РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА Российский патент 2008 года по МПК F26B3/12 

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является сушилка, описанная в патенте RU 2166713, F26B 3/12, 10.05.2001, содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи материала, при этом система газораспределения оборудована двумя газораспределителями, один из которых является центральным, причем центральный газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения сушильного агента по факелу распыленного материала.

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи материала (раствора) и систему очистки отработанного сушильного агента, система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: центральным и тангенциальным, при этом центральный газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения сушильного агента по факелу распыленного материала, а тангенциальный газораспределитель позволяет вводить сушильный агент в сушильную камеру в виде плоских высокоскоростных струй, расположенных по периферии камеры и направленных таким образом, что каждая струя перекрывает зону действия соседней.

Система очистки отработанного сушильного агента состоит из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, при этом отработавший запыленный сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке, параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке сушильного агента не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток сушильного агента направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного сушильным агентом сухого материала, а окончательная очистка сушильного агента происходит в рукавном фильтре.

На фиг.1 показана схема распылительной сушилки, на фиг.2 - фронтальный разрез гидравлической центробежной форсунки, на фиг.3 - разрез А-А фиг.2, на фиг.4 - фронтальный разрез пневматической форсунки.

Распылительная сушилка (фиг.1) содержит сушильную камеру 2, в которую через центробежный распылитель 3 подается материал. Сушильный агент из калориферов 1 вентилятором 8 подается параллельным током с распыляемым материалом. Особенность системы газораспределения состоит в том, что сушильная камера 2 оборудована двумя газораспределителями: центральным 4 и тангенциальным 5. Центральный газораспределитель 4 подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения сушильного агента по факелу распыленного материала. Тангенциальный газораспределитель 5 позволяет вводить сушильный агент в сушильную камеру в виде плоских высокоскоростных струй, расположенных по периферии камеры и направленных таким образом, что каждая струя перекрывает зону действия соседней.

Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно короба 6 и отводятся в циклон 7, перед которым подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке (на чертеже не показано) для улавливания пыли. Оптимальными параметрами для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с. Затем газовый поток направляется в циклон 7 с бункером, где производится выгрузка сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре, установленном после циклона 7 (на чертеже не показано).

Распылительная сушилка работает следующим образом.

В сушилке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере 2, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения становится столь большой, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15...30 с).

В распылительной сушилке материал подается в камеру 2 через центробежный распылитель 3. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры в короб 6 и отводятся сначала в акустическую установку, затем в циклон 7 и в рукавный фильтр. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 7 и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.

Таким образом, в периферийной зоне сушильной камеры 2 частицы высушиваемого материала движутся по спиральной траектории с высокой относительной скоростью.

Соответственно увеличиваются и коэффициенты тепло- и массообмена, что позволяет подать в сушилку большее количество сушильного агента. При этом продолжительность пребывания частиц во взвешенном состоянии не уменьшается, так как удлиняется их путь. Периферийный газораспределитель предотвращает также отложение влажного продукта на стенки камеры. Напряжение по испаряемой влаге для данной сушилки в 2,5...3 раза больше, чем для сушилок с обычным газораспределением.

В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. Таким образом, достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения.

Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных распылителей 3, скорость вращения которых составляет 4000...20000 оборотов в мин.

Гидравлическая центробежная форсунка (фиг.2-3) состоит из корпуса 9, прокладки 10, пробки 11, пружины 12, завихрителя 13 и сопла 14.

Для уменьшения эрозионного износа применяют сопловые вкладыши из твердых материалов (карбида вольфрама, рубина, сапфира). В высокопроизводительных форсунках с соплом большого диаметра эрозионный износ мало влияет на показатели работы. При диаметре сопла форсунки 2,5...3,5 мм и давлении подаваемой жидкости 6...9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч пульпы. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании. Обычно такие форсунки устанавливают по периметру сушильной камеры (до 20 шт.), что позволяет отключить и чистить их поочередно без нарушения технологического режима сушки.

Пневматическая форсунка (фиг.4) состоит из корпуса 15 направляющей 16, контргайки 17, наконечника 18 и сопла 19.

Пневматические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1...1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий.

Отличительными особенностями этой форсунки являются возможность регулирования кольцевого воздушного зазора и надежная центровка сопла. Сопло имеет острые кромки, что позволяет получать высокодисперсный и однородный распыл. Кромки сопла защищены от случайных повреждений высокими бортами наконечника, играющими роль защитного стакана. Кроме того, наконечник защищает сопловую часть от обрастания высохшим продуктом. Форсунка отличается большим сроком службы, так как сопловая часть легко поддается восстановлению простой токарной обработкой. Пневматические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости их витания и скорости сушильного агента.

Для осаждения мелких частиц (средний размер капель обычно составляет 20...60 мкм) и уменьшения уноса скорость газов в сушильной камере 2, считая на ее полное сечение, обычно не превышает 0,3...0,5 м/с. Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанного сушильного агента по разработанной и предложенной схеме: акустическая установка - циклон - рукавный фильтр.

Изобретение предназначено для сушки и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Распылительная сушилка содержит сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента и систему подачи материала, причем система газораспределения оборудована двумя газораспределителями, один из которых является центральным. Центральный газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения сушильного агента по факелу распыленного материала. Сушилка содержит систему очистки отработанного сушильного агента. Второй газораспределитель является тангенциальным и позволяет вводить сушильный агент в сушильную камеру в виде плоских высокоскоростных струй, расположенных по периферии камеры и направленных таким образом, что каждая струя перекрывает зону действия соседней. Изобретение обеспечивает повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Распылительная сушилка, содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента и систему подачи материала, причем система газораспределения оборудована двумя газораспределителями, один из которых является центральным, при этом центральный газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения сушильного агента по факелу распыленного материала, отличающаяся тем, что она содержит систему очистки отработанного сушильного агента, при этом второй газораспределитель является тангенциальным и позволяет вводить сушильный агент в сушильную камеру в виде плоских высокоскоростных струй, расположенных по периферии камеры, и направленных таким образом, что каждая струя перекрывает зону действия соседней.2. Распылительная сушилка по п.1, отличающаяся тем, что система очистки отработанного сушильного агента состоит из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, при этом отработавший запыленный сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке, параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке сушильного агента не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток сушильного агента направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного сушильным агентом сухого материала, а окончательная очистка сушильного агента происходит в рукавном фильтре.