Аппарат для охлаждения запыленных газов Советский патент 1982 года по МПК F28C3/06 

(54) АППАРАТ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАПШЕННЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к охлаждению отходящих газов пирометаллургических агрегатов и может быть использовано при охлаждении газов, содержащих возгоны и расплавленный унос из агрегатов цветной металлургии.

Охлаждение газов от высокотемпературных пирометаллургических агрегатов цветной металлургии (отражательной печи, печи КС и т.д.) производят в радиационно-конвективных котлах-утилизаторах.При этом не только вырабатывается пар технологических парсщетров и используется тепло отходящих газов, но также облегчается улавливание ценных компонентов (пыль и возгоны), содержащихся, в газах.

Однако существующие котлы-утилизатойл цветной металлургии- имеют недоскгаток - при наличии в газах частиц расплавленного уноса (шлак и шихтовый вынос) и возгонов происходит интенсивное загрязнение поверхностей теплообмена. Это снижает теплопередачу в котле-утилизаторе и длительность безостановочной компании котла (и печи).

Предложено добавлять в охлаждаекые газы относительно крупные (30-50 мкм)

твердые частицы. Предполагалось, что добавка .таких частиц в газовый поток будет интенсифицировать теплообмен в конвективной части котла и способствовать очистке (самообдувке) поверхностей нагрева 1.

Недостатками такого предложения являются необходимость отделения мелких частиц после котла и возврат

10 их в гаЭоход перед котлом. Кроме того, добавка частиц в отходящие газы снижает температурный напор и ведет к увеличению поверхностей нагрева котла-утилизатора.

15

Наиболее, близким по технической сущности к предлагаемому является аппарат для охлаждения запыленных газов в надслоевом пространстве кипящего слоя, включающий корпус со

20 сводом и подиной, газоход, выполненный в виде плоскопараллельного сопла и установленный в передней торцевой стенке корпуса на уровне всплесков кипящего слоя, отводящий газо25ход и теплообменные поверхности, установленные в кипящем слое.

Работа аппарата происходит следующим образом.

В подрешеточную камеру подается .

30 неагрессивный псевдосжижающий агент (воздух или предварительно очищенный отходящий газ) для приведения мелкозернистого материала в состояние неоднородного псевдоожижения с интенсивными выбросами частиц в надслоевое пространство. Выброшенные в надслоевое пространство кипящего слоя холодные частицы контактируют со струей запыленно1Х охлаждаемого газа, подаваемого через патрубок подводящего газохода, выполненного в виде сопла. Вследствие своей малости к моменту падения обратно в слой частицы успевгиот прогреваться до температуры струи над слоем. Таким образом, происходит интенсивный перенос тепла из надсЛоевого прЬстранства в объем слоя. Из объема кипящего слоя т.епло забирается теплообменными поверхностями, по циркулирует вода. Охлажденные над слоем газы отвадятся из аппарата через отводящий газоход 2. К недостаткам известной конструк ции относится то, что температура уходящих из установки газов достато но высока (100-110°С), т.е. теплооб мен струи охлаждаеьшх газов со слое недостаточно эффективен. Кроме того имеет место болыной унос с газовой струей материала из аппарата. Целью изобретения является интен сификация теплообмена и уменьшение уноса материала. Поставленная цель достигается те что аппарат для охлаждения запыленных газов в надслоевом пространстве кипящего слоя, включакиций корпус со сводом и подиной, подводящий газоход, выполненный в виде ппоскопаргш лельного сопла и установленный в пе редней торцевой стенке корпуса на уровне всплесков кипящего слоя, отводящи|1 газоход и теплообменные поверхности, установленные в кипящем слое, снабжен вставкой, выполненной в виде двугранного угла и установле ной по ширине корпуса вьше оси плос ко параллельно го сопла, внутренние плоскости вставки обращены к подине и снабжены трубгшш теплосъема, а от водящий газоход размещен на сводекорпуса у передней торцевой стеЬки его. . При этом кромка грани вставки, ближняя к плоскопараллельному соплу расположена от него на расстоянии, равном .1-2 калибра сопла. Н чертеже представлен аппарат. AltnapaT включает Kophyc 1, плоск парсшлельное сопло 2 для подачи охлаждаемого газа в надслоеЬое пространство, теплообменные поверхности помещенные в кипящий слой 4. Аппара может иметь загрузочное и разгрузоч ное устррйства для подвода и отвода материала на образовсшие кипящего слоя. Кипящий слой опирается на подину (газораспределительную решетку) 5. Отводящий газоход 6 связан с трактом очистки и отвода охлаждаемого газа. Чистый воздух (газ) на ожижение слоя подается в подрешеточное пространство через патрубки 7. На уровне надслоевого пространства по всей ширине аппарата установлена двугранная вставка, выполненная из труб 8 с циркуляционной водой, сваренных между собой листами железа. Грани 9 и 10 вставки наклонены к уровню кипящего слоя, образуя в надслоевом пространстве двугранный угол. Угол наклона граней 9 и 10 «вставки больше угла естественного откоса материала слоя. Нижняя кромка грани 9 вставки находится в пределах начального участка струй газов. Это достигается тем, что- Е - расстояние.от среза сопла, подающего охлаждаелвлй газ, до кромки грани 9, по расчету, условно принимая струю охлаждаемых.газов за плоскую затопленную, развивающуюся в неограниченном пространстве, составляет не более 1-2 калибров ппоскопараллельного сопла 2. Во избежание удара струи охлаждаемых газов о кромку грани 9 вставки, расстояние h составляет не менее 1-2 калибра плоскопараллельного сопла 2. Отводящий газоход б размещен на своде аппарата у передней торцевой стенки аппарата. Аппарат работает следующим образом. На подине 5 создают кипящий слой из1 частиц инертного материала. Для этого через подину подают чистый незапыленный газ от постороннего источника. Это может быть, например, газ после тракта очистки и отвода охлажденного газа. За счет ожижения слоя в надслоевое пространство непрерывно выбрасываются частицы материала,,, большая часть .которых выпадает обратно в слой, перенося тепло из надСлоевого пространства к слою 4 и теплообменным поверхностям 3. Через сопло 2 в Нс1дслоевое пространство подёшт стру|о газов, подлежащих охлаждению. Развиваясь в ограниченном пространстве, струя подсасывает из него газ, контактирует с выброшенными из слоя частицами и отдает им свое тепло. При этом часть частиц уносится вместе со смесью газов (охлаждаемого и ожидаемого) В пространстве под гранями 9 и 10 вставки струя газов возбуждает замкнутый циркуляцисУнный вихрь, в котором происходитинтенсивный теплообмен с выброшенными в него частицами слоя. Оак как на поддержание вихря необходима энергия, происходит торможение струи и уменьшается ее дальнобойность. Охлажденная смесь газов с унесенными частиЦс1ми направляется к отводящему газоходу 6. Благодаря граням 9 и 10 вставки сечение для прохода газов м няется, поэтому унесенные частицы слоя выпадают из потока газов на гр ни 9 и 10 и возвращаются в слой. Кромка грани 9 находится над началь ным участком струи охлаждаемых газо (где наблюдается максимальный эжектирующий эффект струи). Поэтому в начальный участок струи поступают высажденные из потока частицы, которые резко усиливают торможение струи и ее теплообмен с частицами. Испытание конструкции аппарата проводят на плоской модели аппарата с прозрачной передней боковой стенкой. Длина модели 530 мм, ширина {40 мм, высота слоя и надслоевого пространства соответственно 220 и 46.0 мм. Грани 9 и 10 вставки имитированы вставками из прессованного картона. Опыты проводят при комнатной температуре. Струю охлаждаемых газов имитируют сжатым воздухом, по даваемым через плоскопараллельное сопло. Иногда сжатый воздух подкрашивают дымом из специального дымогенератора. Скорость струи равняет cq 25 м/с, кипящий слой создается электрокорундом крупностью 500 мкм при скорости ожижения 0,65 м/с. В опытах замеряется вынос материала из аппарата. При отсутствии вставки в надслоевом пространстве и расположении от водящего газохода у задней торцевой стенки аппарата вынос материала слоя из аппарата составляет 56 г/ми а при расположении отводящего газохода у передней торцевой стенки аппарата (над мостом ввода газов в аппарат) вынос равен 11 г/мин. Установка вставки в надслоевое пространство аппарата при расположении отводящего газохода у передней торцевой стенки аппарата дополнительно уменьшает вынос до 7,3 г/мин, т.е. в 1,5 раза. Т.е. такие меры, кёцс пё:ренос отводящего газохода от задней I торцевой стенки аппарата к передней торцевой его стенке и установка вставки в надслоевое пространство аппарата; в совокупности уменьшсшт вынос материала слоя из аппарата в 7,6 раза. Формула изобретения Аппарат для охлаждения загашенных газов в Нс1Дслоевом пространстве кипящего слоя, включающий корпус ср сводом и подиной, подводящий газоход, выполненный в виде плоскопараллельного сопла и установленный, в передней торцевой стенке корпуса на уровне всплесков слоя, отводящий газоход и теплообменные поверхности, установленные в кипящем .слое, отличающийся тем, что, с цель интенсификации теплообмена и уменьшения уноса материала, он снабжен вставкой, выполненной в виде двугранного угла и установленной по ширине копуса вине оси плоскопараллельного сопла, внутренние плоскости вставки обращены к подине и снабжены трубами теплосъема, а отводящий газоход раз(мещен на своде корпуса у передней торцевой стенки его. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что кромка грани вставки, ближняя к плоскопараллельному соплу, расположена от нет-о на расстоянии, равном 1-2 калибра сопла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Берлин З.Л. Рациональное использование вторичных энергоресурсо в цветной металлургии. М., Энергия , 197.2. 2.Авторское свидетельство СССР 775591, кл. Р 27 В 15/00, 1979,

H