установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов

Формула изобретения

1. Установка для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, содержащая сушильную камеру с расположенным в центральной части вибрационным гранулятором, в корпусе которой в его верхней части размещена распылительная камера, снабженная форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, систему подачи раствора и систему очистки отработанного теплоносителя, а 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 вибрационный гранулятор выполнен в виде вибрирующего лотка с сетчатым днищем, отличающаяся тем, что сетчатое днище выполнено с коэффициентом перфорации, равным 0,3...0,5, и с упругозакрепленной на нем, 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.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыления жидкостей, содержащей резонатор, выполненный в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что канал для выхода раствора представляет собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора.

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 №182581, 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 сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, содержащей сушильную камеру с расположенным в центральной части вибрационным гранулятором, в корпусе которой в его верхней части размещена распылительная камера, снабженная форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, систему подачи раствора и систему очистки отработанного теплоносителя, а 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 вибрационный гранулятор выполнен в виде вибрирующего лотка с сетчатым днищем, согласно изобретению сетчатое днище выполнено с коэффициентом перфорации, равным 0,3...0,5, и с упруго закрепленной на нем 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.

Форсунка может быть выполнена в виде акустической форсунки для распыления жидкостей, содержащей резонатор, выполненный в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

Канал для выхода раствора может представлять собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора.

На фиг.1 показана схема установки для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов, на фиг.2 - вариант вибрационного гранулятора, на фиг.3 - схема акустической пневматической форсунки.

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 перемешивания и продавливания сквозь сетчатое днище 6. Отработавший запыленный теплоноситель подвергают 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 потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток направляется в циклон 19 с бункером, где выделяется основная часть унесенного сухого материала, а окончательная очистка происходит в рукавном фильтре 20.

Акустическая форсунка (фиг.3) содержит полый корпус 21 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями, с размещенным в нем резонатором 29 и полостью 25 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 23 в коллектор 22, связанный через отверстия 24 с полостью 25, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.

На полом цилиндрическом стержне 27, жестко связанным с корпусом 21, установлена распределительная головка 37 для подачи исходного раствора через штуцер 26, при этом между стержнем 27 и корпусом 21 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 25, имеется кольцевой зазор 28. Резонатор 29 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 21, обращенной к распределительной головке 37, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 30 с зазором 28 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 21 и стержнем 27 распределительной головки 37. В сечении, перпендикулярном оси стержня 27, зазор 28 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 37 выполнена в виде корпуса 34 с крышкой 33 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 37 расположен коллектор 30 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 38, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 27 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 33 и корпусе 34 распределительной головки 37, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 27 каналами 33 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 32 расположен на конической поверхности крышки 33 распределительной головки 37, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

Резонатор 29 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 27 распределительной головки 37, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 30 с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 26 и стержнем 27 распределительной головки 37. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 27 распределительной головки 37, и образованный в ее крышке 33 посредством пластины 31, жестко прикрепленной к стержню 27, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 33, по крайней мере, тремя крепежными элементами 39 с образованием радиального кольцевого зазора.

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.

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 теплоноситель (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 сек). В распылительной сушилке материал подается в камеру 2 через форсунку 3. Теплоноситель 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 теплоноситель после очистки от пыли в циклоне и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.

Акустическая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом.

Распыляющий агент, например воздух, подается по штуцеру 23 в коллектор 22, связанный через отверстия 24 с полостью 25, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 25 воздух направляется в кольцевой зазор 28 между стержнем 27 и корпусом 21, где встречает на своем пути резонатор 29, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 28 посредством калиброванного отверстия 30. В результате прохождения резонатора 29 распыляющим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыляющего агента способствуют более тонкому распылению раствора, подаваемого в распределительную головку 37 через полый стержень 27, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыляющего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 29. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 33 распределительной головки 37.

Напряжение по испаряемой влаге для данной сушилки в 2,5...3 раза больше, чем для сушилок с обычным газораспределением. Распыление может осуществляться пневматическими форсунками или с помощью центробежных распылителей (на чертеже не показано), скорость вращения которых составляет 4000...20000 оборотов в мин.

Пневматические 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 форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.

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.