PL185518B1 - Sposób obróbki złoża materiału cząsteczkowego i urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego - Google Patents

Abstract

I Sposób obróbki zloza m aterialu czasteczkow ego, pod- p artego przez czesc spodnia rozprowadzajaca gaz z zastosowaniem gazu obróbczego, który rozdziela sie na sekcje, nastepnie prow adzi sie go sekcjam i poprzez kanaly i kieruje w góre przez czesc spodnia i przez zloze m aterialu czasteczkow ego z przynajm niej jednego lezacego pod spodem przedzialu, przy czym w kazdym kanale reguluje sie autom atycznie w sposób ciagly 1 zm ienny przeplyw gazu obrobczego w obrebie zakresu roboczego wzgledem zadanej szybkosci przeplywu, przynajmniej czesciow o kom pensujac zm ienne spadki cisnienia poprzez zloze w bezposredniej odpowiedzi na szybkosc przeplywu gazu obróbczego w odpowiednim kanale, znam ienny tym , ze autom a- tyczna regulacje szybkosci przeplyw u gazu obróbczego przez kazdy kanal przeprow adza sie w odpow iedzi na 7 U rzadzenie do obróbki zloza m aterialu czasteczko- wego, zaw ierajace czesc spodnia, podtrzym ujaca zloze m ate- rialu czasteczkow ego 1 w yposazona w liczne kanaly prow a- dzace podzielony na sekcje gaz obrobczy z przynajm niej jednego lezacego pod spodem przedzialu, przy czym kazdy kanal prowadzacy gaz obróbczy ma w lasny regulator prze- plywu, um ieszczony ruchom o autom atycznie w bezposredniej odpowiedzi na szybkosc przeplywu gazu obrobczego w odpowiednim kanale dla zapew nienia zmiennej w sposób ciagly regulacji szybkosci przeplywu gazu w obrebie zakresu roboczego w zgledem zadanej wartosci odniesienia, zn a m ie n n e tym , ze wewnatrz kazdego regulatora przeplywu (21) znajduje sie F ig 7 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki złoża materiału cząsteczkowego i urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego.

W sektorze przemysłowym istnieją rozmaite przykłady urządzeń, które zawierają część spodnią rozprowadzającą gaz. Przykłady takich urządzeń stanowią reaktory ze złożem fluidalnym, reaktory chemiczne, urządzenie suszące, wymienniki ciepła gaz - substancja stała i inne.

Zasadniczo, funkcją części spodniej rozprowadzającej gaz jest podparcie złoża materiału i rozprowadzenie gazu obróbczego i fluidyzującego równomiernie poprzez całe złoże. Konstrukcja części spodniej rozprowadzającej gaz jest również istotna zarówno ze względu na fizyczną jak i chemiczną wydajność złoża. Dotychczas uznaje się jako wiadomy fakt, że dla zapewnienia równomiernego rozprowadzenia gazu poprzez całą część spodnią wymagany jest stosunkowo duży spadek ciśnienia poprzez część spodnią rozprowadzającą gaz, ponieważ niewłaściwe rozprowadzenie przepływu gazu częstokroć prowadzi do słabego kontaktu gazu z ciałem stałym i do formowania się lejów. Częstokroć część spodnia rozprowadzająca gaz charakteryzowana jest relacją pomiędzy spadkiem ciśnienia na tej części spodniej a spadkiem ciśnienia poprzez złoże. W literaturze technicznej zwykle zaleca się, aby część spodnia rozprowadzająca gaz miała taką konfigurację, że relacja ta będzie wynosiła 0,40 lub więcej, to jest spadek ciśnienia na części spodniej wynosi przynajmniej 40% spadku ciśnienia poprzez złoże. Jednakże ten stosunkowo wysoki spadek ciśnienia na części spodniej rozprowadzającej gaz wymaga nadmiernie dużego zużycia energii instalacji wentylatorowej, która napędza gaz obróbczy poprzez urządzenie.

Przykładem urządzenia, które zawiera część spodnią rozprowadzającą gaz, jest chłodnica rusztowa do chłodzenia przykładowo klinkieru cementowego. W tego rodzaju chłodnicy głównym celem jest uzyskanie korzystnego stopnia wymiany ciepła pomiędzy klinkierem i gazem chłodzącym tak, aby zasadniczo cała energia cieplna zawarta w gorącym klinkierze mogła być zawrócona do układu piecowego w gazie chłodzącym, zaś jednocześnie klinkier jest wyładowywany z chłodnicy w temperaturze, która jest bardzo bliska temperatury otoczenia.

185 518

Wstępnym warunkiem uzyskania korzystnego stopnia wymiany ciepła jest, aby właściwie określić przepływ gazu chłodzącego poprzez klinkier.

W związku z chłodzeniem klinkieru cementowego, który jest wyładowywany z pieca zainstalowanego z przodu chłodnicy zauważa się jednakże, że klinkier taki nie zawsze jest równomiernie rozprowadzony na ruszcie chłodnicy. Większe bryły klinkieru są głównie umieszczone z jednej strony chłodnicy, zaś drobniejsze bryły klinkieru są umieszczone z drugiej strony. Ponadto, grubość złoża klinkieru może być zmienna zarówno w kierunku podłużnym jak i poprzecznym na chłodnicy. Ponieważ łatwiejsze jest dla gazu chłodzącego przenikanie złoża większych brył klinkieru i/lub cieńszego złoża w porównaniu z przenikaniem złoża drobniejszych brył klinkieru i/lub grubszego złoża, zatem naturalnie gaz chłodzący będzie zawsze przechodził po torze o mniejszej oporności, zaś jakiekolwiek tego rodzaju nierówne rozprowadzenie klinkieru powoduje, że drobniejszy materiał klinkierowy nie zostaje wystarczająco chłodzony, przez co powstają strefy gorące, tak zwane „czerwone rzeki”, powstające w chłodnicy. Tego rodzaju nierównomierne roprowadzenie klinkieru może również powodować, że gaz chłodzący w obszarach, w których napotyka na mniejszy opór będzie po prostu zdmuchiwał materiał na bok i tworzył leje, przez które ucieka gaz chłodzący bez jakiejkolwiek istotnej wymiany ciepła z materiałem klinkierowym. Tak więc nie można wówczas otrzymać optymalnej wydolności chłodnicy pracującej w tego rodzaju warunkach.

Dla zredukowania znaczenia nierównomiernej penetracji złoża klinkieru przez gaz chłodzący i dla zapewnienia bardziej równomiernego rozprowadzenia przepływu gazu chłodzącego poprzez całą powierzchnię rusztu, zaproponowano ruszt, który samoistnie stawia duży opór względem przenikania gazu chłodzącego. Jednakże rozwiązanie to powoduje dużą stratę ciśnienia na ruszcie, co zwiększa koszty wtryskiwania i uruchamiania instalacji wentylatorowej. Jednocześnie, rozwiązanie to nie eliminuje problemów związanych z formowaniem się lejów.

Z opisu EP-A-0 442 129 jest znany sposób i chłodnica rusztowa, za pomocą których zminimalizowano powyższy problem przez doprowadzanie dodatkowego gazu chłodzącego w impulsach do obszarów złoża, w których temperatura jest wyższa niż w otaczających obszarach złoża, przez co wspomniane obszary złoża są dalej chłodzone jak również poddawane mieszaniu. Znaczącą wadą tego znanego rozwiązania jest stosunkowo kosztowny i skomplikowany sposób przeprowadzania kontrolowania dodatkowego zasilania gazu chłodzącego. To kontrolowanie obejmuje pomiar temperatury całego obszaru powierzchni złoża materiału i rejestrowanie jej dla ustanowienia profilu temperaturowego, który poprzez jednostkę obliczającą i sterującą tworzy całościową podstawę do kontrolowania licznych zaworów, które odpowiednio uruchamiają i zamykają zasilanie dodatkowego gazu chłodzącego, zamocowane pod rusztem według wzoru strukturalnego. Ponadto, mieszanie materiału złoża może mieć ujemny wpływ na wydajność chłodnicy.

Drugi przykład urządzenia zawierającego część spodnią rozprowadzaj ącą gaz stanowi piec ze złożem fluidalnym, który jest stosowany n.p. w urządzeniach grzejnych i elektrowniach. W złożu fluidalnym głównym celem jest zapewnienie wydajnego spalania paliwa wejściowego w stabilnych i optymalnych warunkach roboczych. W tym kontekście warunkiem wstępnym jest, aby gaz fluizujący był równomiernie rozprowadzany przez całe złoże.

W piecu ze złożem fluidalnym występują znane problemy związane z formowaniem się lejów podobnych do opisanych powyżej w odniesieniu do chłodnicy. W piecu ze złożem fluidalnym problemem jest również fakt, że nie jest jednolita grubość złoża, co powoduje przenikanie gazu fluidyzującego do złoża w miejscu o najmniejszej grubości, czyli w miejscu o najmniejszej oporności. W celu zminimalizowania tego problemu i dla uzyskania bardziej równomiernego rozprowadzenia gazu fluidyzującego, część spodnia rozprowadzająca gaz została zaprojektowana w podobny sposób jak w przypadku chłodnicy klinkieru, tak że stwarza ona duży opór względem przechodzenia gazu fluidyzującego. Jednakże stwierdzono, że również w piecach ze złozem fluidalnym rozwiązanie to nie doprowadziło do wyeliminowania problemów związanych z formowaniem się lejów.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu jak również urządzenia do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, za pomocą których można uzyskać korzystne i stabilne warunki

185 518 robocze bez formowania się lejów, przy równoczesnym zredukowaniu kosztów roboczych instalacji wentylatorowej.

Opis DE-A-1221984 ujawnia sposób obróbki złoża materiału cząsteczkowego, które jest podparte przez część spodnią rozprowadzającą gaz, z wykorzystaniem gazu obróbczego, który poprzez kanały jest prowadzony sekcjami i kierowany w górę przez część spodnią i złoże materiału z jednego lub kilku leżących pod spodem przedziałów, przy czym przepływ gazu obróbczego przez każdy kanał jest regulowany za pomocą znajdującego się w każdym kanale regulatora przepływu, przy czym każdy regulator przepływu jest ruchomy automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na stan przepływu gazu w odpowiednim kanale, zaś regulację przeprowadza się w sposób ciągły w obrębie zakresu roboczego.

Z powyższego opisu DE-A-1221984 jest również znane urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, które to urządzenie zawiera część spodnią rozprowadzającą gaz, podpierającą złoże przeznaczone do obróbki i wyposażoną w liczne kanały do podzielonego na sekcje doprowadzania gazu obróbczego z jednego lub kilku leżących pod spodem przedziałów, przy czym każdy kanał posiada odpowiedni regulator przepływu, który jest ruchomy automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na stan przepływu gazu w odpowiednim kanale, przy czym każdy regulator przepływu zapewnia ciągłą regulację przepływu gazu w obrębie zakresu roboczego.

Sposób obróbki złoża materiału cząsteczkowego, podpartego przez część spodnią rozprowadzającą gaz, z zastosowaniem gazu obróbczego, który rozdziela się na sekcje, następnie prowadzi się go sekcjami poprzez kanały i kieruje w górę przez część spodnią i przez złoże materiału cząsteczkowego z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym w każdym kanale reguluje się automatycznie w sposób ciągły i zmienny przepływ gazu obróbczego w obrębie zukresu roboczego względem zadanej szybkości przepływu, przynajmniej częściowo kompensując zmienne spadki ciśnienia poprzez złoże w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale, według wynalazku charakteryzuje się tym, że automatyczną regulację szybkości przepływu gazu obróbczego przez każdy kanał przeprowadza się w odpowiedzi na zmianę siły oddziaływującej w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wynikającego z warunków ciśnieniowych panujących w kanale, poprzez redukcję przekroju obszaru przepływu gazu obróbczego przez kanał, gdy przepływ gazu zaczyna rosnąć, i zwiększanie przekroju obszaru przepływu gazu obróbczego przez kanał, gdy przepływ gazu zaczyna maleć.

Korzystnie przepływ gazu przez każdy kanał reguluje się w obrębie zakresu roboczego do poziomu, przy którym przepływ gazu nie maleje ani nie wzrasta podczas odpowiednio zwiększenia lub zmniejszenia spadku ciśnienia na bezpośrednio przylegającej części złoża, względnie reguluje się go do poziomu, przy którym przepływ gazu wzrasta lub maleje podczas odpowiednio zwiększenia lub zmniejszenia spadku ciśnienia na bezpośrednio przylegającej części złoża.

Korzystnie reguluje się przepływ gazu przez każdy kanał do poziomu zasadniczo stałego przy jakimkolwiek spadku ciśnienia, występującym na bezpośrednio przylegającej części złoża.

Podczas regulacji przepływu gazu przez każdy kanał, reguluje się nastawę zadanej wartości odniesienia w każdym kanale dla otrzymania żądanej charakterystyki przepływu.

Nastawę zadanej wartości odniesienia korzystnie reguluje się automatycznie za pomocą wyposażenia pomiarowego i monitorującego, podłączonego do jednostki sterującej.

Urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, zawierające część spodnią, podtrzymującą złoże materiału cząsteczkowego i wyposażoną w liczne kanały prowadzące podzielony na sekcje gaz obróbczy z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym każdy kanał prowadzący gaz obróbczy ma własny regulator przepływu, umieszczony ruchomo automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale dla zapewnienia zmiennej w sposób ciągły regulacji szybkości przepływu gazu w obrębie zakresu roboczego względem zadanej wartości odniesienia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wewnątrz każdego regulatora przepływu znaj6

185 518 duje się przynajmniej jedna dysza typu zwężki Venturi, połączona poprzez ramię łączące z ogranicznikiem przepływu, regulującym obszar przepustowy dyszy.

Każdy regulator przepływu korzystnie zawiera zespół regulacyjny, korzystnie w postaci zderzaka oraz zespołu momentu skrętnego, regulujący nastawę wartości odniesienia w obrębie zakresu roboczego. Do zespołu regulacyjnego każdego regulatora przepływu korzystnie jest podłączona jednostka sterująca, do której jest podłączone wyposażenie pomiarowe i monitorujące. Druga postać urządzenia do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, zawierającego część spodnią, podtrzymującą złoże materiału cząsteczkowego i wyposażoną w liczne kanały prowadzące podzielony na sekcje gaz obróbczy z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym każdy kanał prowadzący gaz obróbczy ma własny regulator przepływu, umieszczony ruchomo automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale dla zapewnienia zmiennej w sposób ciągły regulacji szybkości przepływu gazu w obrębie zakresu roboczego względem zadanej wartości odniesienia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wewnątrz każdego regulatora przepływu znajduje się przynajmniej jedna otworopodobna dysza, zawierająca przynajmniej dwa elementy ograniczające przepływ, korzystnie w postaci płytek, ograniczających obszar przepustowy dyszy w postaci przynajmniej jednego otworu dyszowego, przy czym przynajmniej jeden z tych elementów ograniczających przepływ jest umieszczony przemieszczalnie względem drugiego i jest połączony z zespołem przemieszczającym. Każdy zespół przemieszczający korzystnie zawiera ruchomą płytkę, połączoną z zespołem sterującym charakterystyką, korzystnie zawierającym sprężynę.

Każdy regulator przepływu korzystnie jest wyposażony w zespół regulacyjny, korzystnie w postaci zderzaka oraz zespołu momentu skrętnego, regulujący nastawę wartości odniesienia w obrębie zakresu roboczego.

Do zespołu regulacyjnego każdego regulatora przepływu korzystnie jest podłączona jednostka sterująca, do której jest podłączone wyposażenie pomiarowe i monitorujące.

Urządzenie według wynalazku korzystnie ma postać rusztowej chłodnicy do chłodzenia gorącego materiału cząsteczkowego, takiego jak klinkier cementowy, wyładowywany z pieca do wypalania cementu albo ma postać pieca ze złożem fluidalnym do wypalania cementu.

Wynalazek zapewnia możliwość redukcji całkowitej straty ciśnienia poprzez część spodnią rozprowadzającą gaz, tak że przepływ gazu obróbczego przez złoże materiału jest rozprowadzany w sposób pożądany i określony poprzez całą część spodnią rozprowadzającą gaz, niezależnie od kompozycji złoża materiału i jego rozkładu na części spodniej, przy czym jednocześnie unika się powstawania lejów. Jest to wynikiem automatycznej regulacji przepływu gazu, która prowadzona jest w sposób ciągły w każdym kanale w bezpośredniej odpowiedzi na przepływ gazu podczas pracy urządzenia. W przypadku zmiany kompozycji materiału i/lub grubości złoża w obszarze złoża materiału, obejmującej przykładowo spadek poziomu oporu względem przenikania gazu w tym obszarze, czemu zwykle towarzyszy formowanie się lejów, regulator przepływu w kanale pod danym obszarem będzie powodował, że obszar przepustowy w tym kanale zostaje zredukowany tak, że przepływ gazu przez ten obszar nie wzrasta, natomiast jest redukowany lub przynajmniej utrzymywany na poziomie stałym. Umożliwi to ponowne ustalenie złoża materiału przy jednoczesnym zapewnieniu, że przez złoże w tym konkretnym obszarze jest kierowania tylko wymagana dla obróbki objętość gazu. W przeciwnym przypadku, gdy oporność złoża wzrasta, np. w przypadku grubszego złoza, regulator przepływu zapewni zwiększony obszar przekrojowy przejścia w leżącym pod spodem kanale, przez co przepływ gazu przez ten obszar nie ulega zmniejszeniu, tylko wzrasta lub przynajmniej jest utrzymany na stałym poziomie.

Tak więc można stwierdzić, że każdy pojedynczy regulator przepływu kompensuje zmiany oporności względem przepływu przez bezpośrednio sąsiadujące złoże materiału, tak że jest utrzymane najlepsze możliwe napowietrzenie przy najniższym możliwym spadku ciśnienia.

Jakkolwiek wynalazek można stosować do otrzymywania żądanego przepływu gazu w każdych warunkach, to jednak w obrębie zakresu roboczego przepływ gazu korzystnie pozostaje stały, gdy spadek ciśnienia na bezpośrednio sąsiadującej części złoża wzrasta lub maleje.

185 518

W szczególności, przepływ gazu przez każdy kanał może być tak regulowany, że wzrasta, gdy wzrasta spadek ciśnienia na bezpośrednio sąsiadującej części złoża, i maleje gdy maleje spadek ciśnienia na bezpośrednio sąsiadującej części złoża. Alternatywnie, regulacja może być tego rodzaju, że przepływ gazu jest zasadniczo stały przy dowolnym spadku ciśnienia występującym na bezpośrednio sąsiadującej części złoża.

W przypadku chłodnicy rusztowej otrzymano tym samym możliwość równomiernego chłodzenia materiału do żądanej temperatury, przy zadowalającym krążeniu ciepła i z możliwością uniknięcia formowania się lejów. W przypadku złoża fluidalnego otrzymuje się tę korzyść, ze złoże fluidalne zachowuje się bardziej stabilnie bez jakiejkolwiek tendencji do formowania się lejów.

Czasami, z innych przyczyn, w niektórych rodzajach urządzeń może być korzystne zapewnienie większego przepływu gazu obróbczego w jednym lub kilku szczególnych obszarach w porównaniu z innymi obszarami, przez co jest możliwe prowadzenie ciągłej lub przerywanej regulacji nastawy wartości odniesienia każdego regulatora przepływu dla utrzymania pożądanej charakterystyki przepływu.

Regulacja nastawy wartości odniesienia regulatora przepływu może być przeprowadzana ręcznie lub automatycznie z zastosowaniem wyposażenia pomiarowego i moniturującego, które jest podłączone do jednostki sterującej.

W prostym rozwiązaniu, każdy regulator przepływu może zawierać jeden lub kilka ruchomych dysz podobnych do zwężki Venturi, które samoistnie tworzą zmienne ograniczniki ograniczające przepływ. Określenie „dysza podobna do zwężki Venturi” dotyczy dyszy, w której ciśnienie przed dysząjest w przeważającej części odzyskiwane za dyszą.

W udoskonalonym projekcie, każda zwężka Venturi może również być oddzielnie podłączona poprzez łącznik do zmiennego ogranicznika.

W następnym równie prostym rozwiązaniu każdy regulator przepływu może zawierać jedną lub kilką zmiennych dysz podobnych do otworów.

Określenie „dysza podobna do otworów” dotyczy dyszy, w której strata ciśnienia na dyszy nie jest odzyskiwana za dyszą.

Każda dysza podobna do otworu może być tak zaprojektowana, że zawiera przynajmniej dwa ograniczniki przypływu, które w połączeniu tworzą przynajmniej jeden otwór dyszowy, i że przynajmniej jeden z ograniczników jest przemieszczalny względem drugiego i połączony do zespołu wywołującego to przemieszczenie. Te zespoły przemieszczające mogą być zastosowane w dowolny odpowiedni sposób, jednakże zaleca się aby każdy taki zespół stanowił ruchomą płytkę, na której jednej stronie panuje ciśnienie P1 przed otworem dyszowym a na jej drugiej stronie panuje ciśnienie P2 za otworem dyszowym, i że ruchoma płytka jest bezpośrednio lub pośrednio podłączona do zespołu sterującego charakterystyką.

Zaleca się ponadto, aby ograniczniki przepływu miały taką konfigurację, aby całkowity obszar otworu dyszowego dla jakiejkolwiek różnicy ciśnień panującej na dyszy w obrębie szczególnego zakresu roboczego dokładnie określał pożądany przepływ gazu przez kanał.

Odpowiednio do roboczych warunków środowiskowych korzystne byłoby, aby każdy regulator przepływu mógł być regulowany indywidualnie. Z tego względu, każdy pojedynczy regulator przepływu korzystnie zawiera środki do indywidualnego ustawiania wartości odniesienia.

Urządzenie może również korzystnie zawierać wyposażenie pomiarowe i monitorujące, które poprzez jednostkę sterującą jest podłączone do podzespołu regulacyjnego każdego pojedynczego regulatora przepływu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwsze rozwiązanie regulatora przepływu według wynalazku, fig. 2 drugie rozwiązanie regulatora przepływu zastosowanego w urządzeniu według wynalazku, fig. 3 - trzecie rozwiązanie regulatora przepływu zastosowanego w urządzeniu według wynalazku, fig. 4 - czwarte rozwiązanie regulatora przepływu według wynalazku, fig. 5 - piąte rozwiązanie regulatora przepływu zastosowanego w urządzeniu według wynalazku, fig. 6 krzywe robocze przepływu gazu przez kanał ze specyficznym regulatorem przepływu i, odpowiednio, bez regulatora, fig. 7 - widok z boku pierwszego rodzaju chłodnicy rusztowej,

185 518 która zawiera regulatory przepływu według wynalazku, fig. 8 - część następnego rodzaju chłodnicy rusztowej, która również zawiera regulatory przepływu według wynalazku, a fig. 9 piec ze złożem fluidalnym, który zawiera regulatory przepływu według wynalazku.

W figurach 1 do 5 pokazano pięć nieograniczających przykładów prostych, niekosztownych, mechanicznych regulatorów przepływu 21, które można zastosować do potrzeb sposobu i urządzenia według wynalazku.

Regulatory przepływu 21 pokazane na fig. 1 do 3 zawierają jeden lub kilka dysz 45 podobnych do zwężki Venturi, zaś regulatory przepływu pokazane na fig. 4 i 5 zawierają jedną lub kilka dysz 90 podobnych do otworów.

Regulator przepływu 21 pokazany na fig. 1 zawiera jedną lub kilka dysz 45 podobnych do zwężki Venturi, przy czym każda dysza jest przymocowana na jednym końcu poprzez ramię łączące 46 dla obrotu wokół osi 43 zamocowanej przy ścianie regulatora. Każda dysza 45 posiada zmienną część obszaru przejściowego i tym samym funkcjonuje samoistnie jako ogranicznik przepływu 44, który podczas pracy porusza się pomiędzy pierwszym i drugim położeniem skrajnym w odpowiedzi na panujące warunki ciśnieniowe w regulatorze. W swym pierwszym położeniu skrajnym, pokazanym linią ciągłą na rysunku, dysza 45 minimalnie ogranicza rozmiar przepływu gazu chłodzącego przez regulator przepływu 21, zaś w swym drugim położeniu skrajnym pokazanym linią przerywaną ogranicza przepływ w stopniu maksymalnym. Dla uchronienia dyszy 45 przed całkowitym zamknięciem gazu chłodzącego i dla umożliwienia regulacji drugiego położenia skrajnego dyszy 45, regulator zawiera regulowany zderzak 51, na przykład w postaci śruby. Regulator przepływu 21 zawiera również zewnętrzny zespół momentu skrętnego 52, pokazany tutaj w postaci sprężyny.

Regulator przepływu 21 pokazany na fig. 2 zawiera element wahliwy 41, który może poruszać się pomiędzy pierwszym i drugim położeniem skrajnym w wyniku obrotu wokół osi 43. Na rysunku pokazano element wahliwy 41 w jego pierwszym położeniu skrajnym. Na jednym końcu element wahliwy 41 posiada dyszę 45 podobną do zwężki Venturi a na drugim końcu posiada ogranicznik 44, który w rozwiązaniu jak pokazano zawiera dwie żaluzje 47, które poprzez ramiona łączące 46 są przyłączone do dyszy 45. Ramiona łączące 46 ograniczają w ten sposób przepływ przez regulator przepływu 21. Na ścianie regulatora naprzeciwko żaluzji 47 znajdują się dwie dodatkowe żaluzje 48, które współpracują wzajemnie z żaluzjami 47 ogranicznika przepływu 44. Dla uniknięcia ucieczki gazu chłodzącego poza części końcowe dyszy 45 i żaluzji 47 elementu wahliwego 41 po jego odsunięciu od pierwszego położenia skrajnego, ściany regulatora są wyposażone w dopełniające wybrzuszenia 49 i 50, dostosowane do części końcowych dyszy 45 i żaluzji 47 w pierwszym położeniu skrajnym elementu wahliwego 41. Regulator przepływu 21 pokazany na fig. 2 może również podobnie do regulatora pokazanego na fig. 1 zawierać regulowany zderzak 51, oraz zewnętrzny zespół momentu skrętnego 52, tutaj pokazany w postaci ramienia momentu skrętnego 53 i sprężyny 54, która jest przyłączona do osi 43 i ramy 55.

Regulator przepływu 21 pokazany na fig. 3 zawiera również zmienną dyszę 45 podobną do zwężki Venturi, która poprzez ramię łączące 46 obrotowe dookoła osi 43 jest przyłączona do ogranicznika przepływu 44. Ten regulator przepływu 21 może również, podobnie jak poprzednio wspomniane regulatory, zawierać zderzak regulacyjny 51, nie pokazany, oraz zewnętrzny zespół 52 o charakterystyce momentu skrętnego, pokazany tutaj w postaci przyłączonego do osi 43 ramienia skrętnego 56, które zawiera regulowany obciążnik 57.

Regulatory przepływu 21 pokazane na fig. 1, 2 i 3 pracują następująco. Jeżeli warunki ciśnieniowe przed lub za regulatorem przepływu 21 ulegają zmianie tak, ze wskazany strzałką przepływ gazu poprzez regulator ulega rzeczywistej zmianie, wówczas przykładowo w przypadku wzrostu przepływu, który może nastąpić jeżeli zmalała oporność przepływu złoza materiału, dysza 45 będzie poddawana oddziaływaniu niewielkiego ciśnienia statycznego, a tym samym będzie miała tendencję do przesuwania się w lewo na rysunku.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 1, ogranicznik przepływu 44 będzie bezpośrednio ograniczał przepływ gazu poprzez ograniczanie obszaru przepustowego dyszy 45, zaś ogranicznik przepływu 44 w rozwiązaniach pokazanych na fig.2 i 3 za pomocą ramienia łączącego 4 6 będzie popychany w kierunku na prawo na rysunku, ograniczając tym samym przepływ gazu przez ograniczanie obszaru przepustowego.

185 518

Regulatory przepływu 21 pokazane na fig. 4 i 5 zawieraj ą podobną do otworu dyszę 90, która składa się z dwóch nakrywających się wzajemnie płytek 91 i 92. Płytka 91, która jest przyłączona do ściany kanału, jest wyposażona w otworek, tworząc tym samym łącznie z płytką 92, która ma zdolność wykonywania ruchu posuwisto-zwrotnego, jak pokazano za pomocą podwójnej strzałki, zmienny otwór dyszowy 93. W rozwiązaniu pokazanym na fig. 4 płytki 91 i 92 stanowią płytki płaskie, zaś w rozwiązaniu pokazanym na fig.5 stanowią płytki zakrzywione o wspólnej linii środkowej krzywizny 97.

W obydwu rozwiązaniach, przemieszczenie płytki 92 jest realizowane za pomocą przyłączonej do niej ruchomej płytki 94, która to płytka 94 jest uruchamiana automatycznie i ustawiona w funkcji różnicy ciśnienia P1-P2 na dyszy, ponieważ na jednej stronie płytki panuje ciśnienie P1 przed otworem dyszowym 93, zaś na drugiej stronie płytki panuje ciśnienie P₂ za otworem dyszowym 93. Obydwa rozwiązania zawieraj ą również płytkę 96 do rozdzielania dwóch obszarów ciśnieniowych. Dla otrzymania krzywej roboczej dyszy ruchoma płytka 94 jest bezpośrednio lub pośrednio podłączona do zewnętrznego zespołu sterującego charakterystyką w postaci sprężyny (obciążnika) 95.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 4, płytka 94 ma konfigurację dostosowaną do przemieszczenia poprzecznego względem stałej płytki 96 i jest przyłączona do sprężyny (obciążnika) 95, która z kolei jest podłączona do ściany kanału. W rozwiązaniu pokazanym na fig. 5, płytka 94 jest osadzona przegubowo jednym końcem dookoła linii 97, zaś na drugim końcu jest wyposażona w sprężynę (obciążnik) 95.

Obydwa rozwiązania mogą być tego rodzaju, że są dostosowane do dowolnej pożądanej korelacji pomiędzy przepływem gazu poprzez dyszę i spadkiem ciśnienia na dyszy. W praktyce można to zrealizować przez obliczenia oparte na ilości odmiennych różnic ciśnień P i-P₂, a tym samym odmiennych położeń równowagi przemieszczalnej płytki 92, przy czym obszar otworu dyszowego 93 jest potrzebny dla otrzymania pożądanego przepływu gazu dla każdej specyficznej różnicy ciśnień. Na podstawie tych obliczeń obszaru jest możliwe określenie konfiguracji lub inaczej mówiąc wymiarów podłużnych i poprzecznych wgłębień w płytce 21.

Zarówno na fig. 4 i 5, wgłębienie a tym samym otwór dyszowy 93 ma taką konfigurację, że bezwzględna zmiana obszaru otworu dyszowego 93 ulega zredukowaniu przy zwiększonym przemieszczeniu płytki 92 w kierunku na lewo na rysunku.

Krzywe robocze pokazane na fig. 6 wskazują korelację, i pomiędzy spadkiem ciśnienia i przepływem gazu poprzez kanał, który zawiera szczególny regulator przepływu (krzywa 1) i odpowiednio kanał bez regulatora (krzywa 2). Krzywa 3 wskazuje otwór przepływowy w kanale z regulatorem. Na podstawie krzywej 2 można zauważyć, że spadek ciśnienia w kanale bez regulatora wzrasta, gdy przepływ gazu wzrasta. Ponieważ instalacja wentylatora utrzymuje stały spadek ciśnienia dla konkretnego kanału, zatem można stwierdzić, że przepływ gazu poprzez kanał a tym samym poprzez złoże materiału maleje, gdy spadek ciśnienia poprzez złoże wzrasta, co ma miejsce w przypadku gdy grubość złoża wzrasta i przeciwnie do tego, że wzrasta i przeciwnie do tego wzrasta, gdy spadek ciśnienia poprzez złoże maleje, co następuje w przypadku, gdy grubość złoża ulega zmniejszeniu. Jest to niepożądane z tego względu, że może spowodować narastanie wspomnianych powyżej problemów występujących w przypadku słabego kontaktowania gazu z substancją stałą i formowania się lejów.

Przez zamocowanie regulatora przepływu takiego jak jeden z regulatorów opisanych powyżej, jest możliwe uzyskanie krzywej roboczej podobnej do krzywej pokazanej jako krzywa 1. Jak można zauważyć, krzywa 1 posiada przedział A-B, w obrębie którego przepływ gazu poprzez kanał maleje, gdy spadek ciśnienia poprzez kanał wzrasta. Gdy całkowity spadek ciśnienia poprzez kanał i złoże jest stały, wówczas oznacza to, że gdy praca jest utrzymywana w obrębie przedziału A-B, to przepływ gazu przez kanał i tym samym przez złoże materiału będzie wzrastał, gdy spadek ciśnienia poprzez złoże wzrasta, i będzie malał, gdy spadek ciśnienia poprzez złoze będzie malał. W ten sposób zostają wyeliminowane wspomniane uprzednio problemy wynikające ze słabego kontaktu gazu z substancją stałą i formowania się lejów. Nachylenie przedziału A-B krzywej 1 wskazuje natężenie, z jakim regulator reaguje na specyficzną zmianę ciśnienia. Od punktu B na krzywej 1 i w kierunku na prawo, regulator jest zamykany do zakresu maksymalnego, jak wynika z krzywej 3, a zatem przepływ gazu przez kanał zależy od ewentualnych przecieków, od minimalnego wybranego obszaru przepustowego.

185 518

Na fig. 7 pokazano rusztową chłodnicę 1, która zawiera zakończenie wlotowe 5 i zakończenie wylotowe 7. Chłodnica 1 jest podłączona do obrotowego pieca 3, z którego pobiera gorący materiał przeznaczony do chłodzenia. Materiał z obrotowego pieca 3 spada na powierzchnię rusztu 9 znajdującą się na chłodnicy 1 i jest prowadzony jako warstwa materiału 6 na tej powierzchni z wlotowego końca 5 chłodnicy 1 do wylotowego końca 7 za pomocą łańcucha 13. Ruszt 9 pokazany na fig. 7 jest stacjonarny i jest wykonany z dużej liczby kolejnych rzędów rusztowych klocków 11, które to rzędy przrbiegają poprzecznie poprzez kierunek transpowania materiału. Pod rusztem 9 chłodnica 1 zawiera przedział 15, do którego jest dostarczany gaz chłodzący z instalacji wentylatorowej 17. Przdział 15 może zarówno w kierunku podłużnym chłodnicy 1 jak i kierunku poprzecznym być podzielony na liczne mniejsze przedziały, nie pokazane, a wówczas gaz chłodzący jest dostarczony do każdego pojedynczego przedziału. W przedziale 15 i w połączeniu z ru-sztem 9, chłodnica 1 zawiera liczne kanały 19 do podzielonego na sekcje dostarcania gazu chłodzącego do rusztu 9. Kanały 19 są rozmieszczone obok siebie zarówno w kierunku podłużnym jak i poprzecznym chłodnicy 1. Liczba kanałów 19 i obszar rusztu, który każdy kanał musi zasilać gazem chłodzącym są wybierane indywidualnie dla każdej instalacji chłodnicy.

Dla zapewnienia, aby przepływ gazu chłodzącego przez ruszt i osadzoną na nim warstwę, przeznaczonego do chłodzenia materiału, był rozprowadzany w pożądany i właściwie określony sposób poprzez całą powierzchnię rusztu, niezależnie od kompozycji warstwy materiału i jej rozkładu na ruszcie, chłodnica 1 zawiera w każdym kanale regulator przepływu 21.

Jak wspomniano uprzednio, każdy pojedynczy regulator przepływu 21 kompensuje zmiany oporności przepływu bezpośrednio sąsiadującej warstwy materiału tak, że całkowita oporność przepływu gazu chłodzącego przez odpowiedni kanał 19 i bezpośrednio sąsiadującą warstwą materiału jest stale utrzymywana w obrębie bardzo wąskiego przedziału. Poprzez odpowiednie zwymiarowanie regulatorów przepływu 21 można otrzymać krzywą roboczą, która odpowiada krzywej 1 opisanej powyżej w połączeniu z fig. 6, jeżeli tylko praca jest utrzymywana w obrębie przedziału A-B, a przepływ gazu przez kanał i tym samym przez materiał 6 przeznaczony do ochłodzenia wzrasta gdy spadek ciśnienia na warstwie materiału A wzrasta i maleje, gdy spadek ciśnienia na warstwie materiału 6 maleje. Tym samym otrzymuje się bardziej wydajne chłodzenie materiału również w obszarach, w których gaz chłodzący napotyka na największy opór i otrzymuje się zredukowanie tendencji do formowania się lejów.

Chłodnica 1 pokazana na fig. 7 zawiera ponadto wyposażenie pomiarowe i monitorujące 23, które poprzez jednostkę sterującą 25 jest podłączone do każdego pojedynczego regulatora przepływu 21.

Na fig. 8 pokazano część rusztowej chłodnicy, która zawiera liczne nakładające się rzędy rusztowych klocków 31, przy czym każdy drugi rząd jest tak rozmieszczony, że ma zdolność oddziaływania posuwisto-zwrotnego, jak wskazano podwójną strzałką 33, dla napędzania materiału 6 poprzez chłodnicę. Jak pokazano na rysunku, każdy rusztowy klocek zawiera główną część rusztową 34, która podpiera warstwę materiału 6 i posiada kanały 36 dla gazu chłodzącego oraz dolne kanały 35 dla dostarczania gazu chłodzącego z leżącego pod spodem przedziału 15 do części rusztowej 34.

Dla uregulowania przepływu gazu przez każdy pojedynczy klocek rusztowy w sposób podobny do stosowanego w chłodnicy pokazanej na fig. 7 i tym samym dla otrzymania przepływu gazu który jest rozprowadzony w pożądany i właściwie określony sposób poprzez całą powierzchnię rusztu, chłodnica pokazana na fig. 8 zawiera w każdym kanale 35 regulator przepływu 21.

Kilka rusztowych klocków 31 w tym samym rzędzie mogą być zasilane gazem chłodzącym z tego samego kanału 35, redukując tym samym całkowitą liczbę regulatorów przepływu 21.

Na fig. 9 pokazano przykład pieca 71 ze złożem fluidalnym, który stanowi reaktor w postaci kadzi 73, mającej część spodnią 75 rozprowadzającą gaz, która jest umieszczona w najnizszej części kadzi 73, i zawierającej przelotowe dysze fluidyzujące, nie pokazane. Część spodnia 75 rozprowadzająca gaz może zawierać dowolną liczbę dysz fluidyzujących, jednakże zwykle zawiera pomiędzy 1 i 150 dysz na metr kwadratowy, w zależności od rodzaju zastosowanej dyszy fluidyzującej. Piec jest zasilany paliwem i dowolnymi materiałami po185 518 mocniczymi, takimi jak wapno, poprzez wlot 72 i wapnem spalającym/fluidyzującym poprzez wlot 74 i przedział 76. W przedziale 76 podłączonym do części spodniej 75 rozprowadzającej gaz piec 71 zawiera liczne kanały 77 do podzielonego na sekcje dostarczania gazu spalającego/fluidyzującego do dysz fluidyzujących części spodniej 75.

Podczas pracy pieca, paliwo jest spalane w złożu fluidalnym 78, do którego jest stale dostarczany gaz spalający z przedziału 76 poprzez kanał 77 i dysze fluidyzujące. Gaz spalinowy z procesu spalania jest prowadzony w górę przez kadź 73 i wymienia ciepło z wymiennikiem ciepła 79 przed jego wyładowaniem poprzez wylot gazu 80. Cząstki wytrącone z gazu spalinowego są zawracane do złoża poprzez wlot 81.

W piecu ze złożem fluidalnym, który pracuje w warunkach optymalnych, złoże 78 posiada stabilną charakterystykę przebiegu i jest jednolicie rozprowadzone poprzez całą część spodnią 75. Jednakże w praktyce stwierdzono, że może nastąpić destabilizacja złoża 78, jeżeli złoże materiału będzie rozproszone nierównomiernie na części spodniej 75, tym samym tworząc obszary w których grubość złoża a tym samym strefa ciśnienia jest bardzo mała. O ile materiał złoza 78 nie będzie szybko wygładzony, to gaz spalający będzie poprzez efekt samozasilania wnikał w złoże w tych obszarach, i według wszelkiego prawdopodobieństwa w złożu 78 będą się formowały leje.

Dla minimalizacji tego problemu w sposób podobny jak dokonano w związku z chłodnicami pokazanymi na fig. 7 i 8 i dla otrzymania bardziej równomiernego rozkładu materiału złoża poprzez całą_ część spodnią 75 zaproponowano według wynalazku, aby piec 71 wyposażyć w regulator przepływu 21 w każdym kanale 77.

Podobnie do opisanej powyżej chłodnicy rusztowej, gdy tylko praca jest utrzymywana w obrębie przedziału A - B, patrz fig. 6, przepływ gazu przez każdy kanał 77 i tym samym przez sąsiadujące złoże materiału 78 wzrasta gdy spadek ciśnienia poprzez to złoże materiału 78 wzrasta i maleje, gdy spadek ciśnienia poprzez złoże materiału 78 maleje, tym samym redukując tendencję do formowania się lejów.

185 518

Fig. 6

185 518

Fig. 7

185 518

?’»«· V<j>’ »

·. . t n

Fig. 8

185 518

Z

Fig. 9

185 518

Departament Wsdawmctw UP RP Nakład 60 egz Cena 4.00 zł

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki złoża materiału cząsteczkowego, podpartego przez część spodnią rozprowadzającą gaz z zastosowaniem gazu obróbczego, który rozdziela się na sekcje, następnie prowadzi się go sekcjami poprzez kanały i kieruje w górę przez część spodnią i przez złoże materiału cząsteczkowego z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym w każdym kanale reguluje się automatycznie w sposób ciągły i zmienny przepływ gazu obróbczego w obrębie zakresu roboczego względem zadanej szybkości przepływu, przynajmniej częściowo kompensując zmienne spadki ciśnienia poprzez złoże w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale, znamienny tym, że automatyczną regulację szybkości przepływu gazu obróbczego przez każdy kanał przeprowadza się w odpowiedzi na zmianę siły oddziaływującej w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wynikającego z warunków ciśnieniowych panujących w kanale, poprzez redukcję przekroju obszaru przepływu gazu obróbczego przez kanał, gdy przepływ gazu zaczyna rosnąć, i zwiększanie przekroju obszaru przepływu gazu obróbczego przez kanał, gdy przepływ gazu zaczyna maleć.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się przepływ gazu przez każdy kanał w obrębie zakresu roboczego do poziomu, przy którym przepływ gazu nie maleje ani nie wzrasta podczas odpowiednio zwiększenia lub zmniejszenia spadku ciśnienia na bezpośrednio przylegającej części złoża.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się przepływ gazu przez każdy kanał w obrębie zakresu roboczego do poziomu, przy którym przepływ gazu wzrasta lub maleje podczas odpowiednio zwiększenia lub zmniejszenia spadku ciśnienia na bezpośrednio przylegającej części złoża.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się przepływ gazu przez każdy kanał do poziomu zasadniczo stałego przy jakimkolwiek spadku ciśnienia, występującym na bezpośrednio przylegającej części złoża.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że podczas regulacji przepływu gazu przez każdy kanał, reguluje się nastawę zadanej wartości odniesienia w każdym kanale dla otrzymania żądanej charakterystyki przepływu.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że nastawę zadanej wartości odniesienia reguluje się automatycznie za pomocą wyposażenia pomiarowego i monitorującego, podłączonego do jednostki sterującej.
7. 7. Urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, zawierające część spodnią, podtrzymującą złoże materiału cząsteczkowego i wyposażoną w liczne kanały prowadzące podzielony na sekcje gaz obróbczy z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym każdy kanał prowadzący gaz obróbczy ma własny regulator przepływu, umieszczony ruchomo automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale dla zapewnienia zmiennej w sposób ciągły regulacji szybkości przepływu gazu w obrębie zakresu roboczego względem zadanej wartości odniesienia, znamienne tym, ze wewnątrz każdego regulatora przepływu (21) znajduje się przynajmniej jedna dysza (45) typu zwężki Venturi, połączona poprzez ramię łączące (46) z ogranicznikiem przepływu (44), regulującym obszar przepustowy dyszy (45).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że każdy regulator przepływu (21) zawiera zespół regulacyjny, korzystnie w postaci zderzaka (51) oraz zespołu momentu skrętnego (52), regulujący nastawę wartości odniesienia w obrębie zakresu roboczego.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że do zespołu regulacyjnego każdego regulatora przepływu (21) jest podłączona jednostka sterująca (25), do której jest podłączone wyposażenie pomiarowe i monitorujące (23).

   185 518
10. 10. Urządzenie do obróbki złoża materiału cząsteczkowego, zawierające cześć spodnią, podtrzymującą złoże materiału cząsteczkowego i wyposażoną w liczne kanały prowadzące podzielony na sekcje gaz obróbczy z przynajmniej jednego leżącego pod spodem przedziału, przy czym każdy kanał prowadzący gaz obróbczy ma własny regulator przepływu, umieszczony ruchomo automatycznie w bezpośredniej odpowiedzi na szybkość przepływu gazu obróbczego w odpowiednim kanale dla zapewnienia zmiennej w sposób ciągły regulacji szybkości przepływu gazu w obrębie zakresu roboczego względem zadanej wartości odniesienia, znamienne tym, że wewnątrz każdego regulatora przepływu (21) znajduje się przynajmniej jedna otworopodobna dysza (90), zawierająca przynajmniej dwa elementy ograniczające przepływ, korzystnie w postaci płytek (91, 92), ograniczających obszar przepustowy dyszy (90) w postaci przynajmniej jednego otworu dyszowego (93), przy czym przynajmniej jeden z tych elementów ograniczających przepływ jest umieszczony przemieszczalnie względem drugiego i jest połączony z zespołem przemieszczającym.
11. 11. Urządzenie według zastrz. l0, znamienne tym, że każdy zespół przemieszczający zawiera ruchomą płytkę (94), połączoną z zespołem sterującym charakterystyką, korzystnie zawierającym sprężynę (95).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że każdy regulator przepływu (21) jest wyposażony w zespół regulacyjny (51, 52), korzystnie w postaci zderzaka (51) oraz zespołu momentu skrętnego (52), regulujący nastawę wartości odniesienia w obrębie zakresu roboczego.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że do zespołu regulacyjnego każdego regulatora przepływu (21) jest podłączona jednostka sterująca (25), do której jest podłączone wyposażenie pomiarowe i monitorujące (23).