Смеситель газов

 

Использование: получение однородных газовых смесей для различных процессов в энергетике, металлургии и других областях промышленности. Сущность изобретения: один из газов из кольцевого коллектора через трубки и отверстия в цилиндрическом корпусе поступает в поток второго газа. Трубки установлены перед отверстиями по ходу потока, а их выходные концы заглублены на 16-21% диаметра корпуса смесителя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 19 ) 1:! 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814604/26 (22) 17.04,90 (46) 23.09.92, Бюл. М 35 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (72) A,В, Гречко, Е.И. Калнин, В.В. Мечев, А.З. Захарчук и А,М. Ролдугин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1105219, кл. В 01 F 5/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1269818, кл. В 01 F 5/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1375304, кл. В 01 F 5/00, 1986.

Изобретение относится к области энергетики, металлургии и другим, где необходимо получение однородных газовых смесей, используемых для различных процессов, Известна конструкция смесителя газов в виде трубопровода с газовым потоком, в который концентрично или радиально встроена (врсзана) труба для подачи другого газа (книга Гречко А,В. и др. "Практика физического моделирования на металлургическом заводе". М„Металлургия, 1976, с.

113 — 118). В этом случае перемешивание газов происходит по ходу движения газовых потоков в общей (смесительной) трубе.

Недостатком смесителя является замедленный (затяжной) процесс перемешивания газов: однородная смесь получается только при участке длиной более 50 диаметров общей трубы, что приводит к большим габаритам смесителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому смесителю газов является смеситель, включающий цилиндрический корпус с трубками и отвер„„. Ж„„1762995 А1 (54) СМЕСИТЕЛЬ ГАЗОВ (57) Использование; получение однородных газовых смесей для различных процессов в энергетике, металлургии и других областях промышленности. Сущность изобретения: один из газов из кольцевого коллектора через трубки и отверстия в цилиндрическом корпусе поступает в поток второго газа.

Трубки установлены перед отверстиями по ходу потока, а их выходные концы заглублены на 16 — 21% диаметра корпуса смесителя.

2 ил. стиями, кольцевой коллектор и патрубок для подачи газа (а,с. СССР N 1375304,,кл. В 01

F 5/00, 1986), !

1 ррррр 0

Ы

0 (л

> ! й

Недостатками известного смесителя являются:

1) две ступени смешения с соответствующим увеличением металлоемкости;

2) невозможность обеспечения однородной смеси при больших расходах газа и соответственно при больших диаметрах трубопроводов, Установлено, что при больших диаметрах (производительностях) для центральной области смесительной трубы необходима всего одна струя газа, что нерационально с точки зрения равномерности перемешивания. Это приводит к необходимости увеличения длины смесительных участков и, следовательно, общих габаритов смесителя или последующей за ним технологической установки.

Целью изобретения является повышение качества газовой смеси и снижение ме1762995 таллоемкости смесителя за счет сокращения его габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в смесителе, включающем цилиндрический корпус с трубками и отверстиями, кольцеsoA коллектор и патрубок подачи газа, согласно данному предложению, трубки установлены перед отверстиями по ходу потока, а их выходные концы заглублены на

16 — 21 / диаметра корпуса смесителя.

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 ряд 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 A,В, и др. "Совершенствование барботажных процессов в пирометаллургии цветных металлов с использованием природного газа", ЦИ И Н ЦМ, М., 1978, с. 21); где h — глубина проникания струи, м;

К вЂ” опытный коэффициент;

d — диаметр газового отверстия, м; сог. в,,>, — скорости истечения газа и основного потока соответственно, м/с;

q,, р >, — плотности газа и потока, кгl м, Диаметры и число газовых отверстий рассчитываются из условия возможно максимального заполнения этим газом поперечного сечения внутренней трубы (основного потока).

Центральную часть этой трубы таким путем заполнить, по расчету, не удается, Для решения этого вопроса служат металлические трубки 5, позволяющие сформировать струйки газа, которые достигают центрального участка основного потока. Таким образом, создается однородная смесь газов, которая далее поступает к потребителю (технологической установке), Общей

55 смесительной трубой при этом является продолжение внутренней трубы 2, Проверку работы предлагаемого смесителя газа проводили расчетно-экспериментальным путем.

Изучались факторы; геометрические параметры (диаметры труб, диаметры, число и шаг газовых отверстий) смесителя в широких практических пределах (до диаметра внутренней трубы — 1,5 м), расходы газов и их соотношения (до 100 тыс. м /ч основного потока), скорости газов и их соотношения (до звуковых скоростей истечения из отверстий), свойства газов (по плотностям от гелия — p= 0,178 кг/м до углекислого газа— з

/ 1,977 кг/мз), Технологические испытания проводились при перемешивании воздуха (p=1,293 кгlмз) с коксовым газом (p= 0,42 кгlм ) и отходящих газов печи плавки в жидкой ванне (концентрация 18,3 SOz p =1,58 кгlм ) с природным газом (р=0,72 кг/м ), В последнем случае, по которому работает установка получения элементарной серы из отходящих 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 характеризуются большими габаритами, извлечение серы из газов в элементарную составляет Bcего около 30, В таблице приведены часть результатов расчетно-экспериментального изучения перемешивания газов в зависимости от заглубления газовых трубок в основной поток газа, Как видно, оптимальным заглублением являются пределы этого параметра — 1621 отдиаметра внутренней трубы (варианты 2 — 6), При уменьшении заглубления трубок менее 16 (вариант 1) перемешивание газов ухудшается на 13 — 20/ с увеличением габаритов смесителя (установки).

Дальнейшее заглубление трубок — более

21/ (вариант 7), нецелесообразно, так как дальнейшее перемешивание газов не требуется, а перекрытие сечения смеси ельной трубы увеличивается с соответствующим нежелательным возрастанием сопротивления тракта смесителя. В свою очередь из этих же соображений нецелесообразна установка газовых трубок за газовыми отверстиями, так как в этом случае будет возрастать сопротивление тракта в связи с увеличивающимся количеством смеси по ходу перемешивания газов. Минимальным сопротивлением характеризуется смеситель с предлагаемым расположением газовых тру1762995

Расчетно-экспериментальные данные по перемешиванию газов

Степень перекрытия сечения трубы газовыми трубкаим, оу

Заглублен ив трубок во внутреннюю трубу, % от диаметра трубы

Вариант конструкции смесителя

Степень равномерности переПримечания

Прототип

-20

Действующая установка получения элементарной серы на НГМК

По расчетам и опыту работы смесителей

3-8

75-85

9-10

3

5

16

17

18

19

21

10-15

10-16

12-17

13-18

16-19

20-22

95-98

97-99

98-99

98-99

100

Далее нет необходимости увеличения заглубления газовых т бок бок перед газовыми отверстиями по ходу движения основного газового потока и смеси.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция смесителя газов позволя- 5 ет:

1. повысить качество смеси — практически до 100% однородности (B и рототипе для той же производительности — 25 — 30 ), 10

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

Для условий установки получения эле- 15 ментарной серы на Надеждинском заводе

НГМК предлагаемое изобретение позволяет увеличить извлечение серы в товарный продукт до 60 — 70о (вместо 30 в настоящее время) с соответствующим получением экономического эффекта, Формула изобретения

Смеситель газов, включающий цилиндрический корпус с трубками и отверстиями, кольцевой коллектор и патрубок подачи газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смеси и снижения металлоемкости смесителя, трубки установлены перед отверстиями по ходу потока, а их выходные концы заглублены на 16 — 21 от величины диаметра корпуса смесителя.

Необходимость увеличения сительучасттрубы нолоеской но вки) редеи смеля, кабры т бы

РсюО&0 югпак

РОЗАМ

Ô Ã 2

Составитель А.Гречко

Редактор М.Кузнецова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Заказ 3406 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101