Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do prze¬ noszenia i/lub posredniego ogrzewania czastek we¬ gla w strumieniu zawiesiny czastek wegla w ga¬ zie.Znane jest, ze syntetyczne produkty opalowe wy¬ twarza sie na drodze dobrze znanych procesów, takich jak koksowanie, hydroksowanie lub hydro- zgazowywanie. W procesach tych strumien sfluidy- zowanych, drobno sproszkowanych czastek wegla wprowadza^ sie do strefy reakcji, gdzie poddaje sie je dzialaniu podwyzszonych temperatur w obecno¬ sci gazów, takich jak powietrze, para wodna, tlen, wodór itp. Do fluidyzacji stosuje sie zwykle takie gazy jak powietrze, azot, para wodna, wodór itp.W wielu z tych procesów korzystne jest podgrze-' wanie czastek wegla przed poddaniem ich reakcji z odpowiednim czynnikiem w strefie reakcyjnej przy podwyzszonej temperaturze.W przeszlosci czastki wegla podgrzewane w spo¬ sób bezprzeponowy na przyklad przez zetkniecie ich z duza iloscia goracych gaz"ów. Sposób ten sto¬ sowano w przypadku gdy czastki wegla przeno¬ szone sa przewodami w strumieniu fazy rozrze¬ dzonej. Termin „faza rozrzedzona" stosowany w o- pisie oznacza stezenie substancji stalej w gazie flu- idyzujacym od okolo 17 do 34 g na litr gazu. Duza ilosc goracego gazu wymagala stosowania przewo¬ dów o znacznej srednicy w celu pomieszczenia ga¬ zu. 10 15 20 30 Powazna wada przenoszenia i ogrzewania cza¬ stek wegla w strumieniu fazy rozrzedzonej byla znaczna erozja rur powodowana Wymagana duza szybkoscia przeplywu rzedu 23 m/sek i wiecej. Z powodu tej erozji konieczne, bylo umieszczenie plyt odpornych na zuzycie w róznych czesciach prze¬ wodu, zwlaszcza na zgieciach. Co wiecej czastki wegla oddzielane od obojetnego gazu grzewczego przy pomocy odpowiednich urzadzen takich jak od- pylacz odsrodkowy, vaby razem z czastkami wegla nie wprowadzac w sposób niekorzystny do strefy reakcji duzych ilosci goracego gazu.Posrednie ogrzewanie mieszaniny gazu i wegla przechodzacej przez przewody w fazie rozrzedzo¬ nej bylo nieekonomiczne i niepraktyczne ze wzgle¬ du na mala wartosc wspólczynnika przenikania ciepla przez przewody przy przeplywie fazy roz¬ rzedzonej, równa w przyblizeniu 5,815—10,63 W(m2' •°C) wewnetrznej powierzchni rury. W efekcie, ogrzewanie przeponowe wymagalo znacznego na¬ kladu energii cieplnej. Z tego powodu w proce¬ sach konwersji wegla, w których stosuje sie prze¬ plyw fazy rozrzedzonej czastek wegla, etapy pod¬ grzewania na ogól wymagaly bezposredniego kon¬ taktu czastek wegla z goracym metalem rur u- mieszczonych w strefie podgrzewania, lub duzych ilosci goracego gazu obojetnego.Albright, Holden, Simons i Schmidt (Chem. Eng., 56, 103 (1051)) donosza o przenoszeniu fazy rozrze- 114 264114 264 3 4 dzonej czastek wegla przy uzyciu zasilacza pneu¬ matycznego. W opisie. patentowym St. Zjedn. Am.Pln. nr 3 337 417 opisany jest sposób podgrzewania strumienia wegla fluidyzowanego przy pomocy ga¬ zu w gestej fazie podczas przechodzenia przez ru¬ rowy wymiennik ciepla tuz przed koksowaniem.Wynalazek opiera sie na odkryciu, ze w urza¬ dzeniu do przenoszenia fluidyzowanego strumienia czastek wegla w fazie gestej mozna znacznie ob¬ nizyc erozje wewnatrz przewodów przez stopnio¬ we powiekszanie, co pewien odcinek, przekroju rtlr tak, aby kazde powiekszenie* przewodu wystar¬ czalo do skompensowania rozszerzenia sie fazy ga¬ zowej wewnatrz -przewodu spowodowanego wzro¬ stem .temperatury - i/lub obnizeniem cisnienia. termin „zawiesina czastek wegla w gazie" sto¬ sowany w opisie oznacza stezenie substancji sta¬ lych w gazie fluidyzujacym od okolo 83 do okolo 750 g substancji stalych na litr gazu, na ogól od okolo 250 do okolo 666 g substancji stalych na litr gazu.W ukladach pneumatycznych erozja przewodów wzrasta gwaltownie ze wzrostem szybkosci prze¬ plywu, na ogól proporcjonalnie do czwartej Totej*i szybkosci przeplywu. Tym niemniej odkryto, ze wedlug wynalazku urzadzenie do przenoszenia sfluidyzowanego strumienia czastek wegla w fazie gestej mozna ulepszyc przez stopniowe powieksze¬ nie przekroju rur, o pewna wielkbsc co pewien od¬ cinek ich dlugosci tak, by utrzymac szybkosc stru¬ mienia ponizej wartosci, przy której wystepuje znaczna erozja przewodu.Urzadzenie do przenoszenia i/lub posredniego ogrzewania czastek wegla w strumieniu zawiesiny czastek wegla w gazie wedlug wynalazku, charak¬ teryzuje sie tym, ze sklada sie z przynajmniej jed¬ nego rurociagu (300, 50, 60) do przenoszenia zawie^ siny czastek wegla w gazie, zlozonego przynaj¬ mniej z kilku róznych sekcji, z których kazda po¬ siada jednolite pole przekroju poprzecznego, pola¬ czonych szeregowo w taki sposób by pole przekro-, ju poprzecznego kazdej nastepnej sekcji bylo wiek¬ sze od pola. przekroju poprzecznego polaczonej z nia sekcji poprzedniej.Dlugosc kazdej sekcji jest dobrana w taki spo¬ sób, aby predkosc strumienia fazy gestej w sekcji o jednolitym polu przekroju poprzecznego byla mniejsza od wstepnie ustalonej predkosci strumie¬ nia wychodzacego przy której wystepuje erozja rurociagu. Urzadzenie to zawiera takze co naj¬ mniej kilka elementów przenoszacych, z których kazdy umieszczony jest pomiedzy sekcjami o zwie¬ kszajacych sie przekrojach, przy czym kazdy z tych elementów przenoszacych ma pole przekroju poprze¬ cznego wzrastajace liniowo od pola przekroju po¬ przecznego jednej sekcji do nastepnego, wiekszego pola przekroju poprzecznego kolejno nastepujacej sekcji, przy czym skok srednic jest dobrany dla obnizenia predkosci strumienia wychodzacego do poziomu wstepnie ustalonej predkosci wchodzacego strumienia gestej fazy czastek wegla, która to predkosc strumienia wchodzacego jest mniejsza od predkosci strumienia wychodzacego.Korzystajac z urzadzenia wedlug wynalazku, mo¬ zna podgrzewac przeponowo czastki wegla podczas ich przeplywu przez przewody w fazie gestej do pewnej temperatury, unikajac znaczniejszej ero¬ zji rur. Termjn „transformacja plastyczna" stoso¬ wany w opisie oznacza proces, podczas którego po¬ wierzchnia ogrzewanych czastek wegla, zwlaszcza przy ogrzewaniu w atmosferze wodoru, staje sie lepka, przy czym ulegaja powierzchniowemu sto¬ sowaniu i daja stale powierzenie nielepkie. Trans¬ formacji plastycznej Siegaja zarówno we.gle z na¬ tury zbrylajace sie jak i gatunki wegla, których powierzchnie staja sie lepkie tylko w atmosferze bogatej w wodór.Czastki wegla zaczynaja przejawiac kleistosc w temperaturacrf z zakresu od 350°C do 500°C, w zaleznosci ód specyficznych wlasnosci wejla, at¬ mosfery i. szybkosci ogrzewania. Ta kleistosc jest wynikiem tworzenia sie pewnej substancji smoli-- stej lub plastycznej na powierzchni lub w poblizu powierzchni kazdej czastki wegla na skutek cze¬ sciowego stopienia lub rozkladu. Przy dalszym o- grzewaniu przez pewien czas ta substancja smo¬ lista, czy plastyczna przeksztalca sie dalej w sub¬ stancje w zasadzie porowata, ^tala, nazywana „koksem". Dlugosc tego okresu, na ogól rzedu mi¬ nut zalezy od aktualnej temperatury ogrzewania i zmniejsza sie ze wzrostem temperatury.Stosujac urzadzenie wedlug wynalazku mozria przeponowo podgrzewac czastki wegla w strumie¬ niu fazy gestej do temperatury 250°C—420°C przy zalozeniu, ze przy temperaturze wyzszej niz 350°C czas podgrzewania jest na tyle krótki, ze nie za¬ chodzi zbrylanie sie czastek wegla. Mozna tego z powodzeniem dokonac przepuszczajac strumien fa¬ zy gestej czastek wegla przez przeponowe wymien¬ niki ciepla. Na przyklad, czastki wegla mozna o- grzewac do zadanej temperatury przepuszczajac je przez rurowy wymiennik ciepla, w którym prze¬ krój rur lub przewodów, którymi plynie strumien czastek wegla jest stopniowo powiekszony co pe¬ wien odcinek. W ten sposób utrzymuje sie szybkosc przeplywu fazy gestej pnizej okreslonej predko¬ sci strumienia, przy której zachodzi znaczna erozja przewodu.Ogrzewanie strumienia gestej fazy czastek we¬ gla w urzadzeniu wedlug wynalazku ma nastepu¬ jace zalety: ilosc czastek wegla przenoszonych i o- grzanych na jednostke powierzchni przekroju po¬ przecznego przewodu nie tylko znacznie przewyz¬ sza analogiczna wartosc dla strumienia fazy roz¬ rzedzonej ale na, dodatek wymaga mniejszej ener¬ gii. 1 m3 gazu przenosi 15 do 30 razy wiecej cza¬ stek wegla w strumieniu fazy gestej niz rozrze¬ dzonej. Uzycie znacznie mniejszych ilosci gazu no¬ snego w strumieniu fazy gestej moze okazac sie wyjatkowo korzystna w dalszej fazie procesu, gdy jako gaz nosny^stosowane sa, na przyklad, gazy spalinowe-*iub azot z procesu konwersji wegla, ta¬ kiego jak hydrokoksowanie.W strefie hydrokoksowania w zlozu fluidalnym niepozadane sa duze ilosci gazu nosnego innego niz gaz wzbogacony w wodór lub gaz obiegowy, nalezy wiec go oddzielac od czastek wegla przed wprowadzeniem ich do strefy reakcji, przy pomocy 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60odpowiedniego urzadzenia, takiego jak odpylacz odsrodkowy itp. Co wiecej, gdy oddzielenie to jest konieczne, czastki wegla w przypadku fazy ge¬ stej latwiej oddzielaja sie od gazu nosnego przed dostaniem sie do strefy^ reakcji w zlozu fluidal- 5 nym, takiej jak strefa hydrokoksowania.Równiez wymagania energetyczne sa znacznie mniejsze w przypadku strumienia fazy gesiej dzie¬ ki mniejszym szybkosciom przeplywu gazu nosne¬ go. Przy przeplywie fazy rozrzedzonej szybkosc li- 10 niowa gazu nosnego wynosi na ogól 15 do 30 m/ /sek, gdyz wówczas zapobiega sie osadzaniu sie w przewodach wprowadzanych czastek o stalym po¬ lu przekroju poprzecznego, dobrana jest tak, by sfluidyzowany strumien czastek wegla opuszczal 15 kazda sekcje z okreslona predkoscia wyjsciowa.Druga z tych predkosci jest wieksza od pierw¬ szej, a nizsza od predkosci strumienia przy któ¬ rej zachodzi znaczna erozja przewodu. Korzystna jest szybkosc wejsciowa od okolo 4,5 do okolo 15 *° m/sek, a szybkosc wyjsciowa od okolo 15 do okolo 18 m/sek. Jeszcze korzystniejsza jest szybkosc wej¬ sciowa od okolo 4,5 m/sek do okolo 6 m/sek, a szybkosc wyjsciowa od okolo 15 m/sek do okolo 18 m/sek. Najkorzystniejsza szybkosc wejsciowa * wynosi 6 m/sek, a szybkosc wyjsciowa — 18 m/sek.Utrzymujac te szybkosci zmniejsza sie erozje do minimum.Stosowane w wynalazku urzadzenie, które jest w postaci przewodu sklada sie z kolejno polaczo¬ nych ze soba sekcji ulozonycfr w szereg, oddzielo¬ nych od siebie sekcjami przejsciowymi. Kazda sek¬ cja przejsciowa ma zmienne pole przekroju po¬ przecznego liniowo zwiekszajace sie o okreslona wielkosc. To zwiekszenie pola przekroju poprzecz¬ nego obniza szybkosc, z jaka strumien czastek we¬ gla wchodzi do sekcji przejsciowej, do szybkosci, z jaka ja opuszcza.Poniewaz sekcja przejsciowa lezy pomiedzy dwo- 40 ma sekcjami o stalym przekroju poprzecznym, strumien czastek wegla opuszcza jedna z sekcji z okreslona predkoscia wyjsciowa. Dalej strumien ten opuszcza sekcje przejsciowa i ^wchodzi da po¬ laczonej z nia innej sekcji o stalym" polu przekro- 45 ju poprzecznego z okreslona szybkoscia, wejsciowa.Zmieniajace sie pole przekroju poprzecznego sek¬ cji przejsciowej.powiekszone jest o okreslona wiel¬ kosc, dostateczna do zmniejszenia okreslonej szyb¬ kosci wyjsciowej do okreslonej szybkosci wejscio- 50 wej. W ten sposób strumien czastek wegla wcho¬ dzi do kazdej sekcji o coraz to wiekszym, jedna¬ kowym polu przekroju poprzecznego z okreslona szybkoscia wejsciowa.Przy przenoszeniu strumienia fazy gestej cza- 55 stek wegla przez co najmniej jeden przewód, kaz¬ da z sekeji przejsciowych wstawionych pomiedzy kolejno polaczone ze soba sekcje o stopniowo zwiekszajacym sie jednakowym polu przekroju po¬ przecznego obniza predkosc strumienia czastek we- 60 gla opuszczajacego kazda sekcje o stalym przekro¬ ju poprzecznym od okreslonej szybkosci wyjscio¬ wej do- okreslonej szybkosci wejsciowej. Osiaga sie to przez zwiekszenie o okreslona wielkosc przekro¬ ju poprzecznegorury. 65 Dalej stwierdzono, ze dla danych rózniczek tern-* peratury i.cisnienia mozna dobraó dlugosc kazdej z kolejnych sekcji przewodu o stopniowo zwieksza¬ jacym sie jednakowym- polu przekroju poprzecz¬ nego zgodnie z ponizszym równaniem empirycz¬ nym: JP/L = 0,629 D0'5 G1'85 w którym APfL oznacza spadek cisnienia, D ozna¬ cza wewnetrzna srednice przewodu, a G oznacza predkosc masowa.Korzystajac z tych równan w polaczeniu z przy¬ blizona metoda calkowitego spadku cisnienia da¬ jaca przyblizone dane wyjsciowe do obliczen, moz¬ na oszacowac spadek cisnienia w sekcji przewo¬ du o stalym przekroju poprzecznym. Stwierdzo¬ no, ze spadek cisnienia spotykany przy ogrzewa¬ niu i przenoszeniu czastek wegla w fazie ge¬ stej powiazany jest ze wspólczynnikiem równyni 1,4 odpowiadajacym przenoszeniu wody przy sta¬ lej temperaturze. Dla przykladu, korzystajac ze wspomnianego równania Fanninga mozna latwo obliczyc spadek cisnienia, przy przenoszeniu rów¬ nowaznej masy wody.' Nastepnie mnozac otrzyma¬ na wartosc przez czynnik 1,4 otrzymuje sie przy¬ blizony spadek cisnienia przy przenoszeniu rów¬ nowaznej masy strumienia fazy gestej czastek we¬ gla.Korzystajac z metody calkowitego spadku cis¬ nienia i powyzszego równania empirycznego moz¬ na obliczyc dlugosc przewodu o okreslonym sta¬ lym polu przekroju poprzecznego koniecznym do otrzymania okreslonej szybkosci wyjscia strumie¬ nia fazy gestej czastek wegla w przewodzie* Nale¬ zy rozumiec, ze stosowanie metody calkowitego przyblizonego spadku cisnienia w polaczeniu z empirycznym równaniem wedlug wynalazku ulat¬ wia szybkie obliczenie, ale nie jest niezbedne.Stwierdzono, ze wzrost temperatury w miare przekazywania ciepla do przeplywajacego przez przewód strumienia gesiej fazy wegla ma nie¬ wielki wplyw na spadek cisnienia na danym od¬ cinku przewodu. Tym niemniej, rozprezanie sie gazu nosnego spowodowane wzrostem temperatu¬ ry ma znaczny wplyw na szybkosc strumienia w, rurze. Stad, w warunkach ogrzewania, korzy¬ stnie przeponowego, strumienia zawiesiny czastek, wegla w gazie do zadanej temperatury, dlugosc kazdej z sekcji o stopniowo zwiekszajacych sie stalych przekrojach poprzecznych lub srednicach jest na ogól mniejsza niz dla przenoszenia zawie¬ siny czastek wegla w gazie o stalej temperatu¬ rze. Wymaga to umieszczenia sekcji *przejsciowyeh w krótszych odstepach, w celu regulowania szyb¬ kosci strumienia. Tak wiec, w warunkach prze^ noszenia ciepla dlugosc kazdej z kolejno pola¬ czonych ze soba sekcji o stopniowo zwiekszaja^ cym sie stalym polu przekroju poprzecznego lub srednicy niezbednej do zabezpieczenia przed prze¬ kroczeniem przez strumien przeplywajacy przez kazda z tych sekcji okreslonej szybkosci wyj¬ sciowej wymaga obliczen zwiazanych zarówno ze spadkiem cisnienia wzdluz przewodu jak i wzro¬ stem temperatury czastek wegla.114 m i Nalezy obliczyc przyrost' objetosci gazu nosne¬ go spowodowany wzrostem temperatury przeply¬ wajacego strumienia i dodac do przyrostu ob¬ jetosci tego gazu spowodowanego obnizeniem cis¬ nienia wzdluz przewodu. Ten wzrost objetosci gazu nosnego w przeplywajacym strumieniu spo¬ wodowany wzrostem temperatury oblicza sie na podstawie znanych praw przekazywania ciepla.Stwierdzono, ze wspólczynnik przenikania ciep¬ la dla przeplywajacego strumienia gestej fazy wegla, hc ma wartosc stala i wynosi okolo 197,71 W/(m2 • °C) w odniesieniu do pola powierzchni wewnetrznej przewodu. Tak wiec calkowity wspól¬ czynnik przenikania ciepla V (który wynosi 5,815 W) (m2 • °C) mozna obliczyc w oparciu o zna¬ ne prawa wymiany, ciepla opisane na przyklad w „chemical Engineers' Handbook" Perry'ego, wy¬ danie III, 1950 r. str. 465 i nast., niezaleznie od medium grzejnego na zewnatrz przewodu oraz materialu przewodu.Mozna na przyklad zastosowac do obliczenia wzrostu objetosci gazu nosnego spowodowanego wzrostem temperatury zaleznosc V hg + hr« + hrM + hc w którei wartosci zmiennych zaleza w pewnym stopniu od typu przewodu i medium grzejnego, i w której: V — oznacza calkowity wspólczynnik przeni¬ kania ciepla który wynosi 5,682 W/(m* • °C) hg — oznacza czastkowy wspólczynnik przenika¬ nia ciepla do gazu który wynosi 5,815 W/(m2l°C) hr* — oznacza wspólczynnik promieniowania cie¬ pla od gazu do przewodu, który wynosi 5,815 W/ (m2 • °C) hrm — oznacza wspólczynnik promieniowania cie¬ pla od (powierzchni) powloki do.rury który wynosi 5,815 W/(m2 • °C) hc — Oznacza wspólczynnik przenikania ciepla przez warstwe wegla który wynosi 5,815 W/(m2 • °C).W wielu wypadkach, zasadnicza czesc oporu cieplnego zwiazana jest z hc. Dlatego w tych wy¬ padkach mozna zaniedbac inne opory i do obli¬ czenia wymiany ciepla stosowac wspólczynnik hc» Zgodnie z wynalazkiem strumien zawiesiny cza¬ stek wegla w gazie ogrzewany jest w przepono¬ wym wymienniku ciepla do temperatury nizszej od dolnego zakresu temperatur miekniema lub reakcji w atmosferze pozbawionej tlenu. Na przy¬ klad, zawiesina czastek wegla w gazie moze prze¬ plywac przez co najmniej jeden przewód, korzy¬ stnie przez kilka, a jeszcze korzystniej przez wiek¬ sza ilosc równoleglych przewodów ogrzewanych z zewnatrz.Stwierdzono, ze wewnetrzny wspólczynnik prze¬ nikania ciepla kazdego przewodu ma wartosc bli¬ ska wspólczynnikowi przenikania ciepla przez scia¬ ny zloza fluidalnego tj. od 116,3 Wy(m* • °C) do 232,6 W/(m2 • °C).Przewody, którymi przechodza czastki wegla po¬ winny byc ogrzewane z zewnatrz do okreslonej temperatury dostatecznej do podniesienia tempe^ 10 19 20 aa 40 50 65 ratury zawiesiny czastek wegla 'w gazie na wyj¬ sciu z tych przewodów do temperatury 250°C— —420°C.Wstepne podgrzewanie jest konieczne w wielu procesach konwersji wegla. W procesach hydro- koksowania na przyklad podgrzewanie czastek we- la ma na celu czesciowe zaspokojenie wymagan entalpawych reakcji hydrokoksowania. Dodatkowe cieplo dostarczane jest w formie ciepla niezbed¬ nego do podniesienia temperatury wegla i gazu procesowego od ich temperatury poczatkowej do temperatury reakcji, zwiekszonego o niewielkie straty ciepla. Tak wiec temperatura, do jakiej nalezy podgrzac wsad wegla jest zalezna od ciepla dostarczonego w skrajnym przypadku moze byc równe temperaturze otoczenia, co oznacza zerowe podgrzanie.Przedmiot wynalazku jest omówiony na pod¬ stawie rysunków, na których: fig. 1 przedstawia schemat urzadzenia wykorzystujacego stosowany sposób wedlug metody wynalazku, fig. 2 — wi¬ dok z góry podgrzewacza 300 pracujacego zgod¬ nie ze stosowana metoda, fig. 3 — przedstawia widok z boku podgrzewacza 300 pokazanego na fig. 2.Zgodnie ze sposobem wedlug '* wynalazku we¬ giel wprowadza sie w postaci rozdrobnionej np. rozdrobnionej na drodze kruszenia, mielenia, roz¬ pylania itp., do rozmiarów mniejszych niz numer sita 8 mesh, a korzystnie mniejszych niz jnumer sita 20 mesh. Ponadto, pomimo iz surowy we¬ giel moze zawierac wode zaadsorbowana, korzy¬ stnie jest, gdy powierzchnia jego nie jest wil¬ gotna. Czastki wegla spelniajace te warunki na¬ zywa sie czastkami „fluidyzowalnymi".Zaadsorbowana woda mozna odpedzic w trak¬ cie podgrzewania. Ponadto z uwagi na to, ze zaadsorbowana w ten sposób woda musi zostac wlaczona do nosnego gazu obojetnego, ilosc jej nie moze byc zbyt wielka, by nie powodowac nadmiernego wzrostu ilosci gazu obojetnego.W kazdym ze zbiorników zasilajacych wegla IW i 200 utrzymywana jest warstwa fluidyzowal- nych czastek wegla stosowanych w procesie. Zbior¬ nik zasilajacy 100 jest typowym zasobnikiem sa¬ mowywolawczym z zamknieciem sluzowym pra¬ cujacym pod cisnieniem atmosferycznym. Zbiornik zasilajacy 200 jest równiez typowym zasobnikiem samowywolawczym z zamknieciem sluzowym, w którym fluidalna zawiesine wegla mozna sprezyc przy pomocy gazu procesowego lub innych poza¬ danych we fluidyzacji gazów.Sposób operowania zbiornikami 100, 200 i 250 mozna przedstawic na podstawie opisu typowego cyklu. Przy zamknietych zaworach 160 i 220 za¬ sobnik samowyladowczy 200 napelnia sie do o- kreslonej wysokosci weglanu z zasobnika samo¬ wyladowczego 100. W tym celu otwiera sie za¬ wór 140; w rurociagu 120 panuje cisnienie zbli¬ zone do atmosferycznego. Nastepnie zamyka sie zawory 140 i 220, otwiera zawór 160 i doprowa¬ dza przy pomocy gazu z przewodu 180 cisnienie z zasobnika 200 do okreslonej wartosci, wyzszej od wartosci cisnienia w ukladzie reakcyjnym.114 264 * 16 Po zamknieciu zaworów 140 i 166 wegiel wpro¬ wadza sie rurociagiem 210 do zbiornika naedium fluidalnego 256 poprzez otwarty zawór 226, po czym caly cykl powtarza sie. Czas trwa&ia takiego c^klu wynosi od okolo 10 do 30 minut Po zamk¬ nieciu zaworu 226 sfluidyzowane czastki wegla wprowadza sie z okreslona predkoscia rurocia¬ giem 280 do dalszych czesci urzadzenia.Oczywiscie, mozliwe sa rózne~admiahy sposobu zasilania weglem ze zbiornika medium fluidal¬ nego. Zamiast zasobnika samowyladowczego z zamknieciem sluzowym mozna stosowac opisana w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki Pln. nr 3 400 985 pompe do substancji stalych. Uzywa¬ jac takiej pompy czastki wegla mozna sprezac przy pomocy odpowiedniego gazu nosnego, takie¬ go jak gaz obiegowy ze strefy reakcji hib wodór i wprowadzac bezposrednio do zbiornika cisnie¬ niowego, takiego jak zbiornik medium fluidalne¬ go 256.Gaz do fluidyzacji doprowadza sie do zbiorni¬ ka medium fluidalnego 250 rurociagiem 266 z pred¬ koscia wystarczajaca do porwania fluidyzowal- nych czastek wegla i przeslania ich w gestej fazie rurociagiem 286 do podgrzewacza 366 lub rurociagu 326 — o ile podgrzewanie nie jest po¬ trzebne. Rurociagiem 276 mozna doprowadzac do¬ datkowe ilosci gazu do transportu wegla w ge^- stej fazie rurociagu 286. Jako gaz do fluidyzacji mozna stosowac dowolny gaz nieutleniajacy, taki jak gaz spalinowy, azot, wodór, pare wodna itp.Jednakze korzystnie jest stosowac gaz proceso¬ wy lub gaz obiegowy uzyskiwany w procesie kon¬ wersji wegla.Podgrzewacz wegla 366 jest urzadzeniem slu¬ zacym do szybkiego podgrzewania drobnych sflu- idyzowanych czastek wegla do temperatury niz¬ szej od minimalnej temperatury miekniecia lub temperatury reakcji wegla, w atmosferze prak¬ tycznie wolnej od tlenu.Maksymalna dopuszczalna temperatura podgrza¬ nia jest temperatura z zakresu 300—^lOO°C. Stru¬ mien gestej fazy sfluidyzowanych w zawiesinie czastek wegla w gazie ogrzewa sie w trakcie szyb¬ kiego przepuszczania przez podgrzewacz o ko¬ rzystnym stosunku powierzchni grzejnej do ob¬ jetosci wewnetrznej. Wegiel ogrzewa sie w pod¬ grzewaczu 366 do pozadanej temperatury na dro¬ dze posredniej wymiany ciepla w dowolny spo¬ sób typowy, taki jak ogrzewanie promiennikowe lub ogrzewanie strumieniem goracego gazu (fig. 1).Wegiel wprowadza sie do podgrzewacza 366 od dolu rurociagiem 296 i dobiera ze szczytu wy¬ miennika 366 rurociagiem 316. Temperatura, do której moze byc podgrzany wegiel zalezy od ilo¬ sci wyczuwalnego ciepla, które musi byc doda¬ ne by reaktor stosowany w procesie konwersji wegla mógl pracowac w ukladzie adiabatycznym.Od góry, temperatura jest ograniczona tempera¬ tura, przy której wegiel zaczyna mieknac i sta¬ wac sie lepki, lub temperature przy której wy¬ stepuje znaczniejsze wydzielanie sie czesci lot¬ nych z wegla. Zalezy to od wlasnosci poszczegól¬ nych surowców -weglowych, lecz zwykle górna granica znajduje sie w zakresie temperatur 300— ^60°C.Gesta faze czastek wegla, po wyprowadzeniu z podgrzewacza 366 kieruje sie rurociagiem 326 s do zbiornika 406. Zwykle korzystnie jest kiero¬ wac czastki wegla bezposrednio do strefy reakcji, wobec czego zbiornik 466 moze reprezentowac zbiornik reaktora lub lej samowyladowczy, slu¬ zace do chwilowego magazynowania czastek we¬ gla przed konwersja-w strefie reakcji reaktora do konwersji wegla (nie pokazany na rysunku).Na fig._ 2, czastki wegla przesylane w strumie*- niu gestej fazy do rurowego wymiennika ciepla 360 wchodza króccem 56 do sekcji 1, która jest dluga, prosta rura o jednolitym polu przekroju poprzecznego lub jednakowej srednicy. Z sekcji 1 strumien czastek wegla kieruje sie do kolej¬ nych sekcji 2—13, z których kazda jest rura o równej i jednakowej srednicy lub rozmiarze i równej dlugosci.Do laczenia poszczególnych sekcji stosuje sie luki rurowe 180° o duzym lub korzystnie bardzo duzym promieniu giecia -tak, ze przeplyw przez luki jest praktycznie równy przeplywowi przez odcinki proste. Dzieki temu uzyskuje sie zmniej¬ szenie erozji rurociagu.Z sekcji 13 czastki wegla kierowane sa poprzez sekcje przejsciowa 55 do sekcji rurowej 14, któ¬ rej srednica jest wieksza niz sekcji rurowych 1—13. Strumien czastek wegla przeplywa przez kolejne sekcje rurowe 14—21, z których kazda ma równa dlugosc i równa oraz jednakowa sred¬ nice. Do laczenia poszczególnych' sekcji stosuje sie luki rurowe 180° o duzym lub korzystnie bardzo duzym promieniu giecia tak, ze przeplyw przez luki jest praktycznie równy przeplywowi przez odcinki proste. Dzieki temu uzyskuje sie zmniejszenie erozji rurociagu.Z sekcji 13 czastki wegla kierowane sa poprzez sekcje przejsciowa 55 do sekcji rurowej 14, któ¬ rej srednica jest wieksza niz sekcji rurowych 1—13. Strumien czastek wegla przeplywa przez kolejne sekcje rurowe 14—21, z których kazda ma równa dlugosc i równa oraz jednakowa sred¬ nice. Do laczenia poszczególnych sekcji stosuje sie luki rurowe 180° o duzym lub korzystnie bardzo duzym promieniu giecia, analogicznie jak opisano dla sekcji 1—13. Sekcja rurowa 13 po¬ laczona jest z sekcja rurowa 14 poprzez przej¬ sciowa sekcje rurowa 55, której srednica zwiek¬ sza sie liniowo do srednicy sekcji rurowej 14.Zwykle, przy stosowaniu sposobu wedlug wyna¬ lazku pozadane jest rozszerzenie rury do srednicy o co najmniej jeden rozmiar wiekszej niz sred¬ nica rury poprzedniej.Z sekcji rurowej 21 strumien gestej fazy cza¬ stek wegla kierowany jest poprzez sekcje przej¬ sciowa 56 do sekcji rurowej 22, której srednica jest wieksza niz sekcji rurowych 14—21. Stru¬ mien czastek wegla przyplywa przez kolejne. sek¬ cje rurowe 22—26, z których kazda ma równa jednakowa srednice lecz rózna dlugosc, po czym opuszcza wymiennik ciepla 300 rurociagiem 26 po¬ przez króciec 60, ** «5 30 S9 45 W 55 60114 264 11 12 Strumien czastek wegla przeplywajac w gestej fazie przez ogrzewanie z zewnatrz sekcje ruro¬ we 1—26 podgrzewa sie do pozadanej tempera¬ tury. Pomimo, iz przedstawione zostaly tu tylko trzy powiekszenia srednicy rurociagu, moze zajsc potrzeba zastosowania ich wiekszej ilosci i, ko¬ rzystanie, wiekszej ilosci rur o wiekszych roz¬ miarach. Ponadto, mimo iz na rysunku przed¬ stawiony jest tylko jeden rurociag, w zakres ni¬ niejszego wynalazku wchodzi równiez stosowanie dwu lub- wiecej takich rurociagów, przy kazdym z nich jest rozmieszczony w sposób przedstawio¬ ny na fig. 2.Kazdy rurociag sklada sie *z kolejno polaczo¬ nych i ustawionych seriami w linii sekcji 1^13, 14—21 i 22—26, przy czym kazda seria zawiera kolejne sekcje o jednolitym polu przekroju po¬ przecznego lub jednakowej srednicy, tak jak przed¬ stawiono na fig. 2. Te trzy serie sekcji o jedno¬ litym polu przekroju poprzecznego rozdzielone sa sekcjami przejsciowymi 55 i 56 o zmienne sred¬ nicy, których pole przekroju poprzecznego powiek¬ sza sie liniowo o z góry ustalona wartosc.Dlugosc Itazdej kolejnej sekcji o jednolitym po¬ lu przekroju poprzecznego jest tak dobrana, by ogrzewany strumien czastek wegla opuszczal kaz¬ da kolejna sekcje z okreslona predkoscia, nizsza od predkosci przy której wystepuje znaczniejsza erozja. Kazda z sekcji przejsciowych obniza pred¬ kosc wylotowa strumienia do okreslonej dla kaz¬ dej kolejnej, dolaczonej do niej sekcji o jedno¬ litym polu przekroju poprzecznego predkosci wlo¬ towej.Dlugosc pierwszej serii sekcji. o jednolitych po¬ lach przekroju poprzecznego, przedstawionych na fig. 2 jako sekcje 1—13, powinna byc taka, by umozliwic wprowadzanie strumienia ogrzewanych czastek wegla z predkoscia nizsza od okreslonej predkosci wylotowej. Po przejsciu strumienia przez sekcje przejsciowa 55 jego predkosc, zostaje zmniej¬ szona do ustalonej predkosci wlotowej. Z sekcji tej strumien wchodzi do serii sekcji o jednoli¬ tych polach przekroju poprzecznego 14—21, posia¬ dajacych wieksze pole przekroju poprzecznego niz sekcje 1—13.Dlugosc drugiej serii sekcji o jednolitych po¬ lach przekroju poprzecznego powinna byc taka; by pozwolila na utrzymanie predkosci strumie¬ nia ponizej okreslonej predkosci wylotowej, z któ¬ ra strumien czastek wegla wchodzi do sekcji przej¬ sciowej 56. W sekcji przejsciowej 56 nastepuje obnizenie predkosci strumienia czastek wegla do okreslonej predkosci wlotowej, z która strumien ten wchodzi do trzeciej serii sekcji 22—26. Trze¬ cia seria przedstawiona na fig. 2 sklada sie sekcji o jednolitych polach przekroju poprzecznego, wie¬ kszych niz pola przekroju poprzecznego drugiej serii sekcji.Temperatura, do której podgrzewa eie strumien czastek wegla, w kazdej serii sekcji oblicza sie oddzielnie z uwagi na to, ze zalezy ona po czesci od powierzchni wymiany ciepla. Po zsumowaniu tych obliczen powinno sie okazac, ze uzyskana, pozadana temperatura podgrzania miesci sie w zakresie od 280 do 480°C.Dlugosc trzeciej serii sekcji rurowych o jedno¬ litych polach przekroju poprzecznego 22—26 nie musi byc tak wielka jak jest, to jest mozliwe z uwagi na utrzymanie predkosci strumienia po¬ nizej ustalonej predkosci wylotowej. W przypad¬ ku gdy zapewnia to uzyskanie pozadanej tempe¬ ratury podgrzania, dlugosc serii sekcji moze byc krótsza niz jest to dopuszczalne, gdyz nastepowa¬ loby przegrzanie czastek wegla. Tak wiec, cal¬ kowita dlugosc rurociagu potrzebna do podgrza¬ nia strumieni czastek wegla do pozadanej tem¬ peratury koncowej moze byc równiez dobrze wy¬ liczona jako ilosc powiekszen rurociagu i suma dlugosci kazdej z serii sekcji o jednakowych, stopniowo powiekszanych polach przekroju poprze¬ cznego.Nalezy zwrócic uwage, ze stopniowy wzrost sred¬ nicy rurociagu przez który przeplywa strumien czastek wegla — tu przedstawiony na przykla¬ dzie wymiennika ciepla — przedstawia sposób przenoszenia fazy czastek wegla, który pozwala na unikniecie wzrostu predkosci strumienia wywo¬ lanej spadkiem cisnienia w rurociagu do poziomu, przy którym wystepuje jego znaczna erozja. Po¬ nadto, w przypadku przenoszenia czastek wegla w strumieniu gestej fazy moze byc pozadane sto¬ sowanie dwu lub wiecej oddzielnych rurociagów.Kazdy z rurociagów powinien byc wówczas stop¬ niowo rozszerzany w opisany wyzej sposób we¬ dlug wynalazku w celu unikniecia erozji ruro¬ ciagu. Wskazanym jest, aby rurociag do przeno¬ szenia gestej fazy sfluidyzowanych czastek we¬ gla wykonany byl z metali lub niemetali o od¬ powiedniej przewodnosci cieplnej, które moga pra¬ cowac w odpowiednich temperaturach. Mozna sto¬ sowac równiez materialy ceramiczne, które jednak w przypadku gdy posiadaja niewielka przewod¬ nosc cieplna, beda wywierac znaczny wplyw na wspólczynnik wymiany ciepla.Figura 3 przedstawia sekcje przejsciowe 55 i 56 umieszczone odpowiednio pomiedzy sekcjami rurowymi A i B oraz D i C. Na. fig. 3 strumien gestej fazy czastek wegla wprowadza sie do ru¬ rowego wymiennika ciepla 300 króccem 50 i kie¬ ruje do sekcji rurowej A o jednolitym polu prze¬ kroju poprzecznego odpowiadajacej sekcjom 1—13 z fig. 2. Z sekcji rurowej A strumien czastek wegla poprzez sekcje przejsciowa 55 wplywa do sekcji rurowej B o srednicy wiekszej niz sred¬ nica sekcji A. Pole przekroju poprzecznego lub srednica sekcji przejsciowej 55 zwieksza sie li¬ niowo pod okreslonym katem do srednicy ruro¬ ciagu sekcji A do srednicy rurociagu sekcji B.Kat nachylenia oznaczony jest tu jako Q i wy¬ nosi 20°. Kat nachylenia mozna tak dobrac z zakresu od okolo 7° do okolo 30°, by zminimali¬ zowac erozje i spadek cisnienia w rurociagu. Ko¬ rzystnie jest dobrac kat nachylenia z zakresu od okolo 7° do okolo 15°, a lepiej — z zakre¬ su od okolo 7° do okolo 10°, Z sekcji B, która odpowiada sekcjom 14—21 z fig. 2 strumien gestej fazy czastek wegla kie- 10 15 20 25 30 15 40 45 50 55 6013 114 264 14 ruje sie poprzez przejsciowa sekcje rurowa 56 do sekcji rurowej C, której srednica jest wiek¬ sza niz srednica sekcji rurowej B.Sekcja C odpowiada sekcjom 22—26 z fig. 2.Pole przekroju poprzecznego lub srednica sekcji przejsciowej 56 zwieksza sie liniowo, pod okres¬ lonym katem od srednicy rurociagu sekcji B do srednicy rurociagu sekcji C. Kat nachylenia oz¬ naczony jest tu jako O i wynosi 20°. Kat nachy¬ lenia mozna tak dobrac z zakresu od okolo 7° do okolo 30°, by zminimalizowac erozje i spa¬ dek cisnienia w rurociagu. Korzystnie jest do¬ brac kat nachylenia z zakresu od okolo 7° do 15°, a lepiej — zakresu od okolo 7° do okolo 10°. ^trumien czastek wegla po przejsciu przez sekcje rurowa C wprowadza sie z wymiennika ciepla 300 króccem 60.Dlugosc kazdej z kolejnych sekcji A, B, C o jednakowym odpowiednim dla nich polu prze¬ kroju poprzecznego dobiera sie w taki sposób, by ogrzewany strumien czastek wegla opuszczal kazda kolejna sekcje z okreslona, zdefiniowana wyzej predkoscia wylotowa. Kazda z sekcji przej¬ sciowych 55 i 56 obniza okreslona predkosc wy¬ lotowa strumienia do okreslonej dla polaczonej z nia sekcji, zdefiniowanej wyzej predkosci wlo¬ towej.Przyklad Aparatura stosowana w niniejszym przykladzie sklada sie z nastepujacych glównych czesci: (1) dozownik medium fluidalnego (taki jak dozow¬ nik 200 przedstawiony na fig. 1), (2) piec gazowy, (3) wymiennik ciepla (taki jak wymiennik 300 przedstawiony na fig. 1, 2 i 3), (4) odbieralnik goracego wegla (taki jak odbieral¬ nik 400 przedstawiony na fig. 1), (5) zbiornik wagowy i (6) sprezarka typu: „Westinghouse Air-Brake Com- pressor".Dozownik medium fluidalnego stanowi zbiornik magazynowy o pojemnosci 4 ton, zamontowany na czujniku tensometrycznym typu Baldwin o zakresie 0—9000 kg sluzacym do wazenia dozo¬ wnika oraz jego zawartosci. Piec gazowy jest wyposazony w trzy palniki o spalaniu bezplo- mieniowym nr 57A z firmy Surface Combustion Corp., Toledo, Ohio, oraz komin z ciagiem natu¬ ralnym o srednicy zewnetrznej 265 mm i dlugosci 7,5 m.Wymiennik ciepla sklada sie z czternastu 6 me¬ trowych sekcji wykonanych z rury o srednicy 1,28 cm,osmiu sekcji wykonanych z rury o srednicy 1,90 cm i czterech sekcji wykonanych z rury. o srednicy 2,54 cm. Stosujac luki rurowe 180° moz¬ na poszczególne sekcje rury * polaczyc z ciagla spirala zaczynajaca sie od rury o srednicy 1,23 cm. Przedstawione na fig. 2 sekcje 1—13 moga odpowiadac sekcjom wykonanym z rury o sred¬ nicy il,28 cm, sekcje 14—21 sekcjom wykonanym z rur o srednicy 1,90 cm, a sekcje 22—26 sekcjom wykonanym z rury o srednicy 2,54 cm. Spirala zaopatrzona jest w siedem gniazd dla termopar (na fig. 2 zaznaczone jako T. 0,^—1) i piec otwor- 10 .15 20 35 40 45 50 55 60 63 ków piezometrycznych (na fig. 2 zaznaczone jako Pi-P5) do pomiaru temperatur i cisnien na wej¬ sciu, na wyjsciu i w srodku wymiennika cie¬ pla.. Odbieralnik goracego wegla zaznaczony na fig. 1 jakox zbiornik 400 stanowi zbiornik magazynowy o pojemnosci 3 ton przeznaczony do pracy w charakterze niskocisnieniowego dozowonika do za¬ wracania wegla do dozownika medium fluidalne¬ go. Zbiornik wagowy stanowi cysterna zamonto¬ wana na czujniku do pomiaru nacisku skali 0—1400 kg, sluzacym do okresowego sprawdzenia czujni¬ ka przy dozowniku. Sprezarka Westinghouse Air Brake Compressor dostarcza do dozownika azot pod cisnieniem okolo 1198,2 kPa. Uklad zasilania azotem sklada sie ze zbiornika ssawnego, filtra olejowego i zbiornika wyrównawczego.Stosujac opisane wyzej urzadzenie, z dozowni¬ ka medium fluidalnego do wymiennika ciepla 300 przesyla sie dwa rodzaje czastek wysuszonego i sproszkowanego wegla: czastki o rozmiarach przechodzacych przez sito Nr 20 mesh lub czastki o rozmiarach przechodzacych przez sito Nr 40 mesh. Z wymiennika ciepla 300 czastki wegla kieruje sie do odbieralnika goracego wegla 400 w celu zawrócenia do dozownika medium fluidal- . nego.Przeprowadza sie 12 serii doswiadczen. W trak¬ cie tych' doswiadczen w dozowniku utrzymuje sie cisnienie 967 kPa, a w odbieralniku — cisnienie atmosferyczne.Przed rozpoczeciem zasilania weglem wymiennik ciepla podgrzewa sie do takiej temperatury, przy której temperatura gazów spalinowych na wylo¬ cie nie przekracza 450°C. Robi sie to-w celu unik¬ niecia zatkania spirali przez powstajacy koks. Po rozpoczeciu zasilania, temperatura gazów spali¬ nowych na wylocie szybko wzrasta do pozadanej wartosci.Po osiagnieciu stanu równowagi rozpoczyna sie doswiadczenie. Cisnienie statyczne w spirali mie¬ rzy, sie w zaznaczonych na fig. 2 punktach PI, P2, P3, P4, P5, a temperatura w punktach T. C. 1—6. Temperatura gazu spalinowego na wlocie i wylocie mierzy sie umieszczajac próbnik z nie¬ oslonieta termopara w wielu miejscach pola prze¬ kroju poprzecznego komina ponizej i powyzej spi¬ rali. ^ Szybkosc zasilania weglem mierzy sie na po¬ czatku i na koncu kazdego doswiadczenia przy pomocy zbiornika wagowego zaopatrzonego w czuj¬ nik tensometryczny do pomiaru nacisku.Ilosc spalanego gazu oraz dwutlenku wegla do¬ dawanego do gazów spalinowych mierzy sie przy pomocy kryz. Dwutlenek wegla dodaje sie w celu zwiekszenia dokladnosci analizy gazu spali¬ nowego. Próbki gazu spalinowego pobiera sie w niedlugim czasie po rozpoczeciu i przed zakon¬ czeniem kazdego doswiadczenia. Natychmiast prób¬ ki wegla pobiera sie przed rozpoczeciem i po zakonczeniu kazdego doswiadczenia.Ilosc gazu transportujacego wegiel "mierzy sie posrednio na podstawie kryzowych pomiarów ilo¬ sci gazu wprowadzanego do dozownika i wypu-114 264 15 16 szczanego góra. Cza§ trwania kazdego z. doswiad¬ czen wynosi okolo 1 godziny.Rozklad cisnienia i predkosci w ogrzewanej spi¬ rali w ciagu 12 doswiadczen przedstawiony jest w tabeli III. Spadek cisnienia w sekcji zbudo¬ wanej z rury o srednicy 1,28 cm wykazuje linio¬ wa zaleznosc od dlugosci rury. Maksymalna pred¬ kosc podczas ogrzewania wynosi 6 m/sek na wej¬ sciu do spirali i uzyskana zostala w doswiad¬ czeniu 1.Maksymalna predkosc na wyjsciu ze spirali wy¬ nosi 48 m/sek i uzyskana zostala w doswiadcze¬ niu 8. W przypadku zastosowania spirali, która nie zwieksza sie stopniowo od przekroju 1,28 cm do 2,54 cm maksymalna predkosc na wylocie spo¬ wodowana rozprezeniem gazu transportowego wy¬ nosi w doswiadczeniu 1 okolo 150 m/sek. Sposób wedlug wynalazku polegajacy na stopniowym zwiekszeniu przekroju rury zapobiega wystepowa¬ niu tak duzych róznic cisnienia i temperatu¬ ry.Wyniki podane w tabeli IV pokazuja, ze tem¬ peratura ma niewielki wplyw na predkosc trans¬ portu wegla przy stalym spadku cisnienia. Stad wiec wynika, ze wartosc temperatury ma nie¬ wielki wplyw na spadek cisnienia przy stalej pred¬ kosci transportu wegla. W przypadku gdy stosuje sie czynnik posredniczacy w wymianie ciepla, taki 5 jak sód, mozna latwo wyliczyc wspólczynnik prze¬ nikania ciepla. W przypadku gdy jako medium grzewcze stosuje sie gaz spalinowy o wysokiej temperaturze, nalezy wyliczyc wspólczynnik prze¬ nikania ciepla, na drodze promieniowania i dodac 10 do wspólczynnika przenikania ciepla przez war¬ stewke gazu.Sposób obliczania wspólczynnika wymiany ciepla na drodze promieniowania przedstawiony jest w tabeli V. Wspólczynnik wymiany ciepla przez kon- ib wekcje obliczony w niniejszym przykladzie dla gazu wynosi, z uwagi na maly spadek cisnienia przy ciagu naturalnym od 17,5^23,3 W/(m2 • °C).Wspólczynnik powyzszy mozna latwo zwiekszyc dzieki odpowiednim urzadzeniom takim jak prze- 20 grody. W fazie potrzeby mozna równiez zwiekszyc powierzchnie wymiany ciepla przez zastosowanie rur zebrowych.Uzyskane wyniki zebrane sa w podanych nizej tabelach I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.-Tabela I Wspólczynnik przenikania ciepla ^, Doswiadcze¬ nie * nr 1 2 3 4 5 6 .7 8 9 10 11 12 13 u** W/(m2 • °C) 42,27 37,97 36,92 44,65 41,17 33,90 45,64 56,52 65,12 52,68' 56,28 61,75 Gazu na wlocie 567 568 646 652 734 767 778 882 844 926 902 848 gazu na wylocie 229 226 260 271 288 284 321 363 355 344 367 364 .Temperatura 0°C wegla 1 wchodzacego 38 30 43 48 48 48 98 85 92 62 118 88 wegla wychodzacego 186 188 226 246 269 265 297 359 -346 340 365 367 *) Doswiadczenia 1, 3, 6, 7, 10, 11, 12 — 100°/« ziaren przechodzacych przez sito 40 mesh Doswiadczenia 2, 4, 5, B i 9 — 100°/o ziaren przechodzacych przez sito Nr 20 mesh **) Wspólczynnik przenikania ciepla przez wewnetrzna warstewke wegla w 112 doswiadczeniach byl staly i wynosil hc = 197;71 W/ Jest to wartosc zblizona do wartosci wspólczynnika przenikania ciepla w zlozu fluidalnym.Tablica II Wspólczynniki przenikania ciepla dla poszczególnych sekcji uzyskane w doswiadczeniu 12 srednica rurociagu cm 1 1,28 1,28 wewnetrzna powierzchnia rurociagu ma 2 1,63 1,07 doswiadczalne C kJ/(kg • °C) 3 1,554 1,789 W 4 39367,5 21399,9 Al wegla 5 67 25 U W/(m* • °C) 6 54,60** 54,83114 264 17 18 1 1,28 1,90 1,90 1,90 2,54 2 1,07 0,75 1,45 0,73 1,92 3 1,952 2,064 2,156 2,248 2,349 4 24364,8 9158,6 20585,1 10263,4 24655,6 5 27 —2 16 —2 20 przecietnie 6 72,34 4548 57,39 67,52 75,76 61,08 *) Dokladne dla ogrzewania w strumieniu gazu i wody **) Obejmuje cieplo utajone 3,4 kg wody: w tej sekcji natezenie przeplywu wegla wynosi 973 kg/h.T a b e 1 a III Rozklad cisnienia i predkosci obliczony dla doswiadczenia 12 ' Pomiedzy punktami pomiaru cisnienia 1—2 2—3 3—4 4—5 Pomiedzy punktami pomiaru temperatury 1—2 2—3 3—4 4—5 5—6 6—7 7—8 Srednica rurociagu cm 1,28 1,28 1,90 2,54 1,28 1,28 1,28 1,90 1,90 1,90 2,54 Dlugosc odcinka m 36 48 48 ' 24 38 25 25 13 25 12,5 25,5 Ilosc luków 7 7 7 1/2 4 1/2 — — — — — — — ZIP kPa 264,7 353,0 186,3 78,44 — — — — — — — ZlP/dlugosc odcinka kPa/m . 7,352 7,354 3,881 3,268 — — — — — — — Srednia 'predkosc m/s 10,32 14,64 23,55 27,78 10,32 16,23 24,45 17,79 23,55 30,54 27,78 Tabela IV Wplyw temperatury na predkosc przekazywania wAgla przy stalej róznicy cisnien Doswiadczenie nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U 12 P w poprzek spirali kPa 878,6 844,2 878,6 858,0 864,8 878,6 878,6 864,8 878,6 878,6 878,6 878,6 Natezenie przeplywu wegla kg/h 1202 914 1138 965 980 1149 1170 916 1041 1136 1129 981 Srednia temperatura spirali °C 112 108 134 146 158 156 196 220 217 200 239 228114 264 19 20 Tablica V Wspólczynniki przenikania ciepla przez warstewka wegla ^ 16,6 Cp(G') 0,8 (równanie 24 ze str. 467 ksiazki Perry'ego „Chem. g (Di)0,2 E. Handbook", 3 Wyd.) w którym G' — predkosc masowa gazu Cp — cieplo wlasciwe gazu pod-stalym cisnieniem Di — srednica wewnetrzna hrg — obliczono metoda podana na str. 490 ksiazki Perry'ego „Chem. E. Handbook", 3 wydanie. hvm — obliczono na podstawie wykresu 12 ze str. 473 (Perry, Chem. E. Handbook 3 wydanie), przyjmujac na podstawie obliczenia wspólczynników przenikania ciepla przez warstewke wegla ozna¬ czonych w sekcji C — wspólczynnik promieniowania równy 0,44 (srednia temperatura gazu i wegla zostala obliczona przy zalozeniu, ze spadek. temperatury - w scianie metalowej i warstewce wegla wynosi w sumie 24°C).Doswiad- nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 "u" hg hr« hrm hc W/(m* • °C) 0,1850 0,1808 0,1586 0,1581 0,1481 0,1450 0,1297 0,1288 0,1240 0,1221 0,1166 0,1093 8,67 3,73 3,79 4,11 3,90 3,54 4,19 4,53 4,97 4,23 4,43 4,80 0,33 0,33 0,39 0,39 0,41 0,44 0,47 0,52 0,54 0,52 0,54 0,52 5,23 5,23 6,53 6,72 7,47 7,46 8,95 10,82 11,19 10,50 11,23 10,86 srednio 35,24 38,27 43,87 35,94 40,37 50,18 44,34 31,04 31,15 40,37 4131 44,34 47,45 Tabela VI Posrednie temperatury i cisnienia Doswiad¬ czenie nr 1 2 3 4 5 6 7 8 ' 9 10 ' U 12 Temperatury (°C) t-2 79 ** 94 108 154 144 187 172 t-3 101 ** 125 144 185 186 227 215 t-4 127 ** 153 178 217 231 268 260 t-5 137 137 163 184 199 190 231 278 274 251 282 276 t-6 157 156 185 209 229 217 257 312 308 285 310 210 t-7 — Cisnienie (kPa) P-l 899 878 • 906 892 899 906 906 912 906 906 906 912 P-2 645 638 652 658 652 665 652 686 652 660 658 658 P-3 274 300 274 302 308 288 274 322 295 302 275 3Q2 p-4 960 116 102 116 109 102 96 123 102 " 103 103 116 P-5 27,45' 34,30 27,45 34,30 34,30 27,45 27,45 41,18 27,45 27,45 27,45 34,30 * Przed doswiadczeniem 3 w sciance termopary wykryto nieszczelnosc która zatkano termopara uruchomiono dopiero w doswiadczeniu 12 ** W doswiadczeniach 2, 4, 5, 8 i 9 odlaczono termopary 2, 3 i 4114 264 21 22 Tabela VII Dane doswiadczalne uzyskane podczas ogrzewania sproszkowanego wegla as i 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |H .12 Natezenie przeplywu wegla kg/h 1202 004 1138 965 980 1149 1170 916 1041 1136 1129 981 Temperatura °C gazu na wlocie 563 564 641 647 728 761 753 • 876 842 919 895 841 gazu na wylocie 227 224 258 269 286 282 319 360 352 344 364 361 gazu wegla wcho¬ dzacego 38 1 30 42 48 48 47 97 84 ¦M 61 117 87 wegla wycho¬ dzacego 185 186 226 244 267 263 295 356 343 338 363 364 Ilosc spa¬ lonego metanu kgmol/h 1,40 1,41 1,64 1,95 2,05 2,11 2,13 3,07 2,94 i 3,00 3,08 3,07.Ilosc wegla kgmol/h 1,61 1,70 1,70 1,66 1,61 1,74 1,70 1,61 1,61 1,72 1,64 1,76 Ilosc azotu do prze¬ kazania kgmol/h 1,16 1,14 1,16 1,97 1,96 1,16 1,16 1,96 1,94 1,16 1,16 1,16 Ilosc ciepla doprowa-' dzanego do wegla W 80 886 68 326 77 933 86 381 88 068 80 101 97 052 140 752 172 036 148 776 144 560 148 980 Tabela VIII Analiza sitowa i gestosc nasypowa wegla stosowa¬ nego w doswiadczeniach 15 Nr sita 20 40 60 100 200 325 —325 Gestosc wegla w stanie zsypnym g/ml °/o wagowy substancji pozo¬ stalej na sicie Ax — 100% ziaren prze¬ chodzacych przez sito 0 40 mesh 0,0 1,9 3,1 10,8 26,9 32,1 25,2 100,0 0,64 Cxx — 100% ziaren prze¬ chodzacych przez sito 0 20 mesh 0,0 22,5 28,8 19,7 15,3 6,3 7,4 100,0 - °74 35 40 45 x — wegiel stosowany w doswiadczeniach 1, 3, 8, 7, 10, 11, 12 — 100V« ziaren przechodzi przez sito o nr 40 mesh. xx — wegiel stosowany w doswiadczeniach 1, 4, B, t, I — 100V» ziaren przechodzi przez sito o nr 20 mesh.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do przenoszenia i/lub posredniego ogrzewania czastek wegla w strumieniu" zawiesiny czastek wegla w gazie, znamienny tym, ze sklada sie z przynajmniej jednego rurociagu (300, 50, 60) do przenoszenia zawiesiny czastek wegla w gazie, zlozonego przynajmniej z kilku róznych sekcji (A, B, C), z których kazda posiada jednolite pole prze¬ kroju poprzecznego, polaczonych szeregowo w taki sposób, by pole przekroju poprzecznego kazdej nastepnej sekcji bylo wieksze od pola przekroju poprzecznego polaczonej z nia sekcji poprzedniej, przy czym dlugosc kazdej sekcji (A, B, C)\jest do¬ brana w taki sposób, aby predkosc strumienia fa¬ zy gestej w sekcji o jednolitym polu przekroju po¬ przecznego^ byla mniejsza od wstepnie ustalonej predkosci strumienia wychodzacego, przy której wystepuje erozja rurociagu oraz co najmniej kilku elementów przenoszacych (55, 56), z których kaz¬ dy umieszczony jest pomiedzy sekcjami (A, B, C) o zwiekszajacych sie przekrojach, przy czym kaz¬ dy z tych elementów przenoszacych (55, 56) ma po¬ le przekroju poprzecznego wzrastajace liniowo od pola przekroju poprzecznego jednej sekcji do nastepnego, wiekszego pola przekroju poprzecz¬ nego kolejno nastepujacej sekcji (B, C), przy czym skok srednic jest dobrany dla obnizenia predko¬ sci strumienia wychodzacego do poziomu wstepnie ustalonej predkosci wchodzacego strumienia ge¬ stej fazy czastek wegla, która to predkosc stru¬ mienia wchodzacego jest mniejsza od predkosci strumienia wychodzacego. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sklada sie z co najmniej kilku rurociagów (300, 50, 60), z których kazdy sklada sie z co najmniej kilku sekcji (A, B, C) o jednolitym polu przekro~ ju poprzecznego.114 264 320; WO-' ) 160 ^-220 i—r 300 400 6°-n FIG. I FIG. 2114 264 F I G. 3 PL