Распылительная сушилка с акустической форсункой

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к установкам для сушки растворов и суспензий, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Распылительная сушилка содержит цилиндроконическую сушильную камеру, цилиндрический корпус, конические крышку и днище, воздуховод для подачи теплоносителя, охватывающий корпус сушилки снаружи, причем на днище размещено скребковое устройство с приводным валом, снаружи корпуса расположен короб с циклонами, выход которых соединен воздуховодом со входом вентиляторов, установленных на крышке сушильной камеры, а нагнетающие магистрали вентиляторов соединены посредством патрубков со скруббером, в верхней части которого расположен коллектор с форсунками, который соединен с подающей магистралью и нагнетающим насосом, теплоноситель из воздухоподогревателя по магистрали поступает в воздуховод для подачи в сушильную камеру, скребковое устройство представляет собой рычаг, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены наклонными и параллельными образующим конической поверхности днища, причем к плечам рычага жестко прикреплены скребки, выполненные из материала, инертного по отношению к исходному раствору, суспензии, а к днищу сушильной камеры присоединен конический короб, в нижней части которого расположено дополнительное скребковое устройство, выполненное в виде рычага, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены горизонтальными и параллельными горизонтальной поверхности днища конического короба, в котором расположен бункер для сбора готового продукта, а в нижней части установлен вибратор, при этом форсунка сушильной камеры расположена соосно с корпусом сушильной камеры на уровне δ=(0,5...1,0)h, где h - высота прорезанных радиальных пазов воздуховода для подачи теплоносителя, выполнена акустической и содержит резонатор. Технический результат - повышение производительности установки путем уменьшения налипания высушиваемого материала на стенки сушильной камеры. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к установкам для сушки растворов и суспензий, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является распылительная сушилка для сушки растворов по а.с. СССР №583358, F26В 17/10, 1976 г., содержащая сушильную камеру с газоподводящим коробом и форсунку (прототип).

Недостаток известных сушильных установок заключается в том, что при подаче исходного материала (раствора, суспензии) через форсунку не удается достигнуть равномерной сушки исходного материала и имеет место налипание высушиваемого материала на стенки сушильной камеры.

Технический результат - повышение производительности установки путем уменьшения налипания высушиваемого материала на стенки сушильной камеры.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей цилиндроконическую сушильную камеру, цилиндрический корпус, конические крышку и днище, воздуховод для подачи теплоносителя, охватывающий корпус сушилки снаружи, причем на днище размещено скребковое устройство с приводным валом, снаружи корпуса расположен короб с циклонами, выход которых соединен воздуховодом со входом вентиляторов, установленных на крышке сушильной камеры, а нагнетающие магистрали вентиляторов соединены посредством патрубков со скруббером, в верхней части которого расположен коллектор с форсунками, который соединен с подающей магистралью и нагнетающим насосом, теплоноситель из воздухоподогревателя по магистрали поступает в воздуховод для подачи в сушильную камеру, скребковое устройство представляет собой рычаг, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены наклонными и параллельными образующим конической поверхности днища, причем к плечам рычага жестко прикреплены скребки, выполненные из материала, инертного по отношению к исходному раствору, суспензии, а к днищу сушильной камеры присоединен конический короб, в нижней части которого расположено дополнительное скребковое устройство, выполненное в виде рычага, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены горизонтальными и параллельными горизонтальной поверхности днища конического короба, в котором расположен бункер для сбора готового продукта, а в нижней части установлен вибратор.

На фиг.1 изображена схема распылительной сушилки, на фиг.2 изображена акустическая форсунка сушильной камеры, на фиг.3 изображена центробежная форсунка скруббера.

Распылительная сушилка содержит цилиндроконическую сушильную камеру 5 (фиг.1), корпус 13 которой выполнен цилиндрическим, а крышка 14 и днище 15 - коническими. На корпусе 13 под крышкой 14 расположен воздуховод 16 для подачи теплоносителя, который выполнен в виде тороидальной поверхности, в сечении имеющей прямоугольную форму и охватывающей снаружи корпус 13. В воздуховоде 16 прорезаны радиальные пазы, например, прямоугольной, квадратной или круглой формы, оси которых совпадают с осями пазов 17, выполненных в корпусе 13.

На днище 15 размещено скребковое устройство 7, представляющее собой рычаг 19, центр которого соединен с приводным валом 18 скребкового устройства 7, а плечи которого выполнены наклонными и параллельными образующим конической поверхности днища 15, причем к плечам рычага жестко прикреплены скребки 20, выполненные из материала, инертного по отношению к исходному раствору, суспензии.

К днищу 15 сушильной камеры 5 присоединен конический короб 21, в нижней части которого расположено дополнительное скребковое устройство 22, представляющее собой рычаг, центр которого соединен с приводным валом 18 скребкового устройства 7, а плечи которого выполнены горизонтальными и параллельными горизонтальной поверхности днища конического короба 21, к плечам рычага жестко прикреплены скребки 23, выполненные из материала, инертного по отношению к исходному раствору, суспензии.

В днище конического короба 21 расположен бункер 24 для сбора готового продукта, в нижней части которого установлен вибратор 25, причем бункер соединен с ленточным транспортером (на чертеже не показан) для последующего технологического цикла. Сушильная камера 5 установлена на постаменте 26.

Снаружи корпуса 13 расположен короб 9 с, по крайней мере_; двумя циклонами 8, 39. Короб 9 выполнен в виде тороидальной поверхности, в сечении имеющей прямоугольную форму и охватывающей снаружи корпус 13. Короб 9 расположен на коническом коробе 21, и соединен с ним посредством отверстий 27 для улавливания пыли готового продукта с последующим использованием ее в скруббере 10. Выход циклонов 8 соединен воздуховодом 38 со входом, по крайней мере, двух вентиляторов 4, 40, установленных на крышке 14 сушильной камеры 5, а нагнетающие магистрали вентиляторов 4, 40 соединены посредством патрубков 28, 41 со скруббером 10. В верхней части скруббера 10 расположен коллектор 29 с, по крайней мере, одной форсункой 30, а также зонт 31 для выхода отработанного теплоносителя. Коллектор 29 соединен с подающей магистралью 32 и нагнетающим насосом 11. Из бункера скруббера 10 исходный раствор, смешанный с пылью продукта, направляется по магистрали 33 в емкость 34, которая гидравлически, трубопроводом 35, связана с емкостью исходного раствора 12. Из емкости 34 насосом 36 исходный раствор, смешанный с пылью продукта, по магистрали 37 нагнетается в форсунку 6, расположенную соосно с корпусом 13 сушильной камеры 5 на уровне δ=(0,5...1,0)h прорезанных радиальных пазов 17 высотой h воздуховода 16. Уровень δ - это расстояние между верхней плоскостью радиальных пазов 17 и плоскостью разъема между форсункой 6 и магистралью 37.

Воздух через фильтр 3 вентилятором 42 нагнетается в воздухоподогреватель 2, в который также поступают топочные газы, образующиеся при сгорании топлива в топке 1, которые, отдав свое тепло воздуху в воздухоподогревателе 2, уходят по трубе 44 через зонт 45 в атмосферу. Теплоноситель из воздухоподогревателя 2 по магистрали 43 поступает в воздуховод 16 для подачи в сушильную камеру 5.

Акустическая форсунка (фиг.2) для распыливания жидкостей в сушильной камере содержит корпус 46 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 49 и резонатора 58. На корпусе 46 расположено кольцо 51 с конической поверхностью 52, связанное с корпусом, и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 48. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 47, а из него через сопло 49, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевому резонатору 50, в кольцо 51 навстречу распылителю 53, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора, образованного резонатором 58. Жидкость подается из полого стержня 48 со шнековым распылителем 53 на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки 54, на которую она и вытекает.Резонатор 58 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в стенке кольца 51, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 57 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 46 и кольца 51 со стороны конической поверхности 52, а кольцо 51 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 46 посредством его резьбового соединения 55.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевого резонатора 50 (щели), образованного торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности посредством установки между корпусом 46 и кольцом 51 калиброванных прокладок 56, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

Резонатор может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно корпусу 46, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 57 с кольцевым резонатором 50 (щелью), образованным торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.

Центробежная форсунка (фиг.3) скруббера состоит из корпуса 61, внутри которого расположен шнек 59, запрессованный в корпус 61. Внешняя поверхность шнека 59 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. Внутри шнека 59 выполнено отверстие 60 с левой (или правой) винтовой нарезкой. В днище корпуса 61 выполнено дроссельное отверстие 62, ось которого совпадает с осью отверстия 60 в шнеке 59. Между нижним торцом шнека 59 и срезом дроссельного отверстия 62 расположена коническая камера смешения 63. Подача раствора (жидкости) осуществляется через штуцер 65, закрепленный в верхней части корпуса 61, через герметизирующую прокладку 64. Внутри штуцера 65 выполнено цилиндрическое отверстие 66, переходящее в диффузор 67, который соединен с цилиндрической камерой 68, выполненной в корпусе 61, в которую запрессован шнек 59.

Распылительная сушилка работает следующим образом.

Воздух через фильтр 3 вентилятором 42 нагнетается в воздухоподогреватель 2, в который также поступают топочные газы, образующиеся при сгорании топлива в топке 1, которые, отдав свое тепло воздуху в воздухоподогревателе 2, уходят по трубе 44 через зонт 45 в атмосферу. Теплоноситель из воздухоподогревателя 2 по магистрали 43 поступает в воздуховод 16 для подачи в сушильную камеру 5.

Из воздуховода 16 теплоноситель поступает через прорезанные радиальные пазы 17 в сушильную камеру 5. Одновременно из емкости 34 насосом 36 исходный раствор, смешанный с пылью продукта, по магистрали 37 нагнетается в форсунку 6, расположенную соосно с корпусом 13 сушильной камеры 5.

Посредством скребкового устройства 7 готовый продукт поступает в конический короб 21, затем через дополнительное скребковое устройство 22 в бункер 24 для сбора готового продукта, в нижней части которого установлен вибратор 25, причем бункер соединен с ленточным транспортером (на чертеже не показан) для последующего технологического цикла.

Пыль готового продукта улавливается циклонами 8, 39, расположенными в коробе 9, для улавливания пыли готового продукта с последующим использованием ее в скруббере 10. Из бункера скруббера 10 исходный раствор, смешанный с пылью продукта, направляется по магистрали 33 в емкость 34, которая гидравлически, трубопроводом 35, связана с емкостью исходного раствора 12.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей в сушильной камере работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 47, где встречает на своем пути резонатор 58, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 49 посредством калиброванного отверстия 57. В результате прохождения резонатора 58 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в канал 48. Из шнекового завихрителя 53 жидкость вытекает в виде пленки на площадку 54, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 52 кольца 51.

Центробежная форсунка для распыливания жидкостей скруббера работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 66 в диффузор 67, а из него в камеру 68, из которой под давлением поступает одновременно по двум направлениям: во-первых, в винтовую внешнюю полость шнека 59 и, во-вторых, в отверстие 60 с винтовой нарезкой. Вращающийся поток жидкости из винтовой внешней полости шнека 59 поступает в камеру смешения 63. С другой стороны, в камеру 63 поступает жидкость из отверстия 60 с винтовой нарезкой, совершая вращение в сторону, противоположную внешнему потоку, идущему по шнеку 59, либо совершая попутное (одинаковое) вращение. При взаимодействии вращающихся потоков в камере 63 происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости (внешнего и внутреннего). Суммарный мелкодисперсный вращающийся поток выходит через дроссельное отверстие 62, причем направление его вращения определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей и канавок шнека 59.

Шнек 59 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

При среднем диаметре дроссельного отверстия 62, находящемся в диапазоне 2,5...3,5 мм, и давлении подаваемой через цилиндрическое отверстие 66 жидкости под давлением 6...9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

1. Распылительная сушилка, содержащая цилиндроконическую сушильную камеру с форсункой, цилиндрический корпус, конические крышку и днище, воздуховод для подачи теплоносителя, охватывающий корпус сушилки снаружи, причем на днище размещено скребковое устройство с приводным валом, отличающаяся тем, что снаружи корпуса расположен короб с циклонами, выход которых соединен воздуховодом со входом вентиляторов, установленных на крышке сушильной камеры, а нагнетающие магистрали вентиляторов соединены посредством патрубков со скруббером, в верхней части которого расположен коллектор с форсунками скруббера, который соединен с подающей магистралью и нагнетающим насосом, теплоноситель из воздухоподогревателя по магистрали поступает в воздуховод для подачи в сушильную камеру, скребковое устройство представляет собой рычаг, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены наклонными и параллельными образующим конической поверхности днища, причем к плечам рычага жестко прикреплены скребки, выполненные из материала, инертного по отношению к исходному раствору, суспензии, а к днищу сушильной камеры присоединен конический короб, в нижней части которого расположено дополнительное скребковое устройство, выполненное в виде рычага, центр которого соединен с приводным валом, а плечи выполнены горизонтальными и параллельными горизонтальной поверхности днища конического короба, в котором расположен бункер для сбора готового продукта, а в нижней части установлен вибратор, при этом форсунка сушильной камеры расположена соосно с корпусом сушильной камеры на уровне δ=(0,5...1,0)h, где h - высота прорезанных радиальных пазов воздуховода для подачи теплоносителя, выполнена акустической и содержит резонатор.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что циклоны размещены в коробе, выполненном в виде тороидальной поверхности, в сечении имеющей прямоугольную форму и охватывающей снаружи корпус сушилки, который расположен на коническом коробе и соединен с ним посредством отверстий для улавливания пыли готового продукта.

3. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что акустическая форсунка сушильной камеры содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольца с конической поверхностью, связанного с корпусом, и служащего для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости.

4. Сушилка по п.3, отличающаяся тем, что форсунка сушильной камеры содержит распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя.

5. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что резонатор форсунки сушильной камеры выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.

6. Сушилка по п.5, отличающаяся тем, что резонатор форсунки выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом и кольцом калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

7. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что резонатор форсунки сушильной камеры выполнен в виде тороидальной полости, ось которой расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.

8. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что форсунка скруббера выполнена центробежной, содержащей корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а над дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения для формирования суммарного мелкодисперсного вращающегося потока.

9. Сушилка по п.8, отличающаяся тем, что направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека форсунки скруббера, совпадает или противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека.

10. Сушилка по п.9, отличающаяся тем, что шнек форсунки скруббера выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.