Патент на изобретение №2306502

(54) РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. В распылительной сушилке, содержащей загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с форсункой для подачи материала, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки отработанного воздуха, сушильный агент из топки вентилятором нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, при этом отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли. Технический результат – повышение производительности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

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 №553424, F26В 17/10, 1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с опорной решеткой, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат – повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру с форсункой для подачи материала, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки сушильного агента, сушильный агент из топки турбогазодувкой нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, при этом отработавший сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли.

На чертеже показана распылительная сушилка.

Распылительная сушилка содержит камеру 1, в которую через форсунку 2 подается материал. Сушильный агент из топки 7 вентилятором 6 нагнетается параллельным током с распыляемым материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3.

Отработавший сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке 8 для улавливания пыли. Затем поток сушильного агента направляется в циклон 4 с бункером, где выделяется основная часть унесенного сушильным агентом сухого материала, а окончательная его очистка происходит в рукавном фильтре 5. В выхлопном тракте рукавного фильтра 5 установлен рециркуляционный клапан 9, который по команде от микропроцессора (на чертеже не показано), управляющего процессом оптимизации сушки в зависимости от параметров обрабатываемого материала, может переключить поток отработанного и очищенного сушильного агента на вход смесительной камеры (на чертеже не показано) топки 7. Микропроцессор соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости поток сушильного агента (на чертеже не показано), установленными в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами (на чертеже не показано), регулирующими параметры всех элементов схемы сушки. Микропроцессор проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки.

Распылительная сушилка 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 сек).

В распылительной сушилке материал подается в камеру 1 через форсунку 2. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 4 и рукавном фильтре 5 выбрасывается в атмосферу. Перед циклоном сушильный агент (теплоноситель – нагретый воздух или топочные газы) вместе с мелкими частицами продукта попадает в акустическую установку, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления. В акустической установке происходит отделение от теплоносителя пылевых частиц, так как под действием звукового поля и связанных с ним колебательных процессов, происходящих в среде отработанного теплоносителя, пылевые частицы слипаются, то есть коагулируют, образуя крупные агрегаты, что значительно облегчает последующую очистку теплоносителя в газоочистных аппаратах. На взвешенные частицы при воздействии акустических колебаний действуют следующие основные факторы: совместное колебание частиц и газовой среды, динамические силы между соседними частицами. Крупные частицы оседают вниз либо в акустической установке, либо поступают в полость, связанную с инерционным пылеотделителем.

Оптимальными параметрами для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке сушильного агента не менее 2 г/м, время озвучивания 1,5…2 с. Эти параметры обусловлены тем, что в зависимости от их величины взвешенная частица либо участвует в колебаниях среды (полностью или частично), либо не участвует, так как на частицу и среду действуют силы Стокса. Более того, при пропускании звуковых волн через объем газа, находящегося в некотором замкнутом сосуде, в последнем устанавливаются стоячие звуковые волны с образованием узлов (скорость колебаний равна нулю) и пучностей, в которых амплитуда колебаний скорости максимальна. Частота колебательного процесса, равная 900 Гц, создает для концентрации пыли в потоке теплоносителя, равной не менее 2 г/м³, такую амплитуду звуковой волны, при которой амплитуда скорости газовой частицы, определяемая отношением интенсивности звука (уровень звукового давления 140 дБ и более) к скорости звука в среде, будет находиться в области пучности стоячих звуковых волн в заданном замкнутом сосуде (акустической установке), что и определяет в конечном счете интенсивность акустической коагуляции, то есть скорость образования крупных частиц. Время озвучивания 1,5…2 с назначается из условия образования пучности стоячих звуковых волн в заданном замкнутом сосуде. Если время озвучивания будет за пределами диапазона 1,5…2 с, то это приведет к образованию узлов в стоячих волнах (скорость колебаний равна нулю) и, как следствие, к ослаблению эффекта акустической коагуляции.

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.

При противотоке скорость осаждения меньше и соответственно больше время пребывания частиц в камере. Это позволяет получать высушенный материал с большей плотностью.

Для осаждения мелких частиц (средний размер капель обычно составляет 20…60 мкм) и уменьшения уноса скорость сушильного агента в камере, считая на ее полное сечение, обычно не превышает 0,3…0,5 м/сек. Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанного агента. Для более равномерного распределения сушильного агента по сечению камеры и хорошего смешивания с каплями высушиваемой жидкости используют ввод газа через штуцер, расположенный касательно к корпусу камеры, или через ряд щелей, по ее окружности.

В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. Таким образом, достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет.

Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых составляет 4000…20000 оборотов в мин.

Формула изобретения

1. Распылительная сушилка, содержащая сушильную камеру с форсункой для подачи материала, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки сушильного агента, отличающаяся тем, что сушильный агент из топки турбогазодувкой нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, при этом отработавший сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли.

2. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что отработавший сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке, 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/м, время озвучивания 1,5…2 с, после чего сушильный агент направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка сушильного агента происходит в рукавном фильтре, в выхлопном тракте которого установлен рециркуляционный клапан, который переключает поток отработанного и очищенного сушильного агента на вход смесительной камеры топки.

3. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости потоков, установленными в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами, регулирующими параметры всех элементов схемы сушки, который проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки.

РИСУНКИ