CZ86499A3 - Způsob sledování činnosti zařízení pro přívod abrazivní látky pomocí tekutiny - Google Patents

Abstract

Předložené řešení se týká způsobu sledování činnosti systému pro přívod abrazivní látky pomocí tekutinyjako nosné látky pro nejménějeden hořák zařízení fůzního zplynovače. Prach odloučený z odtahu ze zařízení fuzního zplynovače nebo redukční vysoké pece se pomocí tekutiny přes potrubní trasu a přes nejménějeden prachový hořák přivádíjako přídavný zdroj uhlíku zpět do zařízení fuzního zplynovače. Způsob lze použít i vjiných tavících nebo spalovacích zařízeních,jatými jsou například reaktory s fluidním ložem. Cílem řešeníje lychlé zjišťování zpětného proudění horkých plynů nebo nespáleného kyslíku do systému recyklace prachu měřením směru toku v potrubní trase přívodního systému za hořákem nebo hořáky, přičemž při zjištění zpětného toku proudu tekutiny, případně průniku kyslíku do přívodního systému, se přívodní systém odstaví.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu sledování činnosti zařízení pro přívod abrazívní látky, zvláště v systémech recyklace prachu, do tavícího zplynovače. Prach odloučený z odtahu z tavícího zplynovače nebo redukční vysoké pece se pomocí tekutiny přes přívodní trasu prachu a přes nejméně jeden prachový hořák přivádí jako přídavný zdroj uhlíku zpět do tavícího zplynovače. ' Způsob lze samozřejmě použít pro přívod abrazivních látek pomocí tekutiny i v jiných tavících nebo spalovacích zařízení, jakými jsou například reaktory s fluidním ložem.

Dosavadní stav techniky

Patentová přihláška DE 40 41 936 Cl popisuje způsob přívodu plynů z usazeného horkého prachu, které opouští tavící zplynovač nebo redukční vysokou pec, zpět do procesu tavícího zplynovače. V tomto způsobu se využívá injektoru, který vrací prach, který se má recyklovat, přes přívodní trasu prachu a nejméně jeden prachový hořák zpět do tavícího zplynovače.

Při provozu, za známých obtížných podmínek, které v tavícím zplynovači panují, mohou do systému recyklace prachu zpětně pronikat horké plyny a nespálený kyslík. V takovém případě existuje reálné nebezpečí, že dojde k výbuchu, který by mohl části zařízení poškodit nebo zcela zničit.

4 · • · 4

• · • · 4 4 *

Vynález si klade za cíl takový stav co možná nejdříve a spolehlivě zjistit a předejít tak hrozbám, které ze zpětného toku v recyklačním systému prachu vyplývají.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu se dosáhne rysy popsanými v patentovém nároku 1. Výhodná provedení a rozšíření vynálezu popisují další závislé nároky.

Prostřednictvím zjišťování směru toku v potrubní trase systému recyklace prachu, kde recyklovaným prachem je abrazivní látka, která se používá jako přídavný zdroj uhlíku v tavícím zplynovači, lze snadno a spolehlivě určovat, zda nedochází k nežádoucímu zpětnému toku plynů. V případě, že se takový stav zjistí, může se spustit odpovídající procedura, která spolehlivě zabrání výše uvedeným nebezpečím, jako je případný výbuch.

Přednostní způsob zjišťování směru toku spočívá v současném sledování a porovnávání tlaku v tavicím zplynovači a v přívodní trase prachu. Pokud se zjistí nárůst tlaku v přívodní trase prachu, aniž by však došlo k odpovídajícímu stoupnutí tlaku v tavicím zplynovači, lze z takové situace snadno usoudit, že došlo k nežádoucímu provoznímu stavu, který může systém ohrozit. Jinak řečeno, takové měření ukazuje, že horký plyn nebo kyslík pronikl do přívodní trasy systému recyklace prachu a je tedy nutné přijmout odpovídající opatření k překonání tohoto nebezpečného stavu.

Přednostní způsob určování směru toku v přívodní trase prachu spočívá v použití dvou měřicích kanálů procházejících stěnou přívodní trasy, kde úhly sklonu těchto měřicích kanálů jsou vzhledem k podélné ose přívodní trasy v měřicí rovině »9 ·* «99« 99 • 9 9 0 9

90090 9

9 9 9 € 9 9 99 «·

09 «99«

9 9

90 09 různé. První měřicí kanál může být k podélné ose přívodní trasy prachu kolmý a druhý měřicí kanál může s touto osou svírat ostrý úhel.

Stejně jako v jiných měřicích metodách založených na principech dynamiky tekutin je výhodné, kvůli předcházení zanesení ústí měřicích otvorů, aby se do hlavního přepravovaného proudu ústími měřicích kanálů přiváděla tekutina.

Vhodnou měřicí tekutinou je například dusík, neboť, jak je známo, je to inertní plyn, který nezvyšuje provozní rizika systému recyklace prachu.

Důsledkem různého sklonu měřicích kanálů vzhledem k podélné ose přívodní trasy je to, že se tlaky v obou měřicích kanálech vždy - s výjimkou jediného provozního bodu, ve kterém se pracovní křivky obou měřicích kanálů protínají (nulový průsečík, nulové vyvážení) - liší. Rozdíl tlaků mezi oběma měřicími kanály je - za jinak shodných podmínek měřítkem rychlosti proudění v přívodní trase prachu. Pokud za normálního provozního stavu dojde k přechodu stavu nulového rozdílu tlaků, lze ze změny znaménka tlakového rozdílu přímo usuzovat na změnu směru toku v přívodní trase, který je nutnou podmínkou k tomu, aby mohlo dojít k obávanému případu proniknutí horkých plynů nebo kyslíku do přívodní trasy prachu. Navrhované uspořádání měřicích kanálů, jejichž tlakové údaje se mají navzájem porovnávat, lze zejména volbou úhlů sklonu přizpůsobit různým podmínkám.

Další možný způsob sledování zpětného toku kyslíku do systému recyklace prachu spočívá v instal-aci plamenového čidla do stěny přívodní trasy prachu. Při použití tohoto ·· 99

9 9 9 9 9

9 9 9 9

999 99 9

9 9 9

9999 99 99

4· ·»···

99 »999 τίτ-.4^.:

• · 9 9

99 99 způsobu je třeba uvažovat s možnými usazeninami prachu a také s negativními vlivy působení agresivních složek (jako je H₂S) v proudu přepravovaném přívodní trasou prachu. Plamenové čidlo je zařízení, které má vlastní přívod spalitelného plynu a zapalovací zařízení, jakým je například tepelný zdroj nebo jiskrový generátor. Pokud kyslík pronikne ústím prachového hořáku do přívodní trasy prachu a dosáhne až k plamenovému čidlu, směs spalitelného plynu a kyslíku se vznítí a to lze snadno zjistit buď akustickými či optickými čidly nebo jednoduše měřením teploty.

Vynález je dále podrobně popsán na přednostních provedeních s odkazy na doprovodné výkresy.

Přehled obrázků

Na obr. 1 je blokový diagram zapojení využívajícího dynamiky tekutin se dvěma měřicími kanály;

Na	obr.	2 j sou	varianty	možného uspořádání	měřicích
20 kanálů;	a
Na	obr.	3 je	plamenové	čidlo instalované	ve stěně

přívodní trasy prachu.

Příklady provedení vynálezu

Podstatou měření tlakového rozdílu dle obr. 1 je snímání tlaku ve dvou měřicích kanálech 1 a 2. Měřicí kanály 1. a 2 mají v naznačeném příkladě tvar vývrtů, které prochází stěnou přívodní trasy 3. Měřicí kanál 1_ je kolmý k podélné ose přívodní trasy 3 a měřicí kanál 2 s touto osou svírá ostrý úhel. Šipka V_c na obr. 1 ukazuje směr, ve kterém mohou horké plyny nebo kyslík zpětně proudit do systému. V zásadě lze

použít, vzhledem ke směru toku v potrubí, i obrácené uspořádání sond.

Dusík se do měřicích kanálů 1 a 2 přivádí přes přívodní 5 vedení ý. Objemový průtok dusíku, který se do měřicích kanálů 1 a 2 přivádí, se udržuje pomocí řídicího systému konstantní. Tento systérr. zahrnuje snímače 5 a 6 průtoku s regulačními ventily a V přívodním vedení měřicí tekutiny (dusíku) je další ventil 9 a snímač 10 tlaku.

Navíc ke snímání tlakového rozdílu mezi oběma měřicími kanály 1 a 2 sleduje snímač 11 tlaku také absolutní tlak v přívodní trase (3 prachu.

Tlakový rozdíl mezi měřicími kanály JL a 2_ se měří pomocí snímače 12 tlaku. Zjištěný tlakový rozdíl je mírou rychlosti proudu v přívodní trase prachu. Pokud za normálního provozního stavu dojde k dosažení nulového vyvážení (tj . tlaky v obou měřicích kanálech jsou stejné), je možné pomocí změny znaménka tlakového rozdílu zjistit, že v přívodní trase (3 došlo ke zpětnému proudění. Následně lze generovat odpovídající signál, který způsobí uzavření přívodu kyslíku. Pro tento účel vhodný uzavírací mechanismus není na obr. 1 zobrazen.

Díky skutečnosti, že parametry obou měřicích proudů v kanálech _1 a 2 lze vzhledem k požadované citlivosti měření a měřicímu rozsahu zvolit v širokém rozmezí, nečiní nastavení optimální oblasti vhodné pro měření v konkrétní aplikaci větší problémy. Nastavením podílu průtoků měřicích proudů lze dále nastavit nulové vyvážení tlakového rozdílu.

Paralelní vstřikování měřicí látky oběma měřicími kanály _1 a 2 a snímání tlakového rozdílu mezi těmito měřicími kanály znamená, že měřená hodnota je prakticky nezávislá na statickém tlaku a závisí především na hustotě použitého plynu. Mírný příčný (vzhledem ke směru toku - vývrtu ve stěně přívodní trasy 3) sklon měřicích kanálů způsobuje, že neplatí ideální Bernouilliova rovnice pa_yn = Ptotai ^_ Pstat a měřicí soustava se musí kalibrovat.

Na obr. 2 je znázorněno celkem šest možných uspořádání obou měřicích kanálů. Ústí měřicích kanálů v uspořádáních v horní řadě na obr. 2 se nachází ve stejném místě přívodní trase 3.

Zároveň je však možné uspořádání, kdy se ústí měřicích kanálů nachází v místech různých, jak je ukázáno v dolní řadě na obr. 2. V tomto druhém uspořádání je při přímém měření tlakového rozdílu mezi měřicími kanály třeba počítat s delší časovou konstantou, která je dána vzdáleností mezi oběma ústími měřicích kanálů 1 a 2 v přívodní trase 3.

Navíc, ve variantách, ve kterých oba měřicí kanály ústí do stejného místa, je možné za určitých podmínek dosáhnout významně větší citlivosti měření, než ve variantách se vzdálenými měřicími body.

Na obr. 3 je další příklad provedení systému sledování, který používá plamenové čidlo 13.

Plamenové čidlo 13 prochází alespoň z části stěnou přívodní trasy 3 a jeho aktivní oblast je tak spojena s vnitřním prostorem přívodní trasy 3. V případě zpětného toku z tavícího zplynovače přes prachový hořák, který v uvažovaném • · 4 · • · · 4

4

4

•: 4τ-’^ο· případě nelze jinak rozeznat, se kyslík může dostat až do oblasti plamenového čidla 13. Přívodním vedením 14 a přes ústí plamenového čidla 13 se do přívodní trasy 3 prachu přivádí spalitelný plyn, směr proudění spalitelného plynu označují na obr. 3 šipky.

Dále je součástí plamenového čidla 13 zapalovací zařízení 15, například tepelný zdroj nebo jiskrový generátor. Pokud kyslík pronikne až do oblasti plamenového čidla 13, zapalovací zařízení 15 spalitelný plyn zažehne. Plamen se v zobrazeném příkladě zjistí optickým sledovacím systémem 16. Před soustavou čoček 18, které usměrňují vzniklé světlo na fotočlánek 19, se může umístit ochranné sklo 17. Tímto způsobem lze snadno zjišťovat přítomnost kyslíku v přívodní trase 3.

Namísto optického způsobu sledování plamenového čidla _lý> je možné použít také odpovídajícího akustického nebo teplotního čidla.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob sledování činnosti zařízení pro přívod abrazívní látky pomocí tekutiny jako nosné látky přes nejméně jeden

   5 hořák do tavícího zplynovače, ve kterém se v potrubní trase přívodního systému, za nejméně jedním hořákem, viděno ve směru od tavícího zplynovače, měří směr toku tekutiny pro zjištění přítomnosti horkých plynů nebo kyslíku proudících do přívodního systému z tavícího zplynovače, kde při zjištění

   10 průniku kyslíku se přívod uzavře, vyznačující se tím, že se měří tlak plynu v tavícím zplynovači a v potrubní trase (3) za nejméně jedním hořákem, viděno od tavícího zplynovače, a pokud se zjistí nárůst tlaku v potrubní trase (3) bez současného zjištění nárůstu tlaku v tavícím zplynovači,

   15 generuje se přepínací signál.
2. 2. Způsob sledování činnosti zařízení pro přívod abrazívní látky pomocí tekutiny jako nosné látky přes nejméně jeden hořák do tavicího zplynovače, ve kterém se v potrubní trase

   20 přívodního systému měří směr toku tekutiny za nejméně jedním hořákem, viděno ve směru od tavicího zplynovače, pro zjištění přítomnosti horkých plynů nebo kyslíku přitékajících do přívodního systému z tavicího zplynovače, kde při zjištění průniku kyslíku se přívod uzavře, vyznačující se tím, že se

   25 provádí měření tlaku v nejméně dvou měřicích kanálech (1, 2), které mají vzhledem k axiálnímu směru potrubní trasy (3) různé úhly sklonu.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že do proudu

   30 nosné látky se v množství relativně malém vzhledem k proudu nosné látky měřicími kanály (1, 2) vstřikuje měřicí látka.

   φ · ··· · -- -• · · φ φφφφ ··· · · Άτ-4 0 *···*··· • · · · · · ·
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že objemový průtok měřicí látky se v obou měřicích kanálech (1, 2) udržuje konstantní.
5. 5 5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že jako měřicí látky se použije inertní plyn.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se použije dusík.
7. 7. Způsob sledování činnosti zařízení pro přívod abrazívní látky pomocí tekutiny jako nosné látky přes nejméně jeden hořák do tavícího zplynovače, ve kterém se v potrubní trase přívodního systému měří směr toku tekutiny za nejméně jedním

   15 hořákem, viděno ve směru od zařízení fúzního zplynovače, pro zjištění přítomnosti horkých plynů nebo kyslíku přitékajících do přívodního systému z tavícího zplynovače, kde při zjištění průniku kyslíku se přívod uzavře, vyznačující se tím, že plamenové čidlo (13), které se nachází v potrubní trase (3),

   20 se sleduje opticky nebo akusticky.