SU1762995A1 - Смеситель газов - Google Patents

Abstract

Использование: получение однородных газовых смесей дл  различных процессов в энергетике, металлургии и других област х промышленности. Сущность изобретени : один из газов из кольцевого коллектора через трубки и отверсти  в цилиндрическом корпусе поступает в поток второго газа. Трубки установлены перед отверсти ми по ходу потока, а их выходные концы заглублены на 16-21% диаметра корпуса смесител . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области энергетики , металлургии и другим, где необходимо получение однородных газовых смесей, используемых дл  различных процессов

Известна конструкци  смесител  газов в виде трубопровода с газовым потоком, в который концентрично или радиально встроена (врезана) труба дл  подачи другого газа (книга Гречко А,В. и др. Практика физического моделировани  на металлургическом заводе. М., Металлурги , 1976, с. 113-118). В этом случае перемешивание газов происходит по ходу движени  газовых потоков в общей (смесительной) трубе.

Недостатком смесител   вл етс  замедленный (зат жной) процесс перемешивани  газов: однородна  смесь получаетс  только при участке длиной более 50 диаметров общей трубы, что приводит к большим габаритам смесител .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому смесителю газов  вл етс  смеситель, включающий цилиндрический корпус с трубками и отверсти ми , кольцевой коллектор и патрубок дл  подачи газа (а.с. СССР № 1375304, кл. В 01 F5/00, 1986).

Недостатками известного смесител   вл ютс :

1)две ступени смешени  с соответствующим увеличением металлоемкости;

2)невозможность обеспечени  однородной смеси при больших расходах газа и соответственно при больших диаметрах трубопроводов.

Установлено, что при больших диаметрах (производительност х) дл  центральной области смесительной трубы необходима всего одна стру  газа, что нерационально с точки зрени  равномерности перемешивани . Это приводит к необходимости увеличени  длины смесительных участков и, следовательно, общих габаритов смесител  или последующей за ним технологической установки.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества газовой смеси и снижение ме (Л

С

j о ю о о ел

таллоемкости смесител  за счет сокращени  его габаритов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в смесителе, включающем цилиндрический корпус с трубками и отверсти ми, кольцевой коллектор и патрубок подачи газа, согласно данному предложению, трубки установлены перед отверсти ми по ходу потока , а их выходные концы заглублены на 16-21% диаметра корпуса смесител .

На фиг. 1 показан смеситель, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1 (в месте установки металлических трубок).

Смеситель состоит из внешней 1 и внутренней (корпуса) 2 труб, образующих кольцевой коллектор, газовых отверстий 3, газового патрубка 4 и радиально установленных металлических трубок 5.

Смеситель газов работает следующим образом.

По внутренней трубе 2 идет основной (с большим расходом) поток газа; другой газ поступает во внешнюю трубу 1 через патрубок 4 и далее через р д отверстий 3 различного диаметра в основной поток газа. Чем больше диаметр газовых отверстий 3, тем на большую глубину в основной поток проникают струйки другого газа в соответствии с формулой Ю.В. Иванова (см. Гречко А.В. и др. Совершенствование барботажных процессов в пирометаллургии цветных металлов с использованием природного газа, ЦИИНЦМ, М., 1978, с. 21):

d

сог V

Шо п.

Рг/Ро.п. ,

где h - глубина проникани  струи, м;

К - опытный коэффициент;

d - диаметр газового отверсти , м;

. Wo.п. скорости истечени  газа и основного потока соответственно, м/с;

А , ро.п.- плотности газа и потока, кг/м ,

Диаметры и число газовых отверстий рассчитываютс  из услови  возможно максимального заполнени  этим газом поперечного сечени  внутренней трубы (основного потока).

Центральную часть этой трубы таким путем заполнить, по расчету, не удаетс . Дл  решени  этого вопроса служат металлические трубки 5, позвол ющие сформировать струйки газа, которые достигают центрального участка основного потока. Таким образом, создаетс  однородна  смесь газов, котора  далее поступает к потребителю (технологической установке). Общей

смесительной трубой при этом  вл етс  продолжение внутренней трубы 2.

Проверку работы предлагаемого смесител  газа проводили расчетно-экспериментальным путем.

Изучались факторы: геометрические параметры (диаметры труб, диаметры, число и шаг газовых отверстий) смесител  в широких практических пределах (до диаметра внутренней трубы - 1,5 м), расходы газов и их соотношени  (до 100 тыс. м /ч основного потока), скорости газов и их соотношени  (до звуковых скоростей истечени  из отверстий ), свойства газов (по плотност м от гели  - /9 0,178 кг/м до углекислого газа - ,977 кг/м3).

Технологические испытани  проводились при перемешивании воздуха ,293 кг/м О с коксовым газом {р 0,42 кг/м3) и

отход щих газов печи плавки в жидкой ванне (концентраци  18,3% ,58 кг/м3) с природным газом (,72 кг/м ).

В последнем случае, по которому работает установка получени  элементарной серы из отход щих газов печи плавки в жидкой ванне (процесс Ванюкова) на Норильском горно-металлургическом комбинате (НГМК), перемешивание газов неудовлетворительное (см. таблицу), смесительный узел и последующий за ним реактор характеризуютс  большими габаритами, извлечение серы из газов в элементарную составл ет всего около 30%.

В таблице приведены часть результатов

расчетно-экспериментального изучени  перемешивани  газов в зависимости от заглублени  газовых трубок в основной поток газа, Как видно, оптимальным заглублением  вл ютс  пределы этого параметра - 1621 % от диаметра внутренней трубы (варианты 2-6). При уменьшении заглублени  трубок менее 16% (вариант 1) перемешивание газов ухудшаетс  на 13-20% с увеличением габаритов смесител  (установки).

Дальнейшее заглубление трубок - более 21% (вариант 7), нецелесообразно, так как дальнейшее перемешивание газов не требуетс , а перекрытие сечени  смеси-ельной трубы увеличиваетс  с соответствующим

нежелательным возрастанием сопротивлени  тракта смесител . В свою очередь из этих же соображений нецелесообразна установка газовых трубок за газовыми отверсти ми , так как в этом случае будет

возрастать сопротивление тракта в св зи с увеличивающимс  количеством смеси по ходу перемешивани  газов. Минимальным сопротивлением характеризуетс  смеситель с предлагаемым расположением газовых трубок перед газовыми отверсти ми по ходу движени  основного газового потока и смеси .

По сравнению с прототипом предлагаема  конструкци  смесител  газов позвол ет:

1.повысить качество смеси - практически до 100% однородности (в прототипе дл  той же производительности - 25-30%);

2.значительно уменьшить габариты (металлоемкость) смесител  и последующей за ним технологической установки (на 30% массы конструкции).

Дл  условий установки получени  элементарной серы на Надеждинском заводе

НГМК предлагаемое изобретение позвол ет увеличить извлечение серы в товарный продукт до 60-70% (вместо 30% в насто щее врем ) с соответствующим получением

экономического эффекта.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Смеситель газов, включающий цилиндрический корпус с трубками и отверсти ми,

   кольцевой коллектор и патрубок подачи газа , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества смеси и снижени  металлоемкости смесител , трубки установлены перед отверсти ми по ходу потока, а их

   выходные концы заглублены на 16-21% от величины диаметра корпуса смесител .

   Расчетно-экспериментальные данные по перемешиванию газов