Патент на изобретение №2334186

(54) СУШИЛКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, химической и других отраслях промышленности. В сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя, согласно изобретению дополнительно содержится отбойник для очистки инертной насадки, выполненный в виде перфорированной решетки, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса в коническую часть, а на боковой поверхности конической части корпуса размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел, при этом газораспределительная решетка содержит пневматические акустические форсунки, вставленные в сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, а крышка корпуса также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушенных гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а акустические форсунки содержат резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, 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. Технический результат – повышение производительности сушки. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №201233, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат – повышение производительности сушки за счет интенсификации тепло- и массообмена путем подачи материала в смеси с теплоносителем двумя встречными потоками, один из которых формируется в кипящем слое.

Это достигается тем, что в сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя, согласно изобретению дополнительно содержится отбойник для очистки инертной насадки, выполненный в виде перфорированной решетки, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса в коническую часть, а на боковой поверхности конической части корпуса размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел, при этом газораспределительная решетка содержит пневматические акустические форсунки, вставленные в сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, а крышка корпуса также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушенных гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а акустические форсунки содержат резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, 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.

На фиг.1 изображена распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой в виде инертных тел, общий вид; на фиг.2 – схема пневматической форсунки; на фиг.3-5 – варианты выполнения инертной насадки в виде инертных тел.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой содержит корпус 1, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка 2, инертные тела 11, отбойник для очистки инертных тел, выполненный в виде перфорированной решетки 10, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса 1 в коническую часть. Инертные тела 11 находятся между газораспределительной решеткой 2 и перфорированной решеткой 10. На боковой поверхности конической части корпуса 1 размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, причем они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел 11.

Газораспределительная решетка 2 содержит пневматические акустические форсунки 3, вставленные в сопла 4, в которые подают высокотемпературный теплоноситель. Крышка 5 аппарата также оборудована пневматическими акустическими форсунками 6, вставленными в сопла 7 для высокотемпературного теплоносителя. Сопла заключены в охлаждающий кожух 8. Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие 9. Отбойник для очистки инертных тел 11 может быть выполнен в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (на чертеже не показано), связанных или соприкасающихся одна с другой.

Инертная насадка (фиг.3-5) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получены способами формования или спекания.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит полый корпус 16 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 24 и полостью 20 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.

На полом цилиндрическом стержне 22, жестко связанном с корпусом 16, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 21, при этом между стержнем 22 и корпусом 16 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 20, имеется кольцевой зазор 23. Резонатор 24 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 16, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 25 с зазором 23 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. В сечении, перпендикулярном оси стержня 22, зазор 23 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 32 выполнена в виде корпуса 29 с крышкой 28 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 32 расположен коллектор 30 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 33, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 22 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 28 и корпусе 29 распределительной головки 32, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 22 каналами 27 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 27 расположен на конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

Резонатор 24 может быть выполнен в виде тороидальной полости (не показано), ось которой расположена соосно стержню 22 распределительной головки 32, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 25 с кольцевым зазором 8 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 22 распределительной головки 32, и образованный в ее крышке 28 посредством пластины 26, жестко прикрепленной к стержню 22 перпендикулярно его оси и связанной с крышкой 28, по крайней мере, тремя крепежными элементами 34 с образованием радиального кольцевого зазора.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой работает следующим образом.

Раствор (суспензию, пульпу) подают с помощью форсунок 3 и 6 во встречно направленные потоки высокотемпературного теплоносителя. Основное удаление влаги происходит над кипящим слоем, а досушку образующихся гранул осуществляют в кипящем слое, что позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена и грануляции.

Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке 2 предусмотрено калиброванное отверстие 9. Исходный раствор распыляется, высушивается, скалывается и уходит через патрубок 12 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 13, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 14 и рукавный фильтр 15 с бункером.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 20 воздух направляется в кольцевой зазор 23 между стержнем 22 и корпусом 16, где встречает на своем пути резонатор 24, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 23 посредством калиброванного отверстия 25. В результате прохождения резонатора 24 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 32 через полый стержень 22, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 24. 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 28 распределительной головки 32.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

Формула изобретения

1. Сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отбойник для очистки инертной насадки, выполненный в виде перфорированной решетки, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса в коническую часть, а на боковой поверхности конической части корпуса размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел, при этом газораспределительная решетка содержит пневматические акустические форсунки, вставленные в сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, а крышка корпуса также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушенных гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а акустические форсунки содержат резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, 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.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что ось тороидальной полости резонатора расположена соосно стержню распределительной головки, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки.

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.

4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что инертная насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или инертная насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс».

5. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что инертная насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или инертная насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс».

6. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что инертная насадка выполнена в виде тороидальных колец, или инертная насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс».

7. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что инертная насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получена способами формования или спекания.

РИСУНКИ