение отверстий решетки/ через которые проходит ржи жающая среда, м. Откуда Подставляя значение Zc( уравнения (8) в уравнение Сб), полу чают живое сечение работающей ре ки SQ в виде -5 JS -WcfJZoP 2(2 2(.2Ap2-SbpJ Способ определейия живого сечеН работающей решетки осуществляется Iследующим образом. i На решетке до пуска аппарата в определяют суммарную площадь отвер стий SQ и сечение аппарата перед решеткой SQ. После пуска аппарата ход , но до набора на решетке слоя ределяют общеизвестными методами к эффициент сопротивления сухой решетки ZQ по формуле АРР (|2Уp V-. Q : 0 3600-3 Q - расход ожижающей среды перед решеткой)при котором со проти : , ление решетки равнодрр St) - суммарное сечение отверстий , сухой решетки м , р - плотность ожижающей среды пер решеткой, кг/м. На решетке набиргиот кипящий сло требуемого сопротивления (высоты). После установления стационарного ре жима работы слоя фиксируют величины расхода ожижающей среды перед , . решеткой Q, ее давления р , темпе ратуры T/i и суммарный перепад давле НИН слой+решетка, затем производят увеличение расхода ожижгиощей среды на 5-20%, повторно фиксируют выше указанные параметры и, используя уравление (9), определяют ивое сечение работающей решетки Sg. Полученное значение живого сечения работающей решетки SQ должно быть равно или меньше сечения сухой решетки, т.е. So« Равенство этих величин соответствует правильно спроектированной решетке аппарата. Способ можно осуществлять в любой момент работы аппарата. Для этого на работающем аппарате необходимо зафиксировать величины С) , f , произвести увеличение расхода ожижающей среды на 5-20%, повторно зафиксировать упомянутые величины и произвести расчет по уравнению С9). Увеличение расхода ожижающей среды на 5-20% для определения величиныЗйр определяется возможностью ее фиксации приборами с требуемой точностью, а также числом псевдоожижения, при KOtopOM работает слой. Например, для решетки зоны подогрева известково-обжигательной печи, имеющей перепад давления д р-г 200400 мм вод.ст.,и при фиксации перепада, давления V-образным манометром целесообразно производить увеличение расхода ожижающей среды на 5%. В этом случае сопротивление решетки при расходе Qi - 1О5О Q , составляет 220-440 мм вод.ст., а погрешность определения величины2upi Supi, равна 100 440-400 где 2 - -погрешность в определении перепада давления V-образным. манометром, мм вод.ст. 440- сопротивление слоя и решетки, при расходе%,мм вод.ст., 400- то же, при расходе Q, мм вод.ст. При расчете принято, что аппарат аботает при отношении 1. з расчетов видно, что увеличение асхода Qu снижает погреидность заера. При Qa. эта величина оставляет 1,14%. Повышение расхоа QO. сверх 1,2 Qyf может приводить уносу материала из слоя, поскольу аппараты кипящего слоя, как правио, работают с числом псевдоожижеия, близким к критическсаду, обеспеивающему унос. Учитывая это обстояельство и возможное изменение струкуры слоя при повышенном расходе ожиающей среды Qa, необходимо стремитья к минимально возможному увеличеию расхода Qtjj равному 1,05 Q/ . Предлагаемый способ применен при зучении условий решеток зон