способ сушки дисперсного материала и вихревая камера для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сушки дисперсного материала, включающий тангенциальную подачу дисперсного материала в спутном газовом потоке, формирование слоя на боковых стенках вихревой камеры, перемещение слоя сверху вниз с псевдоожижением слоя материала закрученным газовым потоком, нагрев и испарение влаги с материала закрученным потоком газа, проходящим через слой материала, отличающийся тем, что сформированный псевдоожиженный слой многократно переводят в разреженное состояние, закрученный поток газа после прохождения слоя частиц направляют вверх, а мелкие частицы материала подвергают дополнительной сепарации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в области концентрации крупных частиц в псевдоожиженном слое осуществляют дополнительный переток частиц сверху вниз.

3. Вихревая камера для сушки дисперсного материала, содержащая корпус, установленные в корпусе кольцевые завихрители потока газа, входной тангенциально расположенный канал для спутного потока газа и материала, нижний вывод отделяемой крупной фракции материала, осевой вывод потока газа, отличающаяся тем, что выше и ниже каждого из кольцевых завихрителей установлены конические полки, внутри вихревая камера снабжена циклоном с примыкающей к внешней стенке циклона конической полкой.

4. Вихревая камера по п. 3, отличающаяся тем, что в каждой конической полке, вблизи завихрителя, выполнено отверстие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике тепломассообменных и химических процессов, а именно к сушке вихревым потоком дисперсного материала, и может быть использовано для сушки частиц с преимущественно поверхностной влагой, в частности углей мелких фракций.

Известны способ и устройство фракционирования дисперсных материалов, где аэродинамические силы, действующие на разделяемые в сепарационном пространстве вихревой камеры частицы, направлены вверх, а сила тяжести вниз, что увеличивает время сепарации частиц и улучшает качество разделения частиц [1] .

Известны способ и устройство фракционирования дисперсных материалов, основанные на многократном повторении процесса разделения порошков в поле сил тяжести, причем аэродинамические силы, действующие на разделяемые в сепарационном пространстве частицы, направлены вверх, а сила тяжести вниз, что увеличивает время сепарации частиц и улучшает качество разделения частиц [2] . Это решение реализовано в гравитационных классификаторах с пересыпными полками Уральского политехнического института и характеризуется высоким качеством разделения частиц на фракции.

Недостатками указанных способов и устройств [1, 2] является малое время пребывания частиц в аппарате и низкая средняя концентрация частиц на единицу объема аппарата, вследствие чего они не предназначены для сушки материала.

Наиболее близким по технической сущности является способ сушки дисперсного материала путем тангенциальной подачи материала в спутном газовом потоке, псевдоожижения материала закрученным газовым потоком, нагрева материала закрученным потоком газа, проходящего через слой материала, и испарения влаги с материала, причем движение псевдоожиженного слоя осуществляется сверху вниз вдоль кольцевых завихрителей, на которых осуществляется псевдоожижение [3] .

Известный способ сушки дисперсного материала осуществляется в вихревой камере для тепломассообменных процессов, которая содержит корпус, установленные в корпусе кольцевые конические завихрители потока газа, входной тангенциально расположенный канал для спутного потока газа и материала, приосевой верхний канал для выхода потока газа с мелкой фракцией материала и нижний вывод для отделяемой крупной фракции материала [3] .

Однако, известный способ сушки дисперсных материалов и вихревая камера для его осуществления обладают следующими недостатками и ограничениями в применении.

В процессе сушки полидисперсных материалов с большим содержанием мелких фракций при формировании слоя мелкие фракции способствуют выносу крупных частиц в газовый поток в основной объем вихревой камеры, при этом некоторые крупные частицы не успевают вернуться в слой из-за того, что газовый поток движется в направлении, совпадающем с направлением силы тяжести, что приводит к уменьшению времени пребывания крупных частиц в зоне сепарации. Кроме того, образованный псевдоожиженный слой материала по мере продвижения вниз обладает низкой порозностью на всем пути движения, что затрудняет вынос мелких фракций частиц из слоя. При этом эффективность сушки материала за счет выноса из слоя мелких фракций, на поверхности которых содержится основное количество влаги, снижается. Кроме этого, мелкая фракция уносится с газовым потоком и требуется дополнительное устройство для улавливания мелких фракций. При этом в процессе пневмотранспорта мелкой фракции с высокой влажностью происходит отложение материала на стенках и зарастание транспортирующего канала. Из экспериментальных исследований процессов, происходящих в указанном устройстве, также известно, что вблизи завихрителя происходит накопление крупной фракции, что приводит к снижению эффективного рабочего объема слоя и снижению времени пребывания материала в камере и глубины сушки материала.

В основу изобретения положена задача создания способа и устройства для сушки дисперсного материала, которые могли бы обеспечить более полный вынос мелких частиц материала, содержащих основную часть влаги, увеличить время центробежной сепарации крупных частиц материала, предотвратить накопление крупных частиц материала в псевдоожиженном слое, увеличить время сушки крупной фракции материала и тем самым повысить эффективность сушки дисперсного материала, обеспечить улавливание мелких частиц с высокой влажностью в вихревом аппарате.

Поставленная задача решается тем, что в способе сушки дисперсного материала, включающем тангенциальную подачу материала в спутном газовом потоке, формирование слоя на боковых стенках вихревой камеры, перемещение слоя сверху вниз с псевдоожижением слоя материала закрученным потоком газа на кольцевых завихрителях, нагрев и испарение влаги с материала при прохождении закрученного потока газа сквозь слой материала, согласно изобретению сформированный псевдоожиженный слой многократно переводят в разреженное состояние, что обеспечивает более полный вынос мелких частиц материала, содержащих основную часть влаги. Согласно изобретению закрученный поток газа после прохождения слоя частиц направляют вверх, что увеличивает время центробежной сепарации крупных частиц из-за противоположного направления аэродинамических сил и силы тяжести, действующих на частицу. Согласно изобретению организуют дополнительную область сепарации мелких частиц, что предотвращает попадание частиц в тракт выхода газа и отложение материала на стенках и зарастание транспортирующего канала. Кроме того, согласно изобретению осуществляют дополнительный переток частиц сверху вниз в области концентрации крупных частиц, что предотвращает накопление крупных частиц в псевдоожиженном слое.

Поставленная задача решается также тем, что в вихревой камере для осуществления способа сушки дисперсного материала, содержащей корпус, установленные в корпусе кольцевые завихрители потока газа, входной тангенциально расположенный канал для спутного потока газа и материала, осевой выход потока газа, нижний вывод отделяемой крупной фракции материала, согласно изобретению выше и ниже каждого из кольцевых завихрителей, на которых происходит псевдоожижение слоя дисперсного материала, установлены конические полки, основная часть материала, проходя сверху вниз, падает с полок на следующий участок псевдоожиженного слоя, переходя при этом в разреженное состояние, что усиливает вынос мелких частиц материала из слоя. Согласно изобретению внутри вихревая камера снабжена циклоном с примыкающей к внешней стенке циклона конической полкой для формирования потока газа вверх между псевдоожиженным слоем частиц и стенкой циклона, что увеличивает время сепарации крупных частиц в надслоевом пространстве, а внутренняя часть циклона решает задачу улавливания мелких фракций частиц материала. Кроме того, в каждой конической полке, примыкающей к кольцевому завихрителю, вблизи завихрителя выполнено отверстие для дополнительного перетока крупных фракций материала сверху вниз.

На чертеже приведена схема вихревой камеры для сушки дисперсных материалов.

Вихревая камера состоит из корпуса 1, кольцевых конических завихрителей 2, конических кольцевых полочек 3, расположенных выше и ниже каждого из кольцевых завихрителей, тангенциально расположенного канала 4 для ввода частиц в спутном газовом потоке, короба 5 для организации подачи нагретого воздуха на кольцевые завихрители, конического отражателя потока газа и частиц 6, бункера 7 для вывода крупной фракции высушенного материала, циклона 8 с кольцевым завихрителем 9.

Устройство работает следующим образом. Материал в спутном потоке газа поступает в вихревую камеру через тангенциально расположенный канал 4, образуя в вихревой камере вращающийся поток газовзвеси, из которой крупные частицы и часть мелких частиц под действием центробежных сил оседают на стенку камеры, образуя слой, а мелкие частицы с частью крупных выносятся в надслоевое пространство, откуда крупные частицы под действием центробежных сил возвращаются в слой. Часть слоя крупных частиц пересыпается по коническим полкам 3 на нижележащий конический кольцевой завихритель 2, приходя при этом в разреженное состояние, в результате чего усиливается вынос мелких частиц из слоя. Другая часть слоя крупных частиц проходит через отверстие в конической полке 3, в результате чего предотвращается накопление крупных фракций частиц над каждой из полок. Поток нагретого газа подается в короб 5, закручивается завихрителями 2, проходит через слой частиц, псевдоожижает его, нагревает частицы и уносит испарившуюся с частиц влагу. Наличие внешней стенки циклона 8 и конической полки 6 формирует восходящий поток газа с мелкими частицами. Выносимая с газом мелкая фракция поступает в восходящий поток и, проходя через завихритель 9, поступает в циклон 8, где происходит осаждение мелких частиц с высокой влажностью. Мелкие частицы выгружаются через низ циклона, а очищенный газ выходит через центральную трубу вверх.

Использование предлагаемого способа сушки, нагрева и фракционирования дисперсного материала позволяет существенно увеличить остроту разделения крупных и мелких фракций, увеличить время пребывания материала в камере, что приводит к увеличению глубины сушки крупной фракции, а также обеспечить улавливание мелких фракций влажного материала в устройстве, что предотвращает зарастание тракта выброса газа.

Источники информации

1. А. с. СССР 1265003, МКИ B 07 B 7/08, БИ N 39, 1986.

2. М. Д. Барский. Фракционирование порошков. М. : Недра, 1980, 327 с.

3. Патент РФ N 2060832, МКИ 6 B 04 C 1/00, БИ N 15, 1996.