РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА
SPRAY DRIER

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2326303, F26B 3/12, содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей корпус с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной распылителем и коллектором для подачи теплоносителя, сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха, система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка, распылитель жидкости содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде штуцера с отверстием для подвода жидкости из магистрали, и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой с внешней резьбой, а соосно корпусу, в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя второй ступени в виде цилиндрической полости с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю второй ступени, который в верхней части снабжен цилиндрической частью, переходящей в коническую часть, образующую кольцевой конический зазор с корпусом, а над центробежным завихрителем второй ступени установлена вихревая цилиндрическая камера, являющаяся первой ступенью завихрителя жидкости, выполненная в виде соосно размещенного в ней штока с закрепленной на нем винтовой пластиной, при этом шток закреплен на трех стержнях, подсоединенных к конической камере, соединяющей завихрители первой и второй ступеней, при этом центробежный завихритель установлен в корпусе с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя, цилиндрическая полость которого соединена с выходной конической камерой сопла.
На фиг.1 показана схема распылительной сушилки, на фиг.2 - схема распылителя.
Распылительная сушилка (фиг.1) содержит корпус 1 с размещенной в его верхней части распылительной камерой 2, снабженной распылителем 3 и коллектором 4 для подачи теплоносителя. Подсушенный материал поступает на гранулятор 5, выполненный в виде эксцентриковых валков 6, вращающихся в профилированных лотках 7 с продольными щелями, под лотками размещена сетка 8. В нижней части корпуса 1, где установлена газораспределительная решетка 9 с патрубками 10 для подачи вторичного теплоносителя. Материал досушивается в кипящем слое и в виде гранул выходит через течку 11.
Распылитель жидкости (фиг.2) содержит полый корпус 12, который выполнен в виде штуцера с отверстием 14 для подвода жидкости из магистрали и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой 13 с внешней резьбой. Соосно корпусу 12, в его нижней части подсоединено посредством гильзы 18 с внутренней резьбой сопло 16, выполненное в виде центробежного завихрителя 28 второй ступени в виде цилиндрической полости 26 с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 27 в виде цилиндрических отверстий (фиг.2). Гильза 18 является частью сопла 16 и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю 28 второй ступени. Завихритель 28 в верхней части снабжен цилиндрической частью 19, переходящей в коническую часть 23, которая образует кольцевой конический зазор с корпусом 12 и служит обтекателем подводимой жидкости, которая разделяется на два потока.
Над центробежным завихрителем 28 второй ступени установлена вихревая цилиндрическая камера 20, являющаяся первой ступенью завихрителя жидкости, выполненная в виде соосно размещенного в ней штока 25 с закрепленной на нем винтовой пластиной 21, при этом шток 25 закреплен на трех стержнях 22, подсоединенных к конической камере 24, соединяющей завихрители первой и второй ступеней. Центробежный завихритель 28 установлен в корпусе 12 с образованием кольцевой цилиндрической камеры 17 для подвода жидкости к тангенциальным вводам 27 центробежного завихрителя, цилиндрическая полость 26 которого соединена с выходной конической камерой 29 сопла 16.
В нижней части выходной конической камеры 29 сопла 16 установлен пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси сопла и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина 30 имеет центральное отверстие, посредством которого распылитель жестко крепится на сопле 16, охватывая его внешнюю цилиндрическую поверхность, а вторая пластина 32 выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов 33, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу 31, устанавливаемую между пластинами 30 и 32, и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.
Вторая, сплошная пластина 32 пластинчатого распылителя выполнена не плоской, а выпуклой в сторону конической камеры 29 сопла 16, причем выпуклость выполнена в виде поверхности усеченного конуса, соосного конической камере 29 сопла 16 и имеющего тот же угол при вершине полного конуса, что и в конической камере 29, т.е. поверхности конической камеры 29 сопла 16 и выпуклой в сторону конической камеры 29 поверхности усеченного конуса сплошной пластины 32 эквидистантны и конгруэнтны. При этом между боковыми коническими поверхностями конической камеры 29 и выпуклой в сторону конической камеры 29 поверхности усеченного конуса сплошной пластины 32 имеется зазор в виде конической поверхности, величина которого зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.
Система газораспределения оборудована двумя газораспределителями: верхним и нижним, при этом верхний газораспределитель подводит сушильный агент к корню факела распыла и предназначен для равномерного распределения теплоносителя по факелу распыленного материала, а нижний газораспределитель позволяет вводить теплоноситель в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка с патрубками для подачи вторичного теплоносителя и течка для выхода гранул, причем в центральной части корпуса расположен гранулятор, выполненный в виде эксцентриковых валков, вращающихся в профилированных лотках с продольными щелями, под которыми размещена сетка. Распылительная сушилка работает следующим образом.
В сушилке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, 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 сек).
В распылительной сушилке материал подается в камеру 2 через форсунку 3. Сушильный агент движется параллельным током с материалом по коллектору 4. Подсушенный материал поступает на гранулятор 5, выполненный в виде эксцентриковых валков 6, вращающихся в профилированных лотках 7 с продольными щелями, под лотками размещена сетка 8. Материал проходит через щели и выдавливается через сетку в виде тонких нитей, которые отрываются и падают в нижнюю часть корпуса, где установлена газораспределительная решетка 9 с патрубками 10 для подачи вторичного теплоносителя. Здесь материал досушивается в кипящем слое и в виде гранул выходит через течку 11.
Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) отводятся через коллектор, расположенный между распылительной камерой 2 и корпусом 1, и поступают в выходной коллектор, а оттуда - сначала в акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон и в рукавный фильтр (на чертеже не показано). Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.
Распылитель 3 устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении. При подаче жидкости под давлением в полость отверстия 14 корпуса 12, она делится на два равномерных потока: один поток устремляется через вихревую цилиндрическую камеру 20, являющуюся первой ступенью завихрителя жидкости, а из нее - в коническую камеру 24, соединяющую завихрители первой и второй ступеней. Направление крутки у завихрителей первой и второй ступеней противоположное, поэтому в цилиндрической камере 26 происходит взаимодействие вихревых потоков жидкости с их дроблением и превращением в мелкодисперсный поток. В конической камере 29 сопла 16 происходит предварительное дробление капель жидкости в двух вращающихся в противоположных направлениях вихрях, с получением мелкодисперсной фазы, а вторичное дробление капель жидкости и получение мелкодисперсного факела обеспечивает пластинчатый распылитель.
Напряжение по испаряемой влаге для данной сушилки в 2,5…3 раза больше, чем для сушилок с обычным газораспределением. Распыление может осуществляться также пневматическими форсунками, или с помощью центробежных распылителей (на чертеже не показано), скорость вращения которых составляет 4000…20000 оборотов в мин.
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. Распылительные сушилки такого типа применяются для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов.