Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления
Владельцы патента RU 2674610:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") (RU)
Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности и может быть использовано при сушке, например, таких материалов, как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п. Способ предусматривает 2-этапную сушку. На первом этапе осуществляют предварительную сушку исходного материала перегретым паром атмосферного давления материала в импульсном вибрационном слое при температуре 130…140 °С, а на втором – сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления при давлении 20…30 кПа и температуре 90…100 °С. Отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110…115 °С разделяют на два потока. Один направляют на перегрев до температуры 130…140 °С греющим паром с температурой 160…170 °С, затем возвращают на первый этап. Второй в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температуры 90…100 °С. Отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70…75 °С также разделяют на два потока. Один направляют на перегрев до температуры 90…100 °С отработанным перегретым паром атмосферного давления, затем возвращают на второй этап. Второй в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20…30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10…15 °С. Установка состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления (1) и камеры сушки перегретым паром пониженного давления (2), которые герметичны, последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов (3, 4 и 5) и расположены в вертикальной плоскости. Каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку (6 и 8) и снабжена патрубками подвода (9 и 11) и отвода (10 и 12) перегретого пара. Камера (1) дополнительно включает вибропривод (7) решетки (6), расположенный с внешней стороны камеры (1). Установка включает подогреватель исходного материала (15), парогенератор (19), насосы (18, 23), конденсатор (24) с барометрической трубой (28) и сборником для конденсата (29), вентиляторы (17 и 22) и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного (16) и пониженного давления (21), делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного (13) и пониженного давления (14). Каждый из делителей потока содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер (1) и (2) с образованием двух контуров рециркуляции. Второй патрубок (10) включен в контур, содержащий последовательно установленные пароперегреватель пара (21), насос (23) и подогреватель исходного материала (15). Второй патрубок (25) подключен к конденсатору (24), снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов (27), подвода холодной воды (25) и барометрической трубой (28) со сборником для конденсата (29). Установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор (19) с предохранительным клапаном (20), пароперегреватель пара атмосферного давления (16) и насос для конденсата греющего пара (18). Обеспечивается снижение металлоемкости установки, повышение интенсивности сушки, снижение расхода теплоты непосредственно на сушку материала и снижение расхода холодной воды в конденсаторе. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности и может быть использовано при сушке высоковлажных дисперсных материалов, например, таких, как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п.
Известен способ сушки высоковлажных дисперсных материалов [Пат. 2422053 РФ, МПК7А 23L 3/40 А 23L 3/5. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления [Текст] / А.В. Дранников, А.А. Шевцов, Е.В. Костина (РФ), заявитель и патентообладатель Воронеж.гос. технол. акад. - № 2010102777/13; заявл. 27.01.2010; опубл. 27.06.2011; бюл. №18.], предусматривающий 3-х этапную сушку, причем на первом этапе удаляют влагу из исходного материала в вибрационном слое при давлении 25…30кПа и температуре 65…70 ºС, на втором этапе удаляют влагу в импульсном виброкипящем слое при атмосферном давлении и температуре перегретого пара на входе в слой материала 130…140 ºС, а на третьем этапе сушку осуществляют до конечного значения влажности материала за счет теплоты самоиспарения при давлении 25…30кПа и температуре 65…70 ºС.
Недостатками известного способа являются:
- высокая металлоемкость установки, ввиду использования герметичных камер для сушки;
- не высокая интенсивность сушки, т.к. в первой и последней сушильных камерах не предусмотрен подвод теплоты;
- повышенный расход теплоты непосредственно на сушку материала вследствие отсутствия предварительного подогрева исходного материала;
- высокий расход холодной воды в конденсаторе из-за высокой температуры отработанного перегретого пара, направляемого на конденсацию.
Технической задачей изобретения является разработка способа сушки высоковлажных дисперсных материалов и установки для его осуществления, позволяющих повысить интенсивность проведения процесса сушки, снизить металлоемкость установки и уменьшить энерго- и ресурсозатраты.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-х этапную сушку, на первом этапе осуществляют сушку исходного предварительно подогретого материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130…140 ºС, а на втором этапе – сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20…30 кПа с температурой 90…100 ºС, при этом отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110…115 ºС разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 130…140 ºС греющим паром с температурой 160…170 ºС и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара атмосферного давления в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температурой 90…100 ºС, причем отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70…75 ºС разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 90…100 ºС отработанным перегретым паром атмосферного давления и затем возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20…30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10…15 ºС, образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 155…160 ºС возвращают на получение греющего пара с температурой 160…170 ºС по контуру рециркуляции, а образовавшийся конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105…110 ºС подают на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.
Установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов, состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления и камеры сушки перегретым паром пониженного давления, которые герметичны, последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов и расположены в вертикальной плоскости, при этом каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку и снабжена патрубками подвода и отвода перегретого пара, причем камера сушки перегретым паром атмосферного давления дополнительно включает вибропривод перфорированной решетки, расположенный с внешней стороны камеры, при этом установка включает подогреватель исходного материала, парогенератор, насосы, конденсатор с барометрической трубой и сборником для конденсата, вентиляторы и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного и пониженного давления, делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления, каждый из которых содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер сушки перегретым паром атмосферного и пониженного давления с образованием двух контуров рециркуляции, включающие последовательно соединенные вентиляторы и пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления, а второй патрубок делителя потока отработанного пара атмосферного давления включен в контур, содержащий последовательно установленные пароперегреватель пара пониженного давления, насос и подогреватель исходного материала, причем второй патрубок делителя потока отработанного пара пониженного давления подключен к конденсатору, снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов, подвода холодной воды и барометрической трубой со сборником для конденсата, при этом установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор с предохранительным клапаном, пароперегреватель пара атмосферного давления и насос для конденсата греющего пара.
Технический результат изобретения заключается в разработке способа сушки высоковлажных дисперсных материалов и установки для его осуществления, позволяющих повысить интенсивность проведения процесса сушки, снизить металлоемкость установки и уменьшить энерго- и ресурсозатраты.
На фиг. 1 представлена установка для осуществления способа сушки высоковлажных дисперсных материалов.
Установка состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления 1, камеры сушки перегретым паром пониженного давления 2. Камеры герметичны и последовательно соединены в вертикальной плоскости с помощью шлюзовых затворов 3, 4, 5. Камера 1 содержит внутри наклонную полку 6 с виброприводом 7 и снабжена патрубком подвода и отвода водяных паров атмосферного давления 9, 10. Камера 2 содержит внутри наклонную перфорированную решетку 8, а также патрубки подвода и отвода отработанного перегретого пара пониженного давления 11, 12. Установка для сушки включает в себя делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления 13, 14, подогреватель исходного материала 15, пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления 16, 21, вентилятор для пара атмосферного и пониженного давления 17, 22, насос для конденсата греющего пара 18,парогенератор 19,предохранительный клапан 20, насос 23, конденсатор 24, барометрическая труба 28, сборник конденсата 29, вентиль для сброса избыточного конденсата 30, патрубки: подвода отработанного перегретого пара пониженного давления 25, подвода холодной воды 26, отвода не сконденсировавшихся газов 27.
Предлагаемый способ сушки высоковлажных дисперсных материалов реализуется в установке следующим образом.
Исходный материал направляют в пароперегреватель 15 и далее через шлюзовый затвор 3 в герметичную камеру сушки 1, где на первом этапе осуществляют сушку материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130…140 ºС на наклонной перфорированной решетке 6, которая приводится в колебательное движение от вибропривода 7. Угол наклона перфорированной решетки 6, а также амплитуду и частоту ее колебаний, выбирают исходя из физико-механических свойств исходного материала. Необходимость сообщения слою материала колебаний виброприводом 7 вызвана тем, что, как правило, высоковлажные дисперсные материалы склонны к комкованию и, как следствие, неравномерному высушиванию. Вибропривод 7 установлен с внешней стороны камеры 1, чтобы не препятствовать равномерному прохождению перегретого пара через слой материала, находящегося на решетке 6.
Отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110…115 ºС через патрубок 10 делителем потока 13 разделяется на два потока, один из которых направляют вентилятором 17 в пароперегреватель пара атмосферного давления с целью перегрева до температуры130…140 ºС греющим паром с температурой 160…170 ºС и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции.
Другой поток отработанного перегретый пара атмосферного давления, в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают в пароперегреватель 21 для перегрев пара пониженного давления до температуры 90…100 ºС.
Из камеры 1 подсушенный материал через шлюзовый затвор 4 подают в герметичную камеру сушки перегретым паром пониженного давления 2, где на втором этапе, влажность материала доводят до необходимого значения (зависит от вида материала). Сушку в камере 2 осуществляют в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20…30 кПа с температурой 90…100 ºС на наклонной перфорированной решетке 18, угол наклона которой больше угла естественного откоса подсушенного материала.
Высушенный материал из камеры сушки перегретым паром пониженного давления 2 выводят через шлюзовый затвор 5.
Отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70…75 ºС делителем потока 14 разделяют на два потока, один из которых направляют в пароперегреватель пара пониженного давления 21 посредством вентилятора 22, где перегревают до температуры 90…100 ºС отработанным перегретым паром атмосферного давления и возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции.
Второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, направляют через патрубок 25 в конденсатор 24, где его используют для создания пониженного давления 20…30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, непрерывно подаваемой сверху в конденсатор через патрубок 26 и имеющей температуру 10..15 ºС. Несконденсировавшиеся газы выводят из конденсатора 24 через патрубок 27. Образовавшийся конденсат удаляют из конденсатора 24 через барометрическую трубу 28, которую используют для уравновешивания имеющейся в ней столба воды атмосферным давлением, в сборник конденсата 29, используемый для бесперебойного создания разряжения в установке. С помощью вентиля 30 из сборника 29 отводят избыток конденсата на технологические нужды.
Полученный в пароперегревателе 16 конденсат греющего пара с температурой 155…160 ºС насосом 18 возвращают по контуру рециркуляции в парогенератор 19 для получение греющего пара с температурой 160…170 ºС. В случае технологических и аварийных сбоев в работе парогенератора, связанных с возможным увеличением давления греющего водяного пара в его рабочем объеме, предусмотрен предохранительный клапан 20.
Образовавшийся в пароперегревателе 21 конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105…110 ºС с помощью насоса 23 подают в подогреватель 15 на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.
Предлагаемый способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления позволяют:
- снизить металлоемкость установки, за счет уменьшения числа герметичных камер;
- повысить интенсивность сушки, вследствие подвода дополнительного количества теплоты с сушильным агентом в каждую камеру сушки;
- снизить расход теплоты непосредственно на сушку материала за счет предварительного подогрева исходного материала конденсатом отработанного перегретого пара атмосферного давления;
- снизить расход холодной воды в конденсаторе вследствие того, что в него направляют отработанный перегретый пар с невысокой температурой.
1. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-этапную сушку, на первом этапе осуществляют сушку исходного предварительно подогретого материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130…140 °С, а на втором этапе – сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20…30 кПа с температурой 90…100 °С, при этом отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110…115 °С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 130…140 °С греющим паром с температурой 160…170 °С и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара атмосферного давления в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температуры 90…100 °С, причем отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70…75 °С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 90…100 °С отработанным перегретым паром атмосферного давления и затем возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20…30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10…15 °С, образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 155…160 °С возвращают на получение греющего пара с температурой 160…170 °С по контуру рециркуляции, а образовавшийся конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105…110 °С подают на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.
2. Установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления и камеры сушки перегретым паром пониженного давления, которые герметичны, последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов и расположены в вертикальной плоскости, при этом каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку и снабжена патрубками подвода и отвода перегретого пара, причем камера сушки перегретым паром атмосферного давления дополнительно включает вибропривод перфорированной решетки, расположенный с внешней стороны камеры, при этом установка включает подогреватель исходного материала, парогенератор, насосы, конденсатор с барометрической трубой и сборником для конденсата, вентиляторы и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного и пониженного давления, делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления, каждый из которых содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер сушки перегретым паром атмосферного и пониженного давления с образованием двух контуров рециркуляции, включающих последовательно соединенные вентиляторы и пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления, а второй патрубок делителя потока отработанного пара атмосферного давления включен в контур, содержащий последовательно установленные пароперегреватель пара пониженного давления, насос и подогреватель исходного материала, причем второй патрубок делителя потока отработанного пара пониженного давления подключен к конденсатору, снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов, подвода холодной воды и барометрической трубой со сборником для конденсата, при этом установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор с предохранительным клапаном, пароперегреватель пара атмосферного давления и насос для конденсата греющего пара.
