Печь для термической переработки твердого топлива в псевдоожиженном слое

 

(1I)

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф т г r (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.01.81 (21) 3237717/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

F 27 В 15/00

Гоеударстееннмй комитет

СССР (53) УДК 66.047..73 (088.8) Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 17.08.82 ао делам изобретений н открытий I

Ф. Е. Кенеман, В. А. Попов и В. В. Ермаков.:.< п "

Государственный научно-исследовательский энергдтМФ институт им. Г. М. Кржижановского (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКО11 ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ С,ЛОЕ

Изобретение относится к печам для термической переработки твердого топлива в псевдоожиженном слое и может быть использовано в топливоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленйости.

Известна печь, содержащая вертикальный корпус с газораспределительной решеткой и патрубками для подвода и вывода газов (1).

Недостатком известной печи является низкий ресурс и надежность работы из-за за шла ковывания в процессе работы газораспределительной решетки.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является печь для термической переработки твердого топлива в псевдоожиженном слое, содержащая вертикальный корпус и расположенную в нем газораспределительную решетку, патрубок для подвода газов с регулятором их расхода (2) .

Недостатком печи является низкая надежность работы ввиду периодического закоксовывания и зашлаковывания газораспределительной решетки.

Целью изобретения является повышение надежности работы печи.

Указанная цель достигается тем, что печь для термической переработки твердого топлива в псевдоожиженном слое, содержащая вертикальный корпус с расположенной в нем газораспределительной решеткой и патрубок для подвода ожижающего газа с регулятором его расхода, снабжена генератором сверхвысокой частоты (СВЧ), прерывателем и преобразователем, а газораспределительная решетка — электроизолированными трубками, выполненными с отверстиями, при этом один выход генератора через прерыватель электропроводными трубками соединен с соплами, а другой через преобразователь — с регулятором расхода ожижающего газа.

Кроме того, целесообразно, чтобы размер отверстий электропроводных трубок составлял 1/8 — 1/10 длины волны СВЧ колебаний.

При термической переработке твердого топлива в кипящем слое, например, термоконтактном коксовании тяжелых нефтяных остатков и угля, трудно обеспечить равно949316

20 мерное кипение слоя по всему его объему, особенно в аппаратах большого диаметра.

Неравномерное кипение может приводить к образованию зон с пониженной подвижностью материала вплоть до образования застойных зон. В этих зонах, как правило, начинается перегрев материала, так как при постоянном притоке тепла, обеспечиваемом поступлением теплоносителя (воздушного дутья), съем тепла снижен из-за малой подвижности материала и его недостаточного перемешивания. При этом локальный тепловой баланс в данной зоне нарушается, что и приводит к перегреву материала с возможностью его комкования, агломерирования и вплоть до шлакования при значительном Локальном перегреве.

В результате нормальная работа слоя нарушается, и часть полезного объема слоя фактически выключается из работы. Образование агломератов и шлаковки может в дальнейшем привести к выходу из строя всего аппарата, так как подобные локальные зоны пониженной подвижности материала имеют тенденцию к расширению вследствие того, что малоподвижный и перегретый слой снижает подвижность прилегающих участков кипящего слоя и приводит к их перегреву. Таким образом, этот процесс носит цепной характер и раз начавшись, может при определенных условиях постепенно распространиться на значительные объемы кипящего слоя. Кроме того, образующиеся агломераты и шлаковины могут попадать в смежные аппараты в процессах термоконтактного коксования, например в коксопроводы, и выводить их из строя. Поэтому крайне важно обеспечить раннее обнаружение образования подобных локальных зон или обнаружение самой тенденции к их образованию и принятия мер еше до образования в слое агломератов и шлаковин. В предлагаемой печи сопла дутьевой решетки выполняют функцию датчиков, обеспечивающих контроль состояния материала в обьеме кипящего слоя, прилегающего к решетке. Именно в зоне, прилегающей к решетке, и происходит образование застойных зон материала с последуюгцим появлением агломератов и шлаковин. Для этого сопла газораспределительной решетки закреплены в решетке, чтобы быть электроизолированными друг- от друга и от металлического поддона решетки, и к ним присоединены электропроводные трубки таким образом, чтобы энергия СВЧ колебаний генератора излучалась той частью корпуса сопла, которая выступает над решеткой. Подключение генератора СВЧ колебаний поочередно к каждой трубе, и, следовательно, к каждому соплу осуществляется через прерыватель, в результате чего можно следить за состоянием кипящего слоя по всему сечению печи.

При различных режимах работы печи над газораспределительной решеткой в ходе обработки материала в кипящем слое его свойства, в частности порозность и плотность, могут изменяться, что приводит к изменению выходного сигнала СВЧ генератора. Затухание энергии СВЧ колебаний зависит от длины волновода (преобразо ватель, электропроводная трубка, сопло) и от электрофизических свойств обрабатываемой среды в объеме кипящего слоя, расположенной вблизи сопла. Таким образом, при постоянной длине волновода на выходной сигнал генератора СВЧ колебаний оказывает влияние изменение электрофизических свойств среды вблизи сопла. Электропроводные трубки выполнены перфорированными для подачи через них псевдоожижающего газа в отверстия газораспределительной решетки.

Для уменьшения потерь СВЧ энергии отверстия в электропроводящих трубках, через которые вводят псевдоожижающий газ, выполнены размером, не превышающим

1/8 длины волны СВЧ колебаний. Увеличение размеров свыше указанной величины приводит к росту. потерь СВЧ энергии, что подтверждено экспериментально. Уменьшение размеров отверстий менее 1/10 длины волны СВЧ колебаний обуславливает увеличение гидравлического сопротивления газораспределительной решетки.

На фиг. 1 изображена схематически печь; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1.

Печь содержит вертикальный корпус 1, газораспределительную решетку 2 с соплами 3, патрубок 4 для подвода газов с регулятором 5 их расхода, патрубок 6 для вывода отработанных газов. Сопла газораспределительной решетки 2 выполнены электрически изолированными друг от друга и от корпуса 1 печи. Для этого в конструкции крепления сопла 3 решетки предусмотрена втулка 7 из неэлектропроводного материала, которая обеспечивает центровку сопла и его изоляцию от металлического поддона 8 решетки 2. К каждому соплу. 3 присоединена электропроводная трубка 9, которая через прерыватель 10 соединена с выходом СВЧ генератора 11, второй выход которого подключен через преобразователь

12 к регистрирующему. прибору 13. Преобразователь 12 подключен к регулятору 5 расхода воздушного дутья или ожижающего агента. Каждая электропроводная трубка 9 снабжена отверстиями 14 для подачи через нее ожижающего газа. Для того чтобы можно было изменять локально расход ожижающего газа в зависимости от показателей работы слоя в той или иной зоне решетки, подрешеточное пространство разделено перегородками 15 на ряд изолированных камер с самостоятельным подводом в них дутья и его самостоятельной регулировкой.

949316

Число таких перегородок и камер зависит от размеров аппарата и условий его работы.

Печь работает следующим образом.

В печь для термической переработки твердого топлива на газораспределительную решетку 2 загружают уголь, который подвергают переработке. Ожижающий газ, например воздух, подают через регулятор

5 расхода газа в патрубок 4. Воздух проходит через отверстия 14 электропроводных трубок 9 и по этим трубкам через сопла 3 0 газораспределительной решетки 2 поступает в слой твердого топлива. При изменении физических свойств слоя (порозности, плотности) вследствие агломерации или шлакования происходит изменение поглощения l5 энергии СВЧ колебаний на выходе из сопел 3. Так, если вследствие шлакования эффективное сечение сопла уменьшится на

40/р, то на 85 — 90 /р затухает энергия СВЧ колебаний. Это обеспечивает высокую чув20 ствительность фиксации изменений состояния слоя. Изменение выходного сигнала генератора 11 СВЧ через преобразователь 12 поступает на регулятор 5 расхода, который регулирует расход ожижающего газа в соответствующей секции печи до значений, 25 обеспечивающих надежную продувку эффективного сечения сопел 3 газораспределительной решетки 2.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи, помимо повышения надежности работы, способствует повышению производительности, так как предотвращает образование локальных застойных зон, «выключающих» часть объема кипящего слоя из работы, повышению однородности, а значит и качества продукта, так как предотвращая образование малоподвижных и застойных

35 зон, обеспечивает более равномерное времяпребывание всех частиц в кипящем слое и более равномерную их тепловую обработку.

Таким образом, обеспечивается надежность работы печи с кипящим слоем, ее оптимальная производительность и повышается качество получаемого продукта.

Формула изобретения

1. Печь для термической переработки твердого топлива в псевдоожиженном слое, содержащая вертикальный корпус с расположенной в нем газораспределительной решеткой и патрубок для подвода ожижающего газа с регулятором его расхода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы печи, она снабжена генератором СВЧ, прерывателем и преобразователем, а газораспределительная решетка — электроизолированными друг от друга соплами и электропроводными трубками, выполненными с отверстиями, при этом один выход генератора через прерыватель электропроводными трубками соединен с соплами, а другой через преобразователь с регулятором расхода ожижающего газа.

2. Печь по и. 1, отличающаяся тем, что размер отверстий электропроводных трубок составляет 1/8 — 1/10 длины волны СВЧ колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Махорин К. Е. и Тищенко А. Г, Высокотемпературные установки с кипящим слоем. Киев, «Теплотехника», 1966, с. 66 — 68.

2. Авторское свидетельство СССР № 393294, кл. С 10 В 47/24, 1972 (прототип) .

949316

Составитель И. Иноземцева

Редактор Т. Кугрышева Техред A. Бойкас Корректор Н. Король

Заказ 5483/22 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4