Сушилка для тонкодисперсных материалов Российский патент 2004 года по МПК F26B17/10 F26B17/22 

Изобретение относится к сушильной технике и может найти применение в отраслях промышленности, в которых производится сушка тонкодисперсных материалов.

Известны устройства для сушки влажных материалов, например сушилка кипящего слоя (авт. свид. СССР № 1537992, приоритет 14.03.88, кл. F 26 В 17/10, опубл. 23.01.90, БИ № 3), содержащая вертикальную камеру с газораспределительной решеткой в нижней части и установленный над ней ротор в виде полого вала с радиальными лопастями, делящими рабочий объем на секторы, загрузочный патрубок в верхней части камеры и разгрузочное устройство - в нижней.

Основной недостаток сушилки - низкое качество сушки тонкодисперсных материалов.

Наиболее близкой к заявляемому решению является сушилка кипящего слоя (авт. свид. СССР № 1622742, приоритет 07.02.89, кл. F 26 В 17/10, опубл. 23.01.91, БИ № 3), содержащая вертикальную цилиндрическую камеру с загрузочным устройством в верхней части и разгрузочным - в нижней, газораспределительную решетку с секторным вырезом в зоне разгрузочного устройства и размещенный над ней по ее оси вал с радиальными лопатками, разделяющими рабочий объем цилиндрической камеры на секторные отсеки.

Недостатки данной сушилки - низкая разгрузочная способность, обусловленная интенсивной адгезией материала к стенкам цилиндрической камеры и радиальным лопаткам вала, отсутствие разрыхления материала и, как следствие, низкий КПД сушки, повышенная энергоемкость, снижение производительности и снижение качества сушки.

Изобретение направлено на повышение разгрузочной способности сушилки, производительности и качества сушки и снижение энергоемкости процесса сушки.

Это достигается тем, что в сушилке для тонкодисперсных материалов, содержащей вертикальную цилиндрическую камеру с загрузочным устройством в верхней части и с разгрузочным в нижней, газоподводящий короб с патрубком, газораспределительную решетку и размещенный по ее оси вал с лопастями, согласно предлагаемому решению вал выполнен проходящим через всю конструкцию сушилки, лопасти закреплены на нем по винтовой линии с возможностью поворота в вертикальной плоскости и выполнены двух типов чередующимися между собой, так что лопасти первого типа представляют собой перфорированные лопатки, а лопасти второго типа выполнены в виде радиальных кронштейнов с закрепленными на них рассекателями, причем в каждой следующей лопасти второго типа рассекатели расставлены по кронштейну так, чтобы расстояние между наружной стороной рассекателя следующей лопасти второго типа и осью вала было равным расстоянию между осью вала и внутренней поверхностью рассекателя предыдущей лопасти второго типа.

Рассекатели могут быть выполнены по длине равными 1,1-1,3 шага винтовой линии исходя из условия перекрытия ими друг друга по вертикали с целью увеличения коэффициента разрыхления.

Цилиндрическая камера может быть выполнена из двух вертикальных секций, жестко закрепленных одна на другой, с двойными стенками, причем внутренняя стенка может быть выполнена из проницаемого для газов материала, а наружная - из некорродирующего материала, по прочностным свойствам не уступающего металлу, а внутренняя полость между стенками герметизирована с торцов и соединена посредством, как минимум, одного патрубка подвода рабочего тела и трубопровода с источником рабочего тела, что дает возможность подачи в стенки теплоносителя разного давления и температуры с целью снижения налипания сушимого материала на стенки, а также осуществлять его дополнительную сушку и изменять режим сушки и продувки, что ведет к дополнительному повышению качества сушки.

Разгрузочное устройство может быть выполнено в виде закрепленных на валу с возможностью осевого перемещения радиальных лопаток, установленных напротив разгрузочного окна в нижней части цилиндрической камеры над газораспределительной решеткой с целью повышения разгрузочной способности сушилки и дополнительного повышения производительности.

Внутри газоподводящего короба может быть размещен нагревательный элемент, что дает возможность осуществлять нагрев теплоносителя непосредственно в газоподводящем коробе.

Заявляемое решение позволит достичь следующего:

а) применение вала с чередующимися между собой лопастями разных типов снижает налипание материала на вал и лопасти, а также способствует лучшему разрыхлению материала и препятствует образованию пробок материала, что повышает качество сушки за счет увеличения площади контакта материала с теплоносителем, снижает энергоемкость процесса, а значит, повышает КПД сушки;

б) выполнение цилиндрической камеры с двойными стенками, из которых внутренняя стенка выполнена из проницаемого для жидкостей и газов материала, позволяет осуществлять продувку стенок сжатым воздухом, что дает возможность снизить адгезию материала к стенкам цилиндрической камеры, а следовательно, увеличить производительность и осуществлять дополнительную сушку материала через стенки, что повысит качество сушки;

в) выполнение цилиндрической камеры из двух секций позволяет осуществлять продувку материала сжатым воздухом разного давления и температуры по высоте камеры, что повысит производительность сушилки и качество сушки за счет регулирования режима работы.

Устройство, содержащее две секции вертикальной цилиндрической камеры с двойными стенками, газоподводящий короб с размещенным в нем нагревательным элементом и разгрузочным устройством с радиальными лопатками, представлено на фиг. 1 (разрез), фиг. 2 (сечение) и на фиг. 3 (дополнительный вид) и содержит вертикальную цилиндрическую камеру 1 с загрузочным устройством в верхней части 2 и с разгрузочным 3 в нижней, газораспределительную решетку 4, вал 5 с лопастями, газоподводящий короб 6 с патрубком 7. Вал 5 выполнен проходящим через всю конструкцию сушилки. На нем закреплены по винтовой линии с возможностью поворота, например, с помощью резьбовых соединений лопасти двух типов, чередующиеся между собой. Лопасти первого типа представляют собой перфорированные лопатки 8, например, в форме сектора. Лопасти второго типа выполнены в виде радиальных кронштейнов 9 с жестко закрепленными на них, например, с помощью сварки по длине кронштейна, плоскими рассекателями 10. Рассекатели предпочтительно выполнять в виде, например, пластин, выгнутых по окружности относительно оси вала 5. В каждой последующей лопасти второго типа рассекатели 10 расставлены по кронштейну 9 со смещением относительно предыдущей лопасти. Величина смещения выбирается таким образом, чтобы наружная сторона рассекателя следующей лопасти второго типа была на равном расстоянии от оси вала с внутренней поверхностью рассекателя предыдущей лопасти. Рассекатели выполнены по длине 1,1-1,3 шага винтовой линии из условия перекрытия ими друг друга по вертикали. Такая конструкция вала позволяет избежать образования пробки материала в вертикальной цилиндрической камере, снизить налипание материала на лопасти, повысить коэффициент разрыхления материала, что увеличивает площадь контакта материала с теплоносителем и, следовательно, повышает качество сушки и снижает энергоемкость.

Выполнение вертикальной цилиндрической камеры 1 из двух вертикальных секций 11 и 12, жестко закрепленных одна на другой, с двойными стенками дает возможность продувки материала, т.к. внутренняя стенка выполнена из проницаемого для газов материала, например металлокерамики, а наружная - из некорродирующего материала, по прочностным свойствам не уступающего металлу, например сталь. Дополнительная продувка стенок возможна теплоносителем или сжатым воздухом. Дополнительная продувка материала снижает его налипание на стенки вертикальной цилиндрической камеры 1, что повышает разгрузочную способность и производительность, а также дает возможность дополнительной подсушки при подаче теплоносителя. Подача теплоносителя разного давления и температуры по высоте цилиндрической камеры дает возможность выбора оптимального режима сушки. Т.е. в верхнюю часть цилиндрической камеры, где находится более влажный материал, можно подавать более холодный воздух, т.к. возможно обезвоживание за счет скоростного влагоуноса. А в нижнюю - наоборот, более горячий - для сушки. Внутренняя полость между стенками герметизирована с торцов, например, с помощью эластичных шнуров 13 и соединена посредством, как минимум, одного патрубка подвода рабочего тела 14 и трубопровода 15 с источником теплоносителя, например нагнетателем сжатого воздуха 16. Газораспределительная решетка 4 выполнена из проницаемого для газов материала, например металлокерамики.

Разгрузочное устройство 3 представляет собой закрепленные на валу 5 с возможностью осевого перемещения, например на шлицах, радиальные лопатки 17, установленные напротив разгрузочного окна 18 в нижней части цилиндрической камеры 1 над газораспределительной решеткой 4. Такая конструкция разгрузочного устройства позволяет повысить разгрузочную способность сушилки и увеличить производительность.

Размещение нагревательного элемента 19 внутри газоподводящего короба 6 дает возможность подачи через патрубок 7 и трубопровод 20 холодного воздуха от нагнетателя сжатого воздуха 16 и его дальнейший нагрев непосредственно в самом газоподводящем коробе 6, если нет возможности подачи готового теплоносителя.

Вал 5 соединен с двигателем 21 через редуктор 22. Вал 5 установлен в газоподводящем коробе 6 на подшипниках 23, обеспечивающих герметичность. Для контроля давления воздуха в системе установлен манометр 24. Возможна подача воздуха в газоподводящий короб 6 и секции 11 и 12 вертикальной цилиндрической камеры 1 под разным давлением, что повышает качество сушки.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал, например железорудная суспензия, поступает через загрузочное устройство 2 в цилиндрическую камеру 1. Вал 5, приводимый в движение от двигателя 21 через редуктор 22, посредством лопастей 8 подает материал навстречу потоку теплоносителя, поступающего через газораспределительную решетку 4. Теплоноситель поступает по трубопроводу 20 и через патрубок 7 от источника теплоносителя. Рассекатели 10 обеспечивают непрерывное разрыхление материала во время его нахождения в цилиндрической камере 1. Это позволяет избежать образования пробки материала в цилиндрической камере 1 и снизить налипание его на лопасти, что повышает коэффициент теплопередачи и, как следствие, качество сушки. Сушка осуществляется за счет теплообмена между теплоносителем и материалом. Выгрузка материала осуществляется непрерывно через разгрузочное устройство.

Установка лопастей с возможностью поворота позволяет изменять скорость движения материала в цилиндрической камере, т.е. время его сушки (качество). Выполнение длины рассекателей, обеспечивающей их перекрытие по вертикали, позволяет разрыхлять материал по всей длине цилиндрической камеры, а смещение рассекателей - по всей ширине. Повышение коэффициента разрыхления материала увеличивает площадь контакта с теплоносителем, а значит, снижает энергоемкость и повышает качество сушки. Снижение налипания материала на лопасти повышает разгрузочную способность сушилки.

Если цилиндрическая камера 1 выполнена из двух вертикальных секций 11 и 12, то при одновременной подаче теплоносителя в секции цилиндрической камеры 1 и через ее стенки к материалу устройство работает также, но снижается налипание материала на стенки за счет образования между стенками и налипшим материалом воздушного слоя и осуществляется его дополнительная продувка, что повышает качество сушки и препятствует возникновению пробок материала, а также увеличивается разгрузочная способность сушилки. Отсюда повышение разгрузочной способности и производительности. Подача теплоносителя разного давления и температуры в вертикальные секции цилиндрической камеры дает возможность осуществлять скоростной влагоунос в верхней секции, где более влажный материал, и сушку внизу - где влажность материала ниже.

Выгрузка материала осуществляется при вращении вала 5 радиальными лопатками 17 через разгрузочное окно 18, что обеспечивает непрерывность процесса и высокую скорость разгрузки.

Если отсутствует возможность подачи теплоносителя, то сушку можно осуществлять сжатым воздухом при нагреве его непосредственно в газоподводящем коробе 6 от нагревательного элемента 19.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает:

а) высокую по сравнению с прототипом производительность;

б) повышение качества сушки;

в) снижение расхода энергии.

Устройство относится к сушильной технике, а именно к сушилкам кипящего слоя, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Согласно изобретению сушилка для тонкодисперсных материалов состоит из вертикальной цилиндрической камеры с загрузочным устройством в верхней части и с разгрузочным в нижней, газоподводящего короба с патрубком, газораспределительной решетки. По оси цилиндрической камеры размещен вал с лопастями. Вал выполнен проходящим через всю конструкцию сушилки, лопасти закреплены на нем по винтовой линии с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Лопасти двух типов выполнены чередующимися между собой, так что лопасти первого типа представляют собой перфорированные лопатки, а лопасти второго типа выполнены в виде радиальных кронштейнов с закрепленными на них рассекателями. Причем в каждой следующей лопасти второго типа рассекатели расставлены по кронштейну так, чтобы расстояние между наружной стороной рассекателя следующей лопасти второго типа и осью вала было равным расстоянию между осью вала и внутренней поверхностью рассекателя предыдущей лопасти второго типа. Рассекатели могут быть выполнены по длине равными 1,1-1,3 шага винтовой линии. Цилиндрическая камера может быть выполнена из двух вертикальных секций, жестко закрепленных одна на другой, с двойными стенками. Причем внутренняя стенка выполнена из проницаемого для газов материала, а наружная - из некорродирующего материала, по прочностным свойствам не уступающего металлу. Внутренняя полость между стенками герметизирована с торцов и соединена посредством, как минимум, одного патрубка подвода рабочего тела и трубопровода с источником рабочего тела. Разгрузочное устройство может быть выполнено в виде закрепленных на валу с возможностью осевого перемещения радиальных лопаток, установленных напротив разгрузочного окна в нижней части цилиндрической камеры над газораспределительной решеткой. Внутри газоподводящего короба может быть размещен нагревательный элемент. Изобретение должно обеспечить увеличение производительности, снижение энергоемкости и повышение качества сушки тонкодисперсных материалов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сушилка для тонкодисперсных материалов, содержащая вертикальную цилиндрическую камеру с загрузочным устройством в верхней части и с разгрузочным в нижней, газоподводящий короб с патрубком, газораспределительную решетку и размещенный по ее оси вал с лопастями, отличающаяся тем, что вал выполнен проходящим через всю конструкцию сушилки, лопасти закреплены на нем по винтовой линии с возможностью поворота в вертикальной плоскости и выполнены двух типов чередующимися между собой так, что лопасти первого типа представляют собой перфорированные лопатки, а лопасти второго типа выполнены в виде радиальных кронштейнов с закрепленными на них рассекателями, причем в каждой следующей лопасти второго типа рассекатели расставлены по кронштейну так, чтобы расстояние между наружной стороной рассекателя следующей лопасти второго типа и осью вала было равным расстоянию между осью вала и внутренней поверхностью рассекателя предыдущей лопасти второго типа.2. Сушилка для тонкодисперсных материалов по п.1, отличающаяся тем, что рассекатели выполнены по длине равными 1,1-1,3 шага винтовой линии.3. Сушилка для тонкодисперсных материалов по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера выполнена из двух вертикальных секций, жестко закрепленных одна на другой, с двойными стенками, причем внутренняя стенка выполнена из проницаемого для газов материала, а наружная - из некорродирующего материала, по прочностным свойствам не уступающего металлу, а внутренняя полость между стенками герметизирована с торцов и соединена посредством, как минимум, одного патрубка подвода рабочего тела и трубопровода с источником рабочего тела.4. Сушилка для тонкодисперсных материалов по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство представляет собой закрепленные на валу с возможностью осевого перемещения радиальные лопатки, установленные напротив разгрузочного окна в нижней части цилиндрической камеры над газораспределительной решетной.5. Сушилка для тонкодисперсных материалов по п.1, отличающаяся тем, что внутри газоподводящего короба размещен нагревательный элемент.