Барабанный гранулятор

 

Изобретение может быть использовано в химической и смежных отраслях промышленности, в частности, в производстве гранулированных минеральных удобрений. Сущность изобретения: барабанный гранулятор состоит из вращающегося барабана, на внутренней поверхности которого установлены лопатки, обратный шнек, конусный классификатор, загрузочной камеры, снабженной патрубками для ввода ретура и теплоносителя и форсункой для распыливания раствора, и разгрузочной камеры, имеющей патрубки для отвода отработанного теплоносителя и вывода гранулированного продукта. В нижней части классификатора в слое материала установлен вращающийся шнек. Шнек жестко укреплен на вращающемся валу, установленном в опорах стоек. Шнек имеет переменный диаметр, уменьшающийся по направлению к узкому торцу конуса классификатора, и переменный шаг, уменьшающийся в противоположном направлении. Техническим результатом изобретения является использование эффекта разделения частиц по размерам в скатывающемся слое завала, что позволяет непрерывно направлять в зону гранулообразования, преимущественно мелкую фракцию, что приводит к улучшению качества завесы. В результате повышается однородность гранулометрического состава продукта и выход товарной фракции. 2 ил.

Изобретение относится к гранулированию и сушке материалов и может быть использовано в химической и смежных отраслях промышленности, в частности в производстве гранулированных минеральных удобрений.

Известен барабанный гранулятор (см. Шахова Н.А. и др. Исследование тепло- и массообмена в промышленных грануляторах-сушилках. Химическая промышленность, 1974, N 2), содержащий вращающийся барабан с подъемно-лопастной насадкой, обратным шнеком и конусным классификатором, загрузочную камеру с форсункой для ввода раствора и патрубки ввода порошкообразного материала и теплоносителя и разгрузочную камеру.

Недостатки данного барабанного гранулятора заключаются в получении продукта неоднородного гранулометрического состава вследствие низкой эффективности разделения материала в конусном классификаторе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому гранулятору является барабанный гранулятор (см. а.с. СССР N 1169724, кл. В 01 J 2/12), содержащий вращающийся барабан, укрепленные на его поверхности лопатки, обратный шнек, конусный классификатор и установленный в нижней части классификатора в слое материала вращающийся шнек, загрузочную камеру с патрубками для ввода теплоносителя и ретура и форсункой для распыливания раствора, разгрузочную камеру с патрубками для вывода теплоносителя и продукта.

Его недостатком является низкий выход товарной фракции вследствие малоэффективного классифицирующего действия вращающегося шнека, имеющего нерациональные геометрические параметры, По этой причине часть мелкой фракции попадает в готовый продукт, а часть крупной фракции обратным шнеком возвращается на повторное укрупнение.

Задачей изобретения является повышение выхода товарной фракции за счет оптимальных условий разделения продукта в конусном классификаторе путем обеспечения подпора для мелкой фракции.

Задача изобретения достигается тем, что в барабанном грануляторе, содержащем вращающийся барабан, укрепленные на его поверхности лопатки, обратный шнек, конусный классификатор и установленный в нижней части классификатора в слое материала вращающийся шнек, загрузочную камеру с патрубками для ввода теплоносителя и ретура и форсункой для распыливания раствора, разгрузочную камеру с патрубками для вывода теплоносителя и продукта, шнек имеет переменный диаметр, уменьшающийся по направлению к узкому основанию конуса и переменный шаг, уменьшающихся в противоположном направлении. Причем диаметр шнека и его шаг определяются следующим образом: Si = Smax (dmin/di)2 Максимальный шаг и минимальный диаметр определяются из условия транспортирования мелкой фракции в узком торце конуса по формуле где dmin - минимальный диаметр шнека равный диаметру шнека постоянного сечения, рассчитываемого по производительности; dmax= dminl/(D-Dk - максимальный диаметр шнека; l - длина участка барабана, занятого классификатором; D, Dk - диаметры широкого и узкого оснований конуса; Li, Lш - длина шнека текущая и общая; Q - производительность шнека по мелкой фракции, м3/ч; n - частота вращения шнека, об/мин; - коэффициент заполнения полости шнека материалом.

На фиг. 1 изображен барабанный гранулятор, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.

Барабанный гранулятор состоит из вращающегося барабана 1, на внутренней поверхности которого установлены лопатки 2, обратный шнек 3, конусный классификатор 4 загрузочной камеры 5, снабженной патрубками для ввода ретура 6 и теплоносителя 7 и форсункой 8 для распыливания раствора, и разгрузочной камеры 9, имеющей патрубки для отвода отработанного теплоносителя 10 и вывода гранулированного продукта 11. В нижней части классификатора в слое материала установлен вращающийся шнек 12. Шнек 12 жестко укреплен на вращающемся валу 13, установленном в опорах 14 стоек.

Барабанный гранулятор работает следующим образом.

При вращении барабана 1 лопатки 2 создают завесу из частиц материала, на которую в прямотоке с теплоносителем форсункой 8 напыляют раствор материала. Укрупнившиеся частицы, продвигаясь по барабану, окатываются, уплотняются и сушатся. Попадая в конусный классификатор, материал распределяется следующим образом. Наиболее крупные частицы всплывают на поверхность завала, а мелкие погружаются внутрь него. По мере движения материала вдоль конуса происходит классификация частиц по крупности. При этом в центральной части слоя пересыпания сосредотoчивается мелкая фракция. Она захватывается вращающимся шнеком 12, установленным в центральной части слоя пересыпания, и транспортируется к широкому торцу конуса. После этого мелкая фракция захватывается обратным шнеком 3 и возвращается в головную часть барабана на доращивание. Крупные частицы, расположенные в верхней части скатывающегося слоя, выводятся из барабана за счет подпора продуктом перед классификатором.

В барабанном грануляторе реализуется эффект разделения полидисперсных частиц по размерам в слое при вращении барабана. Эффект заключается в том, что при вращении барабана крупные частицы скапливаются на поверхности скатывающегося слоя завала, а мелкие частицы погружаются внутрь слоя. Мелкая фракция, которая стремится занять место в центре слоя, транспортируется вращающимся шнеком к входному патрубку обратного шнека, которым возвращается на повторное укрупнение. Более крупная фракция удаляется от центра к периферии слоя и движется к выходу из барабана, Использование эффекта разделения частиц по размерам в скатывающемся слое завала позволяет непрерывно направлять в зону гранулообразования преимущественно мелкую фракцию, что приводит к улучшению качества завесы. В результате повышается однородность гранулометрического состава продукта и выход товарной фракции.

Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого гранулятора должны иметь следующие геометрические параметры.

Толщина слоя материала в завале, в котором накапливается мелкая фракция, максимальная у широкого торца конуса, а у узкого торца толщина слоя с мелкой фракцией минимальная (см. Калашников В.А. Разработка и исследование конструкции барабанного гранулятора-классификатора и методика его расчета. Дисс. канд. техн. наук, М., 1980).

Тогда в связи с функциональным назначением вращающегося шнека - транспортировать мелкую фракцию из зоны классификации к входному патрубку обратного шнека - он должен иметь переменные диаметр и шаг. Причем шнек должен иметь максимальный диаметр у широкого торца конуса (здесь толщина слоя мелкой фракции наибольшая) и постепенно уменьшаться до минимального диаметра у узкого торца конуса, т.е. диаметр шнека должен уменьшаться по направлению к узкому торцу конуса. В то же время для обеспечения постоянной производительности шнека по мелкой фракции его шаг должен изменяться в противоположном направлении - от максимальной величины у узкого торца конуса до минимальной у широкого торца.

Текущий диаметр шнека (при его общей длине, равной Lш) на любой длине Li может быть определен по формуле Шаг шнека на любом произвольном его участке может быть вычислен как
Si = Smax(dmin/di)2
Максимальный шаг Smax и минимальный диаметр dmin шнека для наиболее полного исчерпывания мелкой фракции из классификатора должны определяться из условий транспортирования и обеспечения необходимой производительности по мелкой фракции в узком торце конуса по формуле

где Q - производительность шнека по мелкой фракции; n - частота вращения шнека, - коэффициент заполнения полости шнека материалом.

Для выполнения своего функционального назначения шнек устанавливается в конусном классификаторе так, что ось его вращения совпадает с центром циркуляции засыпки материала.

Существенность заявленных соотношений размеров шнека с точки зрения задачи изобретения - повышение выхода товарной фракции - показана экспериментальным путем.

В качестве примера приведем экспериментальные данные по влиянию на выход товарной фракции новых элементов в коническом классификаторе.

Исследования проведены на лабораторном барабанном аппарате, геометрически подобном промышленному барабанному гранулятору, в условиях подобия силового поля. Конструкция лабораторной установки позволяла менять в хвостовой части классифицирующее устройство. В качестве исследуемого материала выбран гранулированный аммофос следующего гранулометрического состава: -1 мм - 33%; (+1)-(-2) мм - 33%; (+2)-(-5) мм - 33%.

Исследование заключалось в подаче материала через течку в аппарат и разделении его на две фракции: мелкую и крупную в отношении 1:2 соответственно, часть материала (в основном мелкая фракция) отбирается из классификатора обратным шнеком, а часть (в основном крупная фракция) выводится из классификатора за счет подпора продуктом перед классификатором. При исследовании получены следующие результаты.: Выход крупной (товарной) фракции,%: прототип 71 - 76, заявленное устройство 87 - 91.

Экспериментальным путем установлено также, что изменение диаметра и шага вращающегося шнека в ту или иную сторону от заявленного соотношения приводит к уменьшению выхода товарной фракции. Отличие диаметра и шага шнека на любом его участке по длине от заявленных значений нарушает соотношение между встречными потоками мелкой и крупной фракций материала и становится причиной их дополнительного локального перемешивания.

Пример. В барабанном грануляторе, конструктивно аналогичном заявленному, с диаметром барабана 0,5 м и длиной 1,5 м в хвостовой части на длине 0,5 м установлен усеченный конус с углом наклона образующей к оси конуса, равным 12o. В нижней части конусного классификатора в слое материала установлен вращающийся шнек, имеющий производительность по мелкой фракции Q = 0,096 м3/ч и следующие геометрические размеры: dmax = 0,058 м; dmin = 0,04 м; Smax = 0,041 м; Smin = 0,022 м.

Предлагаемый гранулятор, основанный на использовании эффекта разделения частиц по размерам в завале, позволяет организовать классификацию материала и противоточное движение мелкой и крупной фракций по длине классификатора - постоянно направлять мелкие частицы обратным шнеком на повторное укрупнение, а крупные выгружать из барабана. По сравнению с прототипом предлагаемый гранулятор обеспечивает получение продукта более однородного гранулометрического состава за счет улучшения качества завесы, а также увеличение выхода товарной фракции.


Формула изобретения

Барабанный гранулятор, содержащий вращающийся барабан, укрепленные на его поверхности лопатки, обратный шнек, конусный классификатор и установленный в нижней части классификатора в слое материала вращающийся шнек, загрузочную камеру с патрубками для ввода теплоносителя и ретура и форсункой для распыливания раствора, разгрузочную камеру с патрубками для вывода теплоносителя и продукта, отличающийся тем, что шнек имеет переменный диаметр, уменьшающийся по направлению к узкому торцу конуса, и переменный шаг, уменьшающийся в противоположном направлении, причем диаметр шнека di и его шаг Si определяют следующим образом:

Si = Smax (dmin/di)2,
максимальный шаг и минимальный диаметр определяются из условия транспортирования мелкой фракции в узком торце конуса по формуле

где dmin - минимальный диаметр шнека, равный диаметру шнека постоянного сечения, рассчитываемого по производительности;
dmax = dminl/(D - Dk) - максимальный диаметр шнека;
l - длина участка барабана, занятого классификатором;
D, Dk - диаметры широкого и узкого торцов конуса;
Li, Lш - длина шнека текущая и общая;
Q - производительность шнека по мелкой фракции, м3/ч;
n - частота вращения шнека, об/мин;
- коэффициент заполнения полости шнека материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для гранулирования твердых веществ, в частности минеральных удобрений, и может быть использовано в технологических процессах производства удобрений

Изобретение относится к устройствам для гранулирования твердых веществ, в частности минеральных удобрений, и может быть использовано в технологических процессах производства удобрений

Изобретение относится к устройству для гранулирования порошкового материала, к способу гранулирования и к гранулированному продукту

Изобретение относится к переработке алюмокремниевого сырья при производстве гранулированных материалов, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности, применяющих гранулы, например, в качестве расклинивающих агентов (пропанты) при добыче нефти методом гидравлического разрыва пласта

Изобретение относится к области окускования дисперсных материалов и может быть использовано в черной и цветной металлургии

Изобретение относится к технике гранулирования материалов и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при производстве легких заполнителей для бетонов из доменных шлаков

Изобретение относится к структурообразующей добавке для детергентной композиции, образованной водным раствором силиката щелочного металла, а именно натрия или калия, с молярным соотношением SiO2/M2O порядка 1,6 - 4, и неорганическим продуктом, инертным по отношению к силикату, причем вышеуказанный неорганический продукт составляет 5 - менее 55% от общего веса, в расчете на сухой вес, и весовое соотношение, остаточная вода, связанная с силикатом/силикат, в расчете на сухой вес, выше или равно 33/100, предпочтительно 36/100

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при грануляции металлургических шлаков

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в средствах механизации приготовления органоминеральных удобрений

Изобретение относится к устройствам с вращающимися барабанами для гранулирования порошкообразных материалов, предназначено для получения сферических гранул механически прочных адсорбентов и катализаторов и может быть использовано в химической, нефтехимической, медицинской и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам с вращающимися барабанами для гранулирования порошкообразных материалов, предназначено для получения мелких сферических гранул механически прочных адсорбентов и катализаторов и может быть использовано в химической, нефтехимической, медицинской и других отраслях промышленности

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для получения дисперсных материалов, в том числе чешуированных продуктов из расплавов

Изобретение относится к устройствам для гранулирования твердых веществ, в частности минеральных удобрений, с использованием жидких и твердых исходных продуктов

Изобретение относится к технологии и оборудованию для производства углерод-углеродных материалов с высокой насыпной плотностью, которые могут быть использованы в черной и цветной металлургии, в химической и электронной отраслях промышленности

Изобретение относится к устройству для формирования гранул и может найти применение в строительной промышленности, например, при производстве асфальтобетона на основе гранулированного асфальтовяжущего

Изобретение относится к технологии получения гранулированной сажи, содержащей преимущественно крупносферические гранулы и использующейся в качестве усиливающего наполнителя эластомеров, а также в качестве исходного материала для получения сорбентов и носителей катализаторов

Изобретение относится к способам и устройствам для гранулирования и может быть использовано в производстве минеральных удобрений

Изобретение относится к производству гранулированных фосфатов аммония, широко используемых в сельском хозяйстве

Изобретение относится к гранулированию и сушке материалов и может быть использовано в химической и смежных отраслях промышленности, в частности в производстве гранулированных минеральных удобрений

Наверх