Изобретение относится к технике сушки зернистых материалов, преимущественно зерна и семян технических культур, в аппаратах с кипящим слоем и аппаратах шахтного типа и может быть использовано в сельском хозяйстве, химической, пищевой 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 к центру воронки [1]
Недостатком известной установки для сушки сыпучих материалов является недостаточно высокий тепловой КПД.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для сушки сыпучих материалов в кипящем слое, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, в верхнем отсеке которого расположена подключенная к устройству для подачи высушиваемого материала сушилка кипящего слоя с патрубком отвода сушильного агента в верхней части и отверстием для отвода сыпучего материала, выполненным в ее нижней части, средний отсек корпуса сообщен с магистралью подачи сушильного агента, а в нижнем отсеке размещена сообщенная с магистралью подвода охлаждающего воздуха холодильная камера, подключенная к выпускному механизму для отвода сыпучего материала [2]
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.
Однако 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 изобретения является повышение эффективности и экономичности сушки сыпучих материалов с высокой начальной влажностью.
Это достигается тем, что в установке для сушки сыпучих материалов, преимущественно зерна, содержащей вертикальный цилиндрический корпус, в верхнем отсеке которого расположена подключенная к устройству для подачи высушиваемого материала сушилка кипящего слоя с патрубком отвода сушильного агента в верхней части и отверстием для отвода сыпучего материала, выполненным в ее нижней части, средний отсек корпуса сообщен с магистралью подачи сушильного агента, а в нижнем отсеке размещена сообщенная с магистралью подвода охлаждающего воздуха холодильная камера, подключенная к выпускному механизму для отвода сыпучего материала, в среднем отсеке корпуса размещена шахтная сушилка, содержащая четыре коаксиальные цилиндрические обечайки, внешняя из которых имеет наибольшую длину и ее верхние торцы расположены выше уровня отверстия для отвода материала из верхнего отсека, а верхний участок этой обечайки имеет уменьшенный диаметр с образованием буферного бункера, остальные обечайки имеют равную длину и снабжены в верхней части крышками, при этом к торцам внутренней обечайки примыкает крышка в виде конуса, к торцам двух промежуточных обечаек примыкает крышка в форме полутора, имеющего в поперечном сечении профиль треугольника с образованием между этими обечайками кольцевой полости, в средней части сушилки установлены радиальные патрубки, сообщенные с упомянутой кольцевой полостью и магистралью подвода сушильного агента, на вышерасположенном участке сушилки также установлены радиальные патрубки, сообщенные с полостью внутренней обечайки и с пространством между внешней обечайкой и корпусом, которые проходят через кольцевую полость и закреплены наружными концами на участке с уменьшенным диаметром внешней обечайки, причем все обечайки снабжены арочными прорезями с отверстиями, направленными вниз и выпуклостями на внутренней и промежуточных обечайках, расположенными соответственно вне полости внутренней обечайки и вне кольцевой полости, а выпуклости прорезей наружной обечайки расположены на ее внутренней стороне. Корпус в среднем отсеке и зоне вышерасположенных радиальных патрубков снабжен монтажными люками, расположенными в верхнем отсеке, сушилка кипящего слоя содержит поярусно расположенные центростремительные воронки в виде осесимметричных перфорированных конусов, ориентированных вершинами вверх, и периферийные перфорированные воронки в виде усеченных конусов, ориентированные большими основаниями вверх, примыкающих к стенкам корпуса, с образованием периферийных кольцевых перетоков в центральных воронках и центральными отверстиями для отвода материала в периферийных воронках, при этом угол наклона к горизонтали образующих центральных воронок меньше угла наклона образующих периферийных воронок, а перфорации воронок 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 на перфорированных воронках, причем патрубок отвода сушильного агента, размещенный в верхней части сушилки, установлен тангенциально к корпусу и направление его оси совпадает с направлением осей арочных прорезей центральных воронок, а между патрубком и верхней воронкой установлен отражающий усеченный конус, ориентированный большим основанием вверх, примыкающий к стенкам корпуса, имеющий арочные прорези с выпуклостью, обращенной вниз и осями, направленными в противоположном направлении по отношению к осям прорезей в воронках. Холодильная камера выполнена в виде четырех размещенных в корпусе цилиндрических обечаек с арочными прорезями, расположенными аналогично прорезям соответствующих обечаек шахтной сушилки, внешняя из которых примыкает к внешней обечайке шахтной сушилки, а остальные обечайки имеют равную длину, снабжены крышками, идентичными соответствующим крышкам обечаек шахтной сушилки с образованием между ними внутренней цилиндрической полости и кольцевой полости, а также радиальными патрубками, нижние из которых сообщены с кольцевой полостью и магистралью подвода охлаждающего воздуха, в зоне верхних патрубков, сообщающих полость внутренней обечайки с пространством между внешней обечайкой и корпусом, расположены патрубки для отвода нагретого воздуха; буферный бункер снабжен датчиками верхнего и нижнего уровня, сблокированными с пусковым устройством выпускного механизма высушиваемого материала. Устройство для подачи высушиваемого материала содержит корпус, верхний сушильный бункер и шнек для подачи сыпучего материала в верхний отсек корпуса, патрубок отвода сушильного агента сообщен с магистралью, включающей циклон и отсасывающий вентилятор, а патрубок отвода нагретого воздуха сообщен с топкой.
Предлагаемая конструкция сушилки за счет своих отличительных элементов обеспечивает решение поставленной технической задачи повышение эффективности и экономичности сушки сыпучих материалов с высокой начальной влажностью.
На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемой установки; на фиг. 3 вид А-А на фиг. 2; на фиг. 4 вид Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 вид В-В на фиг. 2; на фиг. 6 вид Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 разрез Д-Д на фиг. 4; на фиг. 8 разрез Е-Е на фиг. 4; на фиг.9-вид Ж-Ж на фиг. 2; на фиг. 10 вид И-И на фиг. 2; на фиг. 11 вид К-К на фиг. 2; на фиг. 12 вид Л-Л на фиг. 9; на фиг. 13 разрез М-М на фиг. 12; на фиг. 14 разрез Н-Н на фиг. 12.
Установка для сушки сыпучих материалов, выполненная в виде вертикального цилиндрического корпуса, включает расположенную в верхней части сушилку 1 с кипящим слоем зернистого материала в виде вертикального цилиндрического корпуса 2 с поярусно расположенными в нем чередующимися центральными воронками 3, выполненными в виде прямых перфорированных конусов, ориентированных вершинами вверх в установленных осесимметрично в цилиндрическом корпусе 2 перфорированными воронками 4 в виде усеченных конусов, ориентированных большими основаниями вверх, примыкающими к стенкам корпуса 2, с перфорированными кольцевыми перетоками 5 центральных воронок 3 и центральными перетоками в виде отверстий 6 в периферийных воронках 4, угол наклона к горизонтали образующих центральных воронок 3 меньше угла наклона образующих периферийных воронок 4, который больше угла естественного откоса высушиваемого сыпучего материала, перфорации воронок для прохода сушильного агента выполнены в виде арочных прорезей 7 выпуклостью вверх, расположенных по концентрическим окружностям по отношению к осям воронок, направление осей арочных прорезей 7 тангенциальное на центральных воронках 3 и под острым углом к образующим от периферии к центру на периферийных воронках 4. Тангенциально к корпусу 2 подсоединен патрубок 8 в верхней части корпуса 2 для отвода сушильного агента, направление патрубка 8 совпадает с тангенциальным направлением осей арочных прорезей 7 в центральных воронках 3, в верхней части сушилки 1 осесимметрично с корпусом 2 установлен центральный патрубок 9 для ввода высушиваемого материала. Установка снабжена надсушильным бункером 10, норией 11 для подачи высушиваемого материала в верхний надсушильный бункер 10, шнеком 12 для подачи высушиваемого материала из надсушильного бункера 10 в патрубок 9, ниже верхнего патрубка 8 для отвода сушильного агента из сушилки с кипящим слоем 1 установлен отражающий усеченный перфорированный конус 13, ориентированный большим основанием вверх, примыкающим к стенкам корпуса 2, с арочными прорезями 7, выполненными выпуклостями вниз с осями, направленными в противоположном направлении по отношению к осям арочных прорезей 7 в центробежных воронках 3; верхний выходной патрубок 8 для отвода сушильного агента соединен с выходным тангенциальным патрубком циклона 14, а выходной центральный патрубок циклона 14 соединен с всасывающим патрубком вытяжного вентилятора 15. Воронки 3 и 4 крепятся между собой растяжками (не показано), а воронки 4 крепятся к стенкам корпуса 2.
Под сушилкой 1 с кипящим слоем расположена шахтная сушилка 16, выполненная в виде вертикального цилиндрического корпуса 17, внутри которого осесимметрично установлены две перфорированные обечайки внутренняя 18 и наружная 19, над внутренней обечайкой 18 установлен корпус 20, ориентированный вершиной вниз, между внутренней 18 и наружной 19 обечайками осесимметрично расположены внутренняя промежуточная 21 и наружная 22 обечайки, над которыми сверху расположена крышка в форме полутора 23 с поперечным сечением в форме треугольника, верхние кромки наружной обечайки 19 расположены выше меньшего основания самой нижней периферийной воронки 4 сушилки 1 с псевдоожиженным слоем, перфорации обечаек 18-22 выполнены в виде арочных прорезей 24 выпуклостью наружу у обечаек 18 и 22 и выпуклостью внутрь у обечаек 19 и 21.
Диаметры обечаек 18-22 принимаются такими, чтобы кольцевое сечение между обечайками 21 и 22 было равно сумме кольцевого сечения между корпусом 17 и обечайкой 19 и поперечного сечения обечайки 18, исходя из уравнения сплошности потоков. Арочные прорези 24 направлены осями сверху вниз для предупреждения попадания твердых частиц высушиваемого материала в арочные прорези 24 и для попутного направления движения сушильного агента через прорези 24 с направлением перемещения высушиваемого материала. В кольцевое пространство между обечайками 21 и 22 подведены патрубки 25, соединенные с магистралью подачи сушильного агента и с нагнетательным патрубком вентилятора 26, соединенного всасывающим патрубком с топкой (не показано). Внутреннее пространство обечайки 18 соединено с кольцевым пространством между цилиндрическим корпусом 17 и наружной обечайкой 19 радиальными патрубками 27, а диаметр обечайки 19 на уровне патрубков 27 уменьшается так, что кольцевое сечение между корпусом 17 и обечайкой 19 увеличивается в два раза для пропускания всего объема сушильного агента исходя из уравнения сплошности. Напротив патрубков 27 в корпусе 17 установлены люки 28 для возможности монтажа и демонтажа патрубков 27. Между корпусом 2 сушилки 1 с кипящим слоем и корпусом 17 шахтной сушилки 16 расположен промежуточный бункер 29. Под корпусом 17 шахтной сушилки 16 установлена холодильная камера 30, выполненная в виде цилиндрического корпуса 31, внутри которого расположены внутренняя 32 и наружная 33 перфорированные обечайки, а между обечайками 32 и 33 осесимметрично расположены внутренняя промежуточная 34 и наружная промежуточная 35 перфорированные обечайки, над внутренней обечайкой 32 установлен конус 36 вершиной вверх, а над обечайками 34 и 35 установлена крыша в виде полутора 27 с профилем треугольника в поперечном сечении. Перфорации обечаек 32-35 выполнены в виде прорезей 24 как и в соответствующих цилиндрах 18-22 шахтной сушилки 16. В кольцевое пространство между обечайками 35 и 34 подведены патрубки 38, соединенные с магистралью подачи охлаждающего воздуха и с нагнетательными патрубком вентилятора 39, всасывающий патрубок которого соединен с атмосферой. Внутреннее пространство внутренней обечайки 32 соединено с кольцевым пространством между корпусом 31 холодильной камеры 30 и наружной обечайкой 33 радиальными патрубками 40. К корпусу 31 холодильной камеры 30 подсоединен патрубок 41, соединенный воздуховодом с топкой (не показано). Напротив патрубков 40 в корпусе 31 установлены люки (не показано) для возможности монтажа и демонтажа патрубков 40. Патрубки 40 могут монтироваться и демонтироваться также через патрубки 41.
Патрубки 41 подсоединяются к корпусу 31 холодильной камеры через расширительную камеру для обеспечения достаточного поперечного сечения, равного поперечному сечению патрубка 41 при высоте расширительной камеры, равной 0,25 диаметра патрубка 41. Под холодильной камерой 30 установлен выпускной механизм 42 для дозированной выгрузки высушенного и охлажденного сыпучего материала. Промежуточный бункер 29 снабжен датчиками нижнего и верхнего уровней высушиваемого материала в бункере (не показано), сблокированные с пусковым устройством выпускного механизма 42 для согласованного непрерывного режима работы сушилки 1 с кипящим слоем, и шахтной сушилкой 16, так как при переполнении промежуточного бункера 29 прохождение сушильного агента через сушилку 1 прекращается, а значит прекращает работу и шахтная сушилка, так как через обе сушилки сушильный агент проходит последовательно.
Установка работает следующим образом.
Сыпучий материал подается норией 11 в надсушильный бункер 10, откуда шнеком 12 через патрубок 9 в сушилку 1 с псевдоожиженным слоем высушиваемого зернистого материала, где поочередно пересыпается с центральной воронки 3, на которой материал перемещается от центра к периферии под действием центробежных сил в условиях регулярно вращающегося двухфазного потока газа и зернистого материала. В периферийной части центральной воронки 3 материал ссыпается через кольцевой переток 6 на периферийную часть периферийной воронки 4, где благодаря углу наклона к горизонтали образующих воронки 4 больше угла естественного откоса высушиваемого зернистого материала материал пересыпается от периферии к центру и через центральную течку 6 пересыпается в центр нижерасположенной центростремительной воронки 3 и т.д.
На центральных 3 и периферийных 4 воронках высушиваемый материал взаимодействует с горячим сушильным агентом, движущимся снизу вверх через арочные прорези 7 воронок 3 и 4 сушилки 1 с псевдоожиженным слоем, при этом происходит высокоскоростной тепломассообмен между сушильным агентом и влажным материалом и удаление поверхностной влаги. При этом скорость сушильного агента составляет около 2-3 м/с в полном сечении сушилки, а скорость струи при выходе из арочных прорезей 7 в среднем составляет 15-20 м/с. Известно, что в первом периоде сушки при удалении поверхностной влаги определяющим параметром скорости сушки является скорость сушильного агента. Поэтому для удаления поверхностной влаги наиболее приемлемой является сушилка с псевдоожиженным слоем, которая обеспечивает максимальный тепловой КПД сушилки.
Между сушилкой 1 с псевдоожиженным слоем и шахтной сушилкой 16 под нижней периферийной воронкой 4 расположен объем промежуточного бункера 29 с двумя датчиками уровня материала в бункере нижним и верхним (не показано), сблокированными с пусковым устройством выпускного механизма 42. Согласованная работа выпускного механизма 42 в зависимости от уровня материала в промежуточном бункере 29 обеспечивает безостановочную работу установки, так как при переполнении бункера 29 происходит перекрытие сечений сушилки 1 для прохода сушильного агента, который последовательно проходит пространство шахтной сушилки 16 и сушилки 1 с псевдоожиженным слоем. После удаления поверхностной влаги в сушилке с кипящим слоем высушиваемый материал пересыпается непрерывно в объемы между наружной обечайкой 19 и наружной дополнительной обечайкой 22 и между внутренней дополнительной обечайкой 21 и внутренней обечайкой 18 шахтной сушилки 16, где продувается горячим сушильным агентом, подаваемым из топки (не показано) вентилятором 26 по патрубку 25 и проходящим из кольцевого пространства между обечайками 22 и 21 через арочные прорези 24 в стенках обечаек 21 и 22. В шахтной сушилке 16 скорость прохождения сушильного агента через слой сыпучего материала в пересчете на полное сечение 0,1-0,3 м/с. а толщина слоя сыпучего материала равна в среднем 0,4 м. Таким образом в шахтной сушилке 16 скорость сушильного агента на порядок меньше, чем в сушилке 1 с псевдоожиженным слоем. Из шахтной сушилки 16 по кольцевому сечению между корпусом шахтной сушилки 17 и наружной обечайкой 19 сушильный агент поступает под нижнюю периферийную воронку 4 сушилки с кипящим слоем 1, проходит через арочные прорези 7 воронок 4 и 3, последовательно взаимодействует на воронках 4 и 3 с высушиваемым материалом и отводится через верхний отводящий патрубок 8 в циклон 14 отсасывающим вентилятором 15. В верхней части сушилки 1 под действием конического отражателя 13 с арочными прорезями 7 происходит отражение уносимого высушиваемого сыпучего материала, в то время, как легкие примеси и частицы уносятся в циклон 15 и оседают там, откуда периодически выгружаются снизу, а чистый сушильный агент вырабатывается вентилятором 15 в атмосферу.
На шахтной сушилке 16 высушиваемый материал пересыпается в холодильную камеру 30, в которой аналогично, как и в шахтной сушилке 16 сыпучий материал проходит между обечайками 33, 35 и 34, 32 и продувается холодным атмосферным воздухом, подаваемым вентилятором 39, в результате чего происходит охлаждение высушенного материала и его частичная досушка, а нагретый воздух через патрубок 41 отводится по воздуховоду в топку для горения топлива, что способствует частичной утилизации тепла и повышению эффективности работы всей установки.
Двухступенчатое использование нагретого сушильного агента рекомендуется сначала в шахтной сушилке 16 для удаления внутренней гигроскопической влаги при малых линейных скоростях и при высоких температурах, а затем в сушилке 1 с псевдоожиженным слоем при более низких температурах и при высоких линейных скоростях. Именно такие температурные и гидродинамические условия требуются в шахтной сушилке 16 для удаления внутренней гигроскопической влаги для обеспечения внутренней термовлагопроводности и такие же гидродинамические условия требуются в сушилке 1 с псевдоожиженным слоем для внешнего массообмена при удалении поверхностной влаги. Как видно, в предлагаемой установке как бы двукратно используется тепло сушильного агента, что должно способствовать повышению теплового КПД сушилки.
Повышение эффективности и экономичности установки для сушки сыпучих материалов обеспечивается за счет высокоэффективного конвективного внешнего переноса влаги с поверхности материала в сушилке 1 с псевдоожиженным слоем, за счет повторного использования сушильного агента в сушилке 1 с псевдоожиженным слоем, отводимого из шахтной сушилки 16 после использования для удаления внутренней гигроскопической влаги. При этом в шахтной сушилке 16 сушильный агент находится около 2 с и его температура понижается незначительно, а следовательно, остается высоким его термический потенциал перед поступлением в сушилку 1 с псевдоожиженным слоем.
Кроме того, подогретый воздух в охлаждающей камере 30 направляется в топку для сгорания топлива, что также способствует повышению эффективности и экономичности установки.
Технические преимущества предлагаемой установки для сушки сыпучих материалов по сравнению с прототипом заключаются в том, что сушильный агент, выходящий из шахтной сушилки после удаления там гигроскопической влаги и имеющий высокую температуру и низкую относительную влажность, используется для удаления поверхностной влаги в первом периоде сушки при высоких скоростях сушильного агента в условиях псевдоожижения, когда определяющим параметром для внешнего массообмена является скорость сушильного агента, температура сушильного агента играет второстепенную роль.
Общественно полезные преимущества предлагаемой установки для сушки сыпучих материалов, вытекающие из технических преимуществ по сравнению с прототипом, заключаются в повышении эффективности и экономичности процесса сушки, уменьшении удельного расхода тепла на сушку, снижении себестоимости и повышении качества высушиваемого материала.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 1992 |
|
RU2041434C1 |
БЛОЧНАЯ ШАХТНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 1995 |
|
RU2116594C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 2004 |
|
RU2269731C2 |
Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне | 1989 |
|
SU1791967A1 |
Сушильное устройство с псевдоожиженным слоем | 2019 |
|
RU2716354C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ | 1994 |
|
RU2100723C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ | 1992 |
|
RU2027132C1 |
Сушильное устройство | 2020 |
|
RU2739960C1 |
ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН | 1992 |
|
RU2066947C1 |
Тепломассообменный аппарат для сушки дисперсных материалов | 2021 |
|
RU2764851C1 |
Использование: для сушки сыпучих материалов, преимущественно зерна и семян технических культур. Сущность изобретения: в установке для сушки сыпучих материалов, включающей расположенные одна под другой в вертикальных цилиндрических корпусах, сушилку 1 с псевдоожиженным слоем с поярусно расположенными перфорированными коническими центральными 3 и периферийными 4 воронками с перфорациями в виде арочных прорезей выпуклостью вверх, шахтную сушилку 16 и холодильную камеру 30, выполненные в виде расположенных внутри корпуса осесимметрично расположенных двух цилиндрических перфорированных цилиндров. Над внутренним цилиндром 18 установлен конус, а верхние кромки наружного цилиндра 19 расположены под нижней периферийной воронкой сушилки с псевжоожиженным слоем. В пространстве между наружными и внутренними цилиндрами шахтной сушилки осесимметрино установлены два дополнительных перфорированных цилиндра внутренний и наружный, соединенные сверху кольцевым коническим перекрытием. Перфорации цилиндров выполнены в виде встречных арочных прорезей. Внутрь пространства между дополнительными наружным и внутренним цилиндрами подведен патрубок для подачи горячего сушильного агента из топки, а кольцевое пространство между корпусом и внутренним цилиндром соединено с пространством внутреннего цилиндра. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.
Романков П.Г | |||
Сушка во взвешенном состоянии, Л.: Химия, 1968, с.101-102. |
Авторы
Даты
1995-09-10—Публикация
1993-08-16—Подача