|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Изобретение относится к устройствам для псевдоожижения зернистых материалов и предназначено для использования в реакторах кипящего слоя как в научных исследованиях, так в технологических производственных процессах. Технический результат: повышение эффективности теплообмена в процессе обработки материалов в реакторе кипящего слоя, а также обеспечение дифференцированного ввода через решетку газов-реагентов различного состава. Газораспределительная решетка 1 по первому варианту содержит распределитель газов в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру в виде сборки из кольцевых дисков 3 с вертикальным разгрузочным отверстием 9. Соотношение диаметров дисков 3 выбрано в интервале d/d i-1 = 3,4-3,5, где d - диаметр отверстия в первом верхнем диске, a d i-1 - диаметр отверстия в i-м нижнем диске. Угол α при вершине пирамидальной структуры равен углу естественного откоса псевдоожижаемого материала. Решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды из дисков 3, отделенные друг от друга распорными средствами 5 в виде калиброванных прокладок толщиной не менее 0,5 мм с образованием газопроводящих каналов 15, связанных с подрешеточным пространством 8 корпуса 2 реактора. Каждый диск 3 снабжен цилиндрической вставкой 6 с образованием вертикальных газоподводящих каналов 7 в подрешеточном пространстве 8, соединенных с зоной 14 кипящего слоя корпуса 2 реактора. По второму варианту газораспределительная решетка 1 содержит пирамидальную решетчатую структуру в виде сборки из вставленных друг в друга конусов 4 с отношением диаметров d 1 /d i = 3,4-3,5 (d i равно диаметру вертикального разгрузочного отверстия 9).
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к устройствам для псевдоожижения зернистых материалов и предназначено для использования в реакторах кипящего слоя как в научных исследованиях, так в технологических производственных процессах. Технический результат: повышение эффективности теплообмена в процессе обработки материалов в реакторе кипящего слоя, а также обеспечение дифференцированного ввода через решетку газов-реагентов различного состава. Газораспределительная решетка 1 по первому варианту содержит распределитель газов в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру в виде сборки из кольцевых дисков 3 с вертикальным разгрузочным отверстием 9. Соотношение диаметров дисков 3 выбрано в интервале d/d i-1 = 3,4-3,5, где d - диаметр отверстия в первом верхнем диске, a d i-1 - диаметр отверстия в i-м нижнем диске. Угол α при вершине пирамидальной структуры равен углу естественного откоса псевдоожижаемого материала. Решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды из дисков 3, отделенные друг от друга распорными средствами 5 в виде калиброванных прокладок толщиной не менее 0,5 мм с образованием газопроводящих каналов 15, связанных с подрешеточным пространством 8 корпуса 2 реактора. Каждый диск 3 снабжен цилиндрической вставкой 6 с образованием вертикальных газоподводящих каналов 7 в подрешеточном пространстве 8, соединенных с зоной 14 кипящего слоя корпуса 2 реактора. По второму варианту газораспределительная решетка 1 содержит пирамидальную решетчатую структуру в виде сборки из вставленных друг в друга конусов 4 с отношением диаметров d 1 /d i = 3,4-3,5 (d i равно диаметру вертикального разгрузочного отверстия 9).
Евразийское (21) 201200608 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. B01J8/44 (2006.01)
2013.09.30 F23C10/20 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки
2012.03.02
(54) ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ РЕАКТОРА КИПЯЩЕГО СЛОЯ (ВАРИАНТЫ)
(96) 2012/EA/0013 (BY) 2012.03.02
(71) Заявитель: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ИНСТИТУТ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА ИМЕНИ А.В. ЛЫКОВА НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ
НАУК БЕЛАРУСИ" (BY)
(72) Изобретатель:
Бородуля Валентин Алексеевич, Виноградов Леонид Михайлович, Акулич Андрей Владимирович, Гребеньков Анатолий Жоресович (BY)
(74) Представитель:
Самцов В.П. (BY)
(57) Изобретение относится к устройствам для псевдоожижения зернистых материалов и предназначено для использования в реакторах кипящего слоя как в научных исследованиях, так в технологических производственных процессах. Технический результат: повышение эффективности теплообмена в процессе обработки материалов в реакторе кипящего слоя, а также обеспечение дифференцированного ввода через решетку газов-реагентов различного состава. Газораспределительная решетка 1 по первому варианту содержит распределитель газов в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру в виде сборки из кольцевых дисков 3 с вертикальным разгрузочным отверстием 9. Соотношение диаметров дисков 3 выбрано в интервале d/di-1 = 3,4-3,5, где d - диаметр отверстия в первом верхнем диске, a di-1 - диаметр отверстия в i-м нижнем диске. Угол а при вершине пирамидальной структуры равен углу естественного откоса псевдоожижаемого материала. Решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды из дисков 3, отделенные друг от друга распорными средствами 5 в виде калиброванных прокладок толщиной не менее 0,5 мм с образованием газо-проводящих каналов 15, связанных с подрешеточ-ным пространством 8 корпуса 2 реактора. Каждый диск 3 снабжен цилиндрической вставкой 6 с образованием вертикальных газоподводящих каналов 7 в подрешеточном пространстве 8, соединенных с зоной 14 кипящего слоя корпуса 2 реактора. По второму варианту газораспределительная решетка 1 содержит пирамидальную решетчатую структуру в виде сборки из вставленных друг в друга конусов 4 с отношением диаметров di/di = 3,4-3,5 (di равно диаметру вертикального разгрузочного отверстия
9).
МПК7: B01J8/24 В 01J 8/26 B01J8/44 F 23G 5/00
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ РЕАКТОРА КИПЯЩЕГО СЛОЯ (варианты)
Изобретение относится к устройствам для псевдоожижения зернистых материалов и предназначена для использования в реакторах кипящего слоя как в научных исследованиях, так в технологических производственных процессах.
Известны устройства псевдоожижения твердого зернистого материала, снабженные газораспределительными устройствами в виде металлических решеток [1, 2, 3]. Подобные газораспределительные аппараты применяются в крупных и мелких промышленных установках. В них не обеспечивается равномерный эффективный режим псевдоожижения из-за недостаточного распределения воздуха по сечению аппарата. В результате проходящий агент образует газовые пузыри в толще слоя, что приводит к фонтанирующему кипящему слою. Фонтанирующий кипящий слой крайне нежелателен, так как ведет к неравномерному распределению зернистого материала по сечению аппарата.
Известен аппарат для проведения процессов в кипящем слое [4], в котором для обеспечения регулярного перетекания сыпучего материала при малом гидравлическом сопротивлении решетки и слоя, предусмотрена компенсирующая емкость, соединенная с переточным устройством, нижняя часть которого выполнена в виде седловины с расположенным в ней клапаном. Недостатком аппарата является сложность конструкции и не эффективная работа газораспределительного устройства.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению конструкция газораспределительной решетки, применяемой в системе с реактором кипящего слоя для сжигания твердых органических отходов, в частности шин, выбранная в
качестве прототипа [5]. Газораспределительная решетка является частью периферийного распределителя воздуха, размещенная внутри корпуса реактора. Распределитель воздуха содержит устройство приточной нагнетательной вентиляции, размещенное в области кипящего слоя, к которому подается сжатый воздух, емкость нижнего дозатора, включающего нисходящие и восходящие ярусы поверхностей сопредельно расположенных уступами с кипящим слоем в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры. Решетчатая структура включает множество ступенчатых пластинчатых рядов, сужающихся от периферии к центру и множество центрально нисходящих, направленных механизмов распределения псевдоожиженного воздуха. Смежные поверхности отделены друг от друга распорными средствами, вставленными между ярусами, через которые подается сжатый воздух с образованием воздушных каналов, связывающих область повышенного давления реактора с топкой.
Недостатком газораспределительной решетки является неравномерное распределение зернистого материала по сечению корпуса реактора, что снижает эффективность процессов теплообмена в кипящем слое.
Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение эффективности теплообмена в процессе обработки материалов в реакторе кипящего слоя.
Техническим результатом изобретения является обеспечение дифференцированного ввода в реактор кипящего слоя через газораспределительную решетку газов-реагентов различного химического и компонентного состава.
Вариант 1. Технический результат достигается тем, что в газораспределительной решетке для реактора кипящего слоя, содержащей распределитель газов в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру и вертикальное разгрузочное отверстие,
при этом решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды, отделенные друг от друга распорными средствами с образованием газопро-водящих каналов, связанных с подрешеточным пространством реактора, согласно изобретению, ступенчатые пластинчатые ряды пирамидальной решетчатой структуры смонтированы в виде сборки из кольцевых дисков с соотношением диаметров d/dj.i= 3,4-3,5, где d - диаметр отверстия в первом верхнем диске, a dj.j - диаметр отверстия в i-ом нижнем диске с углом а при вершине пирамидальной структуры, равным углу естественного откоса псев-доожижаемого материала и выполнены с возможностью ярусного секционирования ввода газовой смеси по высоте входной конической части реактора, при этом распорные средства выполнены в виде калиброванных вставок толщиной не менее 0,5мм, а каждый диск снабжен цилиндрической вставкой с образованием вертикальных каналов в подрешеточном пространстве, соединенных с зоной кипящего слоя реактора.
Цилиндрическая вставка содержит стенки толщиной не менее 0,4мм.
Толщина кольцевого диска в сборке составляет не менее 1,0мм.
Вариант 2. Технический результат достигается тем, что в газораспределительной решетке для реактора кипящего слоя, содержащей распределитель газа в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру, и вертикальный разгрузочный лоток, при этом решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды, отделенные друг от друга распорными средствами с образованием воздушных каналов, связанных с подрешеточным пространством реактора, согласно изобретению, ступенчатые пластинчатые ряды пирамидальной решетчатой структуры смонтированы в виде сборки из вставленных друг в друга конусов с углом а при вершине конуса равным углу естественного откоса псевдо-ожижаемого материала и отношением диаметров di/di,= 3,4 - 3,5, где di -диаметр отверстия в основании первого верхнего конуса, a dj - диаметр отверстия при вершине i-ro нижнего конуса и равный диаметру вертикального
разгрузочного отверстия, и выполнена с возможностью ярусного секционирования ввода газовой смеси по высоте входной конической части реактора, при этом распорные средства выполнены в виде калиброванных вставок толщиной не менее 0,5мм, а каждый конус снабжен цилиндрическим стаканом с образованием вертикальных каналов в подрешеточном пространстве, соединенных с зоной кипящего слоя реактора.
Цилиндрическая вставка содержит стенки толщиной не менее 0,4мм.
Толщина стенки конуса в сборке составляет не менее 1,0мм.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-3.
На фиг 1. представлена принципиальная схема реактора кипящего слоя с газораспределительной решеткой.
На фиг. 2 - вид газораспределительной решетки в виде сборки из кольцевых дисков с цилиндрическими стаканами.
На фиг. 3 - вид размещения в корпусе реактора решетчатой структуры виде сборки из множества вставленных друг в друга конусов.
Вариант 1. Газораспределительная решетка 1 смонтирована в корпусе 2 реактора кипящего слоя и содержит пирамидальную решетчатую структуру в виде сборки из кольцевых дисков 3 с соотношением диаметров d/dj.i= 3,4 -3,5 и углом а при вершине пирамидальной структуры равным углу естественного откоса (внутреннего трения) для псевдоожижаемого материала; распорные средства 5 в виде калиброванных прокладок с образованием щелевых каналов 15, цилиндрические вставки 6, образующие газоподводящие каналы 7 в подрешеточном пространстве 8 реактора, разгрузочныое отверстие 9, связанное с разгрузочной емкостью 10 для выгружаемых частиц 11 из псевдокипящего слоя, канал 12 и 13для подачи газа в зону 14 с кипящим слоем корпуса 2 реактора.
По варианту 2 газораспределительная решетка 1, в отличие от первого варианта , содержит пирамидальную решетчатую структуру в виде сборки из вставленных друг в друга конусов 4 с отношением диаметров di/di,= 3,4-3,5 (d; - равно диаметру вертикального разгрузочного отверстия 9), а угол а при
вершине конуса 4 равен углу естественного откоса (внутреннего трения) для обрабатываемого материала.
Реактор с газораспределительной решеткой 1 для кипящего слоя работает следующим образом. Собирают пирамидальную решетчатую структуру, при этом в корпус 2 реактора кипящего слоя монтируют газораспределительную решетку 1 либо по первому варианту, в виде сборки из кольцевых дисков 3, или по второму варианту, в виде сборки из вставленных друг в друга конусов 4 с углом а при вершине пирамидальной структуры равным углу естественного откоса (внутреннего трения) для обрабатываемого материала. В корпус 2 реактора загружают обрабатываемый материал, например, поликристаллический кремний, подготавливают аппаратуру и приборы контроля (на чертеже не показано). Далее в корпус 2 реактора по каналам 12 и 13 подают псевдоожижающий газ в зону 14 с кипящим слоем частиц И. Псевдо-ожижающий газ из подрешеточного пространства 8 по каналам 7, образованным стенками цилиндрических вставок 6, по щелевым каналам 15 между кольцевыми дисками 3 (по первому варианту) или между вставленными друг в друга конусами 4 (по второму варианту) равномерно поступает в зону 14 в корпусе 2 реактора, где формируется из псевдоожиженных частиц 11 режим кипящего слоя. В процессе обработки в кипящем слоем частиц 11, для регулирования и оптимизации физико-химических реакций, по каналам 7, образованным стенками цилиндрических вставок 6, и далее по щелевым каналам 15 между кольцевыми дисками 3 (по первому варианту) или между вставленными друг в друга конусами 4 (по второму варианту) подают в зону 14 реактора с кипящим слоем газы-реагенты заданного химического и компонентного состава.
Выбранные параметрические соотношения газораспределительной решетки d/dj.i, di/dj, и угла а при вершине пирамидальной решетчатой структуры (равного углу естественного откоса обрабатываемого материала) по первому и второму вариантам изобретения позволяют обеспечить высокую эффективность теплообмена между частицами кипящего слоя и рассчитывают-
ся, в частности, для дисковой пирамидальной структуры следующим образом:
. _jy _ (P-cl)tgg+2h2
где D - внутренний диаметр корпуса 2 реактора, кг - толщина кольцевого диска 3,
Л2 - толщина калиброванных вставок 5,
а - угол естественного откоса,
tga
Важным результатом изобретения, в отличие от прототипа, является реализованная конструктивно возможность вводить отдельно по каждому каналу 7 через щелевые каналы 15 в корпус 2 реактора газы-реагенты разного состава, что позволяет избирательно регулировать теплообменные и физико-химические процессы в зоне кипящего слоя и получать высокое качество материалов.
Как видно из уровня техники, техническое решение газораспределительной решетки для реактора кипящего слоя отвечает условиям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень". Конструкция газораспределительной решетки может быть изготовлена известными средствами из доступных материалов, а изобретение соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость".
Источники информации:
1. DE 2014809 В2, 02.03.1978.
2. WO 03/090919, 06.11.2003.
3. RU 2149683 С1, 27.05.2000.
4. SU 676315 А2, 30.09. 1979.
5. US 5,060,584 29.10.1991 (прототип).
Формула изобретения
1. Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя, содержащая распределитель газов в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру, и вертикальное разгрузочное отверстие, при этом решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды, отделенные друг от друга распорными средствами с образованием газопроводящих каналов, связанных с подрешеточным пространством реактора, отличающаяся тем, что ступенчатые пластинчатые ряды пирамидальной решетчатой структуры смонтированы в виде сборки из кольцевых дисков с соотношением диаметров d/d\.\= 3,4-3,5, где d - диаметр отверстия в первом верхнем диске, a dj.i - диаметр отверстия в i-ом нижнем диске с углом а при вершине пирамидальной структуры, равным углу естественного откоса псевдоожижаемого материала, и выполнены с возможностью ярусного секционирования ввода газовой смеси по высоте входной конической части реактора, при этом распорные средства выполнены в виде калиброванных вставок толщиной не менее 0,5мм, а каждый диск снабжен цилиндрической вставкой с образованием вертикальных каналов в подрешеточном пространстве, соединенных с зоной кипящего слоя реактора.
2. Газораспределительная решетка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая вставка содержит стенки толщиной не менее 0,4мм.
3. Газораспределительная решетка по п.1, отличающаяся тем, что толщина кольцевого диска в сборке составляет не менее 1,0мм.
4. Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя, содержащая распределитель газа в форме конусообразной пирамидальной решетчатой структуры, сужающейся от периферии к центру, и вертикальный разгрузочный лоток, при этом решетчатая структура включает ступенчатые пластинчатые ряды, отделенные друг от друга распорными средствами с образованием воздушных каналов, связанных с подрешеточным пространством
2.
реактора, отличающаяся тем, что ступенчатые пластинчатые ряды пирамидальной решетчатой структуры смонтированы в виде сборки из вставленных друг в друга конусов с углом а при вершине конуса равным углу естественного откоса псевдоожижаемого материала и отношением диаметров di/dj,= 3,4-3,5 где di - диаметр отверстия в основании первого верхнего конуса, а d; - диаметр отверстия при вершине i-ro нижнего конуса и равный диаметру вертикального разгрузочного отверстия, и выполнена с возможностью ярусного секционирования ввода газовой смеси по высоте входной конической части реактора, при этом распорные средства выполнены в виде калиброванных вставок толщиной не менее 0,5мм, а каждый конус снабжен цилиндрическим стаканом с образованием вертикальных каналов в подрешеточном пространстве, соединенных с зоной кипящего слоя реактора.
5. Газораспределительная решетка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая вставка содержит стенки толщиной не менее 0,4мм.
6. Газораспределительная решетка по п.1, отличающаяся тем, что толщина стенки конуса в сборке составляет не менее 1,0мм.
5.
Заявитель: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ИНСТИТУТ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА ИМЕНИ А. В. ЛЫКОВА НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ"
I I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа)
? Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: ВО1J8/44 (2006.01)
F2SC10/20 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
B01J 8/00, 8/02, 8/04, 8/18, 8/24, 8/26, 8/44, 19/00, 19/24-32/00, F23C 10/00, 10/18, 10/20, F23G 5/00, 5/30, F26B 3/00-3/08
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория* Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей Относится к пункту №
A RU 2341739 С1 (КОЧЕТОВ ОЛЕГ САВЕЛЬЕВИЧ и др.) 20.12.2008 1-6
A US 5060584 A (ENERGY PRODUCTS OF IDAHO) 29.10.1991 1-6
A SU 1031496 А (СЕВЕРОДОНЕЦКИЙ ФИЛИАЛ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО- 1-6
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И КОНСТРУКТОРСКОГО ИНСТИТУТА ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ и др.) 30.07.1983
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т"
"Y"
"L"
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
документ, являющийся патентом-аналогом
документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
23 ноября 2012 (23.11.2012)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
(ЛС^ Т. А. Леднева
Телефон № (499) 240-25-91
Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя (варианты)
Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя (варианты)
Фиг. 1
Фиг. 1
Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя (варианты)
Газораспределительная решетка для реактора кипящего слоя (варианты)
Фиг. 2
Фиг. 2
|
