СУШИЛКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ВЫСОКОВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК F26B17/10 

Изобретение относится к технике сушки в кипящем слое и может быть использовано в пищевой, фармацевтической биохимической и других отраслях промышленности, в частности для сушки высоковлажных материалов, в том числе растительных отходов, преимущественно лигнина.

Известна сушилка для сыпучих материалов, содержащая приемный бункер, корпус с установленной в нем газораспределительной решеткой, перфорированной отверстиями, при этом газораспределительная решетка разделена на секции, каждая из которых снабжена газонаправляющим трубопроводом, систему отбора влажного воздуха, разгрузочное устройство (описание изобретения к патенту РФ 2164650, МПК⁷ F 26 В 17/10, 1999).

Однако известная сушилка для сыпучих материалов сложна и нетехнологична в изготовлении, так как требуется газораспределительную решетку изогнуть на секции так, что они образуют ступенчатую поверхность, наклонно расположенную в сторону перемещения материала сушки. Кроме того, в связи с изогнутостью решетки (отрицательный угол наклона большей стороны ступени) и встречным потоком воздуха из газораспределительного трубопровода ("всплеск") на больших сторонах ступеней могут образовываться завалы, что снижает производительность сушилки. Угол наклона большей стороны ступени может соответствовать углу естественного откоса какого-то одного определенного материала, а следовательно, технологические возможности известной сушилки ограничены, то есть не может обрабатываться широкий спектр материалов. Повторное использование влажного теплоносителя требует дополнительных энергозатрат для того, чтобы испарить ту влагу, которую теплоноситель забрал у высушиваемого материала, проходя через последний.

Наиболее близким техническим решением того же назначения, что и заявляемое изобретение, является сушилка кипящего слоя для сыпучих материалов, содержащая питательный бункер, камеру, разделенную вертикальными перегородками на секции с газораспределительной решеткой с индивидуальными патрубками подвода теплоносителя к каждой секции, разгрузочное устройство (описание изобретения к а.с. 1048273, МПК⁵ F 26 B 17/10, 1982).

Однако к недостаткам конструкции известной сушилки, препятствующим получению ее технического результата, относятся нерегулируемые зазоры между вертикальными перегородками и газораспределительной решеткой. Этот недостаток характерен для всех зазоров, особенно в первой секции, где кроме давящего сверху влажного материала нет силы для его горизонтального перемещения, как в секциях 2, 3, 4, может привести к завалам влажного материала в первой секции. Жесткий зазор влияет также на возможность применения сушилки при работе с разными материалами, что ограничивает технологические возможности сушилки и обусловливает производительность сушилки. При повышении интенсификации процесса сушки будет происходить унос частиц материала, возврат которого не предусмотрен, что будет снижать качество процесса сушки. Кроме того, для создания сложного движения сушильного агента требуется высокая согласованность действий по регулированию потока сушильного агента, для чего в сушилке предназначены автономные устройства: переливные пороги, которые состоят из концентрично расположенных один в другом неподвижного и подвижного цилиндров с приводом и пульсаторов, установленных в индивидуальных газоподводящих коробах. Все это приводит к снижению как интенсификации процесса сушки, так и качества сушки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технологических возможностей сушки, при котором возможна сушка больших объемов различных высоковлажных, в том числе термочувствительных материалов, например лигнина. К задачам, на решение которых направлено заявляемое изобретение, относится и повышение производительности сушки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в регулировании процесса сушки за счет создания последовательных зон обработки высушиваемого материала с автономным режимом сушки и за счет регулирования высоты кипящего слоя.

Сущность изобретения сушилки кипящего слоя для высоковлажных материалов, содержащей питательный бункер, сушильную камеру, разделенную вертикальными перегородками на секции с газораспределительной решеткой и индивидуальными патрубками подвода теплоносителя, разгрузочное устройство, заключается в том, что в каждой секции сушильной камеры, над патрубками подвода теплоносителя установлены газораспределительные решетки, снабженные перфорированными колпачками, расположенными в отверстиях решеток, при этом ряды колпачков в продольном и поперечном направлениях чередуются с группами сквозных отверстий газораспределительных решеток, с возможностью создания вихревых потоков теплоносителя, патрубки подвода теплоносителя снабжены вентиляторами и соединены с обводными системами, сушильная камера снабжена системой вывода теплоносителя, а сушилка снабжена отсеком готовой продукции, который соединен с разгрузочным устройством, между отсеком готовой продукции и сушильной камерой установлена регулируемая по высоте перегородка.

Патрубки подвода теплоносителя выполнены многоканальными.

Над газораспределительной решеткой в первой секции установлен рыхлитель.

Питательный бункер снабжен двумя подающими шнеками.

Система вывода теплоносителя соединена с отсеком готовой продукции.

Система вывода теплоносителя снабжена циклонами, рукавными фильтрами и пылевым вентилятором.

В отсеке готовой продукции установлен гаситель инерционного движения продукции.

На разгрузочном устройстве установлен пылевой вентилятор.

Такое техническое решение учитывает особенности гидродинамики слоя высушиваемого материала, который характеризуется силами сцепления между отдельными частицами и влажностью.

Как правило, известные сушилки рассчитаны на малый объем высушиваемого материала и на конкретные виды материалов. Технические особенности заявляемой сушилки позволяют высушивать большие объемы и различные высоковлажные материалы, в том числе термочувствительные, за счет создания последовательных зон обработки высушиваемого материала с автономным режимом сушки в секциях сушильной камеры и за счет регулирования высоты кипящего слоя.

Для специалиста явным образом следует из заявляемого изобретения:
- установление рыхлителей над газораспределительной решеткой (описание изобретения к а.с. 227918, МКИ F 26 В 3/12, 1967);
- установка в камере системы отбора влажного воздуха (описание изобретения к патенту РФ 2164650, МПК⁷ F 26 В 17/10, 1999).

Остальные существенные отличительные признаки независимого пункта формулы заявленного изобретения не следуют для специалиста явным образом из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы изобретения, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности "новизна".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид сушилки кипящего слоя для высоковлажных материалов;
на фиг.2 - газораспределительная решетка;
на фиг.3 - то же, разрез А-А;
на фиг.4 - колпачок газораспределительной решетки.

Сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов может быть осуществлена с реализацией указанного назначения следующим образом.

Сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов содержит питательный бункер 1, сушильную камеру 2, систему вывода теплоносителя 3, отсек готовой продукции 4, разгрузочное устройство 5.

Приемный бункер 1 содержит два подающих шнека 6 с приводом 7. Приемный бункер 1 снабжен циклоном 8.

Сушильная камера 2 разделена вертикальными перегородками 9, 10, 11 на секции 12, 13, 14 и 15. Сушильная камера 2 выполнена в виде короба, в котором приварены перегородки 9, 10, 11 высотой 1/22 высоты сушильной камеры 2. В секциях 12, 13, 14 и 15, над патрубками подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19 установлены соответственно газораспределительные решетки 20, 21, 22 и 23. Патрубки подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19 выполнены многоканальными для равномерного воздействия потока теплоносителя на газораспределительные решетки 20, 21, 22 и 23. Патрубки подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19, в свою очередь, соединены теплообменником 24 с котлом 25. Патрубки подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19 снабжены вентиляторами 26, 27, 28 и 29.

Газораспределительные решетки 20, 21, 22 и 23 снабжены (фиг.2) перфорированными колпачками 30 (условно обозначены окружностями), установленными в отверстиях 31 (фиг. 3) газораспределительных решеток 20, 21, 22 и 23. Ряды колпачков 30 в продольном и поперечном направлениях чередуются с группами сквозных отверстий 43 (условно обозначены ромбиками) газораспределительных решеток 20, 21, 22 и 23, с возможностью создания вихревых потоков теплоносителя. Сквозные отверстия (перфорация) колпачка 30 показаны на фиг.4, но не обозначены позициями.

В первой по ходу движения растительного материала секции 12 над газораспределительной решеткой 20 установлен рыхлитель 32 с индивидуальным приводом 33. Рыхлитель 32 выполнен в виде пространственной решетки из направляющих и пластин (не показаны), наклон которых соответствует движению высушиваемого материала в сушильной камере. Зазор между газораспределительной решеткой 20 и рыхлителем 32 не должен превышать 100 мм.

Сушильная камера 2 снабжена системой вывода теплоносителя 3, которая содержит циклоны 34, 35, рукавный фильтр 36 и снабжена пылевым вентилятором (не показан).

Сушильная камера 2 снабжена отсеком готовой продукции 4, который отделен от сушильной камеры 2 регулируемой по высоте, подвижной перегородкой 37, которая в то же время является стенкой последней секции 15 сушильной камеры 2 и выполняет функцию регулятора объема и влажности высушиваемого материала за счет изменения высоты кипящего слоя. В отсеке готовой продукции 4 установлен гаситель инерционного движения продукции 38, который выполнен в виде сферически наклонной поверхности. Отсек готовой продукции 4 соединен с разгрузочным устройством 5.

Разгрузочное устройство 5 снабжено пылевым вентилятором и трубопроводом (не показаны) для транспортировки готовой продукции.

Патрубки подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19, снабженные вентиляторами 26, 27, 28 и 29, соединены с обводными системами 39, 40, 41 и 42.

Сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов работает следующим образом. Вентиляторы 26, 27, 28 и 29 каждой секции 12, 13, 14 и 15 через теплообменник 24, получающий тепловой агент от котла 25, подают теплоноситель на газораспределительные решетки 20, 21, 22 и 23.

Влажный материал из питательного бункера 1 подающими шнеками 6 направляется в секцию 12 сушильной камеры 2 и, попадая в поток теплоносителя из патрубков подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19, который прошел через газораспределительные решетки 20, 21, 22 и 23, образует кипящий слой. Для того чтобы материал не сгруживался в секции 12, рыхлитель 32 рыхлит материал и способствует продвижению материала в следующую секцию 13. При перемешивании в кипящем слое частицы высушиваемого материала, сталкиваясь и ударясь друг о друга, распадаются на более мелкую фракцию, быстро теряют влагу и, поднимаясь в верхний ярус кипящего слоя материала, выталкиваются вновь поступающим из питательного бункера 1 материалом в следующую секцию 13. Аналогичный процесс происходит в каждой последующей секции 13, 14 и 15 сушильной камеры 2.

Проходя через отверстия 43 самих газораспределительных решеток 20, 21, 22 и 23 и отверстия перфорированных колпачков 30, поток теплоносителя преобразуется в струи, которые сталкиваются между собой и придают теплоносителю вихревое движение, при котором происходит интенсивное перемешивание частиц высушиваемого материала с теплоносителем.

При необходимости изменения температуры в секциях 12, 13, 14 и 15 в соответствии с показаниями датчиков температуры регулируют температуру потока теплоносителя, изменяя в обводных системах 39, 40, 41 и 42 положения заслонок, которые увеличивают или уменьшают поток воздуха, поступающий в патрубки подвода теплоносителя 16, 17, 18 и 19. Подобным образом можно регулировать температуру потока теплоносителя в соответствии с особенностями процесса сушки какого-либо материала. Так, например, при сушки лигнина в секции 12 устанавливают температуру сушки 230^oС, в секции 13 - 210^oС, в секции 14 - 190^oС и в секции 15 - 180^oС, что исключает пожароопасность сушки этого термочувствительного материала.

Подвижная перегородка 37 последней секции 15 регулирует объем высушиваемого материала в зависимости от его влажности. Если влажность высока, то высоту подвижной перегородки 37 увеличивают, тем самым увеличится высота кипящего слоя, но уменьшится объем высушиваемого материала, проходящего в отсек готовой продукции 4, и его влажность. Влажность высушиваемого материала определяют по датчикам влажности, установленным в корпусе сушильной камеры 2 (не показаны).

Теплоноситель, забрав влагу из высушиваемого материала при помощи системы вывода теплоносителя 3, попадает в циклоны 34, 35, при этом частицы материала, унесенные теплоносителем, осаживаются циклонами 34, 35 в отсек готовой продукции 4. Рукавный фильтр 36 задерживает мелко-монодисперсный материал, который прошел циклоны 34, 35.

Высушиваемый материал в секции 15, находясь в вихревом потоке и выталкиваемый в отсек готовой продукции 4, попадает на плоскость инерционного гасителя движения продукции 38, плавным потоком двигается по его наклонной плоскости и попадает в разгрузочное устройство 5. Таким образом может быть осуществлена с реализацией указанного назначения сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов.

Изобретение относится к технике сушки в кипящем слое и может быть использовано в пищевой, фармацевтической биохимической и других отраслях промышленности, в частности для сушки высоковлажных материалов, в том числе растительных отходов, преимущественно лигнина. Сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов содержит питательный бункер, сушильную камеру, разделенную вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых, над патрубками подвода теплоносителя установлены газораспределительные решетки, снабженные перфорированными колпачками, расположенными в отверстиях газораспределительных решеток. При этом ряды колпачков в продольном и поперечном направлениях чередуются с группами сквозных отверстий газораспределительных решеток. Патрубки подвода теплоносителя снабжены вентиляторами и соединены с обводными системами. Сушильная камера снабжена системой вывода теплоносителя. Сушилка снабжена отсеком готовой продукции, который соединен с разгрузочным устройством. Между отсеком готовой продукции и сушильной камерой перегородка выполнена регулируемой по высоте. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в регулировании процесса сушки за счет создания последовательных зон обработки высушиваемого материала с автономным режимом сушки и за счет регулирования высоты кипящего слоя. 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Сушилка кипящего слоя для высоковлажных материалов, содержащая питательный бункер, сушильную камеру, разделенную вертикальными перегородками на секции с газораспределительной решеткой и индивидуальными патрубками подвода теплоносителя, разгрузочное устройство, отличающаяся тем, что в секциях сушильной камеры, над патрубками подвода теплоносителя установлены газораспределительные решетки, снабженные перфорированными колпачками, расположенными в отверстиях газораспределительных решеток, при этом ряды колпачков в продольном и поперечном направлениях чередуются с группами сквозных отверстий газораспределительных решеток, с возможностью создания вихревых потоков теплоносителя, патрубки подвода теплоносителя снабжены вентиляторами и соединены с обводными системами, сушильная камера снабжена системой вывода теплоносителя, а сушилка снабжена отсеком готовой продукции, который соединен с разгрузочным устройством, между отсеком готовой продукции и сушильной камерой установлена регулируемая по высоте перегородка. 2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что патрубки подвода теплоносителя выполнены многоканальными. 3. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что над газораспределительной решеткой в первой секции установлен рыхлитель. 4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что питательный бункер снабжен двумя подающими шнеками. 5. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что система вывода теплоносителя соединена с отсеком готовой продукции. 6. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что система вывода теплоносителя снабжена циклонами, рукавными фильтрами и пылевым вентилятором. 7. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что в отсеке готовой продукции установлен гаситель инерционного движения продукции. 8. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что на разгрузочном устройстве установлен пылевой вентилятор.