Сушилка кипящего слоя на инертных носителях

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. В сушилке кипящего слоя на инертных носителях, содержащей загрузочное устройство влажного материала с питателем, сушильную камеру кипящего слоя, выполненную в виде цилиндрического корпуса с конической частью и опорной решеткой, установленной в самом узком сечении конической части, а питатель расположен осесимметрично корпусу камеры, причем под опорную решетку поступает псевдоожижающий теплоноситель из топки, а выгружается сухой материал в верхней части кипящего слоя через патрубки, соединенные посредством гибких проводов с емкостями для высушенного материала, причем патрубки закреплены по образующей конической части с определенным шагом, зависящим от высоты кипящего слоя обрабатываемого материала, при этом пыль, образующаяся в процессе сушки, улавливается в системе пылеочистки, а отработавший теплоноситель отсасывается вытяжным вентилятором, который имеет на выходе рециркуляционный клапан, направляющий отработанный и очищенный теплоноситель по трубопроводу в смесительную камеру. В качестве питателя влажного материала используется центробежный дисковый распылитель, содержащий полый корпус с крышкой, внутри которого, осесимметрично корпусу, закреплен вал для осуществления вращения корпуса питателя с помощью привода, а в верхней части корпуса, осесимметрично крышке, в подшипниковых опорах размещена втулка для подачи влажного материала, в верхней части которой закреплены с помощью, по крайней мере, трех спиц, подшипниковые опоры вала, а в нижней части втулки установлены направляющие фильеры для подачи пастообразного материала, при этом в корпусе с помощью фланцев закреплены, по крайней мере, три радиальные цилиндрические сменные сопловые трубки, во внутреннюю полость которых вставлены свободно спиральные стержни с возможностью вращения вокруг своей оси за счет подшипниковых опор, расположенных по обоим концам спиральных стержней и закрепленных во внутренней полости трубок, при этом распылитель приводится во вращение приводным валом. Технический результат-повышение производительности сушки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №553424, F26B 17/10,1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с опорной решеткой, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушилке кипящего слоя на инертных носителях, содержащей загрузочное устройство влажного материала с питателем, сушильную камеру кипящего слоя, выполненную в виде цилиндрического корпуса с конической частью и опорной решеткой, установленной в самом узком сечении конической части, а питатель расположен осесимметрично корпусу камеры, причем под опорную решетку поступает псевдоожижающий теплоноситель из топки, а выгружается сухой материал в верхней части кипящего слоя через патрубки, соединенные посредством гибких проводов с емкостями для высушенного материала, причем патрубки закреплены по образующей конической части с определенным шагом, зависящим от высоты кипящего слоя обрабатываемого материала, при этом пыль, образующаяся в процессе сушки, улавливается в системе пылеочистки, а отработавший теплоноситель отсасывается вытяжным вентилятором, который имеет на выходе рециркуляционный клапан, направляющий отработанный и очищенный теплоноситель по трубопроводу в смесительную камеру, согласно изобретению в качестве питателя влажного материала используется центробежный дисковый распылитель, содержащий полый корпус с крышкой, внутри которого, осесимметрично корпусу, закреплен вал для осуществления вращения корпуса питателя с помощью привода, а в верхней части корпуса, осесимметрично крышке, в подшипниковых опорах размещена втулка для подачи влажного материала, в верхней части которой закреплены с помощью, по крайней мере, трех спиц подшипниковые опоры вала, а в нижней части втулки установлены направляющие фильеры для подачи пастообразного материала, при этом в корпусе с помощью фланцев закреплены, по крайней мере, три радиальные цилиндрические сменные сопловые трубки, во внутреннюю полость которых вставлены свободно спиральные стержни с возможностью вращения вокруг своей оси за счет подшипниковых опор, расположенных по обоим концам спиральных стержней и закрепленных во внутренней полости трубок, при этом распылитель приводится во вращение приводным валом.

На фиг.1 показана схема сушилки кипящего слоя на инертных носителях, на фиг.2 - схема дискового распылителя, на фиг.3 - 5 варианты выполнения инертного носителя (насадки).

Сушилка кипящего слоя на инертных носителях содержит сушильную камеру 3 кипящего слоя в виде цилиндрического корпуса с конической частью 15 и опорной решеткой, установленной в самом узком сечении конической части 15. Дисковый распылитель 4 расположен осесимметрично корпусу камеры 3. Под решетку поступает псевдоожижающий теплоноситель из топки 1 (возможна установка калорифера 2), имеющей смесительную камеру 11. Опорная решетка 17 установлена в самом узком сечении конической части 15, а решетка 18 - в его верхней части, причем между этими решетками размещен инертный носитель 19.

Рециркуляционный клапан 9 по команде от микропроцессора (на чертеже не показан), управляющего процессом сушки в зависимости от параметров обрабатываемого материала, переключает поток 10 отработанного и очищенного теплоносителя либо на вход смесительной камеры 11 для повторного использования с целью экономии вторичных энергетических носителей, либо в атмосферу.

В качестве дискового распылителя 4 влажного исходного материала в данной сушилке используется центробежный распылитель (фиг.2), содержащий полый корпус 20 с крышкой, внутри которого, осесимметрично корпусу, закреплен вал 25 для осуществления вращения корпуса распылителя с помощью привода (на чертежах не показано). В верхней части корпуса, осесимметрично крышке, в подшипниковых опорах 28 размещена втулка 27 для подачи влажного материала, в верхней части которой закреплены с помощью, по крайней мере, трех спиц подшипниковые опоры 26 вала 25, а в нижней части втулки установлены направляющие фильеры 29 для подачи пастообразного материала.

В корпусе 20 с помощью фланцев закреплены, по крайней мере, три радиальные цилиндрические сменные сопловые трубки 21. Во внутреннюю полость трубок 21 вставлены свободно спиральные стержни 22 с возможностью вращения вокруг своей оси за счет подшипниковых опор 23 и 24, расположенных по обоим концам спиральных стержней 22 и закрепленных во внутренней полости трубок 21. Распылитель приводится во вращение приводным валом 25.

Инертный носитель-насадка (фиг.3 - 5) может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертный носитель может быть выполнен из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получен способами формования или спекания.

Сушилка кипящего слоя на инертных носителях работает следующим образом.

Влажный материал распылителем 4 непрерывно подается в виде удлиненных капель в слой уже высушенного «кипящего» материала, лежащего на опорной решетке, установленной в самом узком сечении конической части 15. Под решетку поступает псевдоожижающий теплоноситель из топки 1, имеющей смесительную камеру 11.

Попав в слой уже высушенного материала, капли, как более тяжелые, опускаются вниз, и в нижней части конуса они обдуваются горячим теплоносителем, поступающим со скоростью 15...40 м/с. Процесс сушки идет очень интенсивно, крупные капли разбиваются на более мелкие и при своем движении в ядре потока наверх слоя приобретают форму гранул. Из ядра потока гранулы направляются к периферии и опускаются вниз в плотном слое у стенок камеры. Выгружается сухой материал в верхней части слоя через патрубки 12, соединенные посредством гибких проводов 13 с емкостями 14 для высушенного материала. Патрубки 12 закреплены по образующей конической части 15 с определенным шагом, зависящим от высоты кипящего слоя обрабатываемого материала, таким образом, что возможен съем готового продукта при любой высоте кипящего слоя. Скорость сушки возрастает за счет применения инертного носителя сложной конфигурации, так как поверхность сушки при этом возрастает. Пыль, образующаяся в процессе сушки, улавливается в системе пылеочистки, а отработавшие газы отсасываются вытяжным вентилятором 8, который имеет на выходе рециркуляционный клапан 9, направляющий отработанные и очищенные газы по трубопроводу 10 в смесительную камеру 11.

Система пылеочистки состоит из акустической установки 16, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, и циклона 6, бункер 5 которого связан с емкостями 14 для высушенного материала. В выхлопной трубе циклона 6 предусмотрена задвижка 7 для регулировки тяги вентилятора 8.

Работа дискового распылителя 4 влажного исходного материала осуществляется так. Влажный материал через центральное отверстие во втулке 27 подается во внутреннюю полость корпуса 20, где располагается под действием центробежной силы кольцевым слоем по его боковой поверхности, распределяясь равномерно по всем каналам трубок 21. При вращении жидкостного кольца создается давление, благодаря которому жидкость преодолевает местное сопротивление входа и поступает во внутреннюю полость трубок 21, и вращает вставленные свободно спиральные стержни 22, образуя вращающийся вихревой поток жидкости внутри трубок 21, который, покидая полость трубок, турбулизируется за счет вращения корпуса 20 и взаимодействия с окружающей средой и разбивается на мелкодисперсные частицы жидкости. Сменные сопловые трубки 21 и спиральные стержни 22 могут быть выполнены из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

Использование предлагаемого распылителя по сравнению с известными позволяет приблизительно в 1,5 раза снизить частоту вращения приводного механизма корпуса 20 и за счет этого упростить его конструкцию, повысить надежность не менее чем в 2 раза снизить удельные энергозатраты на распыление жидкости.

Повышение однородности распыления, достигаемое за счет получения на выходе из распылителя тонкой турбулизированной пленки равномерной толщины, позволяет при распылительной сушке термочувствительных продуктов повысить температуру теплоносителя в объеме камеры без опасности перегрева мельчайших частиц, улучшить качество сухого продукта и снизить затраты на сооружение систем улавливания частиц уноса.

Рециркуляционный клапан 9 может по команде от микропроцессора (на чертеже не показан), управляющего процессом оптимизации сушки в зависимости от параметров обрабатываемого материала, переключить поток 10 отработанного и очищенного теплоносителя либо на вход смесительной камеры 11 для повторного использования с целью экономии вторичных энергетических носителей, либо в атмосферу. Микропроцессор соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости воздушных и псевдоожиженных потоков (на чертежах не показано), установленных в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами (на чертежах не показано), регулирующими параметры всех элементов схемы сушки. Микропроцессор проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки.

Предложенная установка допускает большие скорости газов при уменьшенном пылеуносе и предназначена для высушивания полимерных и полидисперсных материалов, минеральных солей и растворов. Такой аппарат успешно применяется для высушивания комкующихся (например, сульфата аммония) и волокнистых (асбестовое волокно, морская трава) материалов, а также растворов.

1. Сушилка кипящего слоя на инертных носителях, содержащая загрузочное устройство влажного материала с питателем, сушильную камеру кипящего слоя, выполненную в виде цилиндрического корпуса с конической частью и опорной решеткой, установленной в самом узком сечении конической части, а питатель расположен осесимметрично корпусу камеры, причем под опорную решетку поступает псевдоожижающий теплоноситель из топки, а выгружается сухой материал в верхней части кипящего слоя через патрубки, соединенные посредством гибких проводов с емкостями для высушенного материала, причем патрубки закреплены по образующей конической части с определенным шагом, зависящим от высоты кипящего слоя обрабатываемого материала, при этом пыль, образующаяся в процессе сушки, улавливается в системе пылеочистки, а отработавший теплоноситель отсасывается вытяжным вентилятором, который имеет на выходе рециркуляционный клапан, направляющий отработанный и очищенный теплоноситель по трубопроводу в смесительную камеру, отличающаяся тем, что в качестве питателя влажного материала используется центробежный дисковый распылитель, содержащий полый корпус с крышкой, внутри которого, осесимметрично корпусу, закреплен вал для осуществления вращения корпуса питателя с помощью привода, а в верхней части корпуса, осесимметрично крышке, в подшипниковых опорах размещена втулка для подачи влажного материала, в верхней части которой закреплены с помощью, по крайней мере, трех спиц, подшипниковые опоры вала, а в нижней части втулки установлены направляющие фильеры для подачи пастообразного материала, при этом в корпусе с помощью фланцев закреплены, по крайней мере, три радиальные цилиндрические сменные сопловые трубки, во внутреннюю полость которых вставлены свободно спиральные стержни с возможностью вращения вокруг своей оси за счет подшипниковых опор, расположенных по обоим концам спиральных стержней и закрепленных во внутренней полости трубок, при этом распылитель приводится во вращение приводным валом.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что система пылеочистки состоит из акустической установки, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, и циклона с бункером, связанных с емкостями для высушенного материала, причем в выхлопной трубе циклона предусмотрена задвижка для регулировки тяги вентилятора.

3. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости воздушных и псевдоожиженных потоков, установленными в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами, регулирующими параметры всех элементов схемы сушки, который проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки.

4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что носитель выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга.