Установка для сушки сыпучих материалов

 

Использование: сушка зерна с высокой начальной влажностью в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Сущность: установка для сушки сыпучих материалов содержит сушилку 1 с кипящим слоем сыпучего материала в виде цилиндрического корпуса 2 с поярусно расположенными центральными и периферийными перфорированными воронками 3 с перфорациями в виде арочных прорезей 8 для прохода сушильного агента, переточные устройства 7, патрубки для подвода и отвода сушильного агента и материала, циклон 13, нории 16 для подачи материала на верхнюю воронку 3. Установка снабжена шахтной сушилкой 19 большего диаметра, чем цилиндрический корпус 2, и выполненную в виде аналогичной конструкции, что и цилиндрический корпус 2. Шахтная сушилка 19 снабжена охладителем 34 с центральными 36 и периферийными 37 воронками для удаления гигроскопической влаги из материала и охлаждения высушенного материала. 9 ил.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов, преимущественно зерна и семян технических культур, в аппаратах с кипящими слоями и может быть использовано в сельском хозяйстве, химической и других отраслях промышленности.

Известна установка для сушки сыпучих материалов, преимущественно зерна, содержащая цилиндрический корпус с поярусно расположенными в нем чередующимися центральными и периферийными перфорированными воронками с переточными точками, расположенными соответственно по периферии и центру воронки (Гинсбург А. С. и др. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. М. Пищевая промышленность, 1966, с.105).

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для сушки сыпучих материалов в кипящем слое (авт. св. N 1127383, кл. F 26 B 17/10, 1978), преимущественно зерна, содержащая цилиндрический корпус с поярусно расположенными в нем чередующимся центральными и периферийными воронками обращенными вершинами вниз, с перетоками в виде кольцевого кармана, образованного цилиндром и корпусом в периферии центральных воронок и в виде труб в центрах периферийных воронок, угол наклона образующих у центральных воронок в 1,2-1,5 раза, а у периферийных в 2-4 раза больше угла естественного откоса сыпучего материала, перфорация воронок выполнена в виде арочных прорезей, расположенных по концентрическим окружностям по отношению к осям воронок, направление осей прорезей по крайней мере двух крайних рядов окружностей воронок-радиальное с выходом газа от центра к периферии на центральных и от периферии к центру на периферийных воронках, а у остальных рядов окружностей направление осей прорезей тангенциальное, в основаниях центральных воронок установлены выпускные патрубки, над которыми размещены конические рассекатели, а под ними подвижные конические воздушные запорные клапаны, над воронками соосно корпусу установлены цилиндрические кольца высотой, составляющей 0,15-0,30 диаметра воронок.

Известная установка для сушки сыпучих материалов в кипящем слое отличается высокой эффективностью за счет конвективного тепло-массообмена в интенсивно вращающемся кипящем слое и малого обратного перемешивания материала в радиальных направлениях, высокой производительностью и влагонапряженностью вследствие проведения процесса в поле центробежных сил.

Несмотря на большие преимущества данной установки, она имеет некоторые недостатки, заключающиеся в том, что при высоких линейных скоростях вращающегося кипящего слоя время пребывания высушиваемого сыпучего материала в установке недостаточно велико, в результате чего снижается эффективность сушки.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности и экономичности сыпучих материалов с высокой начальной влажностью.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для сушки сыпучих материалов, включающей сушилку с кипящим слоем сыпучего материала в виде цилиндрического корпуса с поярусно расположенными в нем чередующимися центральными воронками, выполненными в виде прямого периферийного конуса, ориентированного вершиной вверх и установленного осесимметрично в цилиндрическом корпусе, и периферийными воронками в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вверх, примыкающим к стенкам корпуса, с перетоками в виде кольцевого кармана, образованного цилиндром и корпусом в периферии центральных воронок и в виде переточных труб в центрах периферийных воронок, угол наклона образующих центральных воронок в 1,2-1,5 раза а в периферийных в 2-4 раза больше угла естественного откоса сыпучего материала, перфорации воронок для прохода сушильного агента выполнены в виде арочных прорезей выпуклостью вверх, расположенных по концентрическим окружностям по отношению к осям воронок, направление осей арочных прорезей тангенциальное у центральных воронок и под острым углом к образующим от периферии к центру, и в одну из ту же сторону на периферийных воронках, патрубок в нижней части корпуса для подвода сушильного агента и тангенциально подсоединенный патрубок в верхней части корпуса, совпадающий с направлением осей арочных прорезей, центральный патрубок вверху для ввода высушиваемого сыпучего материала и центробежный патрубок внизу для отвода высушенного сыпучего материала, циклон, соединенный с выходным патрубком корпуса, отсасывающий вентилятор, подсоединенный к выхлопному патрубку циклона; установка снабжена дополнительной шахтной сушилкой большого диаметра, чем сушилка с кипящим слоем и одинаковой с ней конструкции с аналогичными центральными и периферийными перфорированными воронками и переточными устройствами, патрубками для ввода и отвода сушильного агента и сыпучего материала, нориями для подачи высушиваемого материала в верхнюю часть шахтной сушилки, разгрузочное устройство для выгрузки высушенного материала с нижней части шахтной сушилки, вентилятором для отсасывания сушильного агента сверху сушилки, установка также снабжена охладителем с кипящем слоем высушенного материала, выполненным аналогично как и первая сушилка с кипящим слоем материала с центральными и перфорированными воронками, переточными устройствами, патрубки для ввода и отвода атмосферного воздуха и для ввода и отвода высушиваемого материала, циклоном и отсасывающим вентилятором, соединенным с выхлопным патрубком циклона.

Автору неизвестны технические решения, изложенные в отличительной части формулы изобретения, поэтому заявляемая установка, по нашему мнению, обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 представлена схема установки для сушки сыпучих материалов; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.6 разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг.7 разрез Е-Е на фиг.1; на фиг.8 разрез Ж-Ж на фиг.6; на фиг.9 разрез И-И на фиг.6.

Установка для сушки сыпучих материалов (фиг.1-9) состоит из сушилки 1 кипящим слоем сыпучего материала в виде цилиндрического корпуса 2 с поярусно расположенными в нем чередующимися центральными воронками 3, выполненными в виде прямых перфорированных конусов, ориентированных вершинами вверх и установленных осесимметрично в цилиндрическом корпусе 2, и периферийными воронками 4 в виде усеченных конусов, ориентированных большими основаниями вверх, примыкающим к стенкам корпуса 2 с периферийными перетоками в виде кольцевых карманов 5, образованных цилиндрическими кольцами 6 воронок 4 и цилиндрическим корпусом 2 и в виде центральных переточных труб 7 в центрах периферийных воронок 4, угол наклона образующих центральных воронок 3 в 1,2-1,5 раза, а периферийных воронок 4 в 2-4 раза больше угла естественного откоса сыпучего материала, перфорации воронок 3 и 4 для прохода сушильного агента выполнены в виде арочных прорезей 8 выпуклостью вверх, расположенных равномерно по концентрическим окружностям по отношению к осям воронок 3 и 4, направление осей арочных прорезей 8 тангенциальное у центральных воронок 3 и под острым углом к образующим от периферии к центру и в одну и ту же сторону на периферийных воронках 4, в нижней части корпуса 2 подсоединен патрубок 9 для подвода сушильного агента и тангенциально подсоединенный патрубок 10 в верхней части корпуса 2 для отвода сушильного агента, совпадающий с направлением осей арочных прорезей 8 на воронках 3, центральный патрубок 11 вверху для ввода высушиваемого сыпучего материала и центральный патрубок 12 внизу для отвода высушенного сыпучего материала, циклон 13, соединенный с выходным патрубком 10 корпуса 2, отсасывающий вентилятор 14, подсоединенный к выхлопному патрубку циклона 13, для подачи высушиваемого материала из ящика 15 в сушилку 1 служит нория 16, а для выгрузки высушенного материала из сушилки 1 в ящик 17 служит ленточный питатель 18, установка снабжена дополнительной шахтной сушилкой 19 большего диаметра, чем сушилка 1. Шахтная сушилка 19 также как и сушилка 1 выполнена в виде цилиндрического вертикального корпуса 20 и содержит внутри поярусно расположенные центральные воронки 21 и периферийные воронки 22 с арочными прорезями 23 с тангенциально направленными осями, периферийными кольцевыми перетоками 24 между центральными воронками 21 и корпусом 20 и центральными переточными трубами 25 периферийных воронок 22, патрубок 26 внизу для ввода сушильного агента и патрубок 27 вверху для отвода сушильного агента, центральный патрубок 28 вверху для подачи высушиваемого материала и патрубок 29 внизу для отвода высушенного материала, для подачи высушиваемого материала из ящика 17 в патрубок 28 сушилки 19 служит нория 30, а для выгрузки высушенного материала из сушилки 19 через патрубок 29 служит ленточный питатель 31, подающий материал в ящик 32; к патрубку 27 сушки 19 подсоединен отсасывающий вентилятор 33. Установка содержит также охладитель 34 для охлаждения высушенного зерна, выполненного как и сушилка 1 в виде цилиндрического корпуса 35 с поярусно расположенными в нем центральными 36 и периферийными 37 воронками, с кольцами 38 и кольцевыми перетоками 39 и центральными переточными трубами 40, в воронках 36 и 37 выполнены арочные прорези 41, оси которых направлены тангенциально на центральных воронках 36 и под острым углом к образующим от периферии к центру на периферийных воронках 37. Для подачи в охладитель 34 холодного воздуха снизу служит патрубок 42, а для отвода воздуха из охладителя сверху в охладитель 34 служит центральный патрубок 44, а для выгрузки охлажденного высушенного материала снизу служит центральный патрубок 45, для отсасывания из охладителя 34 по патрубку 43 через циклон 46 служит отсасывающий вентилятор 47, для подачи материала из ящика 32 в охладитель 34 через патрубок 44 служит нория 48, а для выгрузки снизу через патрубок 45 материала служит ленточный питатель 49.

Установка для сушки сыпучих материалов работает следующим образом.

Сыпучий материал с очень высокой начальной влажностью подается норией 16 (фиг.1-9) через патрубок 11 в верх сушилки 1, где под действием силы тяжести пересыпается по центральным 3 и периферийным 4 воронкам и контактирует с горячим сушильным агентом, поступающим снизу через патрубок 9 и отсасываемым вентилятором 14 сушильным агентом, проходящим через тангенциально направленные арочные прорези 8 воронок 3 и 4, в результате чего сушильный агент совершает над воронками винтообразное движение вверх, и материал во взвешенном псевдоожиженном состоянии перемещается на центральных воронках 3 от центра к периферии, а на периферийных воронках 4 от периферии к центру. Благодаря наклону поверхностей воронок 3 и 4 в условиях псевдоожижения при высоких скоростях сушильного агента происходит интенсивное регулярное вращение псевдоожиженного слоя на центральных воронках и менее интенсивное вращение на периодических воронках 3, на которых уклон образующих направлен от периферии к центру и перемещение материала происходит от периферии к центру за счет большего уклона, чем на центральных воронках 3. Периферийные переточные устройства 6 центральных воронок 3 и переточные трубы 7 периферийных воронок достаточно велики для свободного прохождения высушиваемого, но влажного сыпучего материала без сводообразования, но не исключена возможность частичного прохождения сушильного агента через переточные устройства при высоких скоростях сушильного агента и в условиях псевдоожижения. За счет тангенциального ввода сушильного агента в слой материала над воронками создаются вращающиеся потоки при высоких линейных скоростях сушильного агента, что способствует высокоэффективному внешнему тепло-массообмену и интенсивному удалению влаги с поверхности материала и из крупных капилляров. Кроме того в поле центробежных сил происходит разделение фаз с уносом в первую очередь легких примесей, что одновременно обеспечивает отделение примесей от высушиваемого материала, например, зерна и семян технических культур.

Таким образом в сушилке 1 с кипящим слоем происходит одновременно высокоэффективная сушка сыпучего материала с удалением поверхностной влаги и отделение легких примесей, которые собираются в циклоне 13.

Высушенные в сушилке 1 материал подается ленточным дозатором 18 в ящик 17, откуда норией 30 подается вверх шахтной сушилки 19 с центральными 21 и периферийными 22 перфорированными воронками, где высушиваемый материал сплошным слоем пересыпается в объемах между воронками и в переточных устройствах, взаимодействуя с поднимающимся вверх противотоком с сушильным агентом, при этом происходит удаление из высушиваемого материала внутренней гигроскопической влаги. Шахтная сушилка 19 имеет аналогичную конструкцию, как и сушилка 1, но значительно больших размеров, что обеспечивает значительное большее время пребывание высушиваемого материала в сушилке в контакте с сушильным агентом, необходимое для удаления внутренней гигроскопической влаги под действием разности температур и влажности материала.

После удаления основной внутренней влаги высушиваемый материал из шахтной сушилки 19 ленточным дозатором 31 выгружается в ящик 32, откуда норией 48 подается в верхнюю часть охладителя 34, имеющим абсолютно одинаковую конструкцию как и сушилка 1, но только с единственной разницей, что в охладитель снизу подается холодный воздух из окружающей среды.

Как и сушилка 1 охладитель 34 работает в режиме псевдоожижения, в результате происходит высокоэффективный тепло- и массообмен с удалением остаточной внутренней гигроскопической влаги под действием разности температур при охлаждении высушиваемого материала. Кроме того в охладителе одновременно происходит окончательное отделение легких примесей от материала, которые после сушки стали более легкими, в результате чего в охладителе происходит охлаждение и сушка материала и окончательная очистка от легких примесей, которые собираются в циклоне 46, а высушенный окончательно и охлажденный сыпучий материал выгружается из охладителя 34 через нижний патрубок 45 ленточным дозатором 49.

Предлагаемая установка для сушки сыпучих материалов обеспечивает высокую эффективность сушки при удалении поверхностной влаги и влаги из крупных капилляров в сушилке с псевдоожиженным слоем высушиваемого сыпучего материала, когда скорость сушки лимитируется внешними факторами, т.е. скоростью отвода влаги сушильным агентом. Этот период сушки, как известно, называется периодом постоянной, скорости сушки.

Во втором периоде сушки скорость процесса сушки лимитируется внутренней диффузией влаги к поверхности материала и нет смысла проводит этот период сушки в условиях высокоэффективного гидродинамического режима псевдоожижения (кипящего слоя). Поэтому второй период сушки экономично проводить в шахтной сушилке с движущимся сверху вниз через передаточные устройства сплошным слоем сыпучего материала, пронизываемого сушильным агентом, движущимся противотоком снизу вверх и проходящим через арочные прорези центральных и периферийных воронок и слой сыпучего материала.

При влажности материала, близкой к равновесной на выходе из шахтной сушилки, материал направляют в охладительную сушилку с кипящим слоем высушиваемого сыпучего материала, где он взаимодействует противотоком с холодным воздухом, при этом происходит охлаждение высушенного материала, удаление части гигроскопической влаги и отделение примесей под действием центробежных сил, как при удалении поверхностной влаги.

Основное время высушиваемый материал находится в шахтной сушилке 19, где удаляется внутренняя гигроскопическая влага, при этом время пребывания материала в шахтной сушилке, определяющее в месте с движущей силой процесса сушки, регулируется ленточным дозатором 31 с помощью фрикционной передачи (не показано).

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает высокоэффективный процесс удаления поверхностной влаги и охлаждения материала в режиме псевдоожижения (кипения) удаление внутренней влаги в шахтной сушилке со сплошным движущимся слоем сыпучего материала, а также очистка материала от легких примесей, уносимых сушильным агентом при высоких скоростях сушильного агента из сушилок с кипящим слоем при удалении поверхностей влаги и при охлаждении материала после сушки.

Конструкция сушилок с большими уклонами образующих периферийных воронок сушилок исключают сводообразование материала в переточных устройствах, чем обеспечивается надежность в работе при сушке материалов с высокой начальной влажностью.

Технические преимущества заявляемой установки по сравнению с прототипом заключаются в высокой эффективности сушки при удалении поверхностной влаги при режиме псевдоожижения, регулируемом удалении внутренней влаги и в надежности работы за счет исключения свободообразования в переточных устройствах.

Общественно полезные преимущества заявляемой установки, вытекающие из технических преимуществ, по сравнению с прототипом, заключаются в однородной влажности высушенного материала и сохранности качества материала после сушки, уменьшении удельного расхода тепла на сушку за счет противоточного движения материала и сушильного агента в сушилках установки.

Экономический эффект от использования предлагаемой установки по сравнению с прототипом, может быть обеспечен за счет сохранности материала после сушки, поддержания высокого качества материала, за счет снижения удельного расхода тепла на сушку.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ преимущественно зерна, включающая сушилку с кипящим слоем сыпучего материала в виде цилиндрического корпуса с поярусно расположенными в нем чередующимися центральными воронками, выполненными в виде прямых перфорированных конусов, ориентированных вершинами вверх и установленными осесимметрично в цилиндрическом корпусе, и периферийными воронками в виде усеченных конусов, ориентированных большими основаниями вверх, примыкающими к стенкам корпуса, с перетоками в виде кольцевых карманов, образованных цилиндрами и корпусом в периферии центральных воронок и в виде переточных труб в центрах периферийных воронок, угол наклона образующих центральных воронок в 1,2 1,5 раза, а в периферийных в 2-4 раза больше угла естественного откоса сыпучего материала, перфорации воронок для прохода сушильного агента выполнены в виде арочных прорезей выпуклостью вверх, расположенных по концентрическим окружностям по отношению к осям воронок, направление осей арочных прорезей тангенциальное у центральных воронок и под острым углом к образующим от периферии к центру в одну и ту же сторону на периферийных воронках, патрубок в нижней части корпуса для подвода сушильного агента и тангенциально подсоединенных патрубок в верхней части корпуса, совпадающий с направлением осей арочных прорезей, центральный патрубок вверху для ввода высушиваемого сыпучего материала и центральный патрубок внизу для отвода высушенного сыпучего материала, циклон, соединенный с выходным патрубком корпуса, отсасывающий вентилятор, подсоединенный к выхлопному патрубку циклона, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности сушки сыпучих материалов с высокой начальной влажностью, установка снабжена дополнительной шахтной сушилкой большего диаметра, чем сушилка с кипящим слоем, и одинаковой с ней конструкции, а также охладителем с кипящим слоем высушенного материала идентичной конструкции и диаметром, равным диаметру первой сушилки, которые установлены последовательно по ходу перемещения сыпучего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9