установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов

Формула изобретения

Установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, содержащая корпус с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, сушильную камеру с расположенным в центральной части вибрационным гранулятором, систему газораспределения теплоносителя, систему подачи раствора и систему очистки отработанного теплоносителя, система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит теплоноситель к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен вибрационный гранулятор в виде вибрирующего лотка с сетчатым днищем с коэффициентом перфорации, равным 0,3 0,5, и упруго закрепленной на днище посредством пружин перфорированной плиты с коэффициентом перфорации, равным 0,5 0,7, а вибропривод имеет блок управления, с помощью которого изменяют направление, амплитуду и частоту вибрации в требуемом оптимальном диапазоне параметров работы гранулятора: уровень вибрации в диапазоне 100 120 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 50 100 Гц, отличающаяся тем, что каждая из форсунок состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода и двух последовательно соединенных и соосных с ним полых цилиндроконических поясов, а соосно корпусу в его нижней части закреплено сопло, образованное наружной конической поверхностью и торцевой перпендикулярной оси сопла глухой перегородкой, в которой выполнены центральное дроссельное отверстие и, по крайней мере, три наклонных отверстия под углом 45° к оси сопла, причем на конической поверхности сопла выполнен цилиндрический буртик с наружной резьбой для соединения сопла с нижним цилиндроконическим поясом корпуса, при этом на сопле со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов для прохода жидкости и горизонтальных каналов, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклеров, причем парные каналы расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса, при этом коническая боковая поверхность сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°, а на цилиндроконическом поясе, жестко соединенном с цилиндрической частью корпуса, выполнены два ряда дроссельных отверстий: один ряд представляет собой, по крайней мере, три горизонтальных отверстия, выполненных на цилиндрической поверхности, другой ряд представляет собой, по крайней мере, три наклонных отверстия под углом 45°, выполненных на конической поверхности, при этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий в этих рядах отстоят друг от друга на угол, лежащий в оптимальном диапазоне величин 7,5 60°, причем на цилиндроконическом поясе, соединенном с соплом посредством внутренней резьбы, выполнен ряд, состоящий, по крайней мере, из трех горизонтальных дроссельных отверстий, при этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий и жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных каналов на конической боковой поверхности сопла, отстоят друг от друга на угол, лежащий в оптимальном диапазоне величин 7,5 60°.

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 патенту РФ № 2335715, F26B 17/10, 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 сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, содержащей корпус с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, сушильную камеру с расположенным в центральной части вибрационным гранулятором, и систему газораспределения теплоносителя, систему подачи раствора и систему очистки отработанного теплоносителя, система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит теплоноситель к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен вибрационный гранулятор в виде вибрирующего лотка с сетчатым днищем с коэффициентом перфорации, равным 0,3 0,5, и упруго закрепленной на днище посредством пружин перфорированной плиты с коэффициентом перфорации, равным 0,5 0,7, а вибропривод имеет блок управления, с помощью которого изменяют направление, амплитуду и частоту вибрации в требуемом оптимальном диапазоне параметров работы гранулятора: уровень вибрации в диапазоне - 100 120 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне - 50 100 Гц.

На фиг.1 показана схема установки для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, на фиг.2 - вариант вибрационного гранулятора, на фиг.3 - форсунка для распыливания жидкостей.

Установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов (фиг.1) содержит корпус 1 с размещенной в верхней его части распылительной камерой 2, форсункой 3 и коллектором 4 для подачи теплоносителя 16 сверху. Подсушенный материал поступает на вибрационный гранулятор, выполненный в виде подпружиненного сверху и снизу пружинами 13, вибрирующего лотка 5 с сетчатым днищем 6 и шаровой насадкой 7, приводимого в колебания виброприводом 11. Корпус 1 в месте расположения вибропривода выполнен разъемным с подпружиненными пружинами 12 частями. Под тяжестью шаровой насадки материал продавливается сквозь сетчатое днище, а под действием вибрации лотка и силы тяжести самих частиц происходит отрыв последних, одинаковых по величине. Затем частицы попадают в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка 8 с патрубком 9 для подачи вторичного теплоносителя. Здесь материал досушивается в режиме кипящего слоя и в виде гранул одинакового размера выпускается через течку 10.

На фиг.2 представлен вариант выполнения вибрационного гранулятора в виде вибрирующего лотка 5 с сетчатым днищем 6 с коэффициентом перфорации, равным 0,3 0,5, и упруго закрепленной на днище 6 посредством пружин 14 перфорированной плиты 17 с коэффициентом перфорации, равным 0,5 0,7. Вибропривод 11 имеет блок управления (на чертеже не показано), с помощью которого изменяют направление, амплитуду и частоту вибрации в требуемом оптимальном диапазоне параметров работы гранулятора: уровень вибрации в диапазоне - 100 120 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне - 50 100 Гц, а перфорированная плита 17 выполняет функции инерционной массы динамического гасителя колебаний, настроенного на требуемый диапазон частот. Подпружиненная перфорированная плита 17 совершает колебательное движение в вертикальной плоскости и передает энергию колебаний для перемешивая и продавливания сквозь сетчатое днище 6. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 18, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5 2 с, после чего газовый поток направляется в циклон 19 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 20.

Форсунка (фиг.3) содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 21 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и двух, последовательно соединенных и соосных с ним, полых цилиндро-конических поясов 22 и 23.

Соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло 24, образованное наружной конической поверхностью и торцевой, перпендикулярной оси сопла, глухой перегородкой 25, в которой выполнены центральное дроссельное отверстием 26 и, по крайней мере, три, наклонных отверстия 27 под углом 45° к оси сопла. На конической поверхности сопла 24 выполнен цилиндрический буртик с наружной резьбой для соединения сопла с нижним цилиндро-коническим поясом 23 корпуса.

Корпус и сопло 24 образуют между собой несколько соосных внутренних цилиндрических камер 28, 30, 31, 32 и коническую камеру 29.

Камера 28 служит для подвода жидкости, камеры 29, 30 и 32 являются расширительными камерами, а камера 31 выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления.

На сопле 24, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 36 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 35, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла 24 и образуют выходные отверстия каждого из жиклера. Парные каналы 35 и 36 расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса. Коническая боковая поверхность 24 сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°.

На цилиндро-коническом поясе 22, жестко соединенном с цилиндрической частью 21 корпуса с внешней резьбой выполнены два ряда дроссельных отверстий: один ряд представляет собой, по крайней мере, три горизонтальных отверстия 33, выполненных на цилиндрической поверхности, другой ряд представляет собой, по крайней мере, три наклонных отверстия 37 под углом 45°, выполненных на конической поверхности. При этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий 33 и 37 в этих рядах отстоят друг от друга на угол 7,5 60°.

На цилиндро-коническом поясе 23, соединенном с соплом 24 посредством внутренней резьбы выполнен ряд, состоящий по крайней мере, из трех горизонтальных дроссельных отверстий 34. При этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий 34 и жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных 36 и горизонтальных 35 каналов на конической боковой поверхности сопла 24, отстоят друг от друга на угол, лежащий в оптимальном диапазоне величин: 7,5 60°.

Система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул.

Установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов работает следующим образом.

В сушилке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения становится столь большой, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15 30 с).

В распылительной сушилке материал подается в камеру 2 через форсунку 3. Сушильный агент движется параллельным током с материалом по коллектору 4. Подсушенный материал поступает на вибрационный гранулятор, выполненный в виде подпружиненного сверху и снизу пружинами 13, вибрирующего лотка 5 с сетчатым днищем 6 и шаровой насадкой 7, приводимого в колебания виброприводом 11. Корпус 1 в месте расположения вибропривода выполнен разъемным с подпружиненными пружинами 12 частями. Под тяжестью шаровой насадки материал продавливается сквозь сетчатое днище, а под действием вибрации лотка и силы тяжести самих частиц происходит отрыв последних, одинаковых по величине. Затем частицы попадают в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка 8 с патрубком 9 для подачи вторичного теплоносителя. Здесь материал досушивается в режиме кипящего слоя и в виде гранул одинакового размера выпускается через течку 10.

Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) отводятся через коллектор, расположенный между распылительной камерой 2 и корпусом 1 и поступают в выходной коллектор, а оттуда - сначала в акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон и в рукавный фильтр (на чертеже не показано). Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.

Форсунка работает следующим образом. При подаче жидкости в корпус 21 под действием перепада давления 0,4 0,8 МПа в каналах и дроссельных отверстиях образуются капиллярные турбулентные потоки жидкости, устремляющиеся к выходным сечениям этих отверстий.

После столкновения потоков жидкости в каналах 35 и 36, и истечения через выходные отверстия жиклеров происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости, но генерируемый пеленообразный поток отклоняется от горизонтальной плоскости на больший угол, в диапазоне от 45 до 60°, в направлении к центральной области орошаемой поверхности, расположенной непосредственно под центральным дроссельным отверстием 26 в глухой перегородке 25 распылителя. Такое распределение распыляемой жидкости позволяет повысить равномерность распыления жидкости над центральной частью орошаемой поверхности.

Напряжение по испаряемой влаге для данной сушилки в 2,5 3 раза больше, чем для сушилок с обычным газораспределением. 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 сушильного агента. Распылительные сушилки такого типа применяются для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов.