ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АППАРАТОВ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

Полезная модель относится к обработке материалов, например, в установках кипящего слоя, и может найти применение в металлургической, химической, строительной промышленности.
Известна газораспределительная решетка печи кипящего слоя (а.с. СССР №1434228 кл. F27B 15/10, (46) 30.10.1988 г.), включающая несущие арки с установленными в промежутках между ними перфорированных вставок газораспределительной системы. Вставки выполнены металлическими, в виде элементов плоскотаврового профиля, фланцы которых примыкают к аркам, а консольные выступы свободно опираются на арки. Конструкция имеет ряд неостатков. Поскольку края вставок не закреплены, подину при высоких технологических температурах деформируют неравномерные по силе и направлениям напряжения, возникающие в теле металлических вставок. Между вставкми образуются зазоры, через которые обжигемая смесь может просыпаться в газовую камеру, возникает вероятность взрыва. Живое сечение такой решетки невелико и поэтому высока вероятность налипания раскаленного материала на перфорированных поверхностях вставок с образованием наплавленных комкообразных нагаров и последующим быстрым прогоранием решетки.
Известна подина печи с кипящим слоем для термической переработки веществ (а.с. СССР №589014 кл. B01J 8/44, F27B 15/10, оп. 25.01.1978 г.), снабженная газораспределительными грибками с горизонтальными каналами для подачи газообразного теплоносителя и с дополнительно выполненными в теле грибков вертикальными каналами для подачи охлаждающего газа в верхнюю часть оголовков с последующую подачу его через боковые горизонтальные каналы на обращенную к слою поверхность газораспределительного устройства. При этом охлаждающий газ подают к каждому оголовку из подводящей системы, расположенной под газораспределительным устройством, где он омывается нагретым теплоносителем. Такое выполнение подины позволяет несколько охладить верхнюю часть оголовков и тем самым в какой-то мере уменьшить комкование материала и заплавление газораспределительного устройства. Недостатком данной конструкции является малая эффективность охлаждения поверхности грибка и прилегающей к нему части поверхности газораспределительного устройства, так как в процессе движения под газораспределительным устройством охлаждающий газ значительно нагревается. Кроме того, техническая реализация указанного изобретения для проведения процессов в кипящем слое с охлаждением газораспределительных грибков требует сложной конструкции грибков и системы подвода охлаждающего агента к каждому грибку.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и по совокупности существенных признаков, является газораспределительная охлаждаемая решетка для создания псевдоожиженного слоя (а.с. СССР №1749668 кл. F27B 15/10, (46) 23.07.1992 г.), принятая за прототип, включающая последовательно расположенные вплотную одна к другой трубы прямоугольные сечения, по которым циркулирует охлаждающая среда. На внешних поверхностях труб размещают параллельные, выполненные в виде выступов, наклонные профили, через которые подводят к слою псевдоожижающий агент. Профили на состыкованных поверхностях труб имеют перекрестное направление. Конструкция прототипа сложна и трудоемка в исполнении. При выходе из строя какого-либо участка решетки замене подлежит вся конструкция в целом: и решетка, и коллектор, с неоправданными затратами на дорогостоящее рабочее время и материал.
Технической задачей полезной модели является создание газораспределительного устройства для аппаратов псевдоожиженного слоя, которое позволяет упростить монтаж и демонтаж газораспределительного устройства, увеличить межремонтные периоды эксплуатации.
Поставленная задача решается в конструкции газораспределительного устройства для аппарата с псевдоожиженным слоем, включающего охлаждаемый полый контур и связанную с ним газораспределительную решетку. Новым, согласно полезной модели, является то, что газораспределительная решетку выполняют в виде сменной кассеты, которую вставляют в П-образный полый контур, выполненный в виде коллектора, через который непрерывно нагнетают охлаждающий агент. Внутренняя поверхность коллектора содержит сквозные окна и ориентированные горизонтально направляющие для газораспределительной решетки. Газораспределительная решетка представляет собой замкнутый прямоугольный контур с размещенным в ней набором элементов. В торце решетки, в верхней горизонтальной плоскости контура, конструкция содержит прорези, размещенные зеркально относительно продольной оси газораспределительной решетки и формирующие загрузочное окно для элементов. В этой же зоне решетки, со стороны загрузочного окна, полезная модель содержит механизм фиксации элементов в контуре газораспределительной решетки, выполненный в виде резьбового штока толкателя с упором. Он поджимает пакет набранных элементов решетки.
Кроме того, заявляемая полезная модель газораспределительного устройства для аппарата с псевдоожиженным слоем отличается тем, что
- поперечное сечение коллектора выполнено прямоугольным;
- поперечное сечение контура газораспределительной решетки имеет -образную форму;
- элементы газораспределительной решетки имеют, например, форму плоской прямоугольной пластины.
- зазоры между элементами газораспределительной решетки образованы рисками, выполненными на поверхностях элементов;
- элементы газораспределительной решетки свободно оперты на контактирующие с ними поверхности контура газораспределительной решетки;
- элементы газораспределительной решетки располагают перпендикулярно большей стороне контура решетки;
- ширина загрузочного окна рассчитана на возможность загрузки через него, по меньшей мере, одного элемента решетки.
Заявляемые изменения в конструкции газораспределительного устройства для аппарата с псевдоожиженным слоем в совокупности дают технический результат, который выражается в снижении температуры газораспределительной решетки, и сокращении риска ее прогорания; и, таким образом, в повышении межремонтных промежутков и в экономии материала, из которого выполнена решетка. Новые дополнения в заявляемую конструкцию позволяют упростить монтаж и демонтаж газораспределительного устройства. В итоге предлагаемое техническое решение позволяет в целом повысить надежность и производительность аппарата с псевдоожиженным слоем.
Устройств с заявляемой совокупностью отличительных признаков в патентной и научно-технической литературе не выявлено. Это определяет соответствие полезной модели критерию «новизна».
Сущность полезной модели и принцип действия поясняется чертежами, на которых показано следующее:
Фиг.1 - газораспределительное устройство для аппарата с псевдоожиженным слоем, поперечный разрез.
Фиг.2 - газораспределительная решетка в собранном виде, в аксонометрии.
Фиг.3 - аппарат с псевдоожиженным слоем, продольный разрез.
Фиг.4 - аппарат с псевдоожиженным слоем, поперечный разрез.
Газораспределительная решетка аппарата с псевдоожиженным слоем содержит: коллектор 1, сквозные окна 2, направляющие 3, замкнутый контур 4 газораспределительной решетки, элементы 5 газораспределительной решетки, загрузочное окно 6, шток 7 толкателя (не показан), упор 8. На фиг.3, 4 обозначена позиция, обозначающая полость газосмесительной камеры 9.
Элементы 5 газораспределительной решетки выполнены в виде плоских прямоугольных пластин. На поверхностях пластин любым из известных способов выполняют риски для формирования зазоров, обеспечивающих подведение сжижающего агента сквозь решетку к слою. Набирают пакет из такого количества элементов 5, чтобы их можно было свободно загрузить в замкнутый контур 4 газораспределительной решетки через загрузочное окно 6. Упирают конец штока 7 толкателя в элемент 5 и проталкивают набранный пакет элементов 5 к торцу газораспределительной решетки, противоположному загрузочному окну 6. Элементы 5 располагают в замкнутом контуре 4 свободно, без закрепления. После набора необходимого количества элементов 5, через загрузочное окно 6 устанавливают упор 8 и фиксируют посредством штока 7 толкателя. Готовую газораспределительную решетку устанавливают на направляющие 3 коллектора 1, размещенного в подине аппарата с псевдоожиженным слоем над газосмесительной камерой 9.
Работа устройства представлена на примере печи кипящего слоя для производства керамзита.
Собранную газораспределительную решетку, в виде сменной кассеты, устанавливают на направляющие 3 коллектора 1, размещенного в подине печи. В печь кипящего слоя загружают глиняные сырцовые гранулы для получения керамзита. В коллектор 1 под давлением нагнетают охлаждающий воздух, который через сквозные окна 2 поступает в газосмесительную камеру 9. Здесь воздух смешивается с нагретым топочным газом и далее смесь поступает сквозь зазоры газораспределительной решетки к псевдоожижаемому слою инициируя кипение. При этом холодный воздух охлаждает замкнутый контур 4 газораспределительной решетки и подогревается сам. За счет снижения температуры замкнутого контура 4 газораспределительной решетки снижается риск спекания сырцовых гранул на поверхности элементов 5 решетки и прогара материала решетки в местах спекания сжижаемого материала. По мере нагрева гранулы вспучиваются и, за счет снижения удельного веса, «всплывают» на поверхность кипящего раскаленного слоя песка с движением на выход из рабочей камеры печи.
В данном описании приведен частный вариант реализации предложенного газораспределительного устройства для аппарата с псевдоожиженным слоем. Полезная модель охватывает другие возможные варианты исполнения и их эквиваленты без отступления от сущности полезной модели, изложенной в формуле.
Использование предлагаемого газораспределительного устройства позволяет:
- увеличить производительность аппаратов с псевдоожиженным слоем;
- повысить безопасность эксплуатации аппаратов с псевдоожиженным слоем;
- повысить надежность функционирования аппаратов с псевдоожиженным слоем;
- снизить эксплуатационные затраты.
Конструкция предложенного газораспределительного устройства для аппарата с псевдоожиженным слоем проста в изготовлении и сборке. Образцы заявляемого устройства изготовлены и проверены в работе. Испытания полезных моделей подтверждают изложенные преимущества.