установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов

Формула изобретения

1. Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, содержащая корпус сушильной камеры с размещенной в его верхней части форсункой и коллектором для подачи распыливающего агента, систему улавливания отработанного распыливающего агента, гранулированный инертный материал, размещенный на газораспределительной решетке, приводимый в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный корпус сушильной камеры посредством вибратора с приводом через серьгу, жестко укрепленную в нижней части корпуса, при этом предусмотрены упругие, компенсирующие перемещения корпуса вставки в верхней и нижней частях корпуса, а высушенный материал вместе с отработанным распыливающим агентом удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из приемника, акустической установки, циклона и рукавного фильтра, отличающаяся тем, что форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания раствора высушиваемого материала, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубки для подвода распыливающего агента и раствора высушиваемого материала, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, а резонатор - в виде полого стержня с клиновой щелью, при этом раствор высушиваемого материала поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода раствора высушиваемого материала расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана, установленного соосно корпусу, и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом распыливающий агент подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана, установленного соосно корпусу и внешней поверхности резонатора, размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока раствора высушиваемого материала, поступающего по каналу.

2. Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов по п.1, отличающаяся тем, что отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷0; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h ₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода раствора высушиваемого материала лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d ₁=1,3÷1,7; отношение диаметра d₂ сопла к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода раствора высушиваемого материала лежит в оптимальном интервале величин: d₂ /h₁=3,5÷4,5; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3-0,7.

Описание изобретения к патенту

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 №232131, F26B 3/12, 1964 г., содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в установке для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, содержащей корпус с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной форсункой и коллектором для подачи распыливающего агента, сушильную камеру с системой очистки отработанного распыливающего агента, гранулированный инертный материал, размещенный на газораспределительной решетке, приводимый в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами корпус сушильной камеры посредством вибратора с приводом через серьгу, жестко укрепленную в нижней части корпуса, при этом предусмотрены упругие компенсирующие перемещения корпуса вставки в верхней и нижней частях корпуса, а высушенный материал вместе с отработанным распыливающим агентом удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из приемника, акустической установки, циклона и рукавного фильтра, форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания раствора высушиваемого материала, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распыливающего агента и раствора высушиваемого материала, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, а резонатор - в виде полого стержня с клиновой щелью, при этом раствор высушиваемого материала поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода раствора высушиваемого материала расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана, установленного соосно корпусу, и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом распыливающий агент подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана, установленного соосно корпусу, и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока раствора высушиваемого материала, поступающего по каналу.

На фиг.1 показана схема установки для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, на фиг.2 - схема акустической форсунки.

Исходный раствор подают в корпус 1 сушильной камеры (фиг.1), где его распыливает форсунка 2. Прямотоком с высушиваемым материалом подают газообразный распыливающий агент, нагнетаемый вентилятором 3 через калорифер 4. Распыливающий агент и раствор высушиваемого материала попадают в псевдоожиженный слой 5 гранулированного инертного материала, размещенного на газораспределительной решетке 6 и приводимого в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами 13 корпус 1 сушильной камеры посредством вибратора 10 с приводом 11 через серьгу 12, жестко укрепленную в нижней части корпуса. Для того чтобы горизонтальные вибрации не нарушали целостности и прочности установки, предусмотрены упругие компенсирующие перемещения корпуса 1 вставки: 8 и 9 соответственно в верхней и нижней части корпуса. Распыливающий агент движется сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/с. При этом наиболее горячий агент взаимодействует с наиболее сырым материалом, и температура распыливающего агента может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала.

Высушенный материал вместе с отработанным распыливающим агентом удаляется через отверстия газораспределительной решетки 6 в систему улавливания: приемник 7, а оттуда сначала в акустическую установку 14, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 15 и в рукавный фильтр 16.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит корпус 28, выполненный в виде стакана с днищем 29, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 21 с клиновой щелью 22 и соплом 17. Раствор высушиваемого материала поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 21 и внутренней поверхностью сопла 17 из кольцевого зазора 18 между внутренней поверхностью корпуса 28 и внешней поверхностью стакана 31, установленного соосно корпусу 28, по каналу 32, выполненному в боковой стенке стакана 31, через кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 31 и внешней поверхностью резонатора 21, причем канал 32 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 31 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 23, расположенный соосно корпусу 28 форсунки, по трубке 19 с отверстием 24, отверстию 26, выполненному в клапане 25, соосно штуцеру 23 и отверстию 20 резонатора 21, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 22. Клиновая щель 22 расположена под углом по отношению к оси резонатора 21, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30÷60°. Клапан 25 взаимодействует с седлом 27, выполненным за одно целое с резонатором 21 и опирающимся на упругую прокладку 30, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 31 и седла 27. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 31 и внешней поверхностью резонатора 21 размещено винтовое направляющее устройство 33, способствующее созданию вихревого потока раствора высушиваемого материала, поступающего по каналу 32.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

- отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до нижнего торца клапана 25 к расстоянию h от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 20 резонатора 21 с клиновой щелью 22 лежит в оптимальном интервале величин: h ₂/h=6÷10;

- отношение расстояния h ₂ от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до нижнего торца клапана 25 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до оси канала 32 подвода раствора высушиваемого материала лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 20 резонатора 21 к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса 28 лежит в оптимальном интервале величин: d/d ₄=0,1÷0,3;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 20 резонатора 21 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

- отношение диаметра d₂ сопла 17 к диаметру d ₁ внешней поверхности резонатора 21 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d ₁=1,3÷1,7;

- отношение диаметра d ₂ сопла 17 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до оси канала 32 подвода раствора высушиваемого материала лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 20 резонатора 21 к расстоянию h от внешней поверхности днища 29 корпуса 28 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 20 резонатора 21 с клиновой щелью 22 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов работает следующим образом.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости их витания и скорости распыливающего агента. Установка позволяет получать тонкодисперсные порошки за счет дополнительного истирания материала в виброкипящем слое инертных гранул. Раствор высушиваемого материала подается в корпус 1 сушильной камеры через форсунку 2, а распиливающий агент движется параллельным током с раствором высушиваемого материала.

Акустическая форсунка работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 24 трубки 19, затем отверстию 26, выполненному в клапане 25, и отверстию 20 резонатора 21, после чего поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 22. Раствор высушиваемого материала по каналу 32, выполненному в боковой стенке стакана 31, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 31 и внешней поверхностью резонатора 21. В результате прохождения резонатора 21 распыливающим агентом, например воздухом, в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю раствора высушиваемого материала. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах распыливающего агента. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Пневматические акустические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1...1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий. Пневматические акустические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.