CS262224B1 - Zapojení pro určení zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstv« - Google Patents

Abstract

Řešení se týká určené zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstvě a současně stanovení vlastností fluidní vrstvy. Provádí se v zapojení tvořeném dvěma rozměrově stejnými reaktory s děrovaným roštem, nad kterým je průtokem plynného média vytvářena fluidní vrstva vzorku tuhého paliva. Jeden reaktor, tepelně izolovaný, slouží pro stanovení zápalné teploty a druhý reaktor, průhledný, slouží pro stanovení vlastností fluidní vrstvy. Plynné médium je přiváděno přes regulační ventil, průtokorněr, předehřívač a přepínací ventil vždy jen do jednoho z obou reaktorů. Každý reaktor je doplněn čidlem měření teploty ve fluidní vrstvě a přiváděného plynného média v prostoru pod roštem a registračním zařízením obou měřených teplot.

Description

Vynález se týká zapojení pro určení zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstvě.

Dosud nejsou známa řešení, která by umožňovala rychlé a jednoduché stanovení zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstvě při současném zjištění vlastností, zejména hustoty, fluidní vrstvy tvořené palivem v okamžiku rozpálení paliva. Stanovení zápalné teploty jemně zrnitých tuhých paliv ve fluidní vrstvě známých vlastností má zásadní význam zejména při uvádění do provozu fluidních generátorů pro spalování nebo zplyňování uhlí, zvláště pak při tlakové variantě těchto generátorů.

Dosud známé postupy stanovují zápalnost tuhých paliv v nehybné vrstvě a pouze výjimečně bylo prováděno měření s částečnou a blíže neurčenou fluidizací vzorku paliva.

Vzhledem k tomu, že zápalná teplota závisí kromě vlastností paliva a plynného oxidovadla i na vlastnostech fluidní vrstvy, nejsou dosud známé postupy ani jimi získané výsledky použitelné pro technologicky a ekonomicky optimální stanovení podmínek a postupu uvádění do provozu jednotlivých fluidních reaktorů pro zplyňování a spalování tuhých paliv.

Nedostatky výše uvedené odstraňuje zapdjénf podle vynálezu, které je tvořeno dvěma reaktory stejných rozměrů, z nichž jeden je tepelně izolovaný a druhý je průhledný, v nicjiž je nad děrovaným roštem vytvořena fluidní vrstva vzorku paliva. Do každého z reaktorů je jednak zaústěn přívod plynného média přiváděného přes regulační ventil, průtokoměr, předehřívač a přepínací ventil a jednak jsou zavedena dvě čidla pro měření teploty v prostoru pod roštem a ve fluidní vrstvě. Čidla jsou připojena na registrační zařízení.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je, že umožňuje spolehlivé určení zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstvě za různých fluidizačních podmínek a pro různá oxidační média a současně umožňuje přesné stanovení vlastností fluidní vrstvy, např. hustoty za stejných fluidizačních podmínek, za kterých byla určena zápalná teplota. Stanovení zápalné teploty lze provádět v širokém rozsahu vlastností fluidní vrstvy daných zrněním paliva a jeho vlastnostmi a vlastnostmi oxidačního plynného média. Pro daný vzorek paliva lze provést postupně měření v celém rozsahu existence fluidní vrstvy od počátku fluidizace až po hranici úletu. Měření lze provádět i za zvýšeného tlaku. V uvedeném zařízení lze provést i měření zápalné teploty v nehybné vrstvě vzorku.

Další výhodou je, že po vychladnutí a vyjmutí vzorku paliva použitého při stanovení vlastností fluidní vrstvy, je možno jeho porovnáním s původním vzorkem stanovit změnu vlastností tuhého paliva způsobenou ohřevem ve fluidní vrstvě na zápalnou tep4 lotu, např. změnu vlhkosti, stupeň karbonizace aj.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn schematicky na přiloženém výkrese. Zařízení se skládá z regulačního ventilu 1, průtokoměru 2, předehřívače 3, přepínacího· ventilu 4 a dvou rozměrově stejných reaktorů 5 a 6 samostatně připojených na přepínací ventil 4. Každý z obou reaktorů obsahuje děrovaný rošt 8, nad nímž je vytvořena fluidní vrstva 7 vzorku tuhého paliva. Na každém z reaktorů je umístěno jedno čidlo 9 teploty ve fluidní vrstvě 7 a druhé čidlo 10 teploty pod roštem 8 a obě čidla jsou spojena s registračním zařízením 11. Před regulačním ventilem 1 je na přívodu oxidačního plynného média uzavírací ventil 13 a na paralelním přívodu inertního média je uzavírací ventil 14. Část zařízení zahrnující předehřívač 3, přepínací ventil 4 a reaktor

5, včetně spojovacích přívodů je tepelně izolována izolací 12.

Do reaktoru 5 se na rošt 8 nasype odvážené množství vzorku paliva. Stejné množství téhož vzorku se nasype i do reaktoru

6. Nastaví se zvolený průtok oxidačního plynného· média, např. vzduchu, regulačním ventilem 1 za pomoci průtokoměrů 2. Přepínací ventil 4 je v poloze umožňující vstup plynného média do reaktoru 5. Zapne se topení' předehřívače 3 s programovatelným, nejlépe lineárním vzestupem teploty a současně se zapne registrační zařízení 11, které kontinuálně zaznamenává teplotu ve fluidní vrstvě 7 snímanou čidlem 9 a teplotu plynného média před vstupem do fluidní vrstvy 7 snímanou čidlem 10 umístěným pod roštem 8. Při zapálení vzorku uhlí stoupne prudce teplota fluidní vrstvy 7 snímané čidlem

9. Zápalná teplota paliva se vyhodnotí z grafického záznamu obou snímaných teplot. Po zapálení paliva se vypne předehřívač 3 a zařízení se nechá vychladnout, nejlépe v proudu plynného média, popř. inertního, s nímž bude prováděna další část měření. Po vychladnutí předehřívače 3 se přepne přepínací ventil 4 do polohy umožňující vstup plynného média do reaktoru 6. Dále se postupuje s inertním plynným médiem, např. dusíkem stejně jako v předchozím případě s tím rozdílem, že při dosažení zápalné teploty se stanoví vlastnosti fluidní vrstvy 7 známými způsoby, např. hustota z optického měření výšky vrstvy při fluidizací a před fluidizací.

Uvedený postup se použije v případě, že se měrná hmotnost o viskozitě oxidačního a inertního plyného média neliší o více než 10 %.

V případě, že k oxidačnímu plynnému médiu nelze nalézt vhodné inertní plynné médium, provede se stanovení vlastností fluidní vrstvy 7 v reaktoru 6 s použitím oxidačního plynného média postupem popsaným pro Inertní plynné médium s tím rozdílem, že měření vlastností fluidní vrstvy 7, např.

výšky, se provede při dosažení teploty o cca 10 až 20 °C nižší, než je stanovená zápalná teplota, tj. před zapálením fluidní vrstvy 7 paliva a ihned se zamění oxidační plynné médium za inertní, současně se vypne předehřívač 3 a teprve po propláchnutí reaktoru 6 inertním plynným médiem se zastaví jeho průtok.

Opakováním celého postupu při různých rychlostech proudění plynného média se určí nejvhodnější oblast podmínek a postup pro uvádění do provozu fluidiního reaktoru 5, zpracovávajícího paliva, jehož zápalná teplota byla měřena.

Vynález byl uskutečněn na přístroji s reaktory o vnitřním průměru 50 mm a výšce 1000 mm, jeden reaktor 5 byl kovový, tepelně izolovaný a druhý reaktor 6 byl z chemického, tepelně odolného skla.

Teplota plynného média vystupujícího z předehřívače 3 do reaktoru 5 nebo reaktoru 8 se zvyšovala z počáteční teploty 20 °C přibližně lineárně rychlostí cca 10 °C za minutu. Jako oxidační plynné médium byl použit vzduch a jako inertní plynné médium sloužil dusík. Rozhodující fyzikální parametry, tj. měrná hmotnost a viskozita obou plynů jsou téměř shodné. Měření bylo prováděno při atmosférickém tlaku. Zápalná teplota tří vzorků severočeských hnědých uhlí o různém zrnění v intervalu 0,5 až 3 mm při navážkách vzorku odpovídající cca 100 cm³ vzorku, při použití vzduchu jako oxidačního média a rychlostech fluidlzace 0,57 až 1,13 m/s, měřeno při 20 °C, se pohybovala v rozmezí 190 až 280 °C v závislosti na vlastnostech fluidní vrstvy 9. Ze série měření byly získány lineární závislosti zápalné teploty na rychlosti fluidizace vzduchem pro každou frakci zrnění. Ze stanovení vlastností fluidní vrstvy 7 dusíkem bylo stanoveno pro každou frakci zrnění a druh uhlí, optimální rychlost průtoku oxidačního média a jí odpovídající zápalná teplota.

Vynálezu lze využít především pro stanovení zápalné teploty jemně zrnitých tuhých paliv ve fluidní vrstvě nutné pro optimální stanovení podmínek a postupu pro uvádění do provozu fluidních reaktorů pro zplyňování a spalování tuhých paliv. Vynálezu je také možno využít ke stanovení teploty začátku intenzivního průběhu jakékoliv chemické reakce s větším tepelným zabarvením mezi tuhou látkou ve fluidní vrstvě a fluidizačním médiem, plynem či kapalinou.

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojení pro určení zápalné teploty tuhých paliv ve fluidní vrstvě vytvořené ze dvou reaktorů s fluidní vrstvou vzorku paliva nad roštem vyznačené tím, že každý z obou rozměrově stejných reaktorů (5, 6) je spojen samostatným přívodem plynného média s přepínacím ventilem (4), který je spojen přes předehřívač (3) a průtokoměr (2)

   VYNALEZU s regulačním ventilem (1) a do každého z obou reaktorů (5, 6) je zapojeno čidlo (9) měření teploty fluidní vrstvy (7) vzorku paliva a čidlo (10J měření teploty přiváděného plynného média umístěné pod roštem (8), přičemž každé čidlo je spojeno- se samostatným registračním zařízením (11).