ЗЕРНОСУШИЛКА Российский патент 2002 года по МПК F26B17/12 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сушилкам с продуваемым кольцевым плотным слоем сыпучего зернистого материала, и может найти применение в производстве зернопродуктов и переработке полимерных материалов.

Известны сушилки (Окунь Г.С. и др. Установки для сушки зерна за рубежом. М.: Сельхозиздат, 1963, стр. 70, рис. 40) для сыпучих материалов, содержащие колонки с перфорированными стенками, подключенными с противоположных сторон к подводящим и отводящим коробам для сушильного агента.

К недостаткам этих сушилок можно отнести неполное использование температурного потенциала сушильного агента.

Наиболее близкой по технической сущности является сушилка (а.с. СССР 569826, МКИ⁴ F 26 Н 17/12) для сушки зерна, содержащая колонку с перфорированными стенками со ступенчато уменьшающейся толщиной высушиваемого материала. Часть слоя по мере высушивания отделяется от основного слоя и сбрасывается в приемный бункер. Однако в средней и нижней части при тонких слоях высушиваемого материала также недостаточно полно используется потенциал сушильного агента. Кроме того, продольное перемешивание по твердой фазе обуславливает неравномерную влажность материала. Часть материала по центральной зоне слоя выходит из сушилки раньше расчетного времени, а в пристеночной зоне материал задерживается и в дальнейшем пересушивается. Дополнительно наличие местных сопротивлений (повороты, сужения и т.п.) приводят к появлению застойных зон, где материал может задерживаться значительное время.

Указанные обстоятельства ухудшают качество высушенного продукта.

При проведении процесса глубокой сушки гранулированных полимерных материалов предъявляются еще более жесткие требования:
1. Влагосодержание каждой единичной гранулы не должно превышать допустимого значения для конкретного вида полимерного материала. В противном случае на поверхности изделия появляются матовые пятна, локально изменяется цветовой оттенок, ухудшаются прочностные характеристики.

2. При длительном пребывании отдельных гранул полимера в сушилках отмечается термоокислительная деструкция, что также ухудшает качество продукции.

3. Наличие застойных зон, связанных с углом динамического откоса и возникающих в местах соединения отдельных узлов аппаратов, может привести к термодеструкции полимеров и необратимому браку продукции.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества высушиваемого зернопродукта или полимерного материала за счет организации упорядоченного режима движения материалов в рабочей камере сушилки, а также увеличение производительности по зерну за счет озонирования теплоносителя.

Техническая задача достигается тем, что зерносушилка содержит цилиндроконический корпус, рабочую камеру с сетчатыми стенками, поперечную перегородку, которая может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры, перфорированную трубу для подвода первого потока газа, перфорированную трубу для подвода второго потока газа, штуцер выхода отработанного теплоносителя, питатель секторного типа, штуцер подачи влажного материала, циклон, штуцер первого потока газа, штуцер подачи второго потока газа, причем подающая и приемная части зерносушилки снабжены загрузочным и выгрузочным коаксиальными конусами, установленными с шагом (25÷30)х10^-3 м, которые в свою очередь установлены с углом образующей (45÷50)^o, а сетчатые стенки рабочей камеры отклонены от вертикали на (6÷8)^o, причем перфорированная труба для подвода первого потока газа выполнена с возможностью подачи озонированного теплоносителя, кроме того поперечная перегородка может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображена функциональная схема зерносушилки;
на фиг.2 - схема движения материала в рабочей зоне зерносушилки. Материал стенки: 1 - нержавеющая сталь; 2 - сетка (2х2)х10^-3 м;
на фиг.3 - схема движения материала в рабочей зоне зерносушилки с приемной и выпускной частями;
на фиг.4 - схема движения материала в зерносушилке;
на фиг. 5 - зависимость выхода материала из сушилки от угла наклона α_c сетчатых стенок (сетка (2х2)х10^-3 м), где 1 - полипропилен (ПП) d=3,2•10^-3 м, 2 - поливинилхлорид (ПВХ) d=3,1•10^-3 м, 3 - солимер (АВС) d=3,0•10^-3 м.

Сушилка содержит цилиндрический корпус 1, коаксиальные загрузочные конуса 2, рабочую камеру с сетчатыми стенками 3, поперечную перегородку 4, перфорированную трубу 5 подвода первого потока газа, перфорированную трубу 6 подвода второго потока газа, коаксиальные выгрузочные конуса 7, штуцер 8 выхода отработанного теплоносителя, питатель секторного типа 9, штуцер 10 подачи влажного материала (пневмотранспорт), циклон 11, штуцер 12 подачи второго потока газа, штуцер 13 первого потока газа.

Сушилка работает следующим образом.

При сушке гранулированных полимеров первый поток газа представляет собой теплоноситель без дополнительного осушения, а второй поток газа - предварительно осушенный теплоноситель.

При осушке зернопродуктов первый поток газа представляет собой озонированный сушильный агент (в этом случае перегородка 4 располагается в нижней части сушилки), а второй поток газа - атмосферный воздух, продуваемый через слой высушенного зерна с целью его охлаждения.

При производстве и переработке гранулированных полимерных материалов одной из стадий является глубокая сушка до влагосодержания (0,01÷0,05)%. Причем указанную величину влагосодержания должны иметь все единичные гранулы полимера. Появление большой неоднородности по влагосодержанию отрицательно сказывается на качестве изделий из полимера (снижается качество поверхности, понижается прочность и т.п.).

Однородность зерен по времени пребывания в сушильном аппарате весьма существенна также при сушке зернопродуктов, т.к. недосушенные зерна плохо хранятся, а пересушивание части зерна приводит к его перегреву и, как следствие, к ухудшению потребительских качеств (ухудшение сортности, потеря всхожести и т.д.).

При движении высушиваемого материала в рабочей зоне сушилки наличие повышенной шероховатости стенки (перфорированные пластины, прорубные сетки, сетки из проволоки и лент) существенно изменяет режим движения материала. На фиг. 2 для примера показано изменение профиля трассера в прозрачной модели продуваемого слоя материала. При гладких вертикальных стенках (1 вариант фиг. 2) материал движется стержнеобразно, время пребывания всех гранул в рабочей зоне сушилки одинаково. При стенка повышенной шероховатости, например сетчатых (2 вариант фиг.2), проявляется существенное продольное перемешивание. Кроме того, наличие приемной и выпускной частей сушилки (фиг.3) вызывает появление застойных зон, форма которых определяется углом динамического откоса. Указанные обстоятельства приводят к существенному разбросу времени пребывания отдельных зерен (гранул) в сушилке и к ухудшению потребительских свойств зернопродуктов или к возникновению указанных ранее дефектов изделий из полимерных материалов.

В предлагаемой конструкции сушилки подающая и приемная части содержат коаксиальные конуса для распределения и приема материала, а сетчатые стенки рабочей камеры отклонены от вертикали. Шаг установки конусов выбран в пределах 7÷10 диаметров зерновки или гранулы полимера (2,5х3,0)х10^-3 м для исключения свободообразия. Угол образующей конуса равен f=(5÷7)^o, где f - угол естественного откоса материала. Экспериментально определенный f для основных гранулированных полимерных материалов с размерами гранул (2,5х3,7)х10^-3 м составляет (33÷43)^o. Движение материала в зазорах между конусами аналогично движению на скатных досках, что исключает влияние давления верхних слоев материала на режим движения нижних слоев. Сетчатые стенки рабочей камеры установлены под углом α_c = (6÷8)^o от вертикали. На фиг.4 показана схема движения материала с наклонными сетчатыми стенками. На фиг.5 представлена зависимость выхода высушенного материала от угла наклона сетчатых стенок за расчетное время. Анализ показывает, что при углах, превышающих 6^o, режим работы аппарата близок к идеальному вытеснению.

В сушилку подается зернопродукт или гранулированный полимерный материал пневмотранспортом через штуцер 10 в циклон 11. Из циклона материал через коаксиальные загрузочные конуса 2 поступает в рабочую камеру 3 с сетчатыми стенками. В верхней части камеры 3 осуществляется поперечная продувка плотного слоя материала теплоносителем (в случае полимеров теплоносителем без предварительного осушения).

При сушке зернопродуктов верхняя зона рабочего объема сушилки (выше горизонтальной плоскости, совпадающей с перегородкой 4) является зоной сушки, а нижняя (ниже указанной плоскости) используется для охлаждения высушенного зерна, т.к. согласно "Инструкции по сушке продовольственного, кормового зерна, маслосемян и эксплуатации сушилок 9-3-82" зерно после сушки должно быть охлаждено до температуры, не превышающей температуры наружного воздуха более чем на 10^oС. Таким образом, рассматриваемая конструкция сушилки позволяет осуществлять как сушку зерна, так и его последующее охлаждение. Скорость теплоносителя выбирается из условий сушки плотного продуваемого слоя материала.

Полимерный материал в верхней зоне прогревается до температуры теплоносителя и дальнейшая сушка протекает в условиях, близких к изотермическим (Рудобашта С.П. и др. Аналитический расчет процесса глубокой сушки гранулированных полимерных материалов в шахтных сушилках. "Химическое и нефтехимическое машиностроение", 1979, 4, с.14-16). Прогретый полимерный материал из верхней зоны поступает в нижнюю, основную часть камеры, где осуществляется поперечная продувка слоя осушенным теплоносителем, подаваемым через штуцер 12. Скорость теплоносителя в этом случае определяется условиями переноса влаги внутри гранул полимера и для реальных процессов на порядок меньше, чем в зоне прогрева материала. Это обстоятельство позволяет существенно экономить осушенный теплоноситель.

При указанных углах наклона боковых сетчатых стенок гранулированный материал движется практически стержнеообразно (фиг.4). На фиг.5 представлена экспериментально полученная зависимость выхода материала за расчетное время из сушильной камеры от угла наклона боковых стенок камеры. При углах больше 6^o практически отсутствует продольное перемешивание и наблюдается режим движения материала. При такой организации процесса сушки существенно повышается однородность высушиваемого материала по конечному влагосодержанию, что положительно сказывается на качестве высушенного материала и, в конечном итоге, на готовой продукции.

Использование предлагаемой сушилки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества: 1 - стабильную высокую однородность по конечному влагосодержанию высушенных зернопродуктов и полимерных материалов, что определяет их качество; 2 - существенную экономию осушенного теплоносителя (в случае сушки гранулированных полимеров) за счет предварительного прогрева высушиваемого материала; 3 - увеличение производительности сушилки по зернопродуктам благодаря озонированию первичного теплоносителя.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и служит для сушки зерна, комбикормов, а также для обезвоживания других сыпучих продуктов и гранулированных материалов. Зерносушилка, содержащая цилиндроконический корпус 11, рабочую камеру с сетчатыми стенками 3, поперечную перегородку 4, которая может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры, перфорированную трубу 5 для подвода первого потока газа, перфорированную трубу 6 для подвода второго потока газа, штуцер 8 выхода отработанного теплоносителя, питатель 9 секторного типа, штуцер 10 подачи влажного материала, циклон 11, штуцер 13 подачи первого потока газа, штуцер 12 подачи второго потока газа, причем подающая и приемная части зерносушилки снабжены загрузочным и выгрузочным коаксиальными конусами 27, установленными в шагом (25-30)х10^-3 м, которые, в свою очередь, установлены с углом образующей (45-50)^o, а сетчатые стенки 3 рабочей камеры отклонены от вертикали на (6-8)^o, причем перфорированная труба 5 для подвода первого потока газа выполнена с возможностью подачи озонированного теплоносителя, кроме того, поперечная перегородка 4 может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры. Изобретение должно обеспечить повышение качества высушиваемого зернопродукта или полимерного материала за счет организации упорядоченного режима движения материала в рабочей камере сушилки, а также увеличение производительности по зерну за счет озонирования теплоносителя. 5 ил.

Зерносушилка, содержащая цилиндроконический корпус, рабочую камеру с сетчатыми стенками, поперечную перегородку, перфорированную трубу для подвода первого потока газа, перфорированную трубу для подвода второго потока газа, штуцер выхода отработанного теплоносителя, питатель секторного типа, штуцер подачи влажного материала, циклон, штуцер подачи первого потока газа, штуцер подачи второго потока газа, отличающаяся тем, что подающая и приемная части зерносушилки снабжены загрузочным и выгрузочным коаксиальными конусами, установленными с шагом (25-30)х10^-3 м, которые, в свою очередь, установлены с углом образующей (45-50)^o, а сетчатые стенки рабочей камеры отклонены от вертикали на (6-8)^o, причем перфорированная труба для подвода первого потока газа выполнена с возможностью подачи озонированного теплоносителя, кроме того, поперечная перегородка может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры.