Газораспределительное устройство и сопло для аппарата с псевдоожиженным слоем сыпучего материала

 

Газораспределительное устройство и сопло предназначены для аппарата с псевдоожиженным слоем сыпучего материала. Газораспределительное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса. По площади основания равномерно выполнены отверстия, в которые снизу основания установлены стаканы, в которые помещены сопла. По площади основания сверху установлены вытеснительные конусы, а между основанием и днищем аппарата соосно установлена выгрузная труба. Сопло содержит вертикальную цилиндрическую трубу с горизонтальной тарелкой вверху. Под тарелкой в стенках трубы выполнены сквозные отверстия. Труба в средней части выполнена с утолщением и резьбой. Труба помещена в полый колпак с днищем со сквозным отверстием по центру, соосным с трубой. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химическому машиностроению, конкретно к конструктивному оформлению аппаратов с псевдоожиженным слоем сыпучего материала и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической и пищевой отраслях промышленности, а также в промышленности строительных материалов.

Известны газораспределительные устройства для аппаратов с псевдоожиженным слоем зернистого материала, представляющие собой плоские решетки со сверлеными отверстиями, в которые установлены колпачки различного типа [1, 2] . Колпачки имеют форму опрокинутых стаканов, накрывающих отверстия решетки. Днище стаканов сплошное и имеются горизонтальные или наклонные боковые отверстия для выхода газа в псевдоожиженный слой. Колпачки такой конструкции препятствуют выходу сыпучего материала через решетку во время остановки аппарата.

Однако эти устройства не обеспечивают стабильной работы аппарата и псевдоожиженного слоя, поскольку боковой выход газа из колпачков приводит к нежелательному образованию блуждающих пузырей в слое и неравномерному псевдоожижению, сегрегации частиц по высоте полидисперсного слоя, а, кроме того, боковые отверстия колпачков и сами колпачки часто забиваются сыпучим материалом. Между колпачками на решетке образуются застойные зоны сыпучего материала, что приводит к сбою процесса, проводимого в аппарате, и необходимости его чистки.

Известно также газораспределительное устройство для аппаратов с псевдоожиженным слоем сыпучего материала, представляющее собой плоские решетки со сверленными отверстиями, в которых установлены вертикальные трубки, открытые сверкну и снизу, служащие соплами для подачи псевдоожижающего газа в виде фонтанов [3].

По центру решетки и днища установлена вертикальная выгрузная труба. Газораспределительное устройство установлено между корпусом и днищем аппарата и укреплено с помощью фланцевого соединения.

Это ближайший аналог изобретения, который принят нами за прототип.

Такие газораспределительные устройства исключают образование блуждающих пузырей в объеме слоя. Однако они не исключают образования застойных зон материала на решетке между факелами. Кроме того, вертикальные трубки, свободно открытые сверху и снизу, не исключают провала и полного выхода сыпучего материала из аппарата при каждой его вынужденной или плановой остановке, что представляет существенное технологическое неудобство.

Отсутствие газораспределительного устройства, исключающего образование застойных зон сыпучего материала, образование блуждающих пузырей в объеме слоя, а также нежелательный провал материала через решетку устройства, существенно сдерживает дальнейшее развитие и применение аппаратов псевдоожиженного слоя большого диаметра.

Задачей изобретения является устранение возможности образования застояных зон сыпучего материала на решетке и блуждающих пузырей в объеме псевдоожиженного слоя, а также сегрегации частиц по высоте слоя; обеспечение бесперебойной работы газораспределительного устройства, исключающего забивание отверстий устройства во время работы и провал сыпучего материала через сопла при остановке аппарата.

Для решения поставленной задачи предложено газораспределительное устройство для аппарата с псевдоожиженным слоем сыпучего материала, установленное на фланцевом соединении между корпусом и днищем аппарата и имеющее отверстия с помещенными в них вертикальными соплами и установленной по центру решетки и днища аппарата вертикальной выгрузной трубой, при этом, согласно изобретению, газораспределительное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса со сплошным меньшим основанием внизу, по площади основания равномерно выполнены отверстия, в которые снизу основания установлены стаканы, а в стаканы помещены сопла, при этом между соплами по площади основания сверху, касаясь друг друга, установлены вытеснительные конусы, а выгрузная труба снабжена расширителем и двумя обратными клапанными конусами, соединенными штангой с противовесом на шарнире.

В газораспределительном устройстве аппарата с псевдоожиженным слоем сыпучего материала предложено сопло, содержащее вертикальную цилиндрическую трубу, в котором, согласно изобретению, труба выполнена с горизонтальной тарелкой, перекрывающей трубу вверху, при этом под тарелкой в стенках трубы на разных уровнях выполнены сквозные горизонтальные и наклонные отверстия, а труба в средней части выполнена с утолщением для опоры (опорная часть трубы) и на среднюю и нижнюю части трубы нанесена наружная резьба, при этом труба с тарелкой помещена в полый колпак с днищем в виде усеченного конуса со сквозным каналом по центру днища, соосным с трубой, диаметр канала меньше диаметра тарелки, но соразмерен с диаметром трубы, а в нижней части колпака на внутренней его поверхности выполнена резьба, соответствующая наружной резьбе средней (опорной части) трубы, при этом внутренняя плоскость днища колпака отстоит от плоскости тарелки на расстояние L, обусловленное конусом естественного откоса сыпучего материала.

На фиг. 1, 2 представлены газораспределительное устройство и сопло соответственно.

Газорасрпеделительное устройство содержит корпус аппарата 1, днище 2 аппарата, фланцевое соединение 3, усеченный конус 4 со сплошным основанием внизу, выгрузную трубу 5, сопло 6, вытеснительные конуса 7, стаканы 8, клапанные конуса 9 и 10, штангу 11, расширитель 12, шарнир 13, противовес 14, штуцер 15 для подачи газа 2.

Сопло газораспределительного устройства содержит среднюю опорную часть 1 трубы, нижнюю часть 2 трубы, тарелку 3, горизонтальные отверстия 4, наклонные отверстия 5, колпак 6 сопла с коническим днищем, отверстие 7 днища колпака, стакан 8 газораспределительного устройства, крепежную гайку 9.

Предложенное газораспределительное устройство работает следующим образом.

Внутрь аппарата засыпают слой сыпучего материала произвольной высоты, при этом часть материалов просыпается через отверстия 7 колпаков сопел (фиг. 2) и, располагаясь на тарелке 3 под углом естественного откоса, запирает отверстие 7 и дальнейшее просыпание материала через сопло прекращается.

Псевдоожижающий газ или воздух подается через боковой штуцер 15 в днище аппарата и поступает в нижнюю часть трубок сопел 6 (фиг.1).

Проходя по центральной части 2 трубок сопел (фиг.2), газ выходит через боковые отверстия 4 и 5 в стенке трубок под тарелкой 3 и, огибая края тарелки, выходит через центральное отверстие 7 колпака 6 слой сыпучего материала, захватывая с собой большую часть сыпучего материала, находящегося на тарелке.

Выходя из центрального канала колпака сопла, псевдоожижающий агент создает локальный факел фонтанирования в слое сыпучего материала. Непрерывно скатываясь по образующим конуса 4 и вытеснительных конусов 7 (фиг.1), сыпучий материал попадает в зоны действия факелов и выносится в верхние зоны слоя и его движение повторяется по циклу слой-факел-слой, исключая сегрегацию частиц по высоте и образование блуждающих пузырей. При этом на решетке, благодаря размещению вытеснительных конусов 7 не остается места для образования застойных зон между факелами.

При работающем аппарате вход сыпучего материала в выгрузную трубу 5 закрыт запорным конусом 9. Для открывания выгрузной трубы и выпуска сыпучего материала из аппарата достаточно приподнять противовес 14 поворотом в шарнире 13. При этом конус 9, опускаясь и входя в расширитель 12, открывает выход материала из аппарата в трубу 5, а конус 10 открывает выход материала из трубы 5.

Предложенная конструкция газораспределительного устройства с соплами полностью решает поставленную задачу: позволяет исключить образование застойных зон сыпучего материала на решетке и блуждающих газовых пузырей в объеме слоя, а также сегрегацию частиц по высоте слоя.

Конструкция предложенных сопл позволяет исключить выход сыпучего материала через газораспределительное устройство аппарата во время его остановки и в то же время осуществить в аппарате режим управляемого локального фонтанирования в объеме слоя сыпучего материала без ограничения диаметра факела, что позволит применять такую конструкцию для промышленных аппаратов большого диаметра. При этом управление факелами локального фонтанирования осуществляется путем изменения скорости истечения газа из сопла, поскольку от последней зависит высота, а, следовательно, и размер локального факела в слое сыпучего материала.

Авторами проведены испытания предлагаемого газораспределительного устройства на аппарате пилотного образца диаметром 300 мм. Все эксперименты показали абсолютную бесперебойность и надежность работы такого устройства, исключающего высыпание материала из аппарата в подрешеточное пространство практически при любом диаметре выходного отверстия сопла, а коническая форма решетки и установленные вытеснительные конусы исключали образование застойных зон на последней.

Таким образом, поставленная задача полностью достигается предложенным газораспределительным устройством с соплом.

Формула изобретения

1. Газораспределительное устройство для аппарата с псевдоожиженным слоем сыпучего материала, установленное между корпусом и днищем аппарата и имеющее отверстия с установленными в них соплами и выгрузной трубой, отличающееся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса со сплошным меньшим основанием внизу и по площади основания равномерно выполнены отверстия, в которые снизу основания установлены стаканы, а в стаканы помещены сопла, при этом между соплами по площади основания сверху, касаясь друг друга, установлены вытеснительные конусы, а между основанием и днищем аппарата соосно установлена выгрузная труба с расширителем и двумя обратными клапанными конусами, соединенными штангой с противовесом на шарнире.

2. Сопло для газораспределительного устройства с псевдоожиженным слоем сыпучего материала, содержащее вертикальную цилиндрическую трубу, отличающееся тем, что труба выполнена с горизонтальной тарелкой вверху, перекрывающей ее, при этом под тарелкой в стенках трубы на разных уровнях выполнены горизонтальные и наклонные сквозные отверстия, а труба в средней части выполнена с утолщением для опоры и резьбой на средней и нижней ее частях, при этом труба с тарелкой помещена в полый колпак с днищем в виде усеченного конуса со сквозным отверстием по центру соосным с трубой, по диаметру меньше диаметра тарелки, но соразмерным с диаметром трубы, а в нижней части колпака на внутренней его поверхности нанесена резьба, соответствующая наружной резьбе средней (опорной) части трубы, при этом внутренняя плоскость днища колпака отстоит от плоскости тарелки на расстояние, обусловленное конусом естественного откоса сыпучего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2