устройство для сушки полидисперсных материалов

Формула изобретения

1. Устройство для сушки полидисперсных материалов, включающее теплогенератор, пневмотрубу, конусный расширитель, сушильно-осадительную камеру с крышей в ее верхней части, загрузочные и разгрузочные патрубки материала и теплоносителя (воздуха), отличающееся тем, что конусный расширитель в нижнем сечении имеет по отношению к пневмотрубе зазор с размером, равным или большим двукратной величины максимального размера частиц, а между конусным расширителем и крышей сушильно-осадительной камеры дополнительно установлено газораспределительное решето с живым сечением 7-20%.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота конусного расширителя превышает минимальный его диаметр, а соотношение максимального и минимального его диаметров находится в диапазоне от 1,8 до 3,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике сушки, конкретнее к высокоэффективной термической сушке дисперсных материалов во взвешенном состоянии, преимущественно для удаления поверхностной влаги, и может быть использовано при производстве строительных материалов, в машиностроении, в химической промышленности и других отраслях хозяйства.

Известно устройство для сушки мелкодисперсных материалов, включающее теплогенератор, пневмотрубу, конусный расширитель, сушильно-осадительную камеру, загрузочный и разгрузочные патрубки материала и теплоносителя (a.c. SU №1078221, 07.03.1984, «Устройство для сушки мелкодисперсных материалов»). Недостатком указанного устройства является недостаточно высокий уровень надежности работы устройства при сушке полидисперсного материала, наличие нескольких разгрузочных патрубков материала и теплоносителя, что приводит к необходимости дополнительного оборудования и существенно увеличивает габариты, массу и стоимость устройства и технологического комплекса в целом.

Известно устройство для сушки мелкодисперсных материалов, включающее пневмотрубу, конусный расширитель с цилиндром, имеющим зазор с его верхней частью, сушильно-осадительную камеру, загрузочные и разгрузочные патрубки материала и теплоносителя (воздуха) (А.с. SU №645010, 30.01.1979, «Устройство для сушки дисперсных материалов»). Данное устройство является наиболее близким к заявленному. Недостатком устройства является принадлежность его для эффективной сушки дисперсного материала только с небольшим диапазоном частиц по фракционному составу.

При сушке в пневмофонтанной установке дисперсных материалов скорость теплоносителя выбирается из условия длительности пребывания частиц материала в пневмофонтанном участке, на уровне более 1 сек. При меньшей продолжительности процесса сушки влага в материале, как правило, не успевает испариться, а отработанный теплоноситель имеет повышенную температуру. В результате этого не обеспечивается технологическое требование по влажности высушенного материала и снижается эффективность процесса сушки.

При сушке материала со значительным размером частиц (например, при сушке кварцевого песка с размером частиц до 10 мм) для выноса крупных частиц необходимо существенно увеличивать скорость теплоносителя, прежде всего на выходе из конусного расширителя, а следовательно, и в пневмотрубе. Это приводит к снижению продолжительности пребывания мелких частиц (0,1-0,3 мм) материала в пневмофонтанном участке до времени существенно меньшего 1 сек. При сушке полидисперсного материала при снижении скорости теплоносителя до уровня, меньшего скорости витания крупных частиц в верхней части конусного расширителя, последние не могут вылететь из конусного расширителя. В результате указанного в расширителе происходит накопление крупных частиц, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивлению пневмофонтанного участка, снижению расхода теплоносителя и производительности устройства. При достижении критической массы накопленного в расширителе материала происходит его обрушение, что вызывает аварийную ситуацию при эксплуатации устройства. Для устранения указанных недостатков необходимо обеспечить вывод крупных частиц материала с нижней части конусного расширителя.

Целью настоящего изобретения является обеспечение надежности и эффективности сушки полидисперсного материала и снижение уровня выноса мелкодисперсного материала.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для сушки полидисперсных материалов, включающем теплогенератор, пневмотрубу, конусный расширитель, сушильно-осадительную камеру с крышей в ее верхней части, загрузочные и разгрузочные патрубки материала и теплоносителя (воздуха), согласно изобретению конусный расширитель в нижнем сечении имеет по отношению к пневмотрубе зазор с размером, равным или большим двукратной величины максимального размера частиц, высота конусного расширителя превышает минимальный его диаметр, соотношение максимального и минимального его диаметров находится в диапазоне от 1,8 до 3,0, а между конусным расширителем и крышей сушильно-осадительной камеры дополнительно установлено газораспределительное решето с живым сечением 7-20%.

На фиг.1 изображено заявленное устройство, состоящее из теплогенеретора 1, сушильно-осадительной камеры 2, пневмотрубы 3, соосного с ней расширителя конусного 4, решета газораспределительного 5, патрубков загрузки 6 и разгрузки 7 материала, входа 8 атмосферного воздуха в теплогенератор и выхода 9 отработанного теплоносителя. Между малым диаметром конусного расширителя 4 и пневмотрубой 5 предусмотрен зазор 10 для выделения из потока теплоносителя в конусном расширителе крупных частиц материала, а в нижней части теплогенератора под пневмотрубой предусмотрен патрубок с заслонкой 11 для провала крупных частиц материала, не подхваченных потоком теплоносителя в пневмотрубе. Верхняя часть сушильно-осадительной камеры 2 заканчивается крышей 12. На фиг.2 представлен в более крупном масштабе узел стыковки пневмотрубы 3 и конусного расширителя 4.

Сушильная установка работает следующим образом. Горячий теплоноситель из теплогенератора 1 поступает в пневмотрубу 3 и встречается с поступающим через патрубок 6 (возможен вариант подачи материала через крышу 12 над пневмотрубой 3) полидисперсным материалом, например кварцевым песком после карьера, имеющим включения крупных частиц гравия. Встречаясь с восходящим потоком теплоносителя, материал подхватывается и выносится в конусный расширитель 4. Мелкие частицы материала, скорость витания для которых меньше скорости потока в верхней части расширителя 4, вылетают из последнего и осаждаются в сушильно-осадительной камере, а крупные частицы материала, не способные вылететь из расширителя 4, выгружаются через зазор 10 в нижней его части.

Для исключения уноса из сушильно-осадительной камеры 2 частиц размером более заданной величины (например 0,1 мм) ее сечение выбирается из условия скорости теплоносителя, равной или меньшей скорости витания частиц заданного размера. Наличие газораспределительного решета 5 под крышей камеры 2 способствует выравниванию потока теплоносителя по скорости и снижению выноса необходимого по фракционному составу материала. Предварительно очищенный в камере 2 отработанный теплоноситель вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Полидисперсный материал, например кварцевый песок из карьера, имеет размер частиц в основном от 0,05 до 1,0 мм с наличием более крупных включений гравия, которые во влажном состоянии не удается отделить механическим путем и потому приходится загружать в сушильную установку. Скорость витания частиц с размером 1,0 мм составляет величину 6 м/с, что, как правило, близко к значениям скорости теплоносителя на выходе из расширительного конуса 4, а частицы большего диаметра не могут вылететь из него. Наличие зазора 10 между пневмотрубой 3 и нижней частью конусного расширителя 4 позволяет выгружать через него более крупные частицы и исключить их накапливание в расширителе. По данным эксплуатации пневмофонтанной установки для сушки кварцевого песка в ЗАО «Арагон Лтд» через предусмотренный зазор 10 удалялись частицы размером до 15 мм. Для исключения забивания зазора его размер должен превышать двукратный размер частиц и составлял величину 35 мм. Если высота конусного расширителя 4 будет незначительной (меньше минимального его диаметра), а соотношение максимального и минимального его диаметров меньше 1,8, то время нахождения материала в пневмофонтанном участке будет менее 1 сек, и материал может не успеть высохнуть. При значении соотношения максимального и минимального диаметров расширителя более 3,0 практически значительная часть материала будет выгружаться через зазор 10, что может привести к наличию в нем невысушенного материала.

Граничные значения живого сечения газораспределительного решета 5 выбраны в диапазоне от 7 до 20%. При значениях живого сечения решета больших 20% аэродинамическое сопротивление решета 5 незначительно, и это приводит к значительной неравномерности скоростей теплоносителя в сушильно-осадительной камере 2 и повышению уноса полезно используемых частиц материала. При значениях живого сечения меньших 7% равномерность потока теплоносителя в сушильно-осадительной камере заметно улучшаться не будет, однако абсолютное значение аэродинамического сопротивления газораспределительного решета будет значительным и, как результат, будет снижаться экономичность процесса без видимого повышения его эффективности.

Таким образом, заявленное устройство обеспечивает эффективный и качественный режим сушки полидисперсных материалов, например кварцевого песка после карьера.

Позиции и обозначения на фиг.1 и 2.

1 - теплогенератор;

2 - сушильно-осадительная камера;

3 - пневмотруба;

4 - расширитель конусный;

5 - решето газораспределительное;

6 - патрубок загрузки материала;

7 - патрубок выгрузки материала;

8 - патрубок входа воздуха в теплогенератор;

9 - патрубок выхода отработанного теплоносителя;

10 - зазор между нижней частью конусного расширителя и пневмотрубой;

11 - патрубок с заслонкой для удаления просыпи из пневмотрубы;

12 - крыша сушильно-осадительной камеры.