Способ сушки суспензий

 

1. СПОСОБ СУШКИ СУСПЕНЗИЙ , преимущественно керамических, путем их распыления с помощью форсунок и контакта с закрученными потоками теплоносителя ,- вводимыми на двух уровнях по высоте сушильной камеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки, повышения качества и производительности по готовому продукту путем равномерного распределения тепловой энергии по высоте и поперечному сечению камеры, увеличения времени контакта фаз и полной ликвидации налипания материала на стенки камеры, потоки теплоносителя вводят в шахматном порядке и направляют в поперечном сечении под углом 100-120° к радиусу камеры, причем на верхнем уровне теплоноситель вводят в среднюю часть факела распыла, а на нижнем уровне - в зоне размещения форсунок, и во всех случаях потоки направляют по восходящей линии под углом 3-12° к горизонтали. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что потоки распределяют по расходу в отношении 1-4 соответственно на верхнем и нижнем уровнях. (Л 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что теплоноситель в камеру подают с температурой 450-500°С, а отводят из нее с температурой 150-200°С.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4{Я) F 26 В 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3705563/24-06 (22) 12.03.84 (46) 23.02.85. Бюл. № 7 (72) В. Д. Лукин, М. П. Радионов, Н. И. Сотников и Л. П. Бевзенко (71) Северно-Западное отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектноконструкторского института «ВНИПИэнергопром» и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (53) 66.047.791. 1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 496032, кл. F 26 В 3/14, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 661206, кл. F 26 В 3/12, 1977. (54) (57) 1. СПОСОБ СУШКИ СУСПЕНЗИЙ, преимущественно керамических, путем их распыления с помощью форсунок и контакта с закрученными потоками теплоносителя, вводимыми на двух уровнях по высоте сушильной камеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки, „SU., 1141280 А повышения качества и производительности по готовому продукту путем равномерного распределения тепловой энергии по высоте и поперечному сечению камеры, увеличения времени контакта фаз и полной ликвидации налипания материала на стенки камеры, потоки теплоносителя вводят в шахматном порядке и направляют в поперечном сечении под углом 100 в 120 к радиусу камеры, причем на верхнем уровне теплоноситель вводят в среднюю часть факела распыла, а на нижнем уровне — в зоне размещения форсунок, и во всех случаях потоки направляют по восходящей линии под углом

3 — 12 к горизонтали.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что потоки распределяют по расходу в отношении 1 — 4 соответственно на верхнем и нижнем уровнях.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что теплоноситель в камеру подают с температурой 450 — 500 С, а отводят из нее с температурой 150 — 200 С.

1141280

Изобретение относится к способам сушки суспензий, преимущественно керамических, и может быть использовано на предприятиях керамической и строительной промышленности, изготавливающих керамические изделия путем прессования пресс-порошка.

Известен способ сушки суспензий путем их распыления форсунками и контакта с нагретым газовым потоком, вводимым радиально к .оси аппарата (1).

Недостатком данного способа является неравномерность распределения тепловой энергии по высоте и поперечному сечению аппарата.

Наиболее близким к изобретению является способ сушки суспензий путем их распыления с помощью форсунок и контакта с закрученными потоками теплоносителя, вводимыми на двух уровнях по высоте сушильной камеры (2).

Недостатками известного способа являют- ся низкие интенсивность процесса сушки, качество продукта и производительность по готовому продукту, связанные с неравномерным распределением тепловой энергии по высоте и поперечному сечению камеры.

Цель изобретения —. интенсификация процесса сушки, повышение качества и производительности по готовому продукту путем равномерного распределения тепловой энергии по высоте и поперечному сечению камеры, увеличения времени контакта фаз и полной ликвидации налипания материала на стенки камеры.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу сушки суспензий, преимущественно керамических, путем их распыления с помощью форсунок и контакта с закрученными потоками теплоносителя, вводимыми на двух уровнях по высоте сушильной камеры потоки теплоносителя вводят в шахматном порядке и направляют в поперечном сечении под углом 100 †1 к радиусу камеры, причем на верхнем уровне теплоноситель вводят в среднюю часть факела распыла, а на ниж- нем уровне — в зоне размещения форсунок, и во всех случаях потоки направляют по восходящей линии под углом 3 — 12 к горизонтали.

Кроме того, потоки распределяют по расходу в отношении 1 — 4 соответственно на верхнем и нижнем уровнях.

Г1ри этом теплоноситель в камеру подают с температурой 450 — 550 С, а отводят из нее с температурой 150 †2 С.

На фиг. 1 представлена распылительная сушилка, реализующая способ сушки суспензий, продольный разрез; на фиг, 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 1.

Сушилка содержит камеру 1, выполненную из верхней цилиндрической и нижней конической частей, форсунки 2 для распыления суспензии, коллектор 3 для подвода

30 уровнях под углом к горизонтали, равным

8, и, дВиГаясь ВВерх Вдоль стенок сушилки, постепенно перемешиваются с газами, находящимися в сушилке, и с распыленной суспензией. При этом создается одно35 направленное, многозаходное, винтовое восходящее движение газового потока от нижней цилиндрической частя камеры 1 сушилки до его потолка с последующи :;" переходом газа в нисходягцее движение по центру сушилки к выходу.

Одновременно происходит перемещение газа от периферии к центр; сушилки по спирали Архимеда, что способствует созданию в центре более равномерного разре7KQHHH ПO Bb!COTe (10 — 20 Mfif T. C ..) H ИзбытО.НОГО ДаВЛЕНИЯ У СТЕНКИ ПО ВСЕЙ В. -ьСОТЕ аПпарата (550 — 600 мм Вод. ст.j... .:è.",Béèàÿ ско-: рость газа в тангенциальном награвлении

HB выходе в сушилку при это., составляет

2,8 и/с, а в ценьральной части — 15 и/с.

В результате высокоразвито "> поверхности контакта фаз при хорошо организованной гидродинамической и тепловой обстановке в сушилке получается высококачественный тонкодисперсный пОвошок, который направляется В нижнюю коническую часть сушилки к разгрузо гному отверстию и Вибротечке 10, а отработанный теплсноситель под действием тяГи Вентн;IH Opi поступает В вы-, хлопную трубу 6, пройдя; редзарителнно устройство, выполненное в виде лопастей колеса

20 суспензии к форсункам 2, камеры 4 сгорания, горелки 5 для сжигания газообразного топлива, выхлопную трубу 6, Вытяжной зонт 7, лопасти 8, усеченный конус 9, вибротечку

10 для удаления готового твердого материала из аппарата, тепловую изоляцию 11 сушилки.

Способ сушки суспензий, преимущественно керамических, осуществляется следующим образом.

Топочные газы из камер 4 сгорания вводят в сушилку В количестве 12000 и /ч на двух уровнях по высоте камеры 1 в поперечном сечении ðåàHåH части факела распыла суспензяи и в поперечном сечении расположения форсунок 2 при восходящем движении йХПОД углом к горизонтали, равным 8, соответственно. Газовые потоки в уровнях Вводят по отношению один к другому В шахматном порядке и направляют в поперечном сечении под углом 110 к ради су камеры

1. Температура газовых потоков на входе В сушилку равна 500 С; соотношение расходов газовых потоков нижнего и верхнего уровней составляет 2:1.

Керамическая суспензия в количестве

2500 кг/ч подается по коллектору 3 под давлением 10 в 12 атм к форсункам 2. Капельки суспензии диаметром 100 — 300 мхм движутся от форсунки вверх, а затеи переходят на вертикальное падение под действием силы тяжести.

Топочньге Газы постУпают В с шиль:,:ь/ по многозаходной винтовой линии В обоих

1141280 центробежного насоса. Это дополнительное устройство играет роль отражателя твердых частиц и способствует снижению уноса высушенного материала из сушилки. Усеченный конус, закрепленный своим меньшим основанием на выхлопной трубе под профилирующими лопастями, а большим основанием (нижним торцом) с конической внутренней поверхностью камеры 1 сушилки, образующей кольцевую щель для прохода высушенного материала (порошка), предотвраьцает образование вторичного вихря и тем самым ликвидирует его отрицательные воздействия на вынос твердых частиц с газовым потоком через выхлопную трубу.

Накапливающийся в нижней конической части камеры 1 сушилки высушенный порошок через вибротечку 10 разгружается в бункер высушенного материала.

Диаметр сушилки 4,5 м, высота 8 м (цилиндрической части — 4 м), диаметр камер сгорания 0,4 м, количество камер сгорания в каждом уровне — 4. В соответствии с технологической картой влажность кондиционного пресс-порошка должна составлять от 6 до 7Я.

При этих условиях сушки керамической суспензии получен пресс-порошок влажностью 6 — 7Я, производительность по готовому продукту составляет 1600 кг/ч. Гидравлическое сопротивление сушилки — 170 мм. вод. ст

Потери высушенного материала с отработанным теплоносителем составляет 2Я. Создав- Зр шееся избыточное давление у стенки по всей высоте сушилки позволяет установиться более высокой температуре, чем в центре, и ликвидировать полностью налипание материала на стенки сушилки.

При вводе в сушилку топочных газовых потоков в обоих уровнях по высоте под углами к:оризонтали 3 и 12, а в поперечном сеченич под углами к радиусу сушилки

100 и 120 при 450 и 550 С на входе и на выходе 150 и 200 С при сохранении расхода топочны= газов 12000 м /ч и расхода суспензни 2500 кг/ч изменение в качестве готового продукта не происходит (получается кондиционный продукт со средней влажностью, 6 — 7Я, что соответствует требованиям технологического регламента производства), а также полностью исключается налипание материала на стенки сушилки.

Распределения газовых потоков в нижнем и верхнем уровнях в соотношении сохраняют благоприятные условия по распределению тепла в объеме сушилки — готовый продукт по средней влажности не выходит за пределы допустимой (6.7@) .

Пример 1. Газовые потоки вводят в обоих уровнях под углом к горизонтали 2 . В этих условиях гидравлическое сопротивление су: шилки резко возрастает и становится равным

260 мм вод. ст. Это связано с тем, что происходит наложение потоков, выходящих из

55 соседних камер 4 сгорания, расположенных в одном уровне.

Пример 2. Газовые потоки вводят в уровнях под углом к горизонтали 13 . Получен пресс-порошок влажностью 6 — 9Я, качество готового продукта ухудшилось. Это связано с тем, что в этих условиях снижается поверхность обдува тепловым потоком, выходящим из камер 4 сгорания, уменьшается число витков по высоте сушилки, в результате чего ухудшается распределение тепловой энергии в сушилке, уменьшается время пребывания в аппарате. Таким образом, диапазон изменения угла 3 —,12 обеспечивает равномерную многозаходность винтового движения теплоносителей вверх по внутренней боковой поверхности сушилки, и позволяет создать равномерное распределение тепловой энергии по периметру, поперечному сечению сушилки, а также по его высоте.

Пример 8. Газовые потоки в уровнях направляют в сушилку в поперечном сечении под углом 95 к радиусу сушилки. В этих условиях ухудшается качество готового продукта — влажность пресс-порошка 6 — 10О .

Это вызвано тем, что, как показали экспериментальные исследования, основная масса частиц в данной гидродинамической обстановке распределяется на условном диаметре составляющем примерно 2/3 диаметра сушилки, а у стенки и в центре частиц нет (фиг. 5). В связи с этим газовые потоки с наибольшей температурой попадают в зону с меньшей концентрацией частиц суспензии.

Зона с основной массой частиц суспензии находится в худших температурных условиях.

Пример 4. Газовые потоки в уровнях направляют в сушилку в поперечном сечении под углом 125 к радиусу сушилки. В этих условиях также ухудшается качество готового продукта — влажность пресс-порошка составляет 7 — 10Я. Это вызвано той же причиной, что и в примере 3 — газовый поток с наибольшей температурой попадает в зону наименьшей концентрации частиц суспензии (фиг. 5). Кроме того, в этих условиях нарушаются условия для устойчивого существования явления естественного вихря в сушилке, нарушается распределение температур и давлений в сушилке. Наблюдается частичное налипание материала на стенки сушилки. В связи с этим газовые потоки в уровнях направляют под углом 100 †1 к радиусу сушилки, т. е. потоки с наибольшей температурой направляют в зону наибольшей концентрации распыленных частиц суспензи и.

Пример 5. Газовые потоки в уровнях вводят по отношению один к другому один под другим, а не в шахматном порядке. Качество пресс-порошка ухудшается — влажность составляет 7 — 8Я. В этом случае распределение температур ухудшается в сушилке, в частности в зоне между камерами 4 сгорания, где температура практически пони1141280 жается в 2 раза (600 на входе и 300 между камерами 4 сгорания).

Пример б. Расходы газовых потоков нижнего и верхнего уровней распределяют в отношении 1:2.В этих условиях качество пресс-порошка падает влажность составляет 7 — 8Я. Наблюдается частичное налипание материала на стенки сушилки в зонемежду нижним и верхним уровнями ввода газа.

Пример 7. Расходы газовых потоков нижнего и верхнего уровней распределяют в отношении 5:1. В этих условиях качество порошка также падает — влажность составляет 3 — 7,5Я и продукт является некондиционным.

Пример 8. Температура газовых потоков на входе в сушилку составляет 600 С. В этих условиях качество готового продукта падает влажность пресс-порошка составляет 3 — 5Я (некондиционный материал).

Пример 9. Температура газовых потоков на входе в аппарат составляет 400 С. В этих условиях качество пресс-порошка падает — влажность готового продукта составляет 7 — 10Я, что приводит к растрескиванию изделий из пресс-порошка при сушке.

Пример 10. Нижный уровень ввода газового потока расположен ниже установки форсунок 2 (в конической части камеры 1).

Гидравлическое сопротивление составляет

200 мм вод. ст. унос высушенного материала с отработанным теплоносителем повышается и составляет 2,8Я.

Пример 11. Нижний уровень ввода газового потока расположен выше установки форсунок 2 на 0,7 м (0,15 диаметра известной сушилки). Наблюдается налипание материала на стенки сушилки ниже расположения ввода нижнего уровня газового потока. Производительность по готовому продукту падает на 1,5О. Влажность пресс-порошка составляет б — 8Я. Это вызвано тем, что температура в з .:е между форсунками 2 и нижним уровнем ввода газа снизилась до 350 С.

Пример 12. Верхний уровень ввода газового потока расположен в сечении выше средней части факела распыла на 0,5 м. Влажность пресс-порошка — б — 9Я. Температура на этом участке снизилась до 400 С. щ Пример 13. Верхний уровень ввода газового потока расположен в сечении ниже средней части факела распыла на 0,5 м.

Влажность пресс-порошка — 4 — бо. Происходит перегрев материала за счет увеличения тепловой нагрузки на этом участке.

Таким образом, изобрстение позволяет повысить эффективность сушки, качество готового продукта и производительность по готовому продукту.

1141280

1141280

Редактор И. Дербак

Заказ 482/30

Составитель Н. Исаченко

Техред И. Верес Корректор С. Черни

Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4