ВИХРЕВАЯ ИСПАРИТЕЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ
VORTEX EVAPORATIVE DRYING CAMERA WITH INERT CROWN

Изобретение относится к технике сушки растворов, плавов, суспензий и получения гранул различных веществ и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2334180, содержащая размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры и газоподводяшими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта из-за недостаточно высокой степени распыла растворов.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в вихревой испарительно-сушильной камере с инертной насадкой, содержащей размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры и газоподводяшими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель с форсунками, выполненный в виде вращающегося в подшипниках коллектора с управляющим дросселем подачи исходного раствора, а отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке, после чего газовый поток направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре с бункером, инертная насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена в виде тороидальных колец, или насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания, а каждая из форсунок содержит полый цилиндрический корпус, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем вихревого потока, при этом в корпусе имеется внутренняя цилиндрическая камера, которая служит для подвода жидкости, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, а рассекатель вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем, посередине которого расположен второй завихритель, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень в его средней части, и имеющего по краям упоры в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры полый конический завихритель, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой, при этом вершина конической поверхности полого конического завихрителя закреплена на торцевой поверхности штока.
На фиг. 1 показана вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой, на фиг. 2 - общий вид форсунки оросителя 5, на фиг. 3 - фиг. 5 - варианты выполнения инертной насадки.
Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой содержит размещенные в общем корпусе испарительную камеру 1 (фиг. 1) и сушильную камеру 2, разделенные перегородкой 3. Испарительная камера 1 представляет собой цилиндр и размещена над цилиндрической сушильной каморой 2. В испарительной камере размещен фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки 4 из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель 5 с форсунками, представляющий собой вращающийся в подшипниках 12 коллектор с управляющим дросселем 13 подачи исходного раствора. Выполнение оросителя 5 вращающимся позволяет интенсифицировать тепло- и массообмен.
Во избежание износа инертных тел насадка ограничена нижней и верхней ограничительными сетками 6. Цилиндрическая сушильная камера 2 снабжена газоподводящими тангенциальными трубопроводами 7, 17 и отводящим трубопроводом 8, расположенным внутри сушильной камеры, над которым помещен предохранительный зонт 9. В сушильной камере размещены также форсунки 10 и 20 (фиг. 2). Для выгрузки высушенного материала предусмотрено разгрузочное устройство 19, расположенное в бункере 18 нижней части сушильной камеры 2. Отводящий трубопровод 11 предназначен для выброса образующейся в процессе сушки газовой взвеси. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16.
Форсунка оросителя 5 содержит полый цилиндрической корпус 21, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем 28 вихревого потока.
В корпусе 21 имеется внутренняя цилиндрическая камера 24, которая служит для подвода жидкости. Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 24, соосно ей, установлен с зазором 27 относительно внутренней боковой поверхности камеры 24 полый конический завихритель 23, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой 26. Вершина конической поверхности полого конического завихрителя 23 закреплена на торцевой поверхности штока 22. Шток 22 закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра 25 к корпусу 21.
Рассекатель 28 вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы 29, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины 30 и 31, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем 32, посередине которого расположен второй завихритель 33, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями 34, охватывающего с зазором 35 стержень 32 в его средней части, и имеющего по краям упоры 36 и 37 в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню 32.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 21 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в камере 24 благодаря завихрителю 23 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 28 вихревого потока, а при последовательном прохождении расширяющихся потоков жидкости, истекающих через зазор 27, происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, реализуемое вторым завихрителем 33, выполненным в виде диска с винтовыми лопастями 34.
Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой работает следующим образом.
Исходный высушиваемый материал через форсунки оросителя 5 подают на насадку 4 из инертных тел, образующих слой под действием отходящих из сушильной камеры 2 через трубопровод 8 газов. На насадке 4 исходный материал частично упаривается. Кроме того, насадка 4 выполняет ряд побочных функций: снижает температуру отходящих газов, выполняет роль фильтра. При использовании в качестве насадки инертных тел можно увеличить поверхность теплообмена. Так как насадка 4 постоянно орошается исходным материалом, предотвращается забивание ее высушенным материалом.
Упаренный подогретый исходный материал скапливается на перегородке 3. С помощью сжатого воздуха форсунок 10 упаренный подогретый исходный материал распыливают в сушильную камеру 2.
3
В сушильной камере 2 материал высушивают, и высушенный материал через разгрузочное устройство выгружают из установки. Отработавший теплоноситель (отходящие газы), например горячий воздух, вместе с частью мелкодисперсного высушенного материала попадает в трубопровод 8, откуда отходящие газы поступают в испарительную камеру 1, пронизывают насадку 4, создавая кипящий слой инертных тел и нагревая исходный материал, и покидают установку через трубопровод 11. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки средиедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м, время озвучивания 1,5…2 с, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16 с бункером. Попаданию в испарительную камеру 1 мелкодисперсного материала препятствует предохранительный зонт 9.