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 сушильную камеру, в корпусе которой в его верхней части размещена распылительная камера, снабженная форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, систему подачи раствора, систему очистки отработанного теплоносителя и систему газораспределения теплоносителя, оборудованную двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит теплоноситель к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка, согласно изобретению форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей резонатор. Технический результат - повышение производительности сушки. 3 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 №171797, F26B 3/12, 1964 г., содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора 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 сушильную камеру, в корпусе которой в его верхней части размещена распылительная камера, снабженная форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, систему подачи раствора, систему очистки отработанного теплоносителя и систему газораспределения теплоносителя, оборудованную двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит теплоноситель к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка, согласно изобретению форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей резонатор.

Резонатор может быть выполнен в виде, 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.

Резонатор может быть выполнен в виде тороидальной полости, ось которой 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.

При этом канал для выхода раствора может представлять 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. На фиг.1 показана схема распылительной сушилки, на фиг.2 - схема акустической пневматической форсунки.

Распылительная сушилка (фиг.1) содержит корпус 1 с размещенной в его верхней части распылительной камерой 2, снабженной форсункой 3 и коллектором 4 для подачи теплоносителя 9 или сушильного агента. Подсушенный материал поступает на гранулятор 5, выполненный в виде эксцентриковых валков 6, вращающихся в профилированных лотках 7 с продольными щелями, под лотками размещена сетка 8. В нижней части корпуса 1, где установлена газораспределительная решетка 9 с патрубками 10 для подачи вторичного теплоносителя, материал досушивается в кипящем слое и в виде гранул выходит через течку 11.

В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая полый корпус 12 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 20 и полостью 16 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 14 в коллектор 13, связанный через отверстия 15 с полостью 16, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.

На полом цилиндрическом стержне 18, жестко связанным с корпусом 12, установлена распределительная головка 28 для подачи исходного раствора через штуцер 17, при этом между стержнем 18 и корпусом 12 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 16, имеется кольцевой зазор 19. Резонатор 20 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенки корпуса 12, обращенной к распределительной головке 28, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 21 с зазором 19 между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса 12 и стержнем 18 распределительной головки 28. В сечении, перпендикулярном оси стержня 18, зазор 19 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 28 выполнена в виде корпуса 25 с крышкой 24 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 28 расположен коллектор 26 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 29, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 18 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 24 и корпусе 25 распределительной головки 28, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 18 каналами 23 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 23 расположен на конической поверхности крышки 24 распределительной головки 28, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

Резонатор 20 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 18 распределительной головки 28, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 21 с кольцевым зазором 19 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 12 и стержнем 18 распределительной головки 28. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 18 распределительной головки 28 и образованный в ее крышке 24 посредством пластины 22, жестко прикрепленной к стержню 18, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 24, по крайней мере, тремя крепежными элементами 30 с образованием радиального кольцевого зазора.

Система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка.

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 сек).

В распылительной сушилке материал подается в камеру 2 через форсунку 3. Сушильный агент движется параллельным током с материалом по коллектору 4. Подсушенный материал поступает на гранулятор 5, выполненный в виде эксцентриковых валков 6, вращающихся в профилированных лотках 7 с продольными щелями, под лотками размещена сетка 8. Материал проходит через щели и выдавливается через сетку в виде тонких нитей, которые отрываются и падают в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка 9 с патрубками 10 для подачи вторичного теплоносителя. Здесь материал досушивается в кипящем слое и в виде гранул выходит через течку 11.

Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) отводятся через коллектор, расположенный между распылительной камерой 2 и корпусом 1, и поступают в выходной коллектор, а оттуда - сначала в акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон и в рукавный фильтр (на чертеже не показано). Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 14 в коллектор 13, связанный через отверстия 15 с полостью 16, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 16 воздух направляется в кольцевой зазор 19 между стержнем 18 и корпусом 12, где встречает на своем пути резонатор 20, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 19 посредством калиброванного отверстия 21. В результате прохождения резонатора 20 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 28 через полый стержень 18, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 20. 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 24 распределительной головки 28.

Напряжение по испаряемой влаге для данной сушилки в 2,5...3 раза больше, чем для сушилок с обычным газораспределением. Распыление может осуществляться пневматическими форсунками или с помощью центробежных распылителей (на чертеже не показано), скорость вращения которых составляет 4000...20000 оборотов в мин.

Пневматические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1...1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий. Пневматические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.

Отработавшие запыленные газы подвергаются 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 воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего газовый поток направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре.

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. Распылительные сушилки такого типа применяются для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов.

1. Распылительная сушилка, содержащая сушильную камеру, в корпусе которой в его верхней части размещена распылительная камера, снабженная форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, систему подачи раствора, систему очистки отработанного теплоносителя, и систему газораспределения теплоносителя, оборудованную двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит теплоноситель к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка, отличающаяся тем, что форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей резонатор.

2. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что резонатор выполнен в виде, 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.

3. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что резонатор выполнен в виде тороидальной полости, ось которой 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.

4. Распылительная сушилка по п.2, 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.