Сушильная установка для получения порошка соли из морской воды
Изобретение относится к установкам для обессоливания морской воды и получения порошка сухой соли и дистиллята. Сушильная установка содержит сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин с зазорами между ними для ввода воздуха в камеру, распылителями морской воды в средней части внутренней полости камеры и патрубком для вывода газовзвеси, подключенным к циклону, в которой согласно изобретению сушильная камера установлена вертикально и в верхней части корпус камеры снабжен патрубком для отвода паров воды в воздухе, имеющим горизонтальный участок, внутри которого установлен теплообменник - конденсатор паров воды, под которым размещен сборник конденсата, а воздушный выход патрубка снабжен регулятором расхода воздуха. При этом в качестве источника сушильного агента (воздуха) использована вихревая труба Ранка-Хилша, выход теплого потока воздуха из которой соединен с тангенциальным патрубком для подачи сушильного агента в корпус сушильной камеры, а выход холодного потока воздуха из трубы соединен с теплообменником - конденсатором. Изобретение должно обеспечить получение порошка соли из морской воды и получение питьевой воды. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к устройствам для обессоливания морской воды с получением порошка морской соли и дистиллята.
Известны устройства для обессоливания морской воды с использованием различных физических принципов: испарение и конденсация, обратный осмос, вымораживание и др. Все известные устройства для обессоливания решают задачу получения питьевой воды (см., например, КГ 2242432, 2004). Получаемый при этом солевой рассол рассматривается как отходы, которые не утилизируются и нередко служат источником для загрязнения окружающей среды.
Известны также сушильные установки, которые решают задачу получения сухого продукта в виде порошка. Выделяемые при сушке пары воды вместе с другими примесями, содержащимися в исходном жидком продукте, как правило, выбрасывают в атмосферу.
Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности является сушильная установка для получения порошков из жидких продуктов, содержащая сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин, установленных с щелевым зазором между смежными пластинами для ввода сушильного агента в камеру, распылителями жидкого продукта во внутренней полости сушильной камеры и патрубком вывода газовзвеси, подключенным к сепарационной системе для выделения готового порошка, при этом камера заключена в корпус с образованием кольцевого зазора для ввода в камеру сушильного агента, подключенного к тангенциальному патрубку, для его подачи (см. RU 2267066, F26B 17/10, 2005).
Недостатком известной установки, принятой за прототип, является то, что в ней не обеспечивается получение дистиллята из паров воды, выделяющихся в процессе сушки. Она практически непригодна для целей обессоливания морской воды с выделением порошка соли и получением дистиллята.
Задача изобретения состояла в создании такой сушильной установки, которая наряду с получением порошка соли из морской воды обеспечивала получение питьевой воды.
Указанная задача решается тем, что предложена сушильная установка для получения порошка соли из морской воды, содержащая сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин, установленных с щелевым зазором между смежными пластинами для ввода воздуха в камеру, распылителями исходной жидкости во внутренней полости сушильной камеры и патрубком вывода газовзвеси, подключенным к сепарационной камере для выделения готового порошка, при этом сушильная камера заключена в корпус с образованием кольцевого зазора для ввода в камеру воздуха, подключенного к тангенциальному патрубку, для его подачи, в которой согласно изобретению сушильная камера установлена вертикально, и в верхней части корпус снабжен патрубком для отвода паров воды в воздухе, имеющим горизонтальный участок, внутри которого установлен теплообменник-конденсатор паров воды, под которым размещен сборник конденсата, а воздушный выход этого патрубка снабжен регулятором расхода воздуха.
Другим отличием установки является то, что в качестве источника воздуха использована вихревая труба Ранка-Хилша, выход теплого потока воздуха из которой соединен с тангенциальным патрубком для подачи воздуха в корпус сушильной камеры, а выход холодного потока воздуха этой трубы соединен с холодильником-конденсатором, установленным в горизонтальном участке патрубка для отвода паров воды.
Еще одним отличием установки является то, что в качестве сепарационной камеры для выделения готового порошка соли использован циклон, имеющий тангенциальный ввод, соединенный с патрубком для вывода газовзвеси из сушильной камеры, причем нижняя часть циклона соединена с приемником порошка соли, а верхняя часть циклона соединена с патрубком для вывода газопаровой смеси.
В числе отличий установки следует отметить то, что патрубок для вывода газопаровой смеси из циклона имеет горизонтальный участок, внутри которого установлен дополнительный холодильник-конденсатор паров воды, под которым расположен сборник конденсата.
В предпочтительном варианте выполнения установки теплообменник-конденсатор выполнен в виде пластинчатого теплообменника, трубная полость которого соединена с выходом холодного потока вихревой трубы Ранка-Хилша.
Другим отличием установки является то, что циклон снабжен приспособлением для подогрева его стенок.
Еще одним отличием установки является то, что циклон снабжен вибратором для возбуждения колебаний его стенок.
Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения установки обеспечивается технический результат, который состоит в том, что с помощью установки получают два продукта: порошок соли и дистиллят воды, которая может быть использована в качестве питьевой воды.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки.
На фиг.2 представлен вид сушильной камеры в разрезе по А-А фиг.1.
На фиг.3 представлен вид вихревой трубки в разрезе по Б-Б фиг.1.
На фиг.4 представлен вид циклона в разрезе по В-В фиг.1.
Установка содержит сушильную камеру 1 с боковой поверхностью из пластин 2, установленных с щелевым зазором 3 между смежными пластинами 2 для ввода воздуха в камеру 1. В камере 1 в средней по высоте ее части установлены распылители 4 морской воды, выполненные в виде сопел, распыляющих воду в виде частиц размером 30-50 мкм. Камера 1 помещена в корпус 5 с образованием кольцевого зазора 6 для ввода в камеру 1 воздуха, подключенного к тангенциальному патрубку 7 для его подачи. Камера 1 установлена вертикально. В нижней части корпус 5 камеры 1 снабжен патрубком 8 для вывода газовзвеси, который подключен к сепарационной камере 9 для выделения готового порошка соли, выполненной в виде циклона. В верхней части корпус 5 камеры 1 снабжен патрубком 10 для отвода паров воды, выделяющихся в сушильной камере 1. Патрубок 10 имеет горизонтальный участок 11, внутри которого установлен теплообменник-конденсатор 12 паров воды, выполненный, например, в виде пластинчатого теплообменника. Трубная полость 13 этого теплообменника соединена с линией 14 для подвода хладоагента. Под теплообменником-конденсатором установлен сборник 15 конденсата, соединенный с линией 16 для вывода конденсата. На выходе горизонтального участка 11 патрубка 10 для отвода паров воды из сушильной камеры 1 установлен регулятор 17 расхода воздуха. Циклон 9 в нижней части снабжен патрубком 18 для вывода сухого порошка соли. В верхней части циклон 9 снабжен патрубком 19 для вывода газопарового потока. Патрубок 19 имеет горизонтальный участок 20, внутри которого установлен дополнительный холодильник-конденсатор 21, который также может быть выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Под холодильником-конденсатором установлен сборник 22 конденсата, соединенный с линией 23 для отвода конденсата. Трубная полость 24 холодильника-конденсатора соединена с линией 25 для подвода хладоагента. Корпус циклона 9 снабжен приспособлением 26 для его подогрева, которое может быть выполнено в виде электронагревателя или рубашки, в которую подается теплый (+60 ÷ +80°С) воздух для подогрева. В предпочтительном варианте выполнения установки корпус циклона 9 снабжен вибратором, например электромагнитным вибратором 27, осуществляющим вибрацию стенок корпуса циклона 9 для исключения налипания частиц соли на внутренней поверхности циклона 9.
В качестве источника сушильного агента (воздуха), подаваемого в тангенциальный патрубок 7 корпуса 5 сушильной камеры 1 и одновременно хладоагента, подаваемого в трубную полость 13 теплообменника-конденсатора 12, может быть использована вихревая трубка 28 Ранка-Хилша. Современные конструкции вихревых труб Ранка-Хилша способны генерировать поток теплого воздуха (+60 ÷ +100°С) и поток холодного воздуха (-20 ÷ 40°С).
Труба 28 имеет цилиндрический корпус, снабженный тангенциальным патрубком 29 для подвода сжатого воздуха от насоса 30 (0,5 ÷ 0,7 МПа), патрубком 31 для отвода холодного потока воздуха и патрубком 32 для отвода теплого потока воздуха.
Описанная установка работает следующим образом. Поступающий из вихревой трубы 28 поток теплого воздуха подается в тангенциальный патрубок 7, закручивается в кольцевом зазоре 6 и через зазоры 3 между пластинами 2 вводится во внутреннюю полость сушильной камеры 1, в которой происходит распыление исходной морской воды с помощью распылителей 4. Под воздействием закрученного потока сушильного агента (теплого воздуха), выходящего из щелевых зазоров 3 между пластинами 2, частицы распыленной морской воды совершают движение по круговой траектории во взвешенном состоянии за счет того, что приток теплого воздуха в сушильную камеру 1 осуществляется по всему периметру боковой поверхности камеры 1 через щелевые зазоры 3 определенной высоты многоканально с определенным расходом и скоростью. При этом радиальная составляющая вектора скорости потока воздуха в сушильной камере 1 оказывает на частицы морской воды воздействие с силой, не меньшей суммы силы центробежной и силы тяжести, что позволяет частицам морской воды находиться во взвешенном состоянии в камере 1 без соприкосновения их со стенками до превращения частиц морской воды в пар воды и частицы соли. При этом пары воды поднимаются в верхнюю часть камеры 1 и вместе с потоком теплого воздуха выводятся из камеры 1 по патрубку 10 в горизонтальный участок 11 этого патрубка, где пары воды конденсируются на пластинах теплообменника-конденсатора 12 и собираются в сборнике 15 конденсата. Воздух через регулятор расхода 17 выводится из патрубка 11 в атмосферу.
Освобожденные от воды частицы соли под действием силы тяжести переходят в нижнюю часть сушильной камеры 1 и потоком теплого воздуха выносятся по патрубку 8 в циклон 9. Благодаря тангенциальному вводу потока газовзвеси в корпус циклона 9 (см. фиг.4) происходит отделение частиц соли от потока теплого воздуха. При этом частицы соли выводятся из циклона 9 по патрубку 18 в приемник порошка соли (не показан). При прохождении частиц соли по круговой траектории во внутреннем объеме циклона 9 происходит их дополнительное подсушивание под действием приспособления 26 для нагрева, которым снабжен корпус циклона 9. Выделяющиеся при этом пары воды в потоке теплого воздуха выводятся по патрубку 19, конденсируются на пластинах холодильника-конденсатора 21, установленного внутри горизонтального участка 20 патрубка 19, и стекают в приемник 22 конденсата. Для предотвращения налипания частиц соли на внутренней поверхности корпуса циклона 9 стенки корпуса циклона подвергаются импульсному и постоянному воздействию вибратора 27.
Таким образом, в результате работы данная установка позволяет получать из морской воды два продукта: дистиллят, который может использоваться в качестве питьевой воды, и порошок морской соли.
1. Сушильная установка для получения порошка соли из морской воды, содержащая сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин, установленных с щелевым зазором между смежными пластинами для ввода воздуха в камеру, распылителями исходной жидкости во внутренней полости сушильной камеры и патрубком вывода газовзвеси, подключенным к сепарационной камере для выделения готового порошка, при этом сушильная камера заключена в корпус с образованием кольцевого зазора для ввода в камеру воздуха, подключенного к тангенциальному патрубку для его подачи, отличающаяся тем, что сушильная камера установлена вертикально и в верхней части корпус снабжен патрубком для отвода паров воды в воздухе, имеющим горизонтальный участок, внутри которого установлен теплообменник-конденсатор паров воды, под которым размещен сборник конденсата, а воздушный выход этого патрубка снабжен регулятором расхода воздуха.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источника воздуха использована вихревая труба Ранка-Хилша, выход теплого потока воздуха из которой соединен с тангенциальным патрубком для подачи воздуха в корпус сушильной камеры, а выход холодного потока воздуха этой трубы соединен с холодильником-конденсатором, установленным в горизонтальном участке патрубка для отвода паров воды.
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве сепарационной камеры для выделения готового порошка соли использован циклон, имеющий тангенциальный ввод, соединенный с патрубком для вывода газовзвеси из сушильной камеры, причем нижняя часть циклона соединена с приемником порошка соли, а верхняя часть циклона соединена с патрубком для вывода газопаровой смеси.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что патрубок для вывода газопаровой смеси из циклона имеет горизонтальный участок, внутри которого установлен дополнительный холодильник-конденсатор паров воды, под которым расположен сборник конденсата.
5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что теплообменник-конденсатор выполнен в виде пластинчатого теплообменника, трубная полость которого соединена с выходом холодного потока вихревой трубы Ранка-Хилша.
6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что циклон снабжен рубашкой, в которую подается теплый воздух из вихревой трубы Ранка-Хилша.
7. Установка по п.3, отличающаяся тем, что циклон снабжен вибратором для возбуждения колебаний его стенок.
