АППАРАТ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Полезная модель относится к обработке материалов в кипящем слое.
Известен аппарат с кипящим слоем, содержащий настенные нагреватели, стенки аппарата выполнены наклонными внутрь аппарата с углом отклонения от вертикали 5-10°, при этом он выполнен с расширяющимся уступом в нижней части шириной 30-70 мм [Авторское свидетельство СССР №298645 по МПК С 21 В 1/02 от 30.06.69 г., опубликовано 16.03.71 г. Бюллетень №11].
Недостатком данного аппарата является то, что из-за локального перегрева стен в районе нагревателя происходит коробление стен и разрыв швов, соединяющих боковые горячие стенки с холодной решеткой аппарата.
Известен аппарат с кипящим слоем, содержащим стенки, настенные нагреватели и газораспределительную решетку, при этом его боковые стенки выполнены с вертикальными гофрами и шагом, равным шагу размещения отверстий на газораспределительной решетке, а пристенные отверстия решетки расположены во впадинах гофр [Авторское свидетельство СССР №1712422 МПК C 21 D 1/53, опубликовано 15.02.92 г., Бюл. №6].
Аппарат работает следующим образом.
Через газораспределительную решетку подается газ. Слой мелкозернистого материала приходит в псевдоожиженное состояние. Газовые пузыри из крайних
рядов, расположенных во впадинах гофрированных стенок, поднимаются вдоль этих впадин, обеспечивая интенсивное перемешивание мелкозернистого материала и перенос тепла от настенных нагревателей через стенки аппарата внутрь слоя, что уменьшает перегрев стен и снижает динамические нагрузки на них, что ведет к повышению надежности работы аппарата.
Недостатком данного аппарата является относительно малая надежность, вызванная тем, что увеличивается износ верхних частей гофров стенок, связанное с тем, что мелкодисперсные частицы материала с большей степенью воздействуют на них в результате более интенсивной теплоотдачи стенок и взаимодействия с более скоростным потоком частиц во внутренней части аппарата, так как там отсутствует замедление частиц в результате взаимодействия их и пузырьков газа с поверхностью стенок.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и производительности аппарата с кипящим слоем.
Поставленная задача достигается тем, что в аппарате с кипящим слоем, содержащем боковые гофрированные стенки с шагом, равным шагу отверстий на газораспределительной решетке, которые расположены во впадинах гофр и нагреватели, причем гофры выполнены убывающими по их высоте и увеличивающимися по ширине от дна аппарата к верхней его части, а сами гофры выполнены спиральными с изменяемым шагом спирали по высоте стенок и углом наклона спирали 5-10°.
На фиг.1 дана схема аппарата с разрезом.
Аппарат с кипящим слоем содержит боковые стенки 1 с гофрами 2, нагреватели 3, газораспределительную решетку 4 с отверстиями 5, расположенными во впадинах гофр 2, выполненных убывающими по высоте от дна аппарата к его верху и расширяющимися по ширине в том же направлении, причем гофры 2 выполнены по спирали 6 на стенках 1 аппарата.
Устройство работает следующим образом.
Через колпачки газораспределительной решетки 4 подается газ, при этом весь объем мелкозернистого материала приходит в псевдоожиженное состояние. Учитывая, что нагреватели 3 включены, то тепло от нагревателей 4 через гофрированные 2 стенки 1 поступает к мелкодисперсному материалу, к которому оно передается через газовые пузырьки, поступающие через отверстия 5, расположенные во впадинах гофр 2 стенок 1 устройства, при одновременном интенсивном перемешивании мелкодисперсного материала, что обеспечивает перенос тепла от нагревателей по всему объему аппарата.
Указанная конструкция обеспечивает снижение перегрева стенок и уменьшение динамических нагрузок на них, происходящих в результате вскрытия газовых пузырьков. Учитывая, что вся динамика перемещения зависит от перемещения мелкодисперсного материала, т.е. от интенсивности истечения газовых пузырьков из отверстий 5 газораспределительной решетки 4, которые при перемещении к верху аппарата увеличиваются в объеме, т.е. стремятся к вскрытию, гофры 2 стенок 1 аппарата выполнены убывающими по высоте, что обеспечивает стабилизацию теплообмена между стенками 1 аппарата и мелкодисперсным материалом, так как газовые пузырьки, поднимающиеся
вдоль стенок 1 аппарата разделяются на более мелкие и отходят от стенок 1, выравнивая интенсивность «кипения» мелкодисперсного материала и снижая скорость сжижающего агента, что приводит к снижению теплоотдачи от него к стенкам 1 и выравнивая ее по всей высоте аппарата, т.е. верхней части гофры 2 практически сходят к нулю, но при этом слой псевдоожиженного материала расположен выше верхнего нагревателя.
Кроме того, в результате экспериментальных работ выяснилось, что, желательно, гофры 2 стенок 1 выполнять по спирали 6, что обеспечивает не только увеличение площади контакта стенок 1 с мелкодисперсным материалом, но и увеличение теплоотдачи от нагревателей 3, так как газовые пузырьки большее время взаимодействуют со стенками 1 и мелкодисперсным материалом и при неизменной теплоотдаче обеспечивают минимальный износ верхней части гофров 2 стенок аппарата. Экспериментально определился угол подъема спирали 6, который лежит в пределах 5-10°, т.к. нижний предел, т.е. 5° незначительно изменяет режим работы аппарата по сравнению с прототипом, а верхний - 10° обеспечивает допустимый износ верхней части гофров 2.
Одновременно, для более равномерной теплопередачи от нагревателей 3 к мелкодисперсному материалу шаг спирали 6 выполнен изменяющимся по высоте аппарата, т.е. в нижней части его шаг спирали максимальный, а в верхней части минимальный.
Предлагаемая конструкция аппарата с кипящим слоем позволяет повысить равномерность теплопередачи по всей высоте его от нагревателей к
мелкодисперсному материалу, увеличить долговечность стенок, т.е. в целом повысить надежность работы аппарата и его производительность в результате этого.