CS201732B1

CS201732B1 - Cap for feeding the liquid in the fluidous layer

Info

Publication number: CS201732B1
Application number: CS452478A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Beranek; Jan Cermak
Original assignee: Jaroslav Beranek; Jan Cermak
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká kloboučku pro přívod tekutiny do fluidní vrstvy se zanedbatelně malou závislostí hydraulického odporu na množství tekutiny protékající kloboučkem.The present invention relates to a cap for supplying fluid to a fluidized bed having a negligible dependence of the hydraulic resistance on the amount of fluid flowing through the cap.

V současné světové technice se do fluidních vrstev tuhých částic přivádějí tekutiny porézními nebo děrovanými dny, popřípadě dny s kloboučky, jejichž konstrukce se liší podle toho, zda po zastavení přívodu fluidační tekutiny mohou tuhé částice propadnout otvory ve dně nebo zda zůstávají ve vrstvě. V řadě technologických procesů je nutné, aby částice dnem nepropadávaly. V takovém případě se používají kloboučková dna. Kloboučky mohou mít různý tvar a jsou popsány například N.J. Gelperinem aj. v publikaci Osnovy těchniky psevdoožiženija (Moskva /1967/ kapitola XI). Tyto druhy kloboučků jsou výhodné tehdy, jestliže fluidní vrstvou protéká stálé a neměnné množství fluidační tekutiny. Je tomu tak například u fluidního pražení pyritů nebo zinkových koncentrátů a dále u oxidace nebo hydrogenace uhlovodíků, kdy reakční podmínky se během provozu zařízení prakticky nemění. V některých výrobních oborech, například v sektoru energetiky, se však často musí měnit tepelný výkon fluidního ohniště tak, aby jeho maximum se rovnalo například trojnásobku minimálního výkonu. Jak je známo, poměru tepelných výkonů přibližně odpovídá poměr množství vzduchu potřebného pro spalování paliva, takže maximální množství vzduchu, protékajícího fluidní vrstvou odpovídá trojnásobku minimální hodnoty. Z toho vyplývá, že hydraulický odpor přívodu fluidační tekutiny, který závisí na čtverci rychlosti průtoku tekutiny přívodem, se mění přibližně v poměru 1:9. V takových pří201 732In the current world technology, fluid particles of solid particles are fed with porous or apertured or capped bottoms, the design of which varies depending on whether the solid particles may fall through the openings in the bottom or remain in the layer after the fluidizing fluid is stopped. In many technological processes it is necessary that the particles do not fall through the bottom. In this case, cap bottoms are used. The caps may have different shapes and are described, for example, by N.J. Gelperin et al. In the Outline of the Titans of Psevdoozhizenija (Moscow / 1967 / Chapter XI). These kinds of caps are advantageous when a constant and constant amount of fluidizing fluid flows through the fluidized bed. This is the case, for example, in the case of fluidized roasting of pyrites or zinc concentrates, and also in the case of oxidation or hydrogenation of hydrocarbons, where the reaction conditions practically do not change during operation of the apparatus. However, in some manufacturing sectors, for example in the power sector, the heat output of a fluidized bed fireplace must often be varied so that its maximum is, for example, three times the minimum output. As is known, the ratio of heat outputs approximately corresponds to the ratio of the amount of air required for combustion of the fuel, so that the maximum amount of air flowing through the fluidized bed corresponds to three times the minimum value. This implies that the hydraulic resistance of the fluidized-fluid supply, which depends on the square of the fluid flow rate of the fluid, varies approximately 1: 9. In such cases, 732

201 732 pádech lze použít kloboučků pro přívod fluldační tekutiny, popsaných v čs. autorském osvědčení č. 162 224, v nichž je zabudována vložka s proměnlivým průřezem a plovák tvaru rotačního tělesa, který udržuje konstantní hydraulický odpor přívodu fluidační tekutiny, prakticky nezávisle na množství protékající tekutiny.201 732 falls can be used caps for the supply of fluldation fluid, described in US. No. 162,224, incorporating a variable cross-sectional insert and a rotary body-shaped float that maintains a constant hydraulic resistance to the fluidizing fluid supply, virtually independent of the fluid flow rate.

Nevýhodou kloboučků popsaných v čs. autorském osvědčení ě. 162 224 je jejich složitost a dále to, že obsahují pohyblivý plovák, který při prudkých změnách průtoku tekutiny naráží na víko kloboučku nebo sedlo plováku a může je deformovat. Při větším požadovaném hydraulickém odporu kloboučku je totiž hmotnost plováku značná a odpovídající setrvačné síly při náhlých změnách průtoku tekutiny kloboučkem jsou potom rovněž značně velké.The disadvantage of hats described in MS. copyright certificate. 162 224 is their complexity and furthermore include a movable float which, upon sudden changes in fluid flow, impinges on the cap or float seat and can deform it. Indeed, with the higher required hydraulic resistance of the cap, the weight of the float is considerable, and the corresponding inertia forces upon sudden changes in fluid flow through the cap are also considerably large.

Hydraulický odpor přívodu tekutiny se podle publikace J.F. Davidsona a D. Harrisona Fluidization (Academie Press/London and New York /1971/ strana 797) pohybuje v rozmezí 5 až 50 % hydraulického odporu fluidní vrstvy, který dosahuje hodnoty až 0,05 MPa.The hydraulic resistance of the fluid supply is according to J.F. Davidson and D. Harrison Fluidization (Academic Press / London and New York / 1971 / page 797) are in the range of 5 to 50% of the hydraulic resistance of the fluidized bed, which is up to 0.05 MPa.

Podstata kloboučku pro přívod tekutiny do fluidní vrstvy při zanedbatelně malé závislosti tlakové ztráty na množství tekutiny, protékající kloboučkem, spočívá v tom, že plášt má tvar válce nebo komolého kužele, který je na horním konci uzavřen a přepážkou mezi přívodní trubkou a pláštěm je rozdělen na dvě části pro přívod fluidační tekutiny. U kloboučku této konstrukce je velikost otvorů a/nebo mezer určena hydraulickým odporem fluidační tekutiny, protékající kloboučkem, přičemž hydraulický odpor horní části kloboučku je přibližně roven poklesu statického tlaku ve výšce fluidní vrstvy mezi otvory a/nebo mezerami při celkovém průtoku tekutiny, přibližně odpovídajícím prahu fluidace.The essence of the cap for supplying the fluid to the fluidized bed with a negligible dependence of pressure drop on the amount of fluid flowing through the cap is that the shell is cylindrical or frustoconical which is closed at its upper end and partitioned between the inlet pipe and the shell. two parts for fluidizing fluid supply. In a cap of this design, the size of the apertures and / or gaps is determined by the hydraulic resistance of the fluid flowing through the cap, the hydraulic resistance of the upper portion of the cap being approximately equal to the static pressure drop in the fluidized bed height between the apertures and / or gaps. fluidace.

Výhodou kloboučku podle tohoto vynálezu je to, že celkový hydraulický odpor kloboučkového dna pro přívod tekutin do fluidní vrstvy může být nižší než 10 % hodnoty hydraulického odporu kloboučkového dna s dosud známými typy kloboučků, což vede ke snížení spotřeby energie na dopravu fluidační tekutiny do vrstvy. Snížení hydraulického odporu je způsobeno tím, že hydraulický odpor horní části kloboučku, potřebný pro rovnoměrné rozdělení fluidační tekutiny po průřezu fluidní vrstvy, je vytvořen poklesem statického tlaku ve fluidní vrstvě mezi otvory 5 a 7 vynalezeného kloboučku.It is an advantage of the cap of the present invention that the total hydraulic resistance of the cap bottom for supplying fluids to the fluidized bed may be less than 10% of the value of the cap resistance of the cap bottom with hitherto known caps. The reduction of the hydraulic resistance is due to the fact that the hydraulic resistance of the upper part of the cap, required for uniform distribution of the fluidizing fluid over the cross-section of the fluidized bed, is created by the static pressure drop in the fluidized bed between the openings 5 and 7 of the invented cap.

Další výhodou vynalezeného kloboučku je malá závislost hydraulického odporu kloboučkového dna na množství protékající tekutiny. Jestliže se při změnách množství protékající tekutiny udržuje nad otvory nebo mezerami 7 fluidní vrstva, potom se prakticky mění pouze hydraulický odpor dolní části kloboučku, který však je zanedbatelně malý ve srovnání s celkovým hydraulickým odporem fluidní vrstvy a kloboučkového dna.Another advantage of the invented cap is the low dependence of the hydraulic resistance of the cap bottom on the amount of fluid flowing through it. If a fluid layer is maintained above the apertures or gaps 7 as the fluid flow rate changes, only the hydraulic resistance of the bottom of the cap changes practically, but is negligibly small compared to the overall hydraulic resistance of the fluid layer and the cap bottom.

Na přiloženém výkrese je znázorněn příklad konstrukčního uspořádání kloboučku podle tohoto vynálezu.The accompanying drawing shows an example of the construction of a cap according to the invention.

Fluidační tekutina přitéká do kloboučku otvorem 1 ve dně fluidního zařízení a přívodní trubkou 2 se rozvádí do prostoru mezi přívodní trubkou 2 a pláštěm kloboučku 3, který má tvar válce nebo komolého kužele, a který je přepážkou 4 rozdělen na horní a dolní část. Do horní části kloboučku tekutina proudí otevřeným koncem přívodní trubky 2 a vytéká otvory nebo mezerami !5. Do dolní části kloboučku proudí tekutina otvory 6 a vytéká mezerou nebo otvory 7.The fluidizing fluid flows into the cap through an opening 1 in the bottom of the fluidized bed and the supply tube 2 distributes into the space between the inlet tube 2 and the jacket of the cap 3 having a cylindrical or truncated cone shape. Fluid flows into the top of the cap through the open end of the lance 2 and flows through openings or gaps. Fluid flows into the bottom of the cap through holes 6 and flows through a gap or holes 7.

Hydraulický odpor horní části kloboučku mezi vstupním otvorem 1 ve dně fluidního zařízení a fluidní vrstvou v okolí otvoru 5 je určen především počtem, velikostí a tvarem otvorů 5.The hydraulic resistance of the top of the cap between the inlet opening 1 in the bottom of the fluidized bed and the fluidized bed surrounding the opening 5 is determined primarily by the number, size and shape of the openings 5.

201201

Tento hydraulický odpor je přibližně roven poklesu statického tlaku ve fluidní vrstvě na výš ce odpovídající svislé vzdálenosti otvorů 5 a otvorů nebo mezery 7 při průtoku takového množ ství tekutiny horní částí kloboučku, které při přepočtu na vodorovný průřez fluidní vrstvy, připadající na jeden klobouček, přibližně odpovídá prahové rychlosti fluidace.This hydraulic resistance is approximately equal to the decrease in static pressure in the fluidized bed at a height corresponding to the vertical distance of the openings 5 and the openings or gap 7 as the fluid flows through the upper portion of the cap, when converted to a horizontal cross-section of the fluidized bed per cap. corresponds to the fluidization threshold speed.

Velikost, počet a tvar otvorů 6 v přívodní trubce 2 a otvorů nebo mezery 7 se volí tak, že hydraulický odpor dolní části kloboučku při požadovaném průtoku tekutiny kloboučkem je ma· lý a zpravidla nepřestoupí hodnotu 10 % hydraulického odporu horní části kloboučku.The size, number and shape of the openings 6 in the lance 2 and the openings or gaps 7 are chosen such that the hydraulic resistance of the lower part of the cap at the desired fluid flow through the cap is small and generally does not exceed 10%.

Jedna z možností použití kloboučku pro přívod tekutin do fluidní vrstvy podle vynálezu je blíže vysvětlena následujícím příkladem.One of the possibilities of using a cap for supplying fluids to the fluidized bed according to the invention is explained in more detail by the following example.

Experimentálně bylo nalezeno, že pro postačující rozdělení vzduchu do fluidní vrstvy ka talyzátoru na oxidaci naftalénu o výšce 1 m a o hydraulickém odporu 8 kPa je potřebný hydraulický odpor kloboučkového dna rovný 2 kPa, takže celkový odpor kloboučkového dna a fluidní vrstvy je 10 kPa. Při použití kloboučkového dna s kloboučky podle vynálezu, u nichž vzdálenost otvorů 5 a mezer 7 je 0,25 m a hydraulický odpor dolní části kloboučku je roven 0,1 kPa je celkový hydraulický odpor kloboučkového dna a fluidní vrstvy roven 8,1 kPa, tedy o 19 * nižší ve srovnání s běžně používanými typy kloboučků.Experimentally, it has been found that for a sufficient air distribution into the fluidized bed of a 1 m high naphthalene oxidation catalyst and a hydraulic resistance of 8 kPa, a hydraulic bottom resistance of 2 kPa is required so that the total resistance of the bottom and fluidized bed is 10 kPa. When using a cap bottom with caps according to the invention in which the spacing of the apertures 5 and the gaps 7 is 0.25 m and the hydraulic resistance of the bottom of the cap equals 0.1 kPa, the total hydraulic resistance of the cap bottom and the fluidized bed is 8.1 kPa. 19 * lower compared to commonly used caps.

Claims

A cap for supplying a fluid to a fluidized bed at a negligibly small pressure drop depending on the amount of fluid flowing through the cap, characterized in that the cap shell (3) is cylindrical or truncated in shape and closed at its upper end with a partition (4) between the inlet pipe (2) and the jacket (3) is divided into two parts for supplying the fluidizing fluid.

A cap according to claim 1, characterized in that the size of the openings and / or gaps (5) and (7) is determined by the hydraulic resistance of the fluid flowing through the cap, the hydraulic resistance of the top of the cap being approximately equal to the static pressure drop at the fluidized bed. between the apertures and / or gaps (5) and (7) at a total fluid flow rate approximately corresponding to the fluidization threshold.