ПАНЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ МАТЕРИАЛОВ С ПЛОХИМИ СЫПУЧИМИ СВОЙСТВАМИ

Полезная модель относится к сушильной технике и может быть использована в энергетике, угольной, химической и других областях, где необходимо сушить, нагревать или охлаждать материал.
Известна барабанная трубчатая сушилка [1] - аналог, применяемая для сушки влажных углей в энергетике и угольной промышленности. Сушилка выполнена в виде толстостенного барабана, скрепленного с полым центральным валом двумя расположенными по торцам трубными досками, соединенными друг с другом ввальцованными в них трубами. По трубам, при вращении барабана, движется подсушиваемый материал. В межтрубное пространство из вала поступает греющий пар, отдающий свое тепло через стенки труб сушимому материалу. При этом сушимый материал загружается с переднего торца барабана в трубы, проходя в них, нагревается, отдает влагу сушильному агенту, просасываемому по трубам, и выгружается за задней трубной доской в разгрузочную коробку, из которой отсасывается отработавший сушильный агент в смеси с водяными парами. Пар в межтрубном пространстве отдает тепло трубам с материалом, нагревает их, конденсируется и конденсат удаляется из барабана сушилки.
Недостатком аналога [1] является повышенная требовательность к сыпучим свойствам сушимого материала, который в случае снижения этих свойств застревает в трубах, в результате чего сушилка резко снижает свою производительность или же оказывается неработоспособной.
Известна паровая панельная сушилка [2] - аналог, в которой пар поступает из полого вала в трубы расположены не в трубных досках, а в виде радиальных панелей, образующих замкнутые проточные ячейки (каналы) между валом и корпусом барабана. В эти ячейки с переднего торца сушилки подается сушимый материал, при вращении барабана он перемещается к его выходному торцу, и, нагреваясь, высушивается. Большие размеры поперечного сечения секторных ячеек и интенсивное соскальзывание сушимого материала по горячим
стенкам панелей исключают его застревание, влияющее на ограничение производительности сушилки.
Недостатком аналога [2] является наличие некомпенсированных температурных напряжений, возникающих в результате соединения в одной конструкции нагреваемых паром вала, трубчатых панелей и не нагреваемых паром толстостенной обечайки барабана и стоек, передающих крутящий момент от барабана на вал сушилки. Это снижает срок безаварийной работы сушилки и увеличивает расходы на ремонтные работы.
Известна сушилка для сыпучих материалов, содержащая полый цилиндрический корпус с соосно расположенным внутри полым валом, жестко соединенным с корпусом посредством установленных радиально вдоль вала групп полых стоек, а также теплообменную насадку в виде плоских трубчатых панелей с двумя коллекторами, один из которых сообщен с полостью вала, другой - с полостью корпуса, и установленных радиально между валом и корпусом с образованием секторных проточных ячеек, переднюю неподвижную торцевую крышку с входными патрубками для подачи в секторные ячейки сушимого материала и сушильного агента, неподвижный патрубок для подачи через полый вал в насадку и корпус греющего теплоносителя, неподвижный торцевой приемный короб с течкой отвода высушенного материала и патрубком отвода отработавшего сушильного агента, а также неподвижный патрубок для отвода из полого вала отработавшего теплоносителя, причем ось сушилки расположена под углом к горизонтали, обеспечивающим движение сушимого материала в ячейках вдоль корпуса самотеком в направлении приемного короба [3] - аналог. Соединение полости корпуса через полые стойки с полостью вала, куда подается теплоноситель, в сочетании с теплообменной насадкой обеспечивает равномерный прогрев сушимого материала, причем корпус, стойки, вал и панели имеют при работе сушилки одинаковую температуру, что исключает возникновение некомпенсированных температурных напряжений.
Недостатком аналога [3] является то, что в этой сушилке полость корпуса, выполненного в виде барабана, образована кольцевым зазором между двумя соосными толстостенными цилиндрическими обечайками. Это приводит к значительному
увеличению веса барабана и к ограничению параметров (давления и температуры) греющего теплоносителя по условиям устойчивости внутренней обечайки барабана.
Известна сушилка для материалов, имеющих плохие сыпучие свойства, содержащая полый цилиндрический корпус, выполненный в виде равномерно расположенных по образующим цилиндра труб, соединенных между собой по окружности цилиндра пластинами или трубками меньшего диаметра, также соединенными между собой с образованием газоплотной поверхности, причем корпус соединен с соосно расположенным внутри полым валом, жестко соединенным с корпусом посредством установленных радиально вдоль вала групп полых стоек, а также теплообменную насадку в виде плоских трубчатых панелей с двумя коллекторами, один из которых сообщен с полостью вала, другой - с полостью корпуса, и установленных радиально между валом и корпусом с образованием секторных проточных ячеек, переднюю неподвижную торцевую крышку с входными патрубками для подачи в секторные ячейки сушимого материала и сушильного агента, неподвижный патрубок для подачи через полый вал в насадку и корпус греющего теплоносителя, неподвижный торцевой приемный короб с течкой отвода высушенного материала и патрубком отвода отработавшего сушильного агента, а также неподвижный патрубок для отвода из полого вала отработавшего теплоносителя, причем ось сушилки расположена под углом к горизонтали, обеспечивающим движение сушимого материала в ячейках вдоль корпуса самотеком в направлении приемного короба [4] - прототип.
Недостатком этой сушилки являются ограничения по количеству размещаемых панелей между валом и обечайкой. Эти ограничения связанны с тем, что, как показали расчеты и опыт эксплуатации, для обеспечения достаточной жесткости панели должны выполняться из труб диаметром ≥50 мм, которые размещаются с технологическим зазором (50 мм + диаметр трубы) у вала барабана сушилки. Эти условия определяют количество размещаемых в сушилке теплообменных панелей и, следовательно, количество испаренной в паровой панельной сушилке влаги, то есть ее сушильную производительность.
Достигаемым эффектом изобретения является увеличение поверхности нагрева и, следовательно, сушильной производительности паровой панельной сушилки без увеличения при прочих равных условиях ее габаритов.
n
nн
n
nн
nн
Это обеспечивается тем, что в сушилке для материалов, имеющих плохие сыпучие свойства, содержащей полый цилиндрический корпус, выполненный в виде равномерно расположенных по образующим цилиндра труб, соединенных между собой по окружности цилиндра пластинами или трубками меньшего диаметра, также соединенными между собой с образованием газоплотной поверхности, причем корпус соединен с соосно расположенным внутри полым валом, жестко соединенным с корпусом посредством установленных радиально вдоль вала групп полых стоек, а также теплообменную насадку в виде плоских трубчатых панелей с двумя коллекторами, один из которых сообщен с полостью вала, другой - с полостью корпуса, и установленных радиально между валом и корпусом с образованием секторных проточных ячеек, переднюю неподвижную торцевую крышку с входными патрубками для подачи в секторные ячейки сушимого материала и сушильного агента, неподвижный патрубок для подачи через полый вал в насадку и корпус греющего теплоносителя, неподвижный торцевой приемный короб с течкой отвода высушенного материала и патрубком отвода отработавшего сушильного агента, а также неподвижный патрубок для отвода из полого вала отработавшего теплоносителя, причем ось сушилки расположена под углом к горизонтали, обеспечивающим движение сушимого материала в ячейках вдоль корпуса самотеком в направлении приемного короба, согласно полезной модели трубы, образующие корпус и панели теплообменной насадки, выполнены с продольным оребрением, причем ребра на трубах, образующих корпус, расположены на каждой трубе радиально по отношению к оси корпуса и направлены внутрь последнего, а на трубах, образующих панели, - перпендикулярно к плоскости панели с двух ее противоположных сторон радиально по отношению к оси трубы. Высота h ребер труб, образующих корпус и панели теплообменной насадки, может быть выбрана из соотношения D/5≤h≤2D/3, где n=1 для корпуса, n=2 для панелей, D - наружный диаметр соответствующей трубы.
nн
n
nн
р
тр
Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью полезной модели заключается в следующем. Как показали расчеты, выполненная в паровой панельной сушилке из оребренных труб греющая поверхность, позволяет при высоте ребра, выбранного из условия D/5≤h≤2D/3 и, как правило, при его толщине (δ) равной толщине стенки соответствующей трубы (δ), при прочих равных условиях за счет развития поверхности теплообмена со стороны сушимого материала увеличить на 40-70% производительность сушилки по испаренной влаге в зависимости от конструкции ребер и физических свойств сушимого материала. Минимальная высота ребра определяется целесообразностью применения ребер и технологической возможностью их приварки к трубам, а максимальная высота - равенством температур стенки и ребра.
Увеличение производительности сушки объясняется тем, что ребра таких размеров имеют температуру практически такую же, как и температура стенки трубы [5]. Кроме того, оребрение увеличивает в 1,5 раза момент сопротивления трубы при ее изгибе в плоскости YZ, что позволяет обеспечить требуемую жесткость панели, выполненную из труб диаметром ≤50 мм [6].
На фиг.1 изображена сушилка согласно полезной модели в продольном разрезе; на фиг.2 - поперечный разрез сушилки по А-А фиг.1; на фиг.3-то же по Б-Б фиг.1; на фиг.4 - фрагмент труб, образующих корпус, выполненных с оребрением; на фиг.5 - фрагмент труб, образующих панели теплообменной насадки, выполненных с оребрением.
Сушилка содержит полый цилиндрический корпус, выполненный в виде равномерно расположенных по образующим цилиндра труб 1, соединенных между собой по окружности цилиндра пластинами или в данном случае трубками 2 меньшего диаметра, также соединенными между собой пластинами 3 с образованием газоплотной поверхности. Внутри корпуса соосно с ним расположен полый вал 4, жестко соединенный с трубами 1 корпуса посредством установленных радиально вдоль вала 4 трех групп полых стоек соответственно 5, 6, 7. Вал 4 установлен в подшипниках 8. В пространстве между корпусом и валом помещена теплообменная насадка в виде плоских трубчатых панелей
1
2
1
2
9, 10 (фиг.1, 3), каждая с двумя коллекторами, один из которых 11 сообщен с полостью вала 4, другой 12 - с полостью трубы 1 корпуса (рис.1). Панели установлены радиально между валом 4 и корпусом с образованием секторных проточных ячеек 13. При этом в каждой радиальной плоскости расположения полых стоек 5, 6, 7 установлены две разделенных центральной стойкой 6 короткие панели 9 (верхняя половина фиг.1), а в радиальных плоскостях между указанными стойками - одна удлиненная панель 10 (нижняя половина фиг.1). Панели могут быть выполнены из сваренных между собой плавниковых труб (на чертеже не показано). К корпусу примыкают с обеспечением свободы его вращения (фиг.1) передняя неподвижная торцевая крышка 14 с течкой 15 для подачи в секторные ячейки 13 сушимого материала и патрубком 16 для подачи в них же сушильного агента. Выходная часть корпуса от последнее группы стоек 7 помещена внутри приемного короба 17 с течкой 18 для отвода подсушенного материала и патрубком 19 отвода отработавшего сушильного агента (выпара). К полому валу 4 примыкают также с обеспечением возможности его вращения неподвижный патрубок 20 для подачи через полый вал в панели 9, 10 теплообменной насадки и в корпус греющего теплоносителя и неподвижный патрубок 21 для отвода из полого вала 4 отработавшего теплоносителя (конденсата). Трубы 1, образующие корпус, и трубы панелей 9, 10 теплообменной насадки, выполнены с продольными ребрами, соответственно 22, 23 (фиг.4, 5), причем оптимальная высота ребер 22 - h и ребер 23 - h равны половине диаметров D и D. соответствующих труб. Ось сушилки расположена под углом к горизонтали, обеспечивающим движение сушимого материала в ячейках 13 вдоль корпуса в направлении приемного короба 17. Подшипник 8 со стороны последнего выполнен опорно-упорным.
Сушилка работает следующим образом. Корпус сушилки приводится во вращение от привода через шестерни (на чертеже не показаны). Греющий теплоноситель (пар) подается через патрубок 20 в полый вал 4, откуда он через коллекторы 11 поступает в радиальные панели 9 и 10, а по полым стойкам 5 и 6 - в трубы 1, а из них в трубки 2 корпуса. Отработанный теплоноситель (конденсат) отводится из панелей 9, 10 по коллекторам 12 в конденсатосборник (на
чертеже не показан), разделенный на равновеликие сектора по количеству стоек 7 в последней группе по ходу теплоносителя. Сырой материал поступает в сушилку по течке 15, равномерно распределяясь по секторным ячейкам 13. В каждой ячейке 13 порция материла при вращении корпуса равномерно высушивается в результате многократного пересыпания, причем ребра 22 труб 1 корпуса и ребра 23 панелей 9, 10 теплообменной насадки, увеличивая поверхность теплообмена со стороны высушиваемого материала, обеспечивают увеличение в 1,5 раза производительности сушилки по испаренной влаге, а также повышение в 1,5 раза жесткости панелей 9, 10.
Вращение корпуса в сочетании с его наклоном к горизонтали обеспечивает непрерывное перемещение сушимого материала в осевом направлении в сторону выходной части корпуса. Подсушенный материал попадает в приемный короб 17, а оттуда через течку 18 отводится из сушилки. Выделяющаяся из материала влага (выпар) удаляется из сушилки сушильным агентом подводящимся через патрубок 16 и отсасываемым из сушилки вентилятором (на чертеже не показан) через отводящий патрубок 19.
Таким образом, предлагаемая сушилка обеспечивает увеличение производительности сушилки по испаренной влаге и повышение жесткости панелей теплообменной насадки.
Источники информации:
1. Расчет и проектирование сушильных установок. / Лебедев П.Д. // ГЭИ, М. - Л., 1963 г., с.113-119.
2. Сушка топлива в паровой панельной сушилке. / Кузнецов П.Я. и др. // Электрические станции, 1991, №6, с.36-38.
3. Патент RU на изобретение №2059953, 6 F26В 11/06, 1994.
4. Патент RU на полезную модель №74455, 8 F26В 11/06, 2008.
5. М.А. Михеев. Основы теплопередачи, ГЭИ, М-Л, 1947 г.стр.337.
6. Краткий технический справочник, ГИТ-ТЛ, М-Л, 1949 г., стр. 314.