Патент на изобретение №2341743

(54) РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ТИПА ИМПУЛЬС

(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 сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, топку со смесительной камерой, вентилятор, причем сушильный агент из топки вентилятором нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, система очистки отработанного сушильного агента, где он подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли, имеет следующие оптимальные параметры для звуковой обработки среднедисперсной пыли: 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 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 воздуха на вход смесительной камеры топки, при этом в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости воздушных и псевдоожиженных потоков, установленных 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, а форсунка выполнена в виде акустической форсунки, содержащей 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 гипохлорита кальция, при этом внутри корпуса, соосно с ним 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. Технический результат – повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 2 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, F26B 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.

В распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, топку со смесительной камерой, вентилятор, причем сушильный агент из топки вентилятором нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, согласно изобретению она содержит систему очистки отработанного сушильного агента, где он подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли, 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 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 воздуха на вход смесительной камеры топки, при этом в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости воздушных и псевдоожиженных потоков, установленных 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, а форсунка выполнена в виде акустической форсунки, содержащей 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 гипохлорита кальция, при этом внутри корпуса, соосно с ним жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки соосно с ней 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 распылительная сушилка; на фиг.2 – общий вид пневматической акустической форсунки.

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.

В качестве форсунки используется акустическая форсунка 2 (фиг.2), содержащая полый корпус 10 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 12 и кольцевого объемного резонатора 14. Корпус 10 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 16 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 17 для подвода материала в виде жидкости. Внутри корпуса 10, соосно с ним жестко закреплена втулка 23 с фланцами 11 и 15 верхним и нижним, причем нижний фланец 15 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 10. Внутри втулки 23, соосно с ней, расположен кольцевой объемный резонатор 14, выполненный в виде чашки 18 с конической поверхностью 20.

Чашка 18 запрессована на стержне диаметром d резонатора 14, а в его хвостовой части 13 расположены фиксирующие диски 21 и 22, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 23. В нижнем фланце 15 расположено, по крайней мере, одно сопло 19 под углом 20°-40° к оси резонатора 14, причем продолжение оси сопла 12 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 20. На внутренней поверхности втулки 23 выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия 24 и 25.

Для оптимальной работы форсунки должные соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 14 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 20 и нижней торцевой поверхностью корпуса 10 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₁=1÷2.

Отработавший запыленный сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке 8 для улавливания пыли. Оптимальными параметрами 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. Затем агент направляется в циклон 4 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка сушильного агента происходит в рукавном фильтре 5. В выхлопном тракте рукавного фильтра 5 установлен рециркуляционный клапан 9, который по команде от микропроцессора (на чертежах 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 чертежах не показано) топки 7. Микропроцессор соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости потоков (на чертежах не показано), установленных в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами (на чертежах 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 с).

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.

Акустическая форсунка 2 для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 16, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 14. В результате прохождения резонатора 14 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 жидкости, подаваемой через трубку 17 в сопло 19, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 14, затем 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 20 резонатора 14.

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

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/с. Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанного сушильного агента. Для более равномерного распределения сушильного агента по сечению камеры и хорошего смешивания с каплями высушиваемой жидкости используют ввод сушильного агента 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.

Формула изобретения

1. Распылительная сушилка, содержащая сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, топку со смесительной камерой, вентилятор, причем сушильный агент из топки вентилятором нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, отличающаяся тем, что она содержит систему очистки отработанного сушильного агента, где он подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли, 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 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 воздуха на вход смесительной камеры топки, при этом в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости воздушных и псевдоожиженных потоков, установленных 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, а форсунка выполнена в виде акустической форсунки, содержащей 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 гипохлорита кальция, 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: h₁/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ 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.

РИСУНКИ