устройство для гранулирования расплавов с твердыми включениями

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ РАСПЛАВОВ С ТВЕРДЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ, содержащее вращающийся корпус с перфрорированной боковой стенкой и питающий патрубок, отличающееся тем, что оно снабжено стаканом с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленным в корпусе коаксиально с зазором, и закрепленными на стакане поперечными секционирующими перегородками, при этом секционирующие перегородки в каждой секции по всей ее высоте снабжены клиньями, заостренными в направлении, противоположном направлению вращения корпуса, и неподвижно закрепленными на перегородках с зазором относительно перфорированной боковой стенки и наружной боковой поверхности стакана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике гранулирования жидких материалов путем их разбрызгивания и охлаждения или сушки капель в полости грануляционной башни, например в производствах сложных минеральных удобрений (азофоски, известковой аммиачной селитры и др.).

Известен центробежный гранулятор, включающий вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой, питающей патрубок, распределитель расплава, установленные внутри корпуса и приваренные к нему кольцевые перегородки, секционирующие корпус. Гранулятор снабжен установленными внутри корпуса вертикальными трубами с радиальными лопастями [1] При работе расплав из питающего патрубка через распределитель расплава поступает в вертикальные трубы, питающие все секции вращающегося корпуса. Истекающий в виде струй из отверстий корпуса расплав распадается на капли, которые застывая, превращаются в гранулы.

Известному устройству присущи следующие недостатки. При гранулировании жидкостей, содержащих значительное количество твердых частиц, например сложных удобрений, происходит быстрая забивка выходных отверстий (перфорированной стенки), что нарушает работоспособность устройства. Так как применение фильтрации недопустимо (твердые частицы должны входить в состав готового продукта), обычно увеличивают диаметр отверстий и скорость вращения корпуса гранулятора, что ведет к значительному увеличению диаметра факела гранулируемого материала и диаметра образующихся гранул за счет сильного раскручивания расплава радиальными лопастями и кольцевыми перегородками. При этом образуется значительное количество ретура (некондиционного продукта), возникают налипания продукта на стенки и под гранбашни, что ведет к снижению эффективности ее работы.

Известно устройство для гранулирования жидких материалов, содержащих твердые включения, состоящее из центрального подводящего патрубка, вращающегося корпуса с перфорированной боковой стенкой, снабженного неподвижными трубами, концентрически установленными по отношению к оси вращения корпуса и открытыми в нижней части в горизонтальной плоскости вблизи от перфорированной стенки корпуса [2] При работе устройства жидкий материал с твердыми включениями, подаваемый внутрь корпуса, распределяется в нем за счет наличия концентрически установленных в корпусе труб на отдельные ламинарные потоки. Так как трубы установлены неподвижно, то при вращении корпуса с перфорированной стенкой возникает эффект проскальзывания жидкого материала около вращающейся стенки (расплав движется внутри корпуса с угловой скоростью, значительном меньшей угловой скорости корпуса), что заставляет жидкий материал поступать в выходные отверстия почти тангенциально. Это дает возможность значительно увеличить сечение выходных отверстий, например, до 3,0-4,5 мм, что с одной стороны, предотвращает их засорение содержащимися в жидком материале твердыми включениями, а с другой стороны, обеспечивает получение основной фракции размерами 1,0-6,0 мм гранул около 85% т.к. при проскальзывании жидкого материала около вращающейся перфорированной стенки каждое ее отверстие работает неполным сечением. В результате на выходе образуется тонкая струя жидкого материала, которая далее распадается на капли (гранулы) При этом значительно уменьшается диаметр факела разбрызгиваемого материала.

Основной недостаток известного устройства низкая надежность в работе вследствие интенсивного эрозионного износа внутренней поверхности вращающегося корпуса, особенно вблизи нижних концов концентрически установленных в корпусе труб, а также самих нижних концов труб за счет сильного абразивного воздействия на эти поверхности твердых включений. Нередки случаи, когда из-за нарушений в технологическом регламенте возможно образование агломератов нерастворимых включений, размер которых превышает диаметр выходных отверстий корпуса. Такие агломераты не могут сразу выводиться из корпуса и попадают между вращающейся стенкой разбрызгивателя и концами неподвижных концентрически установленных в корпусе труб. При этом происходит истирание нерастворимых твердых включений, в результате чего крупные включения постепенно разрушаются на более мелкие частицы и в дальнейшем выводятся через отверстия корпуса наружу. Вследствие данного процесса на поверхностях деталей образуются взаимные кольцевые канавки выработки, увеличиваются зазоры между корпусом и концентрично установленными трубами, что приводит к нарушению распределения гранулируемого жидкого материала по секциям устройства (жидкий материал проваливается через увеличенные зазоры в нижние секции устройства), ведет к ухудшению равномерности грансостава готового продукта, а также образованию значительного количества ретура (некондиционного продукта).

Другим недостатком известного устройства является довольно быстрая забивка выходных отверстий содержащимися в расплаве твердыми частицами, каждая из которых имеет размер, меньший размеров выходных отверстий. Это объясняется тем, что твердые частицы могут поступать к выходным отверстиям группами с общими размерами в поперечнике, превышающими выходные отверстия в боковой перфорированной стенке корпуса. Такие группы твердых частиц, как правило, не отбрасываются боковой стенкой корпуса внутрь из-за действия центробежной силы и, следовательно, закупоривают выходные отверстия, что ведет к увеличению расхода расплава через оставшиеся свободные выходные отверстия, нарушает равномерность грансостава продукта на выходе, увеличивает количество ретура (некондиционного продукта) и соответственно ведет к необходимости частых остановок для промывки корпуса устройства. Например, при гранулировании расплава нитроаммофоски, содержащей до 7% твердых частиц добавок размером до 1,0-1,5 мм время работы гранулятора между промывками составляет 1,0-1,5 ч. В противном случае на выходе значительно (более 15%) увеличивается количество ретура, что снижает производительность по готовому продукту, вызывает перегрузку оборудования переработки ретура и возврата его в технологический процесс.

Цель изобретения повышение надежности в работе и равномерности грансостава готового продукта на выходе.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для гранулирования расплавов с твердыми включениями, содержащее вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой и питающий патрубок, снабжено стаканом с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленным в корпусе коаксиально с зазором и закрепленными на стакане поперечными секционирующими перегородками. Секционирующие перегородки в каждой секции по всей ее высоте снабжены клиньями, заостренными в направлении, противоположном направлению вращения корпуса, и неподвижно закрепленными на перегородках с зазором относительно перфорированной боковой стенки и наружной боковой поверхности стакана. Благодаря тому, что устройство снабжено стаканом с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленным в корпусе коаксиально с зазором и закрепленными на стакане поперечными секционирующими перегородками, создаются условия для равномерного направления в виде ламинарных потоков поступающего в корпус расплава с твердыми включениями к вращающейся перфорированной боковой стенке по всей высоте, что обеспечивает заданный грансостав. Отсутствует раскручивание расплава внутренними устройствами, и истекающие из отверстий боковой стенки струи расплава образуют значительно меньший по сравнению с известными устройствами факел. Уменьшению факела гранулируемого продукта также способствует наличие около вращающегося корпуса неподвижного стакана с продольными пазами, поверхность которого тормозит раскручиваемый перфорированной стенкой корпуса расплав и тем самым усиливают эффект проскальзывания расплава. Содержащиеся в расплаве твердые включения, размер которых превышает диаметр отверстий в корпусе, при контакте со стенкой вращающегося корпуса отбрасываются на кромки продольных пазов, выполненные в стакане, и за счет удара о них разрушаются, и в дальнейшем беспрепятственно выводятся из корпуса через выходные отверстия.

Благодаря тому, что секционирующие перегородки в каждой секции по всей ее высоте снабжены клиньями, заостренными в направлении, противоположном направлению вращения корпуса и неподвижно закрепленными на перегородках с зазором относительно перфорированной боковой стенки корпуса и наружной боковой поверхности стакана, создается препятствие образованию агломератов твердых частиц и забивке ими выходных отверстий вследствие механического воздействия клиньев на группирующиеся твердые частицы. Кроме того, в момент прохождения каждого выходного отверстия около клина в этом отверстии создается кратковременный перепад (импульс) давления. Последнее приводит к разрушению агломератов частиц, проникших глубоко в выходные отверстия и не подвергающихся механическому воздействию клиньев, и выводу их из отверстий наружу, что дополнительно повышает надежность в работе.

Дополнительным преимуществом заявляемого устройства за счет наличия клиньев является усилие эффекта проскальзывания расплава около вращающейся перфорированной стенки корпуса, что важно при гранулировании сложных минеральных удобрений, когда выходные отверстия выполняются достаточно значительной величины (3,0-4,5 мм). Усиление проскальзывания расплава около стенки корпуса ведет к уменьшению факела разбрызгивания и дополнительному снижению ретура (особенно крупной фракции) на выходе, что выгодно экономически, т.к. повышается выход кондиционного по грансоставу продукта, уменьшаются налипания на стенки грануляционной башни.

В проанализированных источниках информации отсутствуют устройства с указанными отличительными признаками.

На фиг. 1 и фиг.2 изображено устройство, общий вид, разрез с различными поперечными перегородками; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1 и 2; на фиг.4 узел I на фиг.3.

Устройство для гранулирования расплавов с твердыми включениями содержит вращающийся корпус 1 с перфорированной боковой стенкой, закрепленный на нижнем конце вала 2, верхний конец которого связан с приводом (не показан) вращательного движения. В верхней части корпуса 1 неподвижно установлен питающий патрубок 3, на выходе которого размещена распределительная решетка 4 расплава. К последней неподвижно прикреплен стакан 5 одинаковой формы с корпусом 1, но меньшего диаметра. Стакан 5 расположен в корпусе 1 коаксиально с образованием между перфорированной стенкой корпуса 1 зазора S. На стакане 5 неподвижно закреплены секционирующие корпус 1 и стакан 5 поперечные перегородки 6, которые могут быть выполнены, например, в виде горизонтальных колец различного диаметра (фиг.1), или в виде усеченных конусов различного диаметра, направленных вершиной вверх, с образованием между корпусом 1 и этими перегородками 6 незначительного зазора t, не превышающего по величине 1 мм. В стакане 5 между перегородками 6 выполнены сквозные пазы 7 для прохода гранулирующего материала. На поперечных секционирующих перегородках 6 с зазором t около перфорированной стенки корпуса 1 и с зазором около наружной поверхности стакана 5 по всей высоте перфорированной боковой стенки неподвижно закреплены клинья 8, заостренные в направлении, противоположном направлению вращения корпуса 1. Для герметизации полости устройства служит торцовое уплотнение 9.

Устройство работает следующим образом.

Гранулируемый материал, например расплав, содержащий твердые нерастворимые включения, поступает через входной патрубок 3 к распределительной решетке 4 и в виде ламинарных потоков в стакан 5 с перегородками 6, направляющими расплав через пазы 7 в стакане 5 к вращающейся перфорированной боковой стенке корпуса 1. Из выходных перфораций (отверстий) в боковой стенке корпуса 1 гранулируемый материал истекает в виде струй, которые в дальнейшем распадаются на капли и затвердевают. Образующиеся в расплаве или около выходных отверстий агломераты твердых частиц, превышающие размеры выходных отверстий, при ударе о заостренные клинья 8, разрушаются (измельчаются) и в дальнейшем свободно выводятся через выходные отверстия корпуса 1 наружу. Клинья 8 способствуют направлению крупных частиц на края пазов 7 в стакане 5, что также способствует быстрому измельчению этих частиц и выводу их из корпуса 1 наружу. При проходе выходных отверстий корпуса 1 около наружной поверхности каждого клина 8 в них создается резкий перепад (скачок) давления (в выходные отверстия ограничивается подача расплав из-за перекрытия его клином), что приводит к разрушению агломератов мелких частиц, проникших глубоко в отверстие, и способствует проталкиванию твердых частиц из выходных отверстий наружу. Это обеспечивает постоянную самоочистку выходных отверстий, что значительно (в 3-5 раз) повышает ресурс до очистки. При этом снижается количество ретура, повышается равномерность грансостава на выходе.