Устройство для обработки горячих газов, в частности, для охлаждения, обеспыливания и насыщения водяными парами газов, получаемых в напорных реакторах

Устройство для обработки горячих газов, в частности, для охлаждения, обеспыливания и насыщения водяными парами газов, получаемых в напорных реакторах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: устройство предназначено для охлаждения, обеспыливания и насыщения водяным паром газов, образующихся в реакторе под давлением в ходе газификации пылеобразного горючего. Сущность изобретения: устройство содержит реактор 1, переходник 2, резервуар 3, распылительное устройство в виде сопел 4 на коллекторах 5 и 6 и сопел 8 на коллекторе 7, газоотводной патрубок 9, конусообразную конфузорную вставку 12 с эллиптическим в сечении срезом нижней кромки 17, охлаждаемый отрезок трубы 15 снаружи переходника 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!!) (5!)5 В 01 О 47/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "

К ПАТЕНТУ

72!

74

77 (21) 4743528/26 (22) 19.03.90 (46) 23.07.93. Бюл. % 27 (31) W P С 10 J/327128.0 (32) 31.03.89 (33) ОЕ (71) Бреннштоффинститут Фрайберг (DE) (72) Манфред Шингнитц, Ханс-Петер Минак, Антон Альтхапп, Хельмут Пайзе, Рольф Тесмер, Хайнц Манн, Матиас Штрайхер, Райнер Болцек.и Фридрих Бергер (DE) (56) Патент Ф РГ ЬЬ 255637, кл. С 10 К 1/04, 1976.

ПатентФРГМ3201526,кл. C1033/84, 1984.

Патент США hb 3456928, кл. С 10 К 1/08, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ, ОБЕСПЫЛИВАНИЯ И НАСЫЩЕНИЯ ВОДЯНЫМИ ПАРАМИ ГАЗОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ В НАПОРНЫХ РЕАКТОРАХ (57) Использование: устройство предназначено для охлаждения. обЕспыливания и насыщения Водяным парОМ газов, образующихся в реакторе под давлением в ходе газификации пылеобразного горючего.

Сущность изобретения: устройство содержит реактор 1, переходник 2, резервуар 3, распылительное устройство в виде сопел 4 на коллекторах 5 и 6 и сопел 8 на коллекторе

7, газоотводной патрубок 9, конусообразную конфузорную вставку 12 с эллиптиче- ским s сечении срезом нижней кромки 17, охлаждаемый отрезок трубы 15 снаружи переходника 2. 1 ил.

1829952

Изобретение предназначено для охлаждения, обеспыливания и насыщения водяным паром газов. образующихся в реакторе под давлением в ходе газификации пылеоб-,, разного горючего. 5

Цель изобретения — представление устройства для эффективного охлаждения, частичного обеспыливания.и повышения парциального давления водяного пара в горячих содержащих пыль газах, получаемых 10 из напорных реакторов при газификации горючего, Изобретение имеет целью предложить устройство для обработки горячих газов, в частности для охлаждения, обеспыливания 15 и насыщения водяным паром газов, выходящих из напорных реакторов под давлением

0,5-7,0 М Ра (М Н/м ) и температурах от 700 до 2000 С, путем-распыления охлаждающей жидкости. 20

В соответствии с изобретением такое приспособление для обработки горячих газов, соединенное с.напорным реактором с помощью переходника, с целью повышения эффективности процесса и надежности в 25 эксплуатации снабжается конфузорной конусообразной вставкой. Вставка закрепляется по периметру большого основания к стенке резервуара выше газоотводного патрубка. Нижний кон -q конфузорной вставки 0 выполнен с эллиптическим в сечении срезом нижней кромки, причем большая ось эллипса расположена в плоскости,.образованной осью газоотводного патрубка и осью резервуара и наклонена в направлении ra- З5 зоотводного патрубка, а ее нижняя точка фиксируется на уровне между самой нижней точкой патрубка и уровнем жидкости в водяной ванне. Переходник на нижнем свободном конце экранирован снаружи охлаж- 40 даем ым отрезком трубы. Сопла распылительного устройства обьединены кольцевыми коллекторами. Коллектор сопел верхнего уровня размещен в рециркуляци- онном пространстве резервуара на уровне 45 нижней части переходника, а сопла нижнего уровня скомпонованы со взаимным смещением в виде двух размещенных друг над другом рядов и ориентированы радиально в район свободной струи потока газа на выхо- 50 де из переходника.

Подлежащий охлаждению и очистке газ выходит в виде свободной струи из нижней части напорного реактора через переходник в направлении увлажнительного уст- 55 ройства, такого же или большего по размеру диаметра, как и напорный реактор, В нижней части этой системы охлаждения находится водяная ванна. в которой происходит осаждение шлаков. Шлаки сбрасываются известным способом (порционно). а избыточная вода отводится при поддержании постоянного уровня жидкости.

Непосредственна ниже выходного отверстия патрубка вне свободной струи уровень сопел устанавливается таким образом, чтобы сопла разбивали выходящую из реактора струю горячего газа под прямым углом, т.е. чтобы ось свободной струи и ось распылительного устройства находились под прямым углом или почти под прямым углом друг к- другу, Количество расположенных радиально сопел выбирается таким образом, чтобы поверхность рубашки свободной струи полностью перекрывалась углом сопел. Сопла располагают на распылительном устройстве так, чтобы нижний край переходника между напорным реактором и увлажнительным резервуаром выходил на охлаждающий агент. Для этой же цели служит охлаждаемый отрезок трубы, экранирующий нижний свободный конец переходника. Количество воды, используемой в качестве охлаждающей жидкости, регулируется таким образом, чтобы испарялась не вся вода, а оставшееся количество связывало бы частицы пыли и отводило бы их в водяную ванну. Водяная ванна монтируется снизу и представляет собой коническое устройство, что предотеращаетобразование отложений иэ гранулята шлаков и пыли. Охлаждение газов распыляемой водой можно сделать более эффективным, если выполнить сопла в виде двух лежащих один над другим уровней. Эффект такого расположения состоит в том, что капельки из сопла на нижнем уровне в результате охлаждения способны глубже проникать в струю газа под влиянием распыления на верхнем уровне, что способствует лучшему перемешиванию газа и распыляемой воды, Эффект обеспыливания повышается также.за счет того, что в верхней части увлажняющего устройства е области рециркуляции газа между охлаждаемым участком трубы и стенкой резервуара устанавливается еще один внешний уровень сопел, распыляющий охлаждающую жидкость вертикально в направлении вниз, причем соответс;вующие параметры сопел дают больший диаметр капель.

Гакое устройство позволяет значительно разгрузить или даже полностью заменить систему обеспыливания.

Отведение газа иэ увлажняющего устройства выполняется таким образом, чтобы поток отходящего гаэг, по воэможности, не касался систем охлаждения и обеспыливания, и чтобы между входным и выходным отверстиями не возникали турбулентные

1829952 потоки, Для этой цели служит конусообразная конфуэорная вставка, предназначенная для подачи симметричного оси потока газа из бокового положения патрубка на сопло, что обеспечит нормальное функционирование процессов охлаждения и увлажнения.

При этом большая ось эллипса располагается в плоскости оси гаэоотводного патрубка и оси резервуара. По нижчей кромке гаэ равномерно без задержки над водяной ванной через пространство между конфузорной вставкой и рубашкой поступает в гаэоотводный патрубок.

Описанное здесь устройство имеет существенное преимущество. а именно: оно позволяет регулировать потребность в воде при изменении нагрузки. .е. экономить во.ду. Дополнительно существенно ограничивается образование отложений на внутренних деталях, что снйжает износ и выход системы из строя.

Изобретение иллюстрируется следующим примером, а также. чертежом.

Устройство для обработки горячих газов содержит напорный реактор 1, переходник 2, увлажнительный резервуар 3, распылительное устройс,.во в виде сопел 4, размещенных на нижнем уровне со взаим-. ным смещением на кольцевых коллекторах

5 и 6, и с радиальной ориентацией и расположенных на кольцевом коллекторе 7 сопел

8, вертикально ориентированных по потоку на верхнем уровне, газоотводной.патрубок

9, отверстие 10, конус 11, конусообразную конфузорную вставку 12 с эллиптическим в сечении срезом нижней кромки, патрубок

13 для отвода воды и частиц иэ водяной ванны 14, охлаждаемый отрезок трубы 15, размещенный снаружи переходника 2 вставка 12 имеет большее основание 16 и нижнюю кромку 17, Устройство работает следующим образом.

Горячий, содержащий пыль, гаэ от газификации, поступает из реактора 1 под давлением через переходник 2 в увлажнительный резервуар 3, где газ охлаждается путем распыления воды из расположенных друг над другом кольцевых коллекторов 5, 6. Для более эффективного охлаждения используется конфуэорная конусообразная вставка, прикрепленная по периметру большего основания к стенке резервуара. При этом, сопла располагают таким образом, чтобы конфузорная вставка не доходила до нижней кромки переходника 2.

Газ проходит дальше вниз к водяной ванне

14. Там направлениедвижения гаэаизменяется, и газ через выходной патрубок 9, расположенный выше уровня воды, поступает на резкое охлаждение, Уменьшив поток газа на выходе из гаэоотводного патрубка 9 за счет вставки 12 имеющей вид конуса, пускают газ в направлении сверху вниз, что исключает образование асимметричных турбулентных потоков на выходе. Удаление пыли из газа стимулируется за счет распыления воды из кольцевого коллектора 7 с помощью ориентированного вниз кониче10 ского устройства при использовании сопла

8, обеспечивающего относительно большой диаметр частиц, в результате чего происходит дальнейшее обеспыливание газа. смесь собирается в водяной ванне 14, причем твердые компоненты периодически сбрасываются через отверстие 10, а вода выводится по трубе через патрубок 13. Для защиты нижней кромки горячего переходника 2 от прямого удара капель через кольцевой коллектор 5 подключается, например, 20 охлаждаемый водой короткий отрезок трубы 15„так как уровень сопел.4 конфузорной вставки при изменении нагрузки может изменяться:

Реакционное пространство реактора 1, используемое для газификации угольной пыли через переходник 2, соединяется с резервуаром 3 увлажняющего устройства. По30 следнее. снабжено набором сопел; соединенных кольцевым коллектором 7.

Коллектор 7 сопел верхнего уровня размещается на уровне нижней части переходника, а сопла нижнего уровня скомпонованы

35 со взаимным смещением в виде двух разведенных друг над другом рядов, ориентированных радиально в район свободной струи газа на выходе из переходника, В нижней части резервуара 3 увлажняющего устройства сбоку находится гаэоотводный патрубок 9, а в дне конуса

11-отверстие 10, где с помощью патрубка

40 для слива воды 13 поддерживается примерно постоянный уровень жидкости. Выше этого уровня вставляется конусообразная вставка 12, прикрепленная по периметру основания 16 к стенке резервуара над газоотводным патрубком, выполненная с эллип50 тическим в сечении срезом нижней кромки, причем большая ось эллипса расположена в плоскости оси газоотводного патрубка 9 и оси резервуара, и наклонена в направлении оси патрубка с.фиксацией нижней точки на уровне между самой низкой точкой гаэоотводного патрубка и уровнем жидкости e eo55 дяной ванне. Нижняя часть переходника экранируется охлаждаемым снаружи отрезком трубы 15. Кольцевой коллектор 7 с направленными вертикально вниз соплами 8

15. Содержащая пыль и частицы воды

1829952

Составитель С.Беккер

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А,Обручар

Редактор Т,Шагова

Заказ 2484 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 располагается в пространстве между переходником 2 и стенкой резервуара.

Горячий газ, содержащий пыль и шлаки, из напорного реактора 1 через переходник

2 поступает в виде свободной струи в резервуар 3 увлажняющего устройства, где производится его охлаждение:и насыщение водяным паром. Охлажденный газ проходит через конфузорную вставку 12, изменяет направление своего движения v ванны 14 и выходит из увлажняющего устройства через газоотводный патрубок 9. Конструкция конфузорной вставки 12 вынуждает отдельный симметричный оси поток газа из бокового отверстия патрубка двигаться в направлении сопел.

Как показали опыты, повышенный эффект охлаждения достигается, в первую очередь, за счет двух ярусов сопел 4, располагающихся по радиусу, в то время как вертикально направленные сопла 8 в рециркуляционном пространстве резервуара препятствуют обратному потоку горячего несколько охлажденного воздуха и усиливают эффект обеспыливания. Радиально направленные сопла 4, особенно на нижнем уровне и относящиеся к нему кольцевые коллекторы 5, 6, препятствуют осаждению шламов. Содержащиеся в газе частицы шлаков, осаждаются на участке изменения направления потока, попадают в водяную баню и сбрасываются через отверстие 10 в днище.

Формула изобретения

Устройство для обработки горячих газов, в частности для охлаждения, обеспыливания и насыщения водяными парами газов, получаемых в напорных реакторах, содержащее переходник, соединенный с реактором и частично заглубленный в увлажнительный резервуар, снабженный водяной ванной и распылительным устройством в

5 виде сопл, размещенных на верхнем уровне с ориентацией по потоку и на нижнем уровне, газоотводной патрубок, размещенный под распылительным устройством и над водяной ванной, патрубок для отвода воды и

10 частиц из водяной ванны, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности процесса и надежности в работе устройства, оно снабжено конфузорной конусообразной вставкой, прикрепленной

15 по периметру большего основания к стенке резервуара над газоотводным патрубком, выполненной с эллиптическим в сечении срезом нижней кромки, при этом большая ось эллипса расположена в плоскости оси

20 газоотводного патрубка и наклонена в направлении газоотводного патрубка с фиксацией нижней точки на уровне между самой близкой точкой патрубка и уровнем жидкости в водяной ванне, переходник на нижнем

25 свободном конце экранирован охлаждаемым снаружи отрезком трубы, сопла распылительного устройства объединены соответственно кольцевыми коллекторами, причем коллектор сопл верхнего яруса

30 размещен в рециркуляционном пространстве резервуара на уровне нижней части переходника. а сопла нижнего яруса скомпонованы со взаимнйм смещением в виде двух размещенных друг йад другом рядов

35 и ориентированы радиально в район свободной струи потока на выходе из переходника.