CZ24998U1

CZ24998U1 - Zařízení pro fluidizaci horkého sypkého materiálu

Info

Publication number: CZ24998U1
Application number: CZ201227076U
Authority: CZ
Inventors: Mynár@Milan
Original assignee: Bcs Engineering, A.S.
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-03-04

Description

Zařízení pro fluidizaci horkého sypkého materiálu

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 24998 Ul

Zařízení pro fluid izaci horkého sypkého materiálu

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro fluid izaci sypkého, obtížně fluidizovatelného materiálu a to za vysokých teplot, které se používá při fluidní dopravě a přepravě.

Stávající stav techniky

Stávající způsoby přepravy sypkých materiálů za nízkých nebo středních teplot v potrubních systémech z uzavřeného profilu jsou založeny na promísení sypkých materiálů vzduchem, případně vhodným plynem (dále jen fluidizace), přičemž dojde ke snížení tření mezi stěnou potrubí a fluidizovaným materiálem a rovněž ke snížení měrné hmotnosti fluidizovaného materiálu v porovnání s měrnou hmotností sypkého materiálu určeného k přepravě.

Stávající systémy a zařízení řeší fluidizaci sypkých materiálů za nízkých a středních teplot. Fluidizace sypkého materiálu se provádí zejména užitím fluidizační tkaniny, která tvoří dno buď dopravního horizontálního žlabu anebo dno skladovacích sil. Technickým problémem je teplota, do které může být tkanina použita. Běžné používané a ekonomicky dostupné tkaniny, mají oblast trvalého použití do 150 °C, krátkodobě do 200 °C. Speciální materiály, jako Aramíd a Kevlar jsou při trvalém provozu použitelné do 250 °C, krátkodobě do 350 °C.

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 fluidizační ho vzduchu různými tvary zm dopravovaného materiálu a to zejména při zastavení dopravy fluid izovaného materiálu v potrubním systému.

Tyto 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.

Jiné známé řešení je tvořeno potrubím, do něhož jsou, v jeho spodní části, v určitých vzdálenostech od sebe, zaústěny přívody stlačeného vzduchu. Zkušenosti z praktických zkoušek tohoto zařízení však ukázaly, že nevykazuje požadované vlastnosti a je z provozního hlediska nespolehlivé až nefunkční.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody stávajících zařízení odstraňuje technické řešení zařízení pro fluidizaci horkého sypkého materiálu a pro jeho dopravu ve fluidních kanálech, potrubního charakteru, s uzavřeným profilem, při kterém je sypký materiál určený k přepravě, po jeho samospádném vstupu do fluidního kanálu nepřetržitě a v celém svém objemu, profukován četnými, úzkými a dlouhými proudy plynného média, které vychází z mezer mezi tyčemi, umístěnými vedle sebe, podélně ve směru přepravy a po celé délce přepravy, a to u dna fluidního kanálu, čímž je dosaženo zfluidizování přepravovaného horkého sypkého materiálu, což má za následek snížení jeho měrné hmotnosti, jeho tření o stěny přepravního podlouhlého tělesa, zvýšení jeho tekutosti a tím i jeho podélný posuv fluidním kanálem. Podstatnou částí zařízení pro fluidizaci horkého sypkého materiálu je fluidizační element (rošt), který je tvořen ocelovými tyčemi umístěnými vedle sebe, po celé délce fluidního kanálu, podélné s tokem dopravované látky, mezi kterými je vytvořena malá mezera od 0,1 mm do 2,5 mm, volená dle velikosti zm přepravovaného sypkého materiálu. Fluidní element je umístěný na dně, vodorovně vedeného, fluidního kanálu, anebo nádoby, kterými se přepravují horké sypké materiály jako popele, písek apod. při teplotách od 350 °C do 800 °C. Materiál ocelových tyčí je volen dle teploty a dle korozní a abrasivní odolnosti, s ohledem na vlastnosti přepravovaného sypkého materiálu. Materiálem obvykle bývá nerezová nebo žárupevná ocel. Profil tyčí může být kruhový, čtvercový, obdélníkový, trojúhelníkový nebo lichoběžníkový, přičemž konkrétní profil je volen rovněž s ohledem na vlastnosti přepravo va- 1 CZ 24998 ui ného sypkého materiálu a potřeby fluidní dopravy. Tyče jsou v určitých rozestupech navzájem pevně propojeny příčníky do tvaru roštů a tyto rošty jsou buď pevně připojeny k podlouhlému tělesu fluidního žlabu anebo vloženy do fluidní kazety s vlastním přívodem plynného média. Výhody tohoto řešení jsou následující:

- odolnost fluidního elementu vůči vysokým teplotám dle voleného materiálu

- odolnost fluidního 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.

Objasnění výkresů

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

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1 (víz obr. 1 a 2)

Příklad se týká přepravy horkého písku o teplotě 400 °C z pece do chladicího 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 J_, hranatého profilu (viz obr. 1), je uvnitř opatřen soustavou tyčí 2 umístěných vedle sebe a vzájemně oddělených štěrbinami 3. Soustava tyčí 2 rozděluje vnitřní prostor fluidního kanálu 1 na homí prostor 4 pro přepravu fluidizovaného sypkého materiálu 5 a na dolní prostor 6 propojený s horním prostorem 4 štěrbinami 3, přičemž spodní stěna 7 fluidního kanálu 1 je opatřena nejméně jedním přívodem plynného média 8 a horní anebo čelní stěna 9 fluidního kanálu 2 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 materiálu 5 je výrazně větší než světlost dolního prostoru 6, do něhož je přiváděno tlakové plynné médium 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. Soustava tyčí 2 je, po určitých vzdálenostech, propojena pevnými příčníky 11 čímž je dosaženo vytvoření roštu 12 se zvýšenou tuhostí a větší rozměrovou stabilitou.

Funkce popsaného technického řešení, zařízení pro fluidizaci, je následující: Z neznázorněného zásobníku, umístěného nad přívodem sypkého materiálu j_0, se horký sypký materiál, v důsledku gravitace, přesouvá přes přívod sypkého materiálu IQ do horního prostoru 4 fluidního kanálu i 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 f proudí štěrbinami 3 v soustavě tyčí 2 do horního prostoru 4 fluidního kanálu L Promícháním horkého sypkého materiálu s plynným médiem dojde 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 a schopností téci fluidním kanálem L Gravitační tlak horkého sypkého materiálu vstupujícího přívodem sypkého materiálu 10 do fluidního kanálu 1 respektive do jeho horního prostoru 7, v kombinací se vznikem zfluidizovaného materiálu 5, způsobuje podélný posuv zfluidizovaného materiálu 5 fluidním kanálem f. Vhodnou volbou profilu tyčí 2 a velikosti a tvaru štěrbin 3 je dosaženo plynulého toku fluidizovaného materiálu 5 fluidním kanálem a rovněž obnovy toku po jeho případném přerušení.

CZ 24998 Ul

Příklad 2 (viz obr. 3 a 4)

Příklad se týká dopravy horkého hrubozmného popela o teplotě 700 °C z fluidního kotle do chladicího zařízení anebo jeho recirkulace fluidní cestou. Fluidní kanál I je v tomto případě (viz obr. 3) tvořen trubkou kruhového průřezu. Ve spodní části fluidního kanálu 1, v jeho dně, po celé jeho délce, se nachází výřez 13, v němž jsou zabudovány fluidní kazety 4 obsahující v horní části rošt 2 tvořený soustavou tyčí 2 z odolného materiálu, se štěrbinami 3, přičemž tyče 2 jsou v určitých vzdálenostech propojované příčníky 11, čímž je dosaženo vytvoření roštu 12 se zvýšenou tuhostí a větší rozměrovou stabilitou. Do spodní stěny 7, každé fluidní kazety 14, je zabudován nejméně jeden přívod plynného média 8. Řez fluidním kanálem 1, kruhového profilu (viz obr. 4) ukazuje, že světlost horního prostoru 4, fluidního kanálu I, určeného pro přepravu fluidizovaného sypkého materiálu 5, je výrazně větší než světlost dolního prostoru 6, tvořeného v tomto případě, fluidním i kazetami 14, do nichž je 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.

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, který z dolního prostoru 6, fluidní kazety J4, proudí štěrbinami 3 v soustavě tyčí 2 do horního prostoru 4 fluidního kanálu I, 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 vyznačuje sníženou měrnou hmotností směsi sypkého materiálu s plynným médiem, sníženým třením s vnitřními stěnami fluidního kanálu a schopností téci fluidním kanálem 1. Gravitační tlak horkého sypkého materiálu, vstupujícího čelně do fluidního kanálu 1 respektive do jeho horního prostoru 4, v kombinaci se vznikem zfluidizováného materiálu 5, způsobuje podélný posuv zfluidizo váného materiálu 5 fluidním kanálem L Vhodnou volbou profilu tyčí 2 a velikosti a tvaru štěrbin 3 je dosaženo plynulého toku fluidizovaného materiálu 5 fluidním kanálem i a rovněž obnovy toku fluidizovaného materiálu 5 po jeho případném přerušení.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení najde uplatnění v teplárenství a elektrárenství při manipulaci s ložovým popelem u fluidních kotlů, při výrobě cementu, ve sléváren štvi apod.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení pro fluidizaci sypkých, zejména horkých, materiálů pro jejich dopravu ve fluidních kanálech, potrubního charakteru, s uzavřeným profilem, vyznačující se tím, že fluidní kanál (1) je uvnitř opatřen soustavou tyčí (2) umístěných vedle sebe a vzájemně oddělených 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) propojený s horním prostorem (4) štěrbinami (3), přičemž spodní stěna (7) fluidního kanálu (1) je opatřena nejméně jedním přívodem plynného média (8) a horní stěna (9) fluidního kanálu (1) je opatřena nejméně jedním přívodem sypkého materiálu (10).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že fluidní kanál (1) je dutého, hranatého profilu.

-3CZ 24998 Ul
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že fluídní kanál (1) je dutého, oválného až kruhového profilu.
4. Zařízení podle nároků 1 a 3, vyznačující se tím, že fluídní kanál (1) je dutého, oválného až kruhového profilu, v jehož spodní částí se nachází podélný výřez (13) k němuž je,
5 po celé jeho délce, přiřazena fluidní kazeta (14).

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava tyčí (2) sestává z tyčí oválného až kruhového profilu.
6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava tyčí (2) sestává z tyčí lichoběžníkového profilu.

io
7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava tyčí (2) sestává z tyčí trojúhelníkového profilu.
8. Zařízení podle nároků 1, 5, 6 a 7, vyznačující se tím, že soustava tyčí (2) je opatřena příčníky (11) pevně spojenými s jejími jednotlivými tyčemi do tvaru roštu (12).