Аппарат с электропроводным псевдоожиженным слоем

 

„.Я0„„105Д594 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлиСтичесних

РЕСПУ БЛИН

3(5П В 01Х 8 24

1 ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с

C

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3464944/23-26 (22) 06,07. 82 (46) 07. 12. 83. Бюл. 9 45 (721 Б.Г. Балдин, М. В. Володин, Е.Я. Ольшанов, Г.Я. Рудов и Н.M.Õîëèí (711 Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт химического машиностроения (53) 66.096,5(088 ° 81 (561 1. Патент CION 9 3118734, кл. 23- 223, 1965.

2. авторское свидетельство СССР 9 181211, кл, B 01 J 8/24, 1966. (54 7 (57 ) АППАРАТ С ЭЛЕКТРОПРОВОДИЫМ

ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, включающий корпус, систему дя ух; осесимметричес ких коакснально расположенных электродов с постоянней рабочей поверхностью, между которыми размещена насадка из электроизоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет регулирования электрического сопротивления слоя прн постоянном расходе псевдоожижа ощего газа, внутренний электрод установлен с возможностью осевого вращения, .а насадка . выполнена в виде пакета вертикально ,установленных рамок, попеременно на1 наружном и внутреннем электродах.

1058594

Изобретение относится к аппаратур. ному оформлению технологических процессов, включающих применение реакторов с электропроводным псевоожиженным слоем, а также может быть использовано в теплоэнергетике и тех областях техники, где требуется нагрев газов до высоких температур.

Известен аппарат с псевдоожиженным электропроводным слоем для получения фосфора. Аппарат выполнен из электроизоляционного материала и загружен электропроводными дисперсными частицами, в которые через крышку anпарата введены два электрода. Во время работы к электродам подводят элек- 15 трическоа напряжение, в результате чего по псевдоожиженному слою протекает электрический ток и рассеивается мощность, необходимая для разогрева аппарата. Электроды аппарата выполнены подвижныьеэ, что позволяет изменять их глубину погружения, чем достигается согласование характеристик

20 псевдоожиженного слоя с электропитающей системой, 25

При небольшой глубине погружения электродов эффективное сопротивление псевдоожиженного слоя достаточно велико,, и для рассеивания необходимой для нагрева мощности требуется злектропитающая сйстема, обспечивающая сравнительно высокое электрическое напряжение при соответственно малом токе. При большой глубине погружения электродов эффективное сопротивление слоя мало и при том же гидродинами; ческом режиме необходима электропи тающая система, обеспечивающая под-. ведение заданной. мощности при сравниельно малом напряжении и высоком начении тока. Таким образом, сс>гла- 40 сование электропитающей снстеьи и аппарата с псевдоожиженным слоем происходит за счет изменения глубины. погружения электродов в псевдоожижен глубины погружения электродов затрудняет выбор оптимальной электродной системы. Глубина погружения электродов определяет конфигурацию электрического поля внутри аппарата, котоный слой (11.

Недостаток указанной конструкции заключается в том, что во время работы она возбуждает значительные колебания тока в питающей электросети.

Колебания тока обуславливаются неод- 50 нородностью псевоожиженного слоя,. вызванной прохождением газовых пузырей. В этих условиях надежную работу системы обеспечивают использованием электропитающего оборудования с боль. шим запасом по допустимому току, что приводит к увеличению габаритов оборудования и повышению капитальных затрат.

Кроме того, регулирование электросопротивления слоя путем изменения рая не .остается постоянной в процес, се регулирования. В свою очередь конфигурация электрического поля определяет интенсивность искрения на электродах. Наличие микродуг в аппарате является необходимым условием осуществления работы электродов, что приводит, как правило, к снижению их долговечности, Наиболее близким к предлагаемому является аппарат с электропроводным псевдоожиженным слоем, включающий корпус, систему двух ассиметричных коаксиально расположенных электродов с постоянной рабочей поверхностью, между которыми размещена насадка из электроизоляционного материала, Насадка в аппарате с псевдоожиженным слоем препятствует развитию неоднородности, что делает псевдоожижение более равномерным и, как следствие, значительно снижает пульсацию протекающего электрического тока, Это упрощает выбор электропитающей системы и облегчает ее работу. В свою очередь неподвижность электродной системы обеспечивает постоянство конфигурации электрического поля в аппарате, чем улучшает условия работы электродной системы по сравнению с указанным аналогом (2).

Недостаток этой конструкции заключается в том, что регулирование электрических характеристик слоя в ней возможно лишь за счет изменения скорости псевдоожижающего газа. ПоследНее затрудняет применение аппаратов описанной конструкции в качестве химических реакторов, так как время пребывания реагента в аппарате определяется требованиями кимической кинетики и реагируется также скоростью подачи псевдоожиженного агента. Таким образом, конструкция содер. .жит. технологическое противоречие, выраженное в том, что один и тот же регулирующий параметр (скорость псев. доожижения) требуется для управления

1 двумя неэа. висимыми факторами: степенью превращения:реагентов и величиной электросопротивления псевдоожижающего слоя.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет регулирования электросопротивления слоя при постоянном расходе псевдоожижающего газа.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате с электропроводным псевдоожиженным слоем, включающем корпус, систему двух осесимметричных коаксиально расположенных электродов с постоянной рабочей поверхностью, между которыми расположена насадка из электроизоляционного материала, внутренний электрод установлен с, возможностью осевого вращения, а насадка выполиена в виде пакета вер1058504 тикально распоЛоженных рамок, закреп. венных попеременно на наружном и внутреннем электродах.

На фиг. 1 показана схема аппарата электропроводным кипящим слоем; на фиг.2 — вариант крепления рамки наадки на наружном электроде; на .

r. 3 — то же, на внутреннем элек-. троде. . Ъ

Аппарат состоит из корпуса 1 с теплоизоляцией 2,:газоввода реакци- f0 онной смеси 3 с газораспределительной решеткой 4, внутреннего электрода 5 с электроизслируюцим вводом 6 и электроизолирующим подпятком 7, на-, ружного электрода 8 со стержневыми 15 тягами 9 и регулировочными винтовыми парами 10,.насадочных рамок 11. Рамки, закрепленные на наружном электроде, снабжены сквозными каналами, через которые проходят крепежные вкла-. дыши 12. Рамки, закрепленйые на внутреннем электроде, выполнены из двух

tI-образных деталей 13 с глухими каналами 14, в которых расположен Т-об разный вкадыш 15. Толщина рамок выбрана из условия эквивалентности работе шаровой насадки в аналогичном кипящем слое. В данном случае толщина рамок принята равной 10 мм.

При сборке насадки в нижние отверстия электрода 5 вставляются Т-образные вкладыши 15, на которые надеваются П-образные детали 13, .образующие после установки нижнюю рамку насадки

На этой рамке размещается рамка 11 с двумя сквозными каналами, после чего в следующие отверстия центрального электрода вставляются Т-образные вкладьааи, и операция сборки повторяется до тех пор, пока все рамки насадки не будут установлены на цент- 40 ральном электроде. Подготовленная таким образом рамковая насадка вводится в наружный электрод 8 и через отверстия наружного электрода 8 и каналы рамок 11 пропускаются вкладыши 45

12 и закрепляются винтовыми парами.

При этом рамки, установленные на центральном электроде, удерживаются в собранном состоянии наружным электро дом.

Подготовленный блок насадки вместе с электродной системой устанавливает;ся на подпятник 7, после чего устанавливается крышка айпарата так, чтобы . стержневые тяги 9 прошли в ее отверстие для замыкания регулировочными винтовыми парами 10. Ось центрального электрода фиксируется изолирующим вводом б, а положение регулировочных винтовых пар 10 выбираются таким образом, чтобы внутренний электрод 5 60 вместе с установленными на нем рамками из П-образных деталей мог свободно поворачиваться вокруг своей оси, Отмеченная настройка осуществля ется во время сборки аппарата за 65 счет вертикального перемещения наруж ного электрода 8 вместе с з акреплен-. ными на нем рамкамн 11 регулировочными парами 10 в пределах конструкционного растояння между соседними рамками на внутреннем и наружном электродах, Это расстояние не должно превышать размера псевдоожижаемой частицы.

Для электрпроводных псевдоожиженных слоев, как-правило, выбираются относительно крупные частицы с дисперсностью не ниже 0;5 мм. Таким образом, конструктивное расстояние между двумя соседними рамками не меньше 0,5 мм, что обеспечивает свободное вращение центрального электрода вместе с установленными на нем насадочными рамками относительно рамок, установленных на наружном электроде.

Накладка в смонтированном и построенном аппарате работает следующим образом.

Во время процесса псевдоожижения газ проходит в зазорах между рамками и электродами, а также в зазорах между двумя соседними рамкаья. Эазоры между двумя соседними рамками обозначены на фиг.1 расположением стрелок, указывающих направление газового потока.

К электродам аппарата подведено питающее напряжение. В случае; когда расположение рамок насадки соответст вует фиг.1 псевдоожиженные частицы свободно проходят в зазорах между двумя соседними рамками и завлекают электрическую цепь межщ/ электродом

По слою протекает электрический ток и разогревает аппарат. В отсутствие регулирования рамки насадки выполняют ту же функцию, что и шаровая насадка в прототипе, а именно препятст. вуют развитию неоднородностей порозности, чем сглаживают пульсации протекающего электрического тока. Если необходимо изменить величину протека ющего тока по аппарату, центральный электрод поворачивают вокруг оси на некоторый угол. При этом вместе с электродом поворачиваются и закрепленные.на нем рамки, вследствие чего зазоры между рамками,(отмеченые на фиг.1 расположением стрелок 1 измеряются. Этовызывает изменение общего электрического сопротивления система.

В частности, в указанной конструкции при расположении рамок насадки (фиг.2 и 3 зазор между рамками максимален и для рамок, круглого профиля имеет порядок половины толщины рамки. Псевдоожижениый слой с данной осесимметричной электродной системой в этом случае обладает минимальным электросопротивлением. При повороте центрального электрода на 45 вершины

"рамок, закрепленных на внешнем н внутреннем электроде, распологаются одна над другой, а зазор между рам1058594 авиа, 2

Составитель Н. Кацовская

Редактор A.Ãóëüêo Техред Т.Фанта. Корректор A. Тяско Заказ 9644/4 Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проекная, 4 ками становится минимальным и не пре вышает размера псевдоожиженных частиц. Частицы не могут свободно проходить в укаэанные зазоры и электрическая цель, соединяющая электроды внутри аппарата,.размыкается. Сопротивление слоя становится бесконечно большим. В реальной системе вследствие неточности изготовления, а также полидисперстности частиц разрыв электрической цепи происходит не пол. ностью. Полное сопротивление системы изменяется более чем в пять раз при повороте центрального электрода на

45 . В промежуточных положениях ценрального электрода полное электросопротивление слоя изменяется по плавной кривой, близкой к синусоидальной зависимости на четверти периода, Таким образом, указанное техническое противоречие прототипа в предлагаемой конструкции устранено, т.е. каждому регулируемому параметру соответствует свое регулирующее воздействие: при проведении плаэмохимичес-. .кой реакции изменением скорости псевдоожижающего газа устанавливается необходимое время пребывания реагентов в аппарате, изменением напряжения на электродах устанавливается необходимая напряженность поля внутри аппарата, требуемая для осуществления плазмохимического процесса, поворотом центрального электрода устанавливается необходимое сопротивление системы, требуемое для рассеивания в аппарате заданной электрической мощности, не1О обходимой для разогрева аппарата.

Дополнительным преимуществом конструкции является то, что регулирование полного электросопротивления схемы при постоянном напряжении на элек15 тродах практически не влияет на профиль электрического поля внутри слоя, так как поворот центрального электрода вследствие его осевой симметрии не изменяет конфигурации электродной системы. Таким образом, профиль распределения плотности тока на электродах зависит лишь от общей величины тока, но не от его распределения по поверхности .электродов, что благот 5. ворно влияет на надежность работы электродов, а также увеличивает их долговечность. !