сушилка для растворов и суспензий

Формула изобретения

1. Сушилка для растворов и суспензий, содержащая корпус, в котором расположена пневматическая форсунка для подачи высушиваемого раствора или суспензии, который распыляется под действием топочных газов, а образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку, отличающаяся тем, что теплоноситель с температурой до 200°С поступает в нижнюю часть корпуса под решетку через часть корпуса, отделенную от конической части корпуса с газораспределительной решеткой посредством стакана с перфорированным дном, а удаляется через отверстия перфорированной части цилиндрического стакана обечайки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, пневматическая форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20-40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин: h ₁/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d ₁ чашки резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁ /h₁=1÷2.

3. Сушилка 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 №232131, F26B 3712, 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 сушилке для растворов и суспензий, содержащей корпус, в котором расположена пневматическая форсунка для подачи высушиваемого раствора или суспензии, который распыляется под действием топочных газов, а образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку, согласно изобретению, теплоноситель с температурой до 200°С поступает в нижнюю часть корпуса под решетку через часть корпуса, отделенную от конической части корпуса с газораспределительной решеткой посредством стакана с перфорированным дном, а удаляется через отверстия перфорированной части цилиндрического стакана обечайки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, пневматическая форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20°-40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.

На фиг.1 показана схема сушилки для растворов и суспензий, на фиг.2 - схема акустической пневматической форсунки.

Сушилка для растворов и суспензий содержит корпус 1, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка 2 для подачи высушиваемого раствора (или суспензии), который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°С. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°С. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана 13 с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°С. Для стабилизации процесса роста гранул форсунка 2 заключена в цилиндрический стакан 4, обеспечивающий направленное движение газов и высушиваемого материала во встречном потоке с теплоносителем, подаваемым под решетку. Отработанные газы отводятся через коллектор 5, выполненный в виде охватывающей перфорированную часть 7 цилиндрического стакана 4 обечайки 8. Коллектор 5 связывает верхнюю часть корпуса 1 через патрубок 9 с акустической установкой 14, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, которые затем поступают в циклон 15 и в рукавный фильтр 16, а затем в общий бункер (на чертеже не показан). За счет равномерного отсоса отработанных газов (теплоносителя и топочных газов) по всему периметру камеры уменьшается унос мелких частиц, образующих пылевую завесу на пути материала, падающего в кипящий слой. Высушенный материал отводится из центральной части сушилки через течку 6, а отработанные газы удаляются через отверстия перфорированной части 7 цилиндрического стакана в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит полый корпус 17 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 19 и кольцевого объемного резонатора 21. Корпус 17 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 23 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 24 для подвода раствора. Внутри корпуса 17, соосно ему, жестко закреплена втулка 30 с фланцами 18 и 22 верхним и нижним, причем нижний фланец 22 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 17. Внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор 21, выполненный в виде чашки 25 с конической поверхностью 27.

Чашка 25 запрессована на стержне диаметром d резонатора 21, а в его хвостовой части 20 расположены фиксирующие диски 28 и 29, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 30. В нижнем фланце 22 расположено, по крайней мере, одно сопло 26 под углом к оси резонатора 21, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°-40°, причем продолжение оси сопла 26 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 27. На внутренней поверхности втулки 30 выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия 31 и 32.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

Отношение высоты h ₁ кольцевого объемного резонатора 21 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 27 и нижней торцевой поверхностью корпуса 17 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3;

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁ /d₂=0,7÷0,9;

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d ₁/d=1÷3;

Отношение внутреннего диаметра d ₁ чашки 25 резонатора 21 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

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

Топочные газы движутся сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/сек. При этом наиболее горячие газы взаимодействует с наиболее сырым продуктом, и температура газов может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала. Через форсунку 2 подается высушиваемый раствор, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°С.Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет раствор от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°С. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана 13 с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°С.

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 (на чертеже не показано).

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распиливающий агент подается по трубке 23, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 21. В результате прохождения резонатора 21 распыливающим агентом в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого через трубку 24 в сопло 26, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 21, затем дробится под воздействием акустических колебаний газа на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с газом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 27 резонатора 21. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

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.