СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА В ФОНТАНИРУЮЩЕМ СЛОЕ
METHOD AND DEVICE FOR FINE MATERIAL PROCESSING IN SPOUTED BED

Настоящее изобретение относится к способу обработки мелкозернистого материала в фонтанирующем слое с признаками, указанными в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к соответствующему устройству, признаки которого приведены в ограничительной части пункта 8 формулы изобретения.
Из патента Германии DE 10322062 A1 известны способ и устройство для нанесения жидкостей на поток твердого вещества в аппарате с фонтанирующим слоем. Подобные аппараты с фонтанирующим слоем отличаются, в частности, тем, что они снабжены прямоугольным реакционным пространством и устройством для подачи газа, неизбежно упорядоченным в направлении оси реакционного пространства, в одинарном или сдвоенном конструктивном исполнении. В случае нескольких реакционных пространств они соединяются между собой посредством устройства для перепуска материала. В случае впрыскивания жидкостей необходимые для этого форсунки располагаются по центру аппарата с фонтанирующим слоем. Устройство для подачи газа выполнено с возможностью регулирования расхода и скорости потока технологического воздуха. Указанный способ и соответствующие устройства отличаются линейной ориентацией направления подачи газа.
Недостаток указанного способа и указанных устройств состоит в том, что для обеспечения равномерной подачи газа по всей протяженности аппарата к точности изготовления устройства для подачи газа предъявляют повышенные требования. Кроме того, длина указанного устройства ограничена, что вынуждает прибегать к мерам, направленным на изменение направления потока материала посредством системы его перепуска. Увеличение длины обусловливает увеличение размеров установки, что приводит к ее удорожанию.
Из патента Германии DE 3117892 A1 известен предназначенный для изготовления гранулированных материалов аппарат с фонтанирующим слоем, причем жидкость вводят в пропускаемый через указанный гранулятор поток твердого вещества. Гранулирующий аппарат с фонтанирующим слоем обладает круглым поперечным сечением с конически сужающейся нижней частью. К центральной конической части гранулятора присоединен газовый канал, в котором расположена форсунка для впрыскивания жидкости. С целью поддержания постоянного режима фонтанирования через газовый канал пропускают соответствующий газ. Поступающий в центр газ разрывает вводимую посредством форсунки жидкость и часть находящегося в грануляторе материала, причем возникает канал фонтанирования, в котором жидкость смачивает частицы материала. Орошенный жидкостью материал через конусообразное днище возвращается в канал фонтанирования, то есть происходит циркуляция частиц материала. После достижения соответствующего размера гранулы выгружают из указанного гранулятора с фонтанирующим слоем.
Недостатком аппаратов указанного выше типа с фонтанирующим слоем является проблематичность обеспечения в них равномерного смачивания частиц материала жидкостью, а также создания и поддержания постоянного режима фонтанирования в случае установок с высокой производительностью.
К уровню техники относится также использование техники псевдоожиженного слоя в аппаратах с круглой конфигурацией днища, а также общего оборудования, предназначенного для сушки, распылительного гранулирования, агломерации или нанесения покрытий, причем соответствующие технологические процессы можно осуществлять как в периодическом, так и в непрерывном режиме.
В основу настоящего изобретения была положена задача создать способ обработки мелкозернистого материала в фонтанирующем слое, а также пригодное для осуществления указанного способа устройство с возможностью регулирования варьируемых режимов в технологической камере, обладающее простой и экономичной конструкцией, что позволило бы устранить указанные выше недостатки уровня техники.
Указанная задача согласно изобретению решается благодаря способу, отличительные признаки которого приведены в пункте 1 формулы изобретения, и устройству с представленными в пункте 8 отличительными признаками.
Благодаря тому что в круглый аппарат с фонтанирующим слоем через два регулируемых по ширине кольцевых зазора, находящихся на определенном расстоянии друг от друга, подают ожижающий агент в виде газового потока, причем посредством наружного кольцевого зазора создают круговой газовый поток, конусообразно расширяющийся в направлении наружной стороны технологической камеры, в то время как посредством внутреннего кольцевого зазора создают круговой газовый поток, конусообразно расширяющийся в направлении осевой линии технологической камеры, обеспечивают типичное для фонтанирующих слоев перемещение подлежащего обработке в технологической камере материала. При этом предлагаемое в изобретении устройство включает расположенный по центру нижней части технологической камеры, вдвигаемый внутрь нее вытесняющий элемент, на определенном расстоянии вокруг которого находится кольцеобразный средний контур. Вследствие сочетания вытесняющего элемента с кольцеобразным средним контуром и внутренней кромкой технологической камеры образуются внутренний кольцевой зазор и внешний кольцевой зазор, через которые в технологическую камеру подают используемый в качестве ожижающего агента газовый поток. При этом устройство для подачи газа выполнено с возможностью корректировки параметров газового потока, что позволяет варьировать расход ожижающего агента или соответственно его скорость. Это достигается благодаря расположению перемещающего устройства ниже вытесняющего элемента и кольцеобразного среднего контура.
Преимуществом предлагаемого в изобретении способа является простота и надежность осуществления соответствующего технологического процесса в сочетании с возможностью регулирования необходимого технологического режима обработки материала. Преимуществом предлагаемого в изобретении устройства является его конструктивная простота, а также простота изготовления используемых в нем деталей, в основном обладающих вращательно-симметричной конфигурацией. Благодаря круглой форме аппарата с фонтанирующим слоем для его монтажа не нужна большая производственная площадь. Вследствие этого уменьшается также масса аппарата.
Другие предпочтительные варианты конструктивного исполнения предлагаемого в изобретении устройства приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и более подробно описаны ниже при рассмотрении принципа его действия.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 сечение через предлагаемый в изобретении аппарат с фонтанирующим слоем и
на фиг.2 разрез показанного на фиг.1 аппарата плоскостью по A-A.
Показанный на фиг.1 аппарат с фонтанирующим слоем обладает круглой формой и включает технологическую камеру 5 с цилиндрической верхней частью и конической нижней частью. Выше технологической камеры 5 находится конически расширяющаяся расширительная камера 3. Ниже технологической камеры 5 расположена приточная камера 1, предназначенная для подачи ожижающего агента в технологическую камеру 5. Позицией 10 обозначен вход ожижающего агента в приточную камеру 1. Ожижающим агентом, как правило является газовый поток, который в соответствии с подлежащей осуществлению обработкой материала термостатируют в технологической камере 5.
Технологическая камера 5 снизу ограничена расположенным в центре вытесняющим элементом 2 и находящимся на определенном расстоянии от него кольцеобразным средним контуром 9. При этом вытесняющий элемент 2, который обладает вращательно-симметричной конфигурацией, а также средний контур 9 выполнены таким образом, что их профиль вдается внутрь технологической камеры 5. Вытесняющий элемент 2 имеет выступающую в направлении технологической камеры 5 и конически сужающуюся вдоль оси X часть, к которой может примыкать цилиндрическая часть. Вследствие наличия в технологической камере 5 вытесняющего элемента 2 она обладает кольцеобразной поверхностью основания. Технологическая камера 5 расширяется в направлении от кольцеобразной поверхности основания вдоль оси X, причем ее расширение с одной стороны ограничено расширяющимся во внешнюю сторону коническим внешним контуром 14, а с другой стороны расширяющимся внутрь контуром 13 вытесняющего элемента 2.
Средний контур 9 выполнен таким образом, что его внешний периметр ниже внешнего края технологической камеры 5 образует зазор 7', в то время как его внутренний периметр ниже внешнего края вытесняющего элемента 2 образует зазор 8'. При этом, как показано на фиг.1, соответствующие зазоры расширяются в направлении оси X. Ниже вытесняющего элемента 2 и среднего контура 9 находится не показанное на чертежах перемещающее устройство, которое предназначено для регулирования соответствующей ширины зазора 7' и/или 8'.
Вытесняющий элемент 2 и кольцеобразный средний контур 9 расположены таким образом, что между вытесняющим элементом 2 и внутренним профилем кольцеобразного среднего контура 9 образуется внутренний кольцевой зазор 7 для подачи ожижающего агента, в то время как между внешним профилем кольцеобразного среднего контура 9 и нижним наружным краем технологической камеры 5 образуется наружный кольцевой зазор 8 для подачи ожижающего агента.
Внутри технологической камеры 5 находится перегородка 17, которая продолжается от внутренней стороны наружной стенки технологической камеры 5 до контура вытесняющего элемента 2. В цилиндрической части расширительной камеры 3 находится сама по себе известная система пылеулавливания 15, а также отверстие 16 для выхода ожижающего агента. Во внешнем коническом контуре 14 технологической камеры 5 находится место загрузки 6 подлежащего обработке в технологической камере 5 твердого материала. Выгрузку обработанного в технологической камере 5 материала осуществляют через находящееся в коническом внешнем контуре 14 место выгрузки 12 твердого материала и/или через одно или несколько мест выгрузки 18 твердого материала, находящихся в кольцеобразном среднем контуре 9.
Для орошения находящегося в технологической камере 5 материала жидкостью используют одну или несколько распылительных форсунок. При этом орошение материала можно осуществлять сверху, сбоку и/или снизу. Орошение материала в направлении оси X снизу осуществляют посредством одной или нескольких распылительных форсунок 11, расположенных в кольцеобразном среднем контуре 9. Орошение сверху осуществляют посредством системы 4 для впрыскивания жидкости в слой материала через насадки. Боковое впрыскивание осуществляют посредством одной или нескольких не показанных на чертежах форсунок, проходящих через наружную стенку технологической камеры 5.
Материал, подлежащий обработке в технологической камере 5, ожижают посредством газового потока, подаваемого через наружный кольцевой зазор 7 и внутренний кольцевой зазор 8. При этом благодаря двум кольцевым зонам ожижения, которые образуются в технологической камере 5 и конусообразно расширяются соответственно наружу и вовнутрь, происходят типичные для фонтанирующих слоев перемещения находящегося в указанных зонах материала. Подобному перемещению способствует также то обстоятельство, что скорость круговых газовых потоков, формирующихся из подаваемого через внешний кольцевой зазор 7 газа, в соответствующей Y-Z-плоскости в зоне меньшего диаметра больше, чем в зоне большего диаметра, тогда как скорость круговых газовых потоков, формирующихся из подаваемого через внешний кольцевой зазор 8 газа, в соответствующей Y-Z-плоскости в зоне меньшего диаметра меньше, чем в зоне большего диаметра.
Перегородка 17 разделяет зону ожижения материала в технологической камере 5. Как показано на фиг.2, место загрузки 6 подлежащего обработке дисперсного или порошкообразного твердого материала расположено относительно перегородки 17 под углом около 10°. Подлежащий обработке материал перемещается через зону ожижения технологической камеры 5 аппарата с фонтанирующим слоем кругообразно вдоль плоскости Y-Z, причем форсунки 4 и/или 11 смачивают материал, в то время как ожижающий агент высушивает его, пока материал, наконец, не будет удален из технологического процесса через отверстие 18 для выгрузки, например, под углом около 350°.
В находящейся в технологической камере 5 расширительной камере 3 происходит снижение скорости подаваемого через кольцевые зазоры 7 и 8 газового потока, следствием которого является сепарация уносимых указанным потоком частиц твердого материала. Таким образом, в системе пылеулавливания 15 происходит отделение унесенной воздушным потоком пыли, которая возвращается в зону ожижения.
Круговому перемещению материала в плоскости Y-Z технологической камеры 5 способствует возможность независимого регулирования ширины зазоров 7' и 8'. Таким образом, ожижающий агент можно пропускать через внутренний кольцевой зазор 8 и наружный кольцевой зазор 7 с варьируемой скоростью и варьируемым расходом. Вместе с тем обусловленная соответствующей конфигурацией зазоров 7 и 7', соответственно 8 и 8', возможность корректировки их ширины позволяет оказывать воздействие на направление входящего в технологическую камеру 5 газового потока. На перемещение материала в технологической камере 5 можно оказывать также дополнительное воздействие посредством направляющих устройств, которые расположены внутри технологической камеры 5 у внутренних стенок конического внешнего контура 4, конического контура 13 вытесняющего элемента 2 и/или выступающего внутрь технологической камеры 5 среднего контура 9.
Дополнительное воздействие на процесс обработки материала в технологической камере 5 можно оказывать благодаря сегментированию приточной камеры 1. Наличие соответствующих сегментов позволяет варьировать температуру, скорость и/или расход ожижающего агента вдоль периметра круговых кольцевых зазоров 7 и 8. Сегментирование приточной камеры 1 обеспечивают посредством соответствующих перегородок.
В заключение, можно констатировать следующее.
Настоящее изобретение относится к способу обработки мелкозернистого материала в фонтанирующем слое и устройству для осуществления указанного способа.
В основу настоящего изобретения положена задача создать способ обработки мелкозернистого материала в фонтанирующем слое, а также пригодное для осуществления указанного способа устройство с возможностью регулирования варьируемых режимов в технологической камере, которое обладает простой и экономичной конструкцией и позволяет устранить присущие уровню техники недостатки.
Предлагаемый в изобретении способ отличается тем, что в технологической камере 5 посредством расположенного в плоскости Y-Z наружного кольцевого зазора 7 создают почти круговой газовый поток ожижающего агента, причем диаметр указанного потока вдоль оси X возрастает в на правлении наружной стенки технологической камеры 5, тогда как посредством расположенного в плоскости Y-Z внутреннего кольцевого зазора 8 создают почти круговой газовый поток ожижающего агента, причем диаметр указанного потока вдоль оси X возрастает в направлении внутрь технологической камеры 5.
Предлагаемое в изобретении устройство отличается тем, что в центре нижней части технологической камеры 5 расположен вытесняющий элемент 2, а также находится кольцеобразный средний контур 9, причем вытесняющий элемент 2 и внутренний профиль кольцеобразного среднего контура 9 образуют внутренний кольцевой зазор 7 для подачи ожижающего агента, в то время как внешний профиль кольцеобразного среднего контура 9 и нижний наружный край технологической камеры 5 образуют наружный кольцевой зазор 8 для подачи ожижающего агента.