Влияние параметров гидродинамического режима ванны на эффективность вовлечения твердых частиц в барботажные столбы

Для процесса газификации важно, чтобы гидродинамический режим шлаковой ванны обеспечивал интенсивное вовлечение угольных частиц на всем протяжении барботажных столбов, так как это обеспечивает полноту использования дутья и хорошую те­плопередачу от барботажных столбов шлаковой ванне.

Рисунок 12.8. Схема отбора проб в барботажных столбах 1,2- места отбора проб

При физическом моделировании исследовали влияние параме­тров гидродинамического режима ванны на содержание модель­ных частиц фракции 0,5-1,25 мм внутри барботажных столбов на двух характерных уровнях: нижнем, в зоне ввода дутья в ванну (рис 12.8, поз. 1) и верхнем, на уровне примерно половины высо­ты барботажного столба (рис. 12.8, поз. 2).

В опытах варьировали высоту ванны: 20, 40 и 80 мм, а также расход дутья на одну фурму - 37,5 л/мин и 48,45 л/мин.

В торцевых зонах ванны при любом режиме продувки содержа­ние частиц существенно выше, чем в остальной ванне. Поэтому исследовали эффективность захвата частиц как в струи централь­ных фурм (обозначенных на графиках индексом А), так и крайних фурм, расположенных у торцевых стенок модели (индекс Б), Полученные в опытах данные представлены в графическом виде на рис. 12.9-12.12.

Рисунок 12.9. Влияние количества частиц в ванне на их содержание в барботаж­ных столбах (уровень жидкости над фурмами 20 мм, расходы дутья 37,5 л/мин и 48,45 л/мин)

Из рис. 12.9-12.11 видно, что во всем диапазоне содержаний модельных частиц в жидкости с увеличением высоты ванны над фурмами (при одинаковом расходе дутья) содержание частиц в верхней части барботажного столба центральной фурмы (поз. Б2) уменьшается.

Рисунок 12.10.

Рисунок 12.11. Влияние количества частиц в ванне на их содержание в барботаж­ных столбах (уровень жидкости над фурмами 80 мм, расходы дутья 37,5 л/мин и 48,45 л/мин)

Для наглядности на рис. 12.12 приведены конкретные зависимо­сти влияния высоты ванны (при постоянном расходе дутья на фурму 37,5 л/мин) на содержание частиц в поз. Б2 при малом насыщении суспензии (Собщ=1% (масс.)) и в режиме существования сплошного слоя частиц на поверхности ванны (Собщ= 9%).

В обоих случаях увеличение высоты ванны в два раза (в сравнении с базовым вариантом) приводит к одинаковому уменьшению содер-

Рисунок 12.12. Влияние высоты ванны над фурмами на содержание частиц в барбо­тажных столбах (поз. Б1, Б2, расход дутья 37,5 л/мин) при Собщ: а) 1 %>; б) 9 %

жания твердых частиц в верхней части барботажных столбов - в 1,37 раза. При этом содержание частиц в барботажных столбах на уровне фурм с увеличением высоты ванны существенно не изменяется.

Эффективность захвата частиц в барботажные столбы невозможно анализировать в отрыве от данных о распределении частиц в осталь­ной ванне. Сопоставление с данными раздела 12.1 о распределении модельных частиц вне барботажных столбов показывает, что в барбо­тажных столбах их содержание ниже, чем в остальной части ванны. Это различие более выражено в верхних горизонтах ванны.

Так, при Собщ=1% (масс.), высоте ванны 40 мм и расходе дутья на фурму 37,5 л/мин содержание частиц в верхней части барботажно­го столба центральной фурмы было в 7,7 раз меньше, чем в обла­сти поверхностного слоя ванны в поз. 1, и в 13,2 раза меньше при Собщ= 9% (рис 12.5 и 12.10). В то же время, на уровне фурм при Сбщ=1% (масс.) содержание частиц в барботажном столбе централь­ной фурмы было в 6,4 раза ниже, чем в окружающей жидкости, а при С = 9% это соотношение незначительно изменилось и стало рав­ным 7,0 (рис. 12.7 и 12.10).

Анализ рис. 12 9-12.11 показывает, что содержание частиц в верхней части барботажных столбов центральных фурм при уве­личении насыщенности суспензии от 1 до 9% (от массы жидкой ванны) возрастало незначительно (не более чем на 15-20%), а на уровне фурм практически не изменялось

При увеличении расхода дутья с 37,5 л/мин до 48,75 л/мин содер­жание частиц в барботажных столбах на уровне фурм изменяется очень слабо (рис 12.10), что соответствует практическому постоян­ству содержания частиц в ванне (поз. 1,2,4, рис. 11.4) на этом уровне (раздел 12.1).

Увеличение расхода дутья влекло за собой незначительное сни­жение содержания частиц в верхней части барботажных столбов (рис 12 9-12 11).

Содержание частиц в нижней части барботажного столба у фурм, ближайших к торцам модели (в поз. А1), всегда несколько выше (при­мерно в 1,2-1,3 раза), чем в аналогичной позиции в барботажном стол­бе центральной фурмы Б1 (рис. 12 9-12.11). При увеличении расхода дутья до 48,75 л/мин, содержание частиц в барботажных столбах в поз. А1 практически не изменялось (снижалось от 0,36% до 0,30%).

Содержание частиц в верхней части барботажных столбов у крайних фурм (поз. А2), как и для поз А1, всегда было выше (так­же примерно в 1,2-1,3 раза), чем в аналогичной позиции в барбо­тажном столбе центральной фурмы Б2 (рис. 12.9-12.11) При уве­

личении насыщенности суспензии содержание частиц в поз. А2 несколько возрастало: с 0,8% до 1,0% (уровень ванны над фурмами - 20 мм, расход дутья - 37,5 л/мин). При увеличении высоты ванны (с 20 до 40 мм) над фурмами содержание частиц на этом уровне барботажного столба уменьшалось до 0,7-0,9%, при высоте ванны 80 мм над фурмами - становилось еще меньше - 0,5-0,6% (рис. 12.9-12.11).

Увеличение интенсивности продувки приводило к незначительно­му снижению содержания частиц в верхней части барботажных стол­бов фурм, расположенных у торцов модели.

В разделе 12.1 установили, что при использовании модельных частиц средней и мелкой фракций при высоте ванны 80 мм и рас­ходе дутья 48,75 л/мин при всех примененных в опытах насыще­ниях суспензии режим блокировки поверхности сплошным слоем частиц не наблюдается.

Сравним эффективность вовлечения модельных частиц в бар- ботажные столбы при Собщ= 5-9%, в этом, более оптимальном ва­рианте гидродинамического режима, и в «базовом» варианте (с расходом дутья 37,5 л/мин, высотой ванны 40 мм и обычным для процесса Собщ= 3% (масс.)).

Из рис. 12.10 видно, что при режиме по «базовому» варианту в верхней части барботажных столбов в центральной части ван­ны содержание частиц составляло 0,6%. Во втором варианте (рис. 12.11), при Собщ= 5-9%, оно составляло около 0,4% (0,39-0,42%), те было меньше в 1,5 раза. Качественно оценим, как переход от базового к более оптимальному режиму повлиял на общее количе­ство частиц, находящихся в барботажных столбах.

При увеличении высоты ванны в два раза общее количество частиц в соответственно увеличенном объеме барботажного стол­ба (без учета его увеличения из-за увеличения расхода дутья, т.е. оценка по минимальному пределу) увеличивается в 1,33 раза:

Таким образом, при работе с повышенной производительностью (в разделе 12.1 для этого предложено одновременно увеличить рас-

ход дутья и высоту ванны, и работать прт в барботажные

столбы будет поступать достаточное количество угля.

12.3.