Аэроохладитель для полидисперсных материалов

 

Использование: охлаждение и классификация минеральных удобрений, песков, концентратов и т.д. Разделение зернистых материалов по границе крупности 0,07-3,0 мм. Сущность изобретения: аэроохладитель-классификатор, включает корпус, выполненный из набора вертикальных сепарационных колонок газа, распределительную решетку, на концах которой установлены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси. На корпусе аппарата с внешней стороны закреплены вихревые трубы, которые холодными концами сообщены с надрешетным пространством внутренней части корпуса. Операционные колонки снабжены кольцевыми элементами и рассекателями. Штангами висят на коромыслах, которые соединены с виброприводами. Кольцевые элементы в процессе работы аппарата периодически встряхиваются, очищаясь от налипающего материала. В качестве хладагента, подаваемого в аппарат, используется только воздух. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области термообработки сыпучих материалов и предназначено для охлаждения минеральных удобрений, песков, концентратов и т.д. Может быть использовано для классификации различных полидисперсных материалов по границе крупности 0,07-3,0 мм.

Известен аппарат для проведения процессов в псевдоожиженном слое (а.с. N 1067331, кл. F 27 B 15/00, опубл. Б.И. N 2, 1984), содержащий рабочую камеру с высокотемпературным и низкотемпературным теплоносителями, газораспределительную решетку, загрузочное и разгрузочное устройства и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла их наклона в горизонтальной же плоскости, при этом загрузочное устройство расположено в месте ввода высокотемпературного теплоносителя.

Недостатком данной конструкции является низкий коэффициент охлаждения, особенно в летнее время, когда температура атмосферного воздуха превышает +30^oС.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является охладитель кипящего слоя (Казакова Е.А. Гранулирование и охлаждение азотсодержащих удобрений. М. Химия, 1980. 288 с. Рис. VII-10a, стр. 257), включающий корпус прямоугольного сечения, внутри которого расположена наклонная газораспределительная решетка, на концах которой выполнены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха под решетку и отвода пылевоздушной смеси из аппарата.

Недостатком таких аппаратов является низкий коэффициент охлаждения, не превышающий 1, а также низкая эффективность классификации, т.к. мелкая фракция (улавливаемая системой пылеочистки) содержит значительное количество частиц, превышающих размер граничного зерна. В таких аппаратах невозможно охладить полидисперсные материалы ниже температуры окружающей среды и эффективно их классифицировать.

Задача повышения эффективности процесса охлаждения полидисперсных материалов без использования дополнительных (кроме воздуха) хладоагентов решается предложенным изобретением, сущность которого заключается в следующем.

В аэроохладителе, включающем корпус, внутри которого расположена газораспределительная решетка беспровального типа, на концах которой выполнены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси, к боковым стенкам корпуса холодными концами закреплены вихревые трубы (Мартынов А.В. Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М. Энергия, 1976. 152 с.), расположенные снаружи корпуса и сообщаемые с надрешетным пространством внутренней части корпуса, при этом надрешетная часть корпуса выполнена из набора сепарационных колонок, внутри которых на штангах закреплены кольцевые элементы с рассекателями потока, а штанги висят на коромыслах, которые соединены с виброприводами.

Существенными признаками заявляемого устройства являются: корпус, загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси, распределительная решетка, вихревые трубы, закрепленные на боковых стенках аппарата снаружи корпуса и сообщаемые с надрешетным пространством внутренней части корпуса, сепарационные колонки с подвешенными внутри них штангами, на которых закреплены кольцевые элементы с увеличивающимися снизу вверх размерами и рассекатели потока.

Отличительными признаками предложенного изобретения от известного являются: установка вихревых труб на боковых стенках аппарата снаружи корпуса, которые сообщены с надрешетным пространством внутренней части корпуса.

Закрепление на боковых стенках аппарата вихревых труб позволяет вводить в кипящий слой дополнительное количество хладагента в виде высокоинтенсивных струй холодного воздуха. Причем температура этих струй может достигать минус 30^oС, что, в принципе, позволяет охлаждать обрабатываемые полидисперсные материалы до температур ниже температуры атмосферного воздуха. Струи холодного воздуха улучшают структуру слоя, повышая его порозность, дезагрегируют обрабатываемый материал, т. к. скорость их истечения составляет 120-150 м/м. Мелкодисперсные частицы, вынесенные потоки воздуха из слоя материала, ударившись о кольцевые элементы и рассекатели потока, теряют свою скорость. Частицы материала, имеющие крупность, значительно превышающую крупность граничного зерна, ссыпаются из сепарационных колонок в кипящий слой. Частицы материала, имеющие крупность меньше граничного зерна, вновь разгоняются потоком воздуха в сепарационной колонке, т.к. имеют скорость витания меньше скорости восходящего воздушного потока. Сепарационные колонки обеспечивают многократную перечистку мелкого продукта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид аэроохладителя, на фиг. 2 вид сверху на распределительную решетку, на фиг. 3 конструкция газораспределительной решетки беспровального типа, на фиг. 4 рассекатель потока, на фиг. 5 конструкция установки кольцевых элементов и рассекателя потока в сепарационной колонке, на фиг. 6 вид аппарата с торца.

Аэроохладитель включает: корпус 1, состоящий из сепарационных колонок 2 с подвешенными внутри них штангами 3, распределительную решетку 4 П-образной формы, вихревые трубы 5, патрубок загрузки 6 с загрузочным приспособлением 7, патрубок разгрузки охлажденного, крупного (К) продукта 8 с разгрузочным приспособлением 9, патрубок подвода воздуха 10 (В), патрубок отвода пылевоздушной смеси 11 (В + М), кольцевые элементы с увеличивающимися снизу вверх размерами 12, рассекатели потока 13, пружины 14 (фиг. 5), коллекторы сжатого воздуха 15 (фиг. 6), коллекторы отвода теплого воздуха (ТВ) 16, коллекторы воды 17 (фиг. 6), коромысла 18 (фиг. 1), вибропривод 19, амортизаторы 20.

Рекомендуемые соотношения размеров кольцевых элементов и рассекателей потока показаны на фиг. 5.

Аэроохладитель работает следующим образом.

Исходный материал (ИМ) через загрузочный патрубок 6 поступает на распределительную решетку 4, сквозь щели которой проходит воздух. Воздух засасывается в аппарат через патрубок 10 (В) при работе вентилятора, установленного после сухой пылеочистки (не показаны). На распределительной решетке 4 беспровального типа образуется кипящий слой, в который затоплены струи холодного воздуха, выходящего из вихревых труб 5. В кипящем слое при струйной обработке материала происходит интенсивный теплообмен между твердой и газовой фазами. Твердые частицы, проходя вдоль распределительной решетки, эффективно охлаждаются, а воздух, фильтруясь сквозь кипящий слой, нагревается и выносит в сепарационные колонки мелкодисперсные частицы.

Частицы материала крупностью более граничного зерна, вынесенного пылегазовым потоком в сепарационные колонки, при ударе о кольцевые элементы и рассекатели потока теряют свою скорость и вдоль стенок сепарационных колонок, где скорость восходящего потока меньше, чем в ядре, ссыпаются на распределительную решетку 4, в кипящий слой. Мелкодисперсная фракция (В + М) удаляется из аппарата с потоком теплого воздуха через патрубок 11.

Очистка кольцевых элементов и рассекателей потока осуществляется периодически путем их встряхивания при включении виброприводов 19 без прерывания процесса обработки материала в аппарате.

Для изменения границы разделения достаточно изменить расход воздуха, проходящего через патрубок 10.

П-образный вид распределительной решетки 4 обеспечивает более равномерное распределение скоростей потока воздуха по сепарационным колонкам, компактность аппарата. Беспровальный тип газораспределительной решетки (фиг. 3) не позволяет частицам обрабатываемого материала попасть в подрешетное пространство.

В АО "Уралкалий" проведены испытания опытно-промышленного образца заявляемого аэроохладителя для охлаждения и обеспыливания хлорида калия.

Техническая характеристика аэроохладителя Производительность, т/ч 80 Граница разделения, мм 0,1-0,2 Площадь распределительной решетки, м² 5 Расход воздуха через аппарат, тыс.м³/ч 20-30 Живое сечение распределительной решетки, 12 Габариты: длина, м 12 ширина, м 4,2 высота, м 5,5 Угол наклона распределительной решетки, град 10
Испытания аппарата (без использования вихревых труб) показали, что при температуре атмосферного воздуха 10^oС и температуре исходного материала 100^oС температура охлажденного продукта составила 40^oС, т.е. коэффициент охлаждения 0,67. При использовании вихревых труб коэффициент охлаждения значительно увеличится.

Эффективность классификации по критерию Ханкока-Луйкена составила 80% а граница разделения 0,2 мм, выход мелкого продукта 34%
Грансоставы исходного материала и продуктов классификации представлены в таблице.

Формула изобретения

1. Аэроохладитель для полидисперсных материалов, включающий корпус, внутри которого расположена газораспределительная решетка, на концах которой выполнены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен вихревыми трубами, которые холодными концами закреплены на боковых стенках с внешней стороны корпуса и сообщены с надрешетным пространством внутренней части корпуса.

2. Аэроохладитель по п.1, отличающийся тем, что надрешетная часть корпуса выполнена из набора сепарационных колонок, внутри которых на штангах закреплены кольцевые элементы, с увеличивающимися снизу вверх размерами и рассекатели потока, при этом штанги висят на коромыслах, которые соединены с вибропроводами.

3. Аэроохладитель по п.1, отличающийся тем, что распределительная решетка выполнена П-образной формы.

РИСУНКИ

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