SU894312A1

SU894312A1 - Fluidised-bed apparatus

Info

Publication number: SU894312A1
Application number: SU802899044A
Authority: SU
Inventors: Виолетта Александровна Седлецкая; Виктор Иванович Седлецкий; Гавриил Владимирович Телятников; Иван Петрович Мухленов; Валерий Евгеньевич Сороко; Герман Абрамович Каим
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1981-12-30

Description

(54) ЛППЛРАТ КИПЯЩЕГО СЛОЯ(54) LEPLRAT BOILING LAYER

Изобретение относитс к оборудо ванию дл осуществлени процесса теплообмена в кип щем слое, например дл охлаждени прокаленного глинозема при производстве алюмини , и может быть использовано в химической промышленности дл сушки и охлаждени порошкообразных материалов, в теплоэнергетике и др. отрасл х. Известны конструкции аппаратов ки п щего сло , в полости которых размещены различного типа устройства {сетки, решетки, спирали, цилиндры и др.) дл обеспечени однородности псевдоожиженн с целью интенсификации технологических процессов и сокращени выноса пыли. Эти насадки н выполн ют роли теплообменных элемен тов 1J. Известно устройство с псевдоожиженным слоем, в котором дл уменьше ни уноса частиц из аппарата в свободном пространстве над слоем разме щена перегородка в форме канала. Во врем устройства газы, выдел щиес из сло , унос т частицы вещес ва, из которого состоит, этот слой. Эти частицы вместе с газами удар ют с о наружную поверхность канала, ч вызывает уменьшение скорости частиц, которые выпадают в псевдоожиженный слой. Освобожденные от частиц газы удал ютс из устройства через проход 12. Недостатком устройства вл етс то, что размещение в надслоевом пространстве перегородки в форме канала уменьшает поперечное сечение аппарата , что способствует увеличению локальной скорости газа в этой зоне н выносу частиц из аппарата. Известна также печь дл термической обработки сыпучих материалов, котора дл уменьшени выноса обрабатываемого материала из печи содержит приводную наклонную разделительную стенку, шарнирно укрепленную в своде печи р дом с газоотводом и перекрывающую 0,4-0,6 площади ее поперечного сечени 3. Однако использование в качестве пылеотбойника поворотной стенки и шарнирного соединени , нар ду со сложностью конструкции, ведет к снижению надежности работы устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс реактор кип щего сло , в котором имеютс нагревательные элементы в виде горизонтальных трубчатых- змеевиков, погруженных в кип щий слой, причем трубы располагаютс по направлению вдоль одной продольной оси. В свободном пространстве над кип щим слоем установлена выпукла сводчата перфорированна пластина, через которую газ, отводитс из камеры. Продольные кра пластины расположены на некотором рассто нии от боковых стенок камеры, благодар чему частицы , осаждающиес на верхней поверхности пластины, через щели между кра ми пластины и боковыми стенками падают в кип щий слой 4.The invention relates to equipment for carrying out a heat exchange process in a fluidized bed, for example, for cooling calcined alumina in the production of aluminum, and can be used in the chemical industry for drying and cooling powdered materials, in power engineering and other sectors. Structures of the apparatus of the auxiliary layer are known, in the cavities of which various types of devices (grids, grids, spirals, cylinders, etc.) are placed to ensure uniform fluidization in order to intensify technological processes and reduce dust removal. These attachments do not act as heat exchange elements 1J. A fluidized bed device is known in which a channel-shaped partition is placed in the free space above the bed to reduce the entrainment of particles from the apparatus in free space above the bed. During the device, the gases released from the layer carry away the particles of the substance of which this layer consists. These particles, together with gases, strike the outer surface of the channel, h causing a decrease in the velocity of particles that fall into the fluidized bed. Particle-free gases are removed from the device through passage 12. A disadvantage of the device is that the placement in the channel-shaped partition wall reduces the cross-section of the apparatus, which increases the local gas velocity in this zone and removes particles from the apparatus. Also known is a furnace for heat treatment of bulk materials, which, to reduce the removal of processed material from the furnace, contains a drive inclined separation wall that is hinged in the furnace roof next to the gas outlet and covers 0.4-0.6 its cross-sectional area 3. However The quality of the rotary wall dust collector and the hinge, along with the complexity of the design, leads to a decrease in the reliability of the device. The closest to the technical essence of the invention is a fluidized bed reactor, in which there are heating elements in the form of horizontal tubular coils immersed in the fluidized bed, with the pipes arranged along the direction of one longitudinal axis. In the free space above the fluidized bed, a convex vaulted perforated plate is installed through which gas is removed from the chamber. The longitudinal edges of the plate are located at some distance from the side walls of the chamber, whereby particles deposited on the upper surface of the plate fall into the fluidized bed 4 through the gaps between the edges of the plate and the side walls.

Недостатком известного реактора кип щего сло вл етс то, что на верхней стороне сводчатой перфорированной пластины, установленной в свободном пространстве над кип щим слоем, образуетс слой неподвижного материала, уносимого из реактора, что приводит к забиванию отверстий в перфорированной пластине. Кроме того, уменьшение поперечного сечени аппарата в зоне размещени пластины вл етс причиной увеличени локальной скорости газов как через отверсти , так и в боковых зазорах между пластиной и стенками реактора, что способствует уносу -частиц из аппарата через боковые зазоры, а не возвращению их в слой.A disadvantage of the prior art fluidized bed reactor is that on the upper side of the vaulted perforated plate installed in the free space above the fluidized bed, a layer of fixed material is taken away from the reactor, which leads to clogging of the holes in the perforated plate. In addition, a decrease in the cross section of the apparatus in the plate placement zone causes an increase in the local gas velocity both through the holes and in the side gaps between the plate and the walls of the reactor, which contributes to the removal of particles from the apparatus through the side gaps rather than returning them to the layer .

К недостаткам известного реактора следует также отнести размещение всех р дов теплообменных труб вдоль одной продольной оси, что способствует уменьшению подвижности обрабатываемого материала и снижению величины коэффициента теплоотдачи.The disadvantages of the known reactor should also include the placement of all rows of heat exchange tubes along one longitudinal axis, which helps to reduce the mobility of the material being processed and reduce the value of heat transfer coefficient.

Кроме того, процесс внешнего теплообмена и уменьшение пылевыноса из указанного реактора осуществл етс с помощью различных конструктивных уз;ЛОВ .In addition, the process of external heat exchange and the reduction of dust removal from the specified reactor is carried out with the help of various structural links;

Целью изобретени вл етс увеличение производительности за счет повышени эффективности теплообмена и снижени пылевыноса материала.The aim of the invention is to increase productivity by increasing the heat exchange efficiency and reducing the dust removal of the material.

Указанна цель достигаетс тем, что в аппарате кип щего сло , содержащем корпус, газораспределительную решетку, патрубки дл загрузки и разгрузки материалов.и теплообменную насадку, состо щую из горизонтально расположенных труб, последние размещены равномерно по сечению аппарата и установлены по высоте аппарата чередующимис р дами, смещенными относительно друг друга под углом 30-90° при этом верхние р ды расположены на патрубком дл разгрузки материала.This goal is achieved by the fact that the fluidized bed apparatus, comprising a housing, a gas distribution grid, pipes for loading and unloading materials. And a heat exchange nozzle consisting of horizontal pipes, are placed evenly over the cross section of the apparatus and are set along the height of the apparatus in alternating rows. displaced relative to each other at an angle of 30-90 ° while the upper rows are located on the nozzle for unloading the material.

Кроме того, целесообразно трубы располагать в горизонтальной плоскости с шагом,. рарным 1,5-3 диаметра трубы, :а в вертикальной - с шагом равным 1-3 диаметра трубы.In addition, it is advisable to place the pipe in a horizontal plane with a pitch ,. 1.5-3 diameter of the pipe, and: in the vertical - with a step equal to 1-3 of the pipe diameter.

На фиг. 1 изображен аппарат кип щего сло с перекрестным расположением р дов труб под углом 90, общий вид; на фиг. 2 - аппарат с перекрестным расположением р дов труб под острым углом, вид в плане.FIG. 1 shows a fluidized bed apparatus with a cross-section of rows of pipes at an angle of 90, a general view; in fig. 2 - apparatus with a cross-section of a row of pipes at an acute angle, plan view.

Аппарат кип щего сло содержит корпус 1, горизонтально расположенные трубы 2;, установленные по высоте аппарата чередующимис р дами, патрубок 3 дл загрузки материала, патрубок 4 дл разгрузки материала, газораспределительную решетку 5, расположенную в нижней части аппарата , перегородку 6, котора делит аппарат на секции и обеспечивает перекрестное движение газа и материала iB аппарате, и патрубок 7 дл выхода газа.The fluidized bed apparatus comprises a housing 1, horizontal pipes 2; installed at the height of the apparatus with alternating rows, a pipe 3 for loading material, a pipe 4 for unloading material, a gas distribution grid 5 located in the lower part of the device, a partition 6 that divides the device on the section and provides the cross-movement of gas and material iB apparatus, and the pipe 7 for the gas outlet.

Аппарат работает следующим образом .The device works as follows.

Дисперсный материал загружаетс в корпус 1 аппарата через патрубок 3 дл загрузки. В агпарате материал . псевдоожижаетс с помощью воздуха, подаваемого через газораспределительную решетку 5.Dispersed material is loaded into the body 1 of the apparatus through the nozzle 3 for loading. In the apparatus of the material. fluidized by air supplied through the gas distribution grid 5.

Дл охлаждени (или нагревани ) материала в аппарате размещена теплообменна насадка, состо ща из горизонтально расположенных труб 2, по которым подаетс охлаждающий (или нагревающий;) агент.To cool (or heat) the material, a heat transfer nozzle is placed in the apparatus, consisting of horizontal pipes 2, through which a cooling (or heating;) agent is supplied.

Верхние р ды труб расположены над патрубком 4 дл разгрузки материала.Upper rows of tubes are located above nozzle 4 for unloading material.

Повышение- коэффициента теплоотдачи в аппарате объ сн етс тем, что наличие в аппарате кип щего сло мелких чеек, образованных перекрестными р дами труб, расположенными под углом 30-90°, способствует созданию более однородной структуры сло , дроблению крупных газовых пузырей |и больших агрегатов частиц, создает гомогенизацию сло .The increase in the heat transfer coefficient in the apparatus is explained by the fact that the presence of a fluidized bed in the apparatus of small cells formed by cross-rows of pipes located at an angle of 30-90 ° contributes to the creation of a more uniform layer structure, the fragmentation of large gas bubbles and large aggregates particles, creates a homogenization layer.

В то же врем образование свободных чеек в слое способствует сохранению большей подвижности материала, а подвижность материала обеспечивает повышение коэффициента теплоотдачи от поверхности к кип щему слою.At the same time, the formation of free cells in the bed contributes to the preservation of greater mobility of the material, and the mobility of the material provides an increase in the heat transfer coefficient from the surface to the fluidized bed.

Размещение труб в пучке с шагом по горизонтали выбрано в пределах 1,5-3 диаметра труб, так как при шаге меньшем , чем 1,5 d трубы имеет место значительное загромождение сло трубами, что уменьшает подвижность материала и вызывает падение коэффициента теплоотдачи с увеличением оптимальной скорости псевдоожижени .The placement of pipes in a beam with a horizontal step is chosen within 1.5-3 pipe diameters, since with a step smaller than 1.5 d the pipe there is a significant blockage of the layer with pipes, which reduces the mobility of the material and causes a drop in the heat transfer coefficient with increasing optimum fluidization rate.

Claims

Placing the pipes horizontally in increments of 3 d pipe provides the mobility of the material and an increase in heat transfer coefficient, but at the same time winning in the amount of heat removed is not observed, since there is a significant decrease in the area of the heat exchanger while maintaining the previous dimensions of the apparatus. Regarding the limiting values of the vertical pitch, equal to 1-3 ITP, it has been established that the effect of the cells on increasing the heat transfer coefficient appears to a greater extent when the step is equal and then gradually leveled, the step equal to Ptpr, the value of the heat transfer coefficient approaches the value of m. pipes along one longitudinal axis, since the shape of the cell is already lost. In addition, this reduces the area of the heat exchanger itself, while maintaining the same dimensions of the fluidized bed apparatus. Simultaneously with an increase in the efficiency of heat exchange, the design of the apparatus helps to reduce the outflow of particles from the layer under the conditions of placing the upper rows of pipes above the nozzle for unloading material, i.e. in the free space of the apparatus above the level of the fluidized bed. At the same time, the placement of the pipes in the bundle must be performed crosswise with a step along the horizontal axis equal to 1.5-3 diameters of the pipe in order to block the free cross-section of the apparatus in the path of gas with material particles that hit the bottom and side surfaces of the pipes, which causes a decrease in the particle velocity, and they return back to the layer. Claims 1. A fluidized bed apparatus comprising a housing, a gas distribution grill, nozzles for loading and unloading material and a heat exchange nozzle consisting of horizontal pipes. characterized by the fact that, in order to increase productivity by increasing the heat exchange efficiency and reducing the dust removal of the material, the pipes are placed evenly over the cross section of the apparatus and are set along the height of the apparatus by alternating rows displaced relative to each other at an angle of 3090, while the upper p Dyes are located above the nozzle for unloading material. 2. An apparatus according to claim 1, characterized in that the pipes are arranged in a horizontal plane with a pitch equal to 1.5-3 diameters of the pipe, and in a vertical plane with a pitch equal to 1-3 diameters of the pipe. Sources of information taken into account during the examination 1. Gelperin N.I. Basics of fluidization. M., Himi, 1967, p. 131

2. The patent of France W 2345208, cl. At 01 J 8/24, published 1977.

3. USSR author's certificate No. 559957, cl. F 27 B 15/00, 1975.

4. Patent FRG No. 2320614, cl. 31 a - 15/2, published 1974.