Установка для сушки пастообразных материалов в закрученном взвешенном слое полидисперсных инертных тел
Владельцы патента RU 2691892:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") (RU)
Изобретение относится к области химической промышленности и служит для сушки высоковлажных пастообразных материалов. Сушилка для пастообразных материалов на инертных телах содержит биконическую камеру, сопряженную с цилиндрической сепарационной камерой, слой инертных тел, барабан с тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом, фильерный питатель влажного материала и выходной патрубок отработанного теплоносителя, отличающаяся тем, что с целью интенсификации процесса сушки и повышения качественных показателей готового продукта выходной патрубок оснащен подвижным кольцом с окнами, регулировочным конусом и форсунками сжатого воздуха. Улучшается однородность дисперсного состава высохшего материала, полученная продукция не содержит посторонних включений (инерта) за счет обработки выходящего из сушилки теплоносителя. 4 ил.
Изобретение относятся к сушильной технике, а более конкретно - к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки пастообразных материалов, и может найти применение в производстве пищевых продуктов, медицинских препаратов и красителей.
Аналогом является сушилка (см. а.с. СССР №1170250 по классу F26В 17/10) для суспензий и пастообразных материалов на инертных телах, содержащая цилиндро-коническую камеру взвешенного слоя с барабаном в нижней части, патрубки для тангенциального ввода теплоносителя и конус с форсунками для подачи влажного материала. К недостаткам этой сушилки следует отнести: а) возникновение локальных прорывов (каналов) вследствие неоднородности закрученного потока воздуха, подающегося в закрученный слой материала. В аппаратах этого типа при максимально носимом количестве инерта наблюдается нарушение однородности гидродинамики слоя, что приводит к образованию каналов и прорывов теплоносителя и выбросу инерта в выходной патрубок; б) появление застойных зон, в которых наблюдается агрегатирование влажного материала, при количестве инертного носителя, близком к максимально возможному.
Прототипом является сушилка для пастообразных материалов на инертных телах (SU 1666898 А1), содержащая цилиндро-коническую камеру взвешенного слоя, барабан для тангенциального ввода теплоносителя с конусом, соосные с камерой диффузор и кольцо и боковое фильерное устройство.
Сушилка работает следующим образом. Теплоноситель, подаваемый через тангенциальные вводы барабана, делится при помощи конической вставки и цилиндрической вставки на два потока - пристеночный и центральный, вставки имеют прямоугольные окна, позволяющие задавать соотношение потоков теплоносителя. Пристеночный и центральный потоки теплоносителя воздействуют на инертный носитель и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц, в который через боковое фильерное устройство вводится пастообразный материал, высушивается и в виде аэровзвеси отводится с отработанным теплоносителем. Пристеночный поток имеет большую, чем центральный поток, скорость, что способствует истиранию высохшего слоя материала. Организация оптимального гидродинамического режима выполняется за счет регулирования соотношения потоков теплоносителя.
К недостаткам этой сушилки следует отнести следующее:
Незначительная высота рабочего слоя инерта; недостаточная кинетическая энергия частиц инерта для удаления высохших пленок материалов, проявляющих при высыхании ощутимую адгезию к поверхности инерта; попытки дальнейшего увеличения производительности сушилки за счет увеличения общего расхода теплоносителя количества инерта приводят к увеличению количества уносимого с отработанным теплоносителем еще влажного материала в виде чешуйчатых частиц и даже незначительного количества мелких частиц инерта, что отражается на качестве продукта (наличие частиц инерта в готовом продукте) и большой неоднородности по конечной влажности продукта.
Целью изобретения является интенсификация процесса сушки пастообразных материалов.
Цель достигается тем, что сушилка для пастообразных материалов на инертных телах, содержащая биконическую камеру, сопряженную с цилиндрической сепарационной камерой, слой инертных тел, барабан с тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом, фильерный питатель влажного материала и патрубок выхода отработанного
теплоносителя, отличающаяся тем, что с цель интенсификации процесса сушки и повышения качественных показателей готового продукта выходной патрубок оснащен подвижным кольцом с окнами, регулировочным конусом и форсунками сжатого воздуха.
При анализе известных технических решений не обнаружены решения, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого изобретения. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что заявленное техническое решение обладает существенными отличиями.
На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая сушилка; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - увеличенный вид В фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3
Сушилка содержит биконическую камеру 1, сепарационную камеру 2, фильерный питатель влажного материала 3; слой инертных тел 4; барабан с тангенциальными вводами теплоносителя 5 и центральным конусом 6; патрубки подачи сжатого воздуха 7; регулировочный конус 8; подвижное кольцо 9 с окнами; патрубок выхода отработанного теплоносителя 10 и форсунки для подачи сжатого воздуха 11.
Сушилка работает следующим образом.
В биконическую камеру 1 загружаются полидисперсные инертные тела (гранулы округлой формы, близкой к сферической, плотностью 1050…2400 кг/м, диаметром (3,0…5,1)* 10-3 м (гранулированные полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, фторопласт)). Теплоноситель, подаваемый через тангенциальные вводы барабана 5, воздействует на слой инертных тел и приводит его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный кольцеобразный закрученный полидисперсный слой 4 инертных тел. Высота слоя инертных тел при такой организации подачи теплоносителя является характерной для аппаратов с конической формой рабочей камеры и полидисперсными инертными телами. В верхней части сушилки преимущественно находятся более мелкие инертные тела. В нижней части сушилки располагаются, в основном, крупные инертные тела. Полидисперсность инертных тел позволяет создавать устойчивый высокий закрученный слой по всей конической части сушилки. Затем в слой инертных тел через питатель 3 вводится влажный материал, распределяется по поверхности инертных тел и подвергается процессу сушки.
Далее высохший материал отслаивается с поверхности инертных тел, дополнительно истирается в слое инертных тел и удаляется из установки в виде аэровзвеси вместе с отработанным теплоносителем.
В отличие от прототипа, выходной патрубок имеет подвижное кольцо с тангенциальными окнами, регулировочный конус и форсунки для подачи сжатого воздуха. Выходящий поток отработанного теплоносителя с пылевидным высушенным материалом, проходя по патрубку 10, подвергается интенсивному закручиванию направленными тангенциальными потоками сжатого воздуха, образованными при помощи форсунок 11. При вращении потока теплоносителя из него через окна на патрубке 10, совмещенные с окнами на кольце 9, за счет центробежной силы выбрасываются (на фиг. 4 показано штриховыми стрелками) и возвращаются в слой крупные или тяжелые (недостаточно высохшие) частицы материала. В дальнейшем эти частицы материала досушиваются или измельчаются в закрученном слое инертных тел. Также происходит и возврат в слой той части инертных тел, которая случайным образом попала в выходной патрубок.
Сжатый воздух подается через форсунки в количестве 0,8…1,2% (массовый расход) от расхода основного теплоносителя, что не оказывает ощутимого воздействия на гидродинамику закрученного слоя. Скорость потоков сжатого воздуха непосредственно в зоне выхода из форсунки может достигать 10…15 м/с.Указанные условия создают циклонный эффект в выходном патрубке, реализуемый для улучшения качества высушенного материала.
Подвижное кольцо 9 установлено с возможностью вращения и вертикального перемещения по выходному патрубку 10 для регулирования площади открытия окон и их положения относительно форсунок 11. Форсунки также установлены с регулируемым поворотом в вертикальной плоскости. Вертикальное перемещение регулировочного конуса 8 относительно форсунок 11 позволяет задавать условия вращения воздушного потока в выходном патрубке.
Таким образом, дополнительная регулируемая сепарация отработанного теплоносителя позволяет существенно увеличить расход теплоносителя и количество инертных тел в слое с соответствующим увеличением производительности сушилки без ущерба для качества полученного сухого материала.
По сравнению с прототипом, при одинаковых габаритах сушилки, более полно используется рабочая зона сушилки, увеличивается количество носимого инерта, активнее применяется ударно-истирающее воздействие на инертный носитель, что в целом обусловливает увеличение производительности.
Кроме того улучшается однородность дисперсного состава высохшего материала, полученная продукция не содержит посторонних включений (инерт) за счет обработки выходящего из сушилки теплоносителя.
Экспериментальная проверка проводилась (по аналогии с прототипом) при сушке лизина. По сравнению с прототипом при равных габаритных размерах производительность предлагаемой сушилки больше на 36…42% (в зависимости от начальной влажности продукта) за счет:
- существенного увеличения (до 40-42%) количества носимого инертного материала в рабочей зоне и связанного с этим увеличения эффективной площади тепло - и массообмена аппарата;
- увеличение расхода теплоносителя без опасности массового выноса инертных тел из аппарата при использовании циклонного эффекта обработки отработанного теплоносителя;
- использования циклонного эффекта воздействия на отходящий теплоноситель с целью возврата крупных или высоковлажных частиц вновь в слой для дополнительной обработки (измельчение или досушка).
Использование предлагаемой сушилки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества:
- более полное использование рабочего объема сушильной камеры при существенном увеличении эффективной площади тепломассообмена (до 40…45%);
- более активный гидродинамический режим без риска выноса из аппарата инертных тел.
- повышение производительности аппарата на 35…40%;
- появляется возможность обработки отходящего теплоносителя с целевым продуктом для регулирования таких показателей, как дисперсный состав и уменьшение неоднородности по влагосодержанию готового продукта;
- увеличение степени отработки теплоносителя за счет увеличенной высоты закрученного слоя инертных частиц;
- защита готового продукта от загрязнения инертными телами.
Сушилка для пастообразных материалов на инертных телах, содержащая биконическую камеру, сопряженную с цилиндрической сепарационной камерой, слой инертных тел, барабан с тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом, фильерный питатель влажного материала и патрубок выхода отработанного теплоносителя, отличающаяся тем, что с целью интенсификации процесса сушки и повышения качественных показателей готового продукта выходной патрубок оснащен подвижным кольцом с окнами, регулировочным конусом и форсунками сжатого воздуха.
