SU1067331A1 - Аппарат дл проведени процессов в псевдоожиженном слое - Google Patents

Abstract

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ, содержащий рабочую камеру с высокотемпературным и низкотемпературным теплоносител ми, газораспределитель5 ную решетку, загрузочное и разгрузочное устройства и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности аппарата и качества продукта, снижени  энергетических и эксплуатационных затрат, каждое сопло выполнено с регулировочным устройством и установлено горизонтально с возможностью изменени  угла их наклона в горизонтальной плоскости, а загрузочное устройство расположено в месте ввода высокотемпературного теплоносител . 2. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что отношение рассто ни  от газораспределительной решетки до сопел к рассто нию от сопел до верхней границы сло  составл ет 0,2-0,3.

Description

10673 Изобретение относитс  к аппаратам дл  проведени  процессов, например сушки, в псевдоожиженном слое и может быть использовано в химической, микробиологической , пищевой и других отрасл х промытленности . Известен аппарат кип щего сло , содержащий рабочую камеру, решетку с размещенной под ней газовой камерой, разделенной горизонтальной перегородкой на две секции, верхн   из которых подключена источнику низкотемпературного теплоносител , а нижн   снабжена пр моугольными вертикальными соплами, выходные концы которых расположены на уровне решетки в ее поперечных щел х, и подключена к источнику высокотемпературного теплоносител , узлы ввода обрабатываемого материала и вывода продукта. Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемый материал поступает на решетку и образует кип щий слой под20 воздействием низкотемпературного теплоносител . Высокотемпературный теплоноситель подаетс  через вертикальные сопла в кип щий слой, образу  в нем поперечные направлени  движени  материала зоны фонтанировани . Таким образом, материал подвергаетс  поочередному воздействию теплоносителей резко раздел ющихс  параметров и отводитс  после обработки через разгрузочное устройство 1.2Q Недостатком данного аппарата  вл етс  невозможность обработки трудноожижаемых и слипающихс  материалов, так как пёремещение материала в зонах псевдоожижени  осуществл етс  очень медленно, только за счет разности высот в конце и в начале аппарата, что приводит к образованию застойных зон и залипанию решетки. Нельз  осуществл ть подачу исходного материала высокой влажности или в виде жидкости, так как он попадает сначала в зону псевдоожижени  с низкой температурой и слабым40 перемешиванием и в результате происходит переувлажнение сло , его слипание и остановка аппарата.. Аппарат сложен в эксплуатации, поскольку практически невозможно добитьс  равномерного газораспределени  между соплами, особенно в аппаратах большой мощности. Узок рабочий диапазон скоростей высокотемпературного теплоносител , так как при увеличении скорости образующиес  струи о -просто пробивают слой, при этом зона циркул ции частиц и ее интенсивность практи -ч-ч измен ютс  мало. Б то же врем  происходит «проскок гор чего теплоносител  через слой, что снижает коэффициент использовани  тепла55 н стру х, повыщает температуру отход щих газов, а следовательно, уменьщает движущуюс; силу процесса. 12 Кроме того, возрастает выброс частиц в надслоевое пространство и, соответственно, унос продукта с отход щими газами. Снижение скорости газа приводит к попаданию частиц внутрь сопел и к их засорению, Конструкци  газовой камеры, состо щей из двух секций, сопел и рещетки, на которую креп тс  сопла, сложна, чт.о вызывает дополнительные трудности при изготовлении и монтаже аппарата. Кроме того, конструкци  газовой камеры представл ет собой теплообменник. В результате еще до попадани  в рабочую зону происходит выравнивание температур теплоносителей , причем снижение температуры гор чего идет более интенсивно и, следовательно , тер етс  эффект сушки с периодическим нагревом и охлаждением, возрастают потери энергии. в результате медленного движени  материала вдоль решетки велико вре.м  пребывани  частиц в аппарате, что снижает качество получаемого продукта и общую производительность аппарата, Наиболее близким по технической сущ„ости к предлагаемому  вл етс  устройство дл  получени  железорудных гранул, содержащее рабочую камеру с высокотемператур„ым и низкотемпературным теплоносителем, газораспределительную решетку, загрузоч„Qg устройство и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости 2. Однако довольно высоко- подн тые над решеткой форсунки не позвол ют зондировать стру ми слой в нижней части аппарата, особенно у его стенок, где наиболее часто возникают застойные зоны, причем формируемые в слое струи, направленные с наклоном вниз, не только не способствуют ликвидации этих зон и перемещению материала к центру аппарата, но наоборот прижимают материал к решетке, что может приводить к его подгоранию. Наклон всех форсунок в одну сторону не позвол ет вести гранулирование из низкоцентрированных суспензий, так как дл  достижени  гранула.ми определенного размера необходима в этом случае многократна  циркул ци  зернистого материала внутри аппарата. Аппарат также сложен в эксплуатации из-за трудности равномерного газораспределени  между соплами, особенно в аппаратах большой мощности. Цель изобретени  - повышение производительности аппарата и качества продукта снижение энергетических и эксплуатационных затрат. Указанна  цель достигаетс  тем, что в аппарате дл  проведени  процессов в псевдоожиженном слое, содержаше.м рабочую камеру с высокотемпературным и низкотемпературным теплоносител ми, газораспределительную решетку, загрузочное и разгрузочное устройства и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости, каждое сопло выполнено с регулировочным устройством и установлено горизонтально с возможностью изменени  угла их наклона в горизонттальной плоскости, а загрузочное устройство расположено в месте ввода высокотемпературного теплоносител . Кроме того, отношение рассто ни  от газораспределительной решетки до сопел к рассто нию от сопел до верхней границы сло  составл ет 0,2-0,3. На фиг. 1 изображен аппарат, вид сверху (два возможных варианта наклона сопел к стенкам с соответствующим расположением горизонтальных участков факелов газовых струй в слое); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (схематически изображено расположение вертикальных участков факелов). Аппарат дл  проведени  процессов в nceBдоожиженном слое содержит рабочую камеру 1, решетку 2, расположенную на газовой камере 3, сопла 4, установленные гори онтально на боковой стенке 5 и подключенные через гибкое соединение 6 к трубопроводу 7, на котором дл  каждого сопла предусмотрены задвижки 8. Вблизи некоторых сопел 4 либо внутри них установлено устройство 9 дл  подачи в аппарат исходного материала. Имеетс  также устройство 10 дл  разгрузки продукта Аппарат работает следующим образом. В газовую камеру 3 поступает низкотемпературный , а в трубопровод 7 высокотемпературный теплоноситель. Через устройство 9 подают обрабатывае.мый материал, подвергающийс , например, сушке, который попадает на решетку 2 и образует псевдоожиженный слой под воздействием низкотемпературного теплоносител . Высокотемпературный теплоноситель, поступающий через сопла 4 в слой, формирует в нем горизонтальные высокотемпературные струи, которые вызывают интенсивную циркул цию частиц. Увлекаемые из сло  в струю частицы подвергаютс  в ней кратковременному воздействию высокотемпературного теплоносител  и вновь вынос тс  струей в слои на досушку и подготовку к последующему нагреву . Готовый продукт выводитс  из аппарата через устройство 10. Струи, истекающие из горизонтальных сопел, при ОДНОЙ и той же скорости истечени  и площади выходного сечени  сопла, что и вертикальные, имеют в слое большую прот женность за счет того, что развиваютс  сначала горизонтально, затем искривл ют свою ось и переход т в вертикальную струю. Така  форма струи позвол ет увлекать в нее значительно большее количество частиц (примерно на 30-40% по сравнению с вертикальной ) и не только из зоны сло , прилегаюшей к вертикальному участку, но и из всего объема, под которым проходит ее горизонтальный участок. Причем на этом участке поступлению частиц в струю способствует сила давлени  сло , действие которой здесь наиболее эффективно, так как ее направлен11е совпадает с направлением движени  частиц сло  к струе, тогда как при развитии вертикальной струи эти направлени  почти взаимно перпендикул рны. Удлинение пути прохождени  гор чего теплоносител  способствует более полному использованию его тепловой энергии в слое, предотврашает возможности «проскока гор чего агента через слой, что снижает температуру отход щих газов, и, следовательно , повышает движущуюс  силу процесса . Сопла устанавливаютс  на таком рассто нии от решетки аппарата, чтобы выход ща  из них стру  касалась решетки. При этом не происходит налипание материала на решетку, а материал транспортируетс  по решетке в нужном направлении. Указанное рассто ние равно полуширине струи и определ етс  из выражени  1, 0,25Хф(I) гдеЬ -полуширина струи; Х -длина факела струи. Как показывают исследовани , наиболее интенсивно процессы переноса идут в струе при соотношении ,8-1,2(2) где I, - рассто ние от уровн  установки сопел до верхней границы сло . Тогда из (2) с учето.м (1) имеем 1 0,2-0,3. Следовательно, наиболее предпочтительным соотношением рассто ний между уровнем сопел и решеткой и между уровнем сопел и верхней границей сло  будет 0,2- 0,3. Благодар  мощным горизонтальным потокам газа происходит сдувание частиц с решетки, ликвидирующее застойные зоны и залипание рещетки, организуетс  посто нный направленный поток материала из пристеночных зон аппарата с менее интенсивным тепломассообменом в его центральную часть, где эти процессы идут значительно интенсивнее. Таким образо.м, ввод горизонтальных g , позвол ет наиболее полно использовать кинетическую и тепловую энергию при струйном зондировании. Кроме того, даже при высоких скорост х истечени  энерги  струи в значительной степени гаситс  в нижней часи сло , на горизонтальном участке, и за счет этого твердые частицы вылетают из струи на гораздо меньшую высоту по сравнению с высотой выброса

вертикальной струи тех же параметров истечени , что существенно снижает унос материала из аппарата.

Так как горизонтальные сопла устанавливаютс  наклонно к стенке аппарата, струи, истекающие из них, привод т в движение в направлении наклона частицы всего сло , что предотвращает образование застойных зон на решетке, агломерацию частиц, упрощает обработку трудноожижаемых материалов , ускор ет движение материала по газораспределительной рещетке, способствующее улучшению тепломассообмена между частицами и низкотемпературным теплоносителем. Все это сокращает врем  пребывани  материала -в рабочей камере, а следовательно, повышает производительность аппарата и улучшает качество продукта. Угол наклона сопел выбираетс  исход  из физических свойств материала. Так, при сушке легко высушиваемых материалов целесообразно устанавливать сопла в положение , изображенное на фиг. 1 вверху, при котором материал проходит по длине аппарата только один раз и в одном направПри обработке трудно высушиваемых материалов следует примен ть схему расположени  сопел, представленную на фиг. 1 внизу, при реализации которой .материал циркулирует в аппарате до достижени  требуемой влажности. Кроме того, в каждом из двух вариантов угол наклона, а следовательно, и скорость движени  материала выбираетс  в зависимости от его прочности, влажности, способности ожижатьс , склонности к агломерации истиранию и т. п. Поскольку горизонтальные сопла расположены выше уровн  решетки, высота сло , которую необходимо преодолеть теплоносителю , выход щему из сопел, уменьшаетс  по сравнению, с вертикальным зондированием , что позвол ет-снизить мощность воздуходувного оборудовани . При остановке аппарата материал не попадает в сопла и не засор ет их, поэтому при повторном пуске аппарата не требуетс  чистка сопел. Конструкци  решетки, наиболее трудоемкого узла аппарата, при горизонтальном расположении сопел не предусматривает специальных отверстий и узлов дл  их установки , что значительно облегчает ее изготовление и монтаж. Газова  камера в предлагаемом аппарате имеет только одну секцию без перегородок и сопловых элементов, что также упрощает ее конструкцию и обслуживание .

Возможность регулировки расхода теплоносител , подаваемого на каждое сопло, позвол ет достичь равномерного распределени  газа между сопл-ами или перераспредел ть газовые потоки на струи и, таким образом , оперативно управл ть гидродинамической обстановкой в аппарате в зависимости от течени  процесса. Ввод исходного материала в аппарат в высокотемпературного тепломесто входа носител  приводит к существенной интенсификации процесса, так как наиболее влажный материал контактирует с наиболее гор чим газом, что ускор ет тепломассообмен, позвол ет подавать в зоны охлаждени  уже подсушенный продукт, веро тность агломерации которого в них значительно снижаетс  Кроме того, это позвол ет подавать в аппарзт только зернистый, но и жидкий материал , который сразу же захватываетс  частицами и высыхает в гор чем потоке теплоносител . В предлагаемом аппарате за счет применени  горизонтальных сопел повышаетс  производительность, снижаютс  энергетические затраты воздухонагнетательного оборудовани , потери продукта за счет уноса и подгорани  материала, облегчаетс  обслуживание аппарата, упрощаетс  его изготовление и монтаж. Возможность размещени  сопел с наклоном к стенке аппарата и изменени  угла этого наклона повышает производительность аппарата, улучшает качество продукта, позвол ет вести обработку самых различных по физическим свойствам материалов, облегчает управление процессами в аппарате, позвол ет осуществл ть быструю переналадку аппарата с одного материала на другой. Местна  регулировка расхода теплоносител  значительно облегчает процесс пуска аппарата и его управление. Подвод высокотемпературного теплоносител  непосредственно в рабочую зону облегчает изготовление аппарата, его эксплуатацию , снижает энергозатраты на нагрев теплоносителей . Ввод исходного материала непосредственно в зону действи  высокотемпературного теплоносител  расшир ет диапазон обрабатываемых продуктов, повышает производительность аппарата и качество продукта.

г/ j/

ffus.Z

Claims (2)

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ, содержащий рабочую камеру с высокотемпературным и низкотемпературным теплоносителями, газораспределитель ную решетку, загрузочное и разгрузочное устройства и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата и качества продукта, снижения энергетических и эксплуатационных затрат, каждое сопло выполнено с регулировочным устройством и установлено горизонтально с возможностью изменения угла их наклона в горизонтальной плоскости, а загрузочное устройство расположено в месте ввода высокотемпературного теплоносителя.

2. Аппарат по π. 1, отличающийся тем, что отношение расстояния от газораспределительной решетки до сопел к расстоянию от сопел до верхней границы слоя составляет 0,2-0,3.

Фиг.} □