Распылительная сушилка

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. В распылительной сушилке, содержащей топку со смесительной камерой, турбогазодувку, систему очистки отработанного воздуха, сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, 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, при этом отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли, а отработавший запыленный 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/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток агента направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного им сухого материала, а окончательная очистка 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, при этом 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, форсунка выполнена в виде акустической форсунки, состоящей из корпуса с размещенным внутри стаканом и стержнем с коническим буртиком, образующим генератор акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в теле центрального стержня, соосно расположенного в стакане, соосном корпусу, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками. 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.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей топку со смесительной камерой, турбогазодувку, систему очистки отработанного воздуха, сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, 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, при этом отработавший запыленный сушильный агент 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 сушильного агента не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток сушильного агента направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного 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, при этом 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, согласно изобретению, форсунка выполнена в виде акустической форсунки, состоящей из корпуса с размещенным внутри стаканом и стержнем с коническим буртиком, образующим генератор акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в теле центрального стержня, соосно расположенного в стакане, соосном корпусу, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками.

Резонатор форсунки может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, посредством установки между днищем стакана и торцем стержня со стороны, противоположной конической поверхности буртика, калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

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 распылителя используется акустическая форсунка 2 (фиг.2), которая содержит корпус 10 с размещенным внутри стаканом 21 и стержнем 19 с коническим буртиком 20, образующим генератор акустических колебаний с резонатором. Кольцо 15 выполнено с конической поверхностью 16, связанной с корпусом 10, а распылитель 17 закреплен в корпусе 10 посредством кольца и выполнен в виде кольцевой полости 12, ограниченной цилиндрической гильзой с площадкой 18, в которой равномерно расположены отверстия 17 для подачи жидкости. Резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 25, расположенной в теле центрального стержня 19, соосно расположенного в стакане 21, соосном корпусу 10, причем сферическая полость 25 соединена калиброванным отверстием 26 с кольцевой щелью 14, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика 20, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 10 посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками 24. Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 14, образованной торцевыми плоскостями 22 стакана 21 и стержня 19 со стороны конической поверхности буртика 20, посредством установки между днищем стакана 21 и торцем стержня 19 со стороны, противоположной конической поверхности буртика 20, калиброванных прокладок 23, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.

Резонатор форсунки может быть выполнен в виде концентрических кольцевых щелей 13 и 14 или тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика.

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 газовый поток направляется в циклон 4 с бункером, где выделяется основная часть унесенного сушильным агентом сухого материала, а окончательная очистка газов 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 потоков (на чертеже не показано), установленных 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 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 для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 11, где встречает на своем пути резонатор 25, выполненный в виде сферической полости, соединенной с кольцевыми щелями 13 посредством калиброванного отверстия 26. В результате прохождения резонатора 25 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 материала (раствора), подаваемого в кольцевую полость 12, из которого жидкость вытекает в виде пленки на площадку 18, а 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 16 кольца 15. Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы газоочистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта воды и воздуха; плотность водяного тумана. Акустические форсунки 2, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6...0,8 м³/мин и воды 1,5...2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды - 1,5 атм; сжатого воздуха 1,5...2 атм (0,15...0,2 МПа). Сжатый воздух подается по центральному каналу, а вода - по кольцевому каналу. С помощью акустических форсунок 2 достигаются высокие степень дробления воды, плотность частиц в факеле водяного тумана и стабильность работы. 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 газов 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 отработанных газов. 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 может осуществляться механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых составляет 4000...20000 оборотов в мин.

1. Распылительная сушилка, содержащая топку со смесительной камерой, турбогазодувку, систему очистки отработанного воздуха, сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, 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, при этом отработавший запыленный сушильный агент 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 сушильного агента не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток сушильного агента направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного 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, при этом 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, отличающаяся тем, что форсунка выполнена в виде акустической форсунки, состоящей из корпуса с размещенным внутри стаканом и стержнем с коническим буртиком, образующим генератор акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в теле центрального стержня, соосно расположенного в стакане, соосном корпусу, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками.

2. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что резонатор форсунки выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, посредством установки между днищем стакана и торцем стержня со стороны, противоположной конической поверхности буртика, калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.