CZ2012103A3

CZ2012103A3 - Zpusob fluidizace horkého sypkého materiálu a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ2012103A3
Application number: CZ20120103A
Authority: CZ
Inventors: Mynár@Milan
Original assignee: Bcs Engineering, A.S.
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-07-31
Also published as: CZ303989B6

Abstract

Vynález resí zpusob trvalé fluidizace sypkého, obtízne fluidizovatelného materiálu a to za vysokých teplot, který se pouzívá pri fluidní doprave a preprave a zarízení pro provádení tohoto zpusobu. Horký sypký materiál urcený k preprave, je po samospádném vstupu do fluidního kanálu nepretrzite a v celém svém objemu profukován úzkými a dlouhými proudy plynného média, které vychází z mezer mezi tycemi, címz je dosazeno jeho zfluidizování. Zarízení k provádení zpusobu zahrnuje fluidní kanál (1) uvnitr opatrený soustavou tycí (2) umístených vedle sebe, mezi nimiz jsou sterbiny (3). Soustava tycí (2) rozdeluje vnitrní prostor fluidního kanálu (1) na horní prostor (4) pro prepravu fluidizovaného sypkého materiálu (5) a na dolní prostor (6) propojený s horním prostorem (4) sterbinami (3), pricemz spodní stena (7) fluidního kanálu (1) je opatrena nejméne jedním prívodem plynného média (8) a horní stena (9) fluidního kanálu (1) je opatrena nejméne jedním prívodem sypkého materiálu (10). Vynález najde uplatnení v teplárenství a elektrárenství pri manipulaci s lozovým popelem u fluidních kotlu, pri výrobe cementu, ve slévárenství apod.

Description

Oblast techniky /

Vynález řeší technický způsob trvalé fluidizace sypkého, obtížně fluidizovatelného materiálu a to za vysokých teplot, které se používá při fluidní dopravě a přepravě a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

X

Dosavadní stav techniky přepravy v potrubních systémech sypkých materiálů za nízkých nebo z uzavřeného profilu místním promísení sypkých materiálů vzduchem, plynem (dále jen fluidizace), přičemž dojde ke rovněž ke snížení měrné hmotnosti fluidizovaného

Stávající způsoby středních teplot jsou založeny na případně vhodným snížení tření mezi stěnou potrubí a fluidizovaným materiálem a materiálu v porovnání s měrnou hmotností sypkého materiálu určeného k přepravě.

Stávající systémy a zařízení řeší fluidizaci sypkých za nízkých a středních teplot. Fludizace sypkého materiálu se provádí zejména užitím fluidizační tkaniny, která tvoří dno v částech buď dopravního horizontálního žlabu anebo sil. Technickým problémem je teplota, do které může ekonomicky dostupné 15C^C, krátkodobě do a Kevlar jsou při v části nebo skladovacích být tkanina tkaniny, mají oblast trvalého

200^°C. Speciální materiály, použita. Běžné používané a použití do jako Aramid materiálů trvalém provozu použitelné do 250°C, krátkodobě do 35oí°C.

A

Pro vyšší teploty jsou v ojedinělých případech používány ocelové, tkané drátěné síťky upravené případně lisováním anebo slinuté keramické materiály. Tyto materiály jsou však náchylné k zanášení a ucpávání drobných průchodů fluidizačního vzduchu různými tvary zrn dopravovaného materiálu a to zejména při zastavení dopravy fluidizovaného materiálu v potrubním systému.

• · 4 • · • · • · · · • · · • · ·

Kovové fluidní elementy z nerezových lisovaných drátků - obvykle o průměru 0,1

0,8 mm, však nevyhoví z hlediska deformací /

/ X

X /

/

X

X x

/ působením tlaku za vysokých teplot od hmotnosti materiálu. Tyto kovové fluidní elementy z nerezových lisovaných drátků jsou, vzhledem k malým průměrům drátků, velmi brzy opotřebovány a po zkroucení zabraňují pohybu materiálu. Rovněž mezery (póry) v těchto elementech jsou nepravidelné a křivolaké, dopravovaný materiál při chladnutí a ohřevu ulpívá v otvorech a ucpává je.

Další možná konstrukce roštu spočívá v použití keramických porézních materiálů. Tyto zpravidla vyhoví teplotním požadavkům, požadavkům na otěruvzdornost, jsou však křehké, náchylné k poškození a k destrukci. Nevýhodou je rovněž jejich malá prodyšnost a jejich nevhodnost pro dopravu materiálů o větší zrnitosti a rovněž jejich vysoká cena.

Tyto popsané materiály vytvářejí rovněž velký odpor pro fluidizační vzduch, což si vyžaduje použití zdrojů tlakového vzduchu s tlaky 50 kPa a výše, tedy dmychadla a kompresory. Známá řešení jsou zpravidla tvořena potrubím, do něhož jsou, v jeho spodní části, v určitých vzdálenostech od sebe, tedy nikoliv po celé délce, zaústěny přívody stlačeného vzduchu. Zkušenosti z praktických zkoušek tohoto zařízení však ukázaly, že tato řešení nevykazují požadované vlastnosti pro přepravu sypkých horkých materiálů a jsou z provozního hlediska nespolehlivá až nefunkční.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob fluidizace horkého sypkého materiálu podle vynálezu pro jejich dopravu ve fluidních kanálech* potrubního charakteru, s uzavřeným profilem, při kterém je sypký materiál určený k přepravě, po jeho samospádném vstupu do fluidního kanálu, v celé jeho délce, nepřetržitě a v celém svém objemu, profukován četnými, úzkými a dlouhými • · · ·

35“ proudy plynného umístěnými vedle média, které vychází z mezer sebe, podélně ve směru přepravy a u dna fluidního kanálu, čímž tyčemi, po celé délce mezi je dosaženo přepravy, a to zfluidizování přepravovaného horkého sypkého materiálu, což má za následek snížení jeho měrné hmotnosti, jeho tření přepravního podlouhlého tělesa, zvýšení jeho tekutosti jeho podélný posuv fluidním kanálem. Podstatnou částí pro fluidizaci horkého sypkého materiálu je fluidizační (rošt), který je tvořen umístěnými vedle sebe, po dop ravováné látky, o stěny a tím i zařízení element s tokem od 0,1 tyčemi ze žárupevné, nerezové oceli celé délce fluidního kanálu, podélně mezi kterými je vytvořena malá mezera mm do 2,5 mm, volená dle materiálu. Fluidní element velikosti zrn sypkého vedeného, fluidního kanálu, anebo horké sypké materiály jako popele,

Materiál ocelových tyčí abrasivní odolnosti, s

350°C do 800°C.

dle korozní a přepravovaného nerezová nebo je umístěný na nádoby, písek přepravovaného dně, vodorovně kterými apod. při teplotách od je volen se přepravují dle teploty a ohledem na vlastnosti materiálu. Materiálem ocel. Profil tyčí může trojúhelníkový je volen rovněž s sypkého žárupevná čtvercový, obdélníkový, přičemž konkrétní profil přepravovaného sypkého materiálu a potřeby jsou v určitých rozestupech navzájem pevně tvaru roštů a tyto tělesu fluidního s vlastním přívodem

Výhody tohoto řešení obvykle bývá být kruhový, nebo lichoběžníkový, ohledem na vlastnosti fluidní dopravy. Tyče propojeny příčníky do rošty jsou buď pevně připojeny k podlouhlému žlabu anebo vloženy do fluidní kazety plynného média.

. jsou následující:

odolnost fluidního materiálu odolnost fluidního elementu vůči vysokým teplotám dle voleného elementu vůči otěru

- odolnost proti ucpávání a zanášení, samočisticí schopnost

- nízká tlaková ztráta, umožňující použití vzduchu anebo jiného media s přetlakem od 5 kPa dle použité technologie využití, jedná se zejména o zdroje tlakového vzduchu.

« · · · v

fi fi e <? t r

o e- e e e <>

Objasnění výkresů

Obr. 1 ukazuje zařízení pro provádění způsobu fluidizace horkého sypkého materiálu - fluidní kanál má hranatý profil, obr. 2 ukazuje příčný řez fluidním kanálem hranatého profilu obr. 3 ukazuje zařízení pro provádění způsobu fluidizace horkého sypkého materiálu - fluidní kanál má kruhový profil, a obr. 4 lď ukazuje příčný řez fluidním kanálem kruhového profilu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1 ( viz obr. 1 a 2 ) .

1/ Příklad se týká přepravy horkého písku o teplotě 400j°C z pece do chladícího zařízení fluidní cestou. Horký písek padá z lože pece samospádem do jednoho konce čtvercového anebo obdélníkového fluidního kanálu, umístěného vodorovně anebo se sklonem do 15°.

Fluidní kanál 1, hranatého profilu (viz obr. 1), je uvnitř jžó opatřen soustavou tyčí 2. umístěných vedle sebe a vzájemně oddělených štěrbinami 2· Soustava tyčí 2 rozděluje vnitřní prostor fluidního kanálu 1 na horní prostor 4 pro přepravu f luidizovaného sypkého materiálu _5 a na dolní prostor 6 propojený s horním prostorem 4 štěrbinami 2 přičemž spodní stěna 2.5'* 7 fluidního kanálu 1 je opatřena nejméně jedním přívodem plynného média 8 a horní anebo čelní stěna 9. fluidního kanálu 1 je opatřena přívodem sypkého materiálu 10. Řez fluidním kanálem 1, hranatého profilu (viz obr. 2) ukazuje, že světlost horního prostoru 4 určeného pro přepravu fluidizovaného sypkého 30 materiálu 2 j^e výrazně větší než světlost dolního prostoru 6 do něhož je přiváděn tlakové plynné méduim např. vzduch nebo jiný vhodný plyn. Soustava tyčí 2 sestává (na obr. 2) z tyčí stejného, kruhového profilu, přičemž profily tyčí mohou být, v jiných případech realizace hranaté, trojúhelníkové, « · lichoběžníkové aj.f Soustava vzdálenostech, propojena pevnými tyčí je,

PO určitých příčníky čímž je dosaženo vytvoření roštu 12 se zvýšenou tuhostí větší rozměrovou stabilitou.

Funkce popsaného zařízení je následuj ící:

Z neznázorněného zásobníku, umístěného nad přívodem sypkého materiálu 10, se horký sypký materiál, v důsledku gravitace, přesouvá přes přívod sypkého materiálu 10 do horního prostoru fluidního kanálu 1 hranatého průřezu, umístěného vodorovně anebo se sklonem do 15°.

Zde je tento horký sypký materiál promíchán s tlakovým plynným médiem, které z dolního prostoru 6_ fluidního kanálu 1 proudí štěrbinami 3. v soustavě tyčí £ do horního prostoru 4 fluidního kanálu

1. Promícháním horkého sypkého materiálu s plynným médiem doj de k jeho zfluidizování a tím k vytvoření zfluidizované vrstvy, která se vyznačuje sníženou měrnou hmotností směsi sypkého materiálu s plynným médiem, sníženým třením s vnitřními stěnami fluidního kanálu

Gravitační tlak horkého a schopností téci fluidním kanálem 1. sypkého materiálu vstupujícího přívodem

2(/ fluidního kanálu χ respektive do jeho kombinaci se vznikem zfluidizovaného sypkého materiálu 10 do horního prostoru 7, v materiálu 5, způsobuje podélný posuv zfluidizovaného materiálu 5_ fluidním kanálem 1. Vhodnou volbou profilu tyčí 2.

a velikosti a tvaru štěrbin 2 je dosaženo plynulého toku fluidizovaného materiálu fluidním kanálem 1 a rovněž obnovy toku po jeho případném přerušení.

Příklad 2 ( viz obr. 3

Příklad 2 se týká optimálního řešení dopravy horkého 30 hrubozrnného popela o zrnitosti 0,3 mm až 4 mm a sypné hmotnosti

1300 kg/m³, o teplotě 700^°C z fluidního kotle do chladícího zařízení anebo jeho recirkulace fluidní cestou. Fluidní kanál 1 je v tomto případě (viz obr. 3) tvořen trubkou kruhového průřezu o průměru 300 mm. Ve spodní části fluidního kanálu 1, v jeho 35 dně, po celé jeho délce, se nachází výřez 13, v němž jsou * · · ·

2Ú zabudovány fluidní kazety 14 obsahující v horní lichoběžníkového průřezu materiálu, se štěrbinami 3, o tvořený mm, ze přičemž soustavou tyčí 2 žárupevného tyče 2 příčníky 11, čímž tuhostí a větší rozměrovou fluidní média 8.

ukazuje, určeného části jsou v určitých vzdálenostech je dosaženo vytvoření stabilitou. Do rošt o výšce šířce 0,2

4,5 mm propoj ovane roštu 12 se zvýšenou spodní stěny Ί_, každé jeden přívod plynného kruhového profilu (viz obr.

fluidního kanálu kazety 14, je zabudován nejméně

Řez fluidním kanálem 1, že světlost horního prostoru 4, pro přepravu fluidizovaného sypkého výrazně větší než světlost dolního prostoru _6, případě, fluidními kazetami 14, do nichž je

4)

1, je tvořeného v tomto materiálu 5, přiváděno plynné médium například tlakový vzduch nebo jiný vhodný plyn. Soustava tyčí 2 sestává (na obr. 4) z tyčí stejného, kruhového profilu, přičemž profily tyčí mohou být, v jiných případech realizace, hranaté, trojúhelníkové, lichoběžníkové aj . , a to v závislosti zejména na zrnitosti a sypné hmotnosti přepravovaného materiálu.

Funkce popsaného zařízení je následující: Horký popel anebo písek (dále jen „horký, sypký materiál) padá ze dna lože pece samospádem a (viz obr. 3) vstupuje na jednom konci čelně do fluidního kanálu 1, kruhového průřezu, umístěného vodorovně anebo se sklonem do 15°. Horký, sypký materiál se v důsledku gravitace ocitá v horním prostoru 4. fluidního kanálu 1, kruhového průřezu. Zde je tento horký sypký materiál promíchán s tlakovým vzduchem nebo jiným vhodným plynem o tlaku 15 kPa, který z dolního prostoru ji, fluidní kazety 14, proudí štěrbinami v soustavě tyčí £ do horního prostoru 4 fluidního kanálu 1, a to po celé délce. Promícháním horkého sypkého materiálu s plynným médiem dojde k zfluidizování horkého sypkého materiálu a tím k vytvoření zfluidizované vrstvy, která se s plynným médiem, sníženým třením s vnitřními stěnami fluidního kanálu a schopností téci fluidním kanálem 1, v tomto případě vyznačuj e sníženou měrnou hmotností směsi sypkého materiálu rychlostí 0,3 m/s. Gravitační tlak horkého sypkého materiálu, vstupujícího čelně do fluidního kanálu 1 respektive do jeho horního prostoru 4^, v kombinaci se vznikem zfluidizovaného materiálu 5, způsobuje podélný posuv zfluidizovaného materiálu 5. X fluidním kanálem 1, v popisovaném příkladu na vzdálenost 10 m k výpadovému hrdlu. Vhodnou volbou profilu tyčí 2. a velikosti a tvaru štěrbin 3. je dosaženo plynulého toku fluidizovaného materiálu 5 fluidním kanálem 1 a rovněž obnovy toku fluidizovaného materiálu 5 po jeho případném přerušení.

Průmyslová využitelnost

Způsob a zařízení dle vynálezu najde uplatnění v teplárenství a M elektrárenství při manipulaci s ložovým popelem u fluidních kotlů, při výrobě cementu, ve slévárenství apod.

,2(ť

patentový/áiýífx:e reg. í 122 SveóoíluljO Čecha 106 A / 6>2 00 8rn\ IčČr <7399130 ^ww.trr-agírKyci \

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob fluidizace sypkých, zejména horkých, materiálů pro jejich dopravu ve fluidních kanálech, potrubního charakteru, s uzavřeným profilem, vyznačený tím, že materiál je po samospádném vstupu do fluidního kanálu nepřetržitě a v celém svém objemu, profukován jednotlivými, po celé délce fluidního kanálu souběžnými a souvislými, proudy plynného média.
2. Způsob fluidizace sypkých materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným mediem je vzduch, inertní plyn nebo spaliny.
3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že fluidní kanál (1) je uvnitř opatřen soustavou tyčí (2) uspořádaných paralelně vedle sebe, podélně ve směru přepravy materiálu a po celé délce fluidního kanálu (1), přičemž jednotlivé tyče, tvořící soustavu tyčí (2) , opatřené příčníky (11) pevně spojenými s jejími jednotlivými tyčemi do tvaru roštu (12), jsou vzájemně odděleny štěrbinami (3), přičemž soustava tyčí (2) rozděluje vnitřní prostor fluidního kanálu (1) na horní prostor (4) pro přepravu fluidizovaného sypkého materiálu (5) a na dolní prostor (6) propoj ený s horním prostorem (4) štěrbinami fluidního opatřena nejméně jedním přívodem plynného média (8) a horní stěna (9) fluidního kanálu (1) je opatřena nejméně jedním přívodem sypkého materiálu (10) .
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že fluidní

3(/ z\ kanál (1) je hranatého profilu.
5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že fluidní kanál (1) je oválného profilu.