Способ сушки высоковлажных пастообразных материалов и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство могут быть использованы в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Способ включает подачу материала и теплоносителя в загрузочную часть реактора, тангенциальный их ввод через сужающееся сопло и перемещение с одновременным вращением в потоке теплоносителя по длине реактора, в одном направлении с потоком теплоносителя в реактор дополнительно подают теплоноситель в виде отходящих из реактора газов на расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров. Устройство содержит наклонный реактор с неподвижным цилиндрическим корпусом, по его длине смонтирован вращающийся ротор с лопастями, в загрузочной части корпуса реактора смонтированы патрубки для подачи материала и теплоносителя, последний из которых - это сужающееся к корпусу реактора сопло, одна из образующих которого смонтирована по касательной к окружности реактора, а первый - соединен с патрубком подачи теплоносителя в месте входа сопла в корпус реактора, реактор снабжен подобно выполненным и смонтированным дополнительным патрубком подачи теплоносителя, выполненным согласно способу. Изобретение должно обеспечить повышение интенсивности теплообмена. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области подготовки сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.

Наиболее близким к заявляемому способу является “Способ сушки сыпучих материалов в устройстве с пересыпным слоем” (Заявка РФ №94030846, публ. 1996 г.) /1/.

Известный способ включает подачу материала и теплоносителя в загрузочную часть реактора, перемещение материала с одновременным вращением в потоке теплоносителя по длине реактора, при этом теплоноситель подают тангенциально.

Для реализации известного способа известно “Устройство для сушки сыпучих материалов” (Заявка РФ №94030845, публ. 1996 г.) /2/.

Известное устройство содержит наклонный реактор с неподвижным цилиндрическим корпусом, по длине которого смонтирован вращающийся ротор с лопастями. При этом загрузочный лоток для материала выполнен проходящим через торцевую крышку корпуса реактора, а патрубок для подачи теплоносителя размещен по отношению к корпусу тангенциально.

Процесс сушки материала известным способом в известном устройстве осуществляют путем обработки пересыпного слоя материала окружным вихревым потоком теплоносителя, который формируют над пересыпным слоем.

При использовании известного способа для сушки высоковлажных вязких пастообразных материалов возникают следующие проблемы.

В начале процесса при загрузке материала в корпус реактора сразу происходит его налипание на стенки корпуса и лопасти ротора. Интенсивность теплообмена в месте подачи материала снижается, производительность сушки падает. В результате уменьшения теплоотдачи от теплоносителя к материалу в месте подачи материала повышается температура. Это ведет к ухудшению условий эксплуатации устройства, снижению его стойкости.

В процессе сушки по мере линейного перемещения материала от загрузочной части реактора к месту выгрузки скорость и температура потока теплоносителя снижаются, что приводит к уменьшению центробежной силы вихря теплового потока, обеспечивающего пристенное движение материала и низкий пылевынос.

Снижение интенсивности вихря приводит, кроме того, к перерасходу топлива.

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа интенсивной сушки высоковлажных вязких пастообразных материалов и устройства для его осуществления.

Для решения поставленной задачи в способе сушки высоковлажных вязких пастообразных материалов, включающем подачу материала и теплоносителя в загрузочную часть реактора, перемещение материала с одновременным вращением в потоке теплоносителя по длине реактора, теплоноситель подают тангенциально, подачу и материала и теплоносителя в реактор осуществляют через сужающееся к корпусу реактора сопло, в процессе сушки в одном направлении с потоком теплоносителя в реактор дополнительно подают теплоноситель в виде отходящих из реактора газов на расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров.

Устройство для осуществления способа, содержащее наклонный реактор с неподвижным цилиндрическим корпусом, по длине которого смонтирован вращающийся ротор с лопастями, в загрузочной части корпуса реактора смонтированы патрубки для подачи материала и теплоносителя, при этом патрубок для подачи материала выполнен в виде сужающегося к корпусу реактора сопла, одна из образующих которого смонтирована по касательной к окружности реактора, патрубок подачи материала непосредственно соединен с патрубком подачи теплоносителя в месте входа сопла в корпус реактора, при этом реактор снабжен подобно выполненным и смонтированным дополнительным патрубком для подачи теплоносителя, размещенным на расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров.

Кроме того, устройство отличается тем, что рабочая поверхность лопастей по длине выполнена состоящей как минимум из двух частей.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При увеличении скорости потока подаваемого в сужающееся сопло теплоносителя при одновременном вводе в это сопло обрабатываемого материала, в нем происходит практически мгновенная сушка поверхностного слоя материала. Образовавшийся в сопле сухой поверхностный слой, при поступлении его в корпус реактора не налипает на его стенки и на лопасти ротора. Материал интенсивно измельчается с образованием пересыпного слоя, который вихревым потоком теплоносителя высушивается. Высокая влажность исходного обрабатываемого материала позволяет производить начальный процесс сушки непосредственно в месте входа в реактор без риска повреждения корпуса реактора.

Для сохранения интенсивности вихревого потока теплоносителя в процессе передвижения материала по длине корпуса реактора в заявленном способе в одном направлении с потоком теплоносителя в реактор дополнительно подают теплоноситель в виде отходящих из реактора газов. При этом наиболее оптимальной по времени является подача отходящих газов, осуществляемая при условии, что отходящие газы вводят в реактор в таком месте, расстояние которого от загрузочной части корпуса реактора составляет не менее двух его внутренних диаметров.

Таким образом, новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в интенсивности теплообмена за счет исключения процессов, снижающих теплообмен в начале процесса сушки - на этапе подачи материала и теплоносителя, а также сохранении интенсивности в процессе сушки за счет дополнительной подачи теплоносителя, которую осуществляют в заданном месте и направлении. Использование отходящих газов в качестве дополнительного теплоносителя также является оптимальным.

Заявленное устройство позволяет осуществить новый способ с этим техническим результатом. Кроме того, для достижения дополнительного результата - повышения времени нахождения обрабатываемого материала в зоне наиболее высоких пристенных скоростей и температуры теплоносителя в реакторе, рабочая поверхность лопастей по длине выполнена состоящей как минимум из двух частей.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 изображено устройство для сушки, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез по А-А; на фиг. 3 - то же, разрез по Б-Б.

Устройство содержит неподвижный цилиндрический корпус 1 наклонного реактора, в котором по всей длине смонтирован вращающийся ротор 2 с жестко закрепленными на нем с помощью ребер 3 лопастями 4, рабочие части которых могут быть выполнены не сплошными, а состоящими как минимум из двух частей. В загрузочной части корпуса 1 смонтирован, соединенный с топкой 5, патрубок 6 для подачи теплоносителя, выполненный в виде сужающегося к корпусу реактора сопла.

Одна из образующих 7 сопла смонтирована по касательной к окружности корпуса. В месте входа сопла в корпус реактора он непосредственно соединен с патрубком 8 для подачи материала.

На расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров, подобно патрубку 6 выполнен и смонтирован дополнительный патрубок 9 для подачи теплоносителя в виде отходящих газов.

Устройство через патрубок 10 соединено с дымососом 11, соединенным с дымовой трубой 12, оснащено вентилятором 13 для подачи отходящих газов в реактор и патрубком 14 для выхода высушенного материала.

Способ осуществляют следующим образом.

Теплоноситель - сожженный в топке 5 природный газ с коэффициентом расхода воздуха 1,2-1,5 и со скоростью 50-70 м/с через патрубок 6 тангенциально подают в реактор. Через патрубок 8 в реактор подают обрабатываемый материал - шлам, имеющий влажность 65-80% густой, вязкой консистенции.

Изменением расхода топлива регулируют температуру сушки. В зоне загрузки реактора она составляет 500-700°С, в зоне выгрузки - 150-200°С.

Время пребывания материала в реакторе (2-4 минуты) устанавливают изменением скорости вращения ротора.

Для интенсификации процесса сушки время пребывания материала в зоне наиболее высоких пристенных скоростей и температуры теплоносителя искусственно увеличивают путем “разрыва” рабочей части лопастей 4, в результате которого между двумя частями лопастей образуется “порог” из обрабатываемого материала. “Порог” задерживает материал именно в этой зоне.

Отходящие газы через патрубок 10 отводят в дымовую трубу 12. Часть отходящих газов через патрубок 9 вентилятором 13 тангенциально подают в корпус реактора.

Сухой материал через патрубок 14 выгружают из реактора. Процесс осуществляют в непрерывном режиме.

Формула изобретения

1. Способ сушки высоковлажных вязких пастообразных материалов, включающий подачу материала и теплоносителя в загрузочную часть реактора, перемещение материала с одновременным вращением в потоке теплоносителя по длине реактора, при этом теплоноситель подают тангенциально, отличающийся тем, что подачу и материала и теплоносителя в реактор осуществляют через сужающееся к корпусу реактора сопло, в процессе сушки в одном направлении с потоком теплоносителя в реактор дополнительно подают теплоноситель в виде отходящих из реактора газов на расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее наклонный реактор с неподвижным цилиндрическим корпусом, по длине которого смонтирован вращающийся ротор с лопастями, в загрузочной части корпуса реактора смонтированы патрубки для подачи материала и теплоносителя, отличающееся тем, что патрубок для подачи теплоносителя выполнен в виде сужающегося к корпусу реактора сопла, одна из образующих которого смонтирована по касательной к окружности реактора, патрубок подачи материала непосредственно соединен с патрубком подачи теплоносителя в месте входа сопла в корпус реактора, при этом реактор снабжен подобно выполненным и смонтированным дополнительным патрубком для подачи теплоносителя, размещенным на расстоянии от загрузочной части корпуса реактора, составляющем не менее двух его внутренних диаметров.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что рабочая поверхность лопастей по длине выполнена состоящей как минимум из двух частей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "НПО Термоциклон"

(73) Патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное внедренческое предприятие ТОРЭКС - ТЕРМОЦИКЛОН"

Договор № РД0035305 зарегистрирован 18.04.2008

Извещение опубликовано: 27.05.2008        БИ: 15/2008

---