ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СУШИЛКА

Предлагаемое техническое решение относится к массообменным аппаратам для удаления влаги из дисперсных материалов и может найти применение в химической, нефтехимической, горнообогатительной, металлургической, машиностроительной, микробиологической и пищевой промышленности, промышленности стройматериалов и в экологических процессах сушки пылевых отходов.
Известна конструкция пневматической сушилки, содержащей загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного сушильного агента, при этом сушильная камера выполнена в виде пневмотрубы, на выходе которой установлена акустическая установка для улавливания пыли, соединенная с циклоном и рукавным фильтром (патент РФ №02306507, F26В 17/10, 2007).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень осушки дисперсного материала из-за малого времени пребывания влажных частиц в сушильной камере.
Известна конструкция пневматической сушилки, преимущественно для полидисперсных материалов, содержащая питатели, подающие влажный материл, вентилятор, устройство для нагрева сушильного агента, сушильную камеру со спиральным каналом, основной циклон, разгрузочное устройство, при этом спиральный канал сушильной камеры выполнен с постоянным сечением по всей длине канала в виде нескольких идентичных витков, расположенных последовательно друг за другом, ориентированных вертикально и каждый виток канала включает последовательно чередующиеся прямолинейные и криволинейные участки. Кроме того, в пневмосушилку дополнительно введена батарея циклонов, установленных после основного циклона (патент РФ №2247287, F26В 17/10, 2003).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень осушки дисперсного материала из-за малого времени пребывания влажных частиц в сушильной камере.
Наиболее близким техническим решением и принятым за прототип является пневматическая сушилка, содержащая восходящую и нисходящую ветвь одинакового диаметра, горизонтальную вихревую камеру, размещенную между ветвями, подключенными к вихревой камере тангенциально с разных сторон от горизонтальной оси, калорифер, установленный на восходящей ветви, и циклонное устройство для выделения материала из потока газа, установленное на нисходящей ветви, питатель, подключенный к питающему патрубку восходящей ветви, при этом вихревая камера выполнена в виде двух конусов, состыкованных меньшими основаниями посредством цилиндрической катушки, а восходящая и нисходящая ветви, подключены соответственно со стороны больших оснований конусов, причем восходящая ветвь снабжена патрубком вывода комков, а внутри цилиндрической катушки установлена вставка, образующая с катушкой кольцевое пространство для перемещения потока газовзвеси, и катушка снабжена тангенциальным патрубком, размещенным относительно горизонтальной оси по другую сторону от восходящей ветви и подключенным к последней выше питающего патрубка посредством ветви рецикла, снабженной газоподводящим патрубком (Патент РФ №2013728, F26В 17/10, 1994).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень осушки дисперсного материала из-за малого времени пребывания влажных частиц в сушильной камере.
Техническим результатом предлагаемой конструкции пневматической сушилки является улучшение качества сушки материала за счет более полного рецикла влажных частиц в восходящую ветвь сушилки.
Поставленный технический результат достигается тем, что в пневматической сушилке, содержащей восходящую и нисходящую ветви одинакового диаметра, ветвь рецикла с газоподводящим патрубком, подключенным к восходящей ветви выше питающего ее патрубка, горизонтальную вихревую камеру, размещенную между восходящей и нисходящей ветвями, подключенными к вихревой камере тангенциально с разных сторон от горизонтальной оси и выполненную в виде двух конусов, состыкованных меньшими основаниями посредством цилиндрической катушки, а восходящая и нисходящая ветви подключены соответственно со стороны больших оснований конусов, причем восходящая ветвь снабжена патрубком вывода комков, калорифер, установленный на восходящей ветви, тангенциальный патрубок, размещенный относительно горизонтальной оси по другую сторону от восходящей ветви и подключенным к ветви рецикла, вставку, установленную внутри катушки, циклонное устройство для выделения материала из потока газа, установленное на нисходящей ветви, питатель, подключенный к питающему патрубку восходящей ветви, при этом вставка выполнена в виде сильфона для улавливания частиц, а тангенциальный патрубок присоединен к сильфону.
Выполнение вставки в катушку в виде сильфона позволяет в полном объеме улавливать тяжелые недостаточно высушенные и имеющие повышенную влажность комки и частицы дисперсной фазы, движущиеся в цилиндрической катушке. Присоединение тангенциального патрубка к сильфону и размещение его относительно горизонтальной оси по другую сторону от восходящей ветви с подключением к последней выше питающего патрубка на ветви рецикла позволяет уловленные тяжелые, недостаточно высушенные и имеющие повышенную влажность комки и частицы дисперсной фазы направлять из сильфона по ветви рецикла в восходящую ветвь пневматической сушилки, так как сильфон играет роль кольцевой осадительной камеры, в которую попадают под действием центробежной силы вышеназванные частицы и комки дисперсной фазы.
Это предотвращает попадание крупных недостаточно высушенных и имеющих повышенную влажность комков и частиц в циклонное устройство, а значит, позволяет снизить их влажность и выровнять остаточную концентрацию влаги в мелких и крупных частицах, то есть обеспечить ее равномерное распределение по фракциям, а значит повысить само качество высушиваемого материала. Кроме того, многократное возвращение крупных или образующих комки частиц, слипающихся из-за повышенной влажности, по ветви рецикла в восходящую ветвь пневматической сушилки приводит к их измельчению за счет соударения с другими частицами и трением о внутренние стенки катушки и сильфона, ветви рецикла и восходящей ветви. Это выравнивает размер частиц, их остаточную влажность и способствует повышению качества высушиваемого материала.
На фиг.1 показан общий вид пневматической сушилки, на фиг.2 продольный разрез Д-Д вихревой камеры, цилиндрической катушки и сильфона, на фиг.3 - вид А на вихревую камеру, цилиндрическую катушку и сильфон с тангенциальными патрубками, на фиг.4 - разрез Б-Б.
Пневматическая сушилка содержит восходящую 1 и нисходящую 2 ветви одинакового диаметра, горизонтальную вихревую камеру 3, выполненную из конусов, состыкованных меньшими основаниями посредством цилиндрической катушки 4, причем ветви 1 и 2 присоединены к вихревой камере 3 со стороны больших оснований конусов тангенциально с разных сторон от горизонтальной оси. На восходящей ветви 1 установлен калорифер 5 и к питающему патрубку 6 восходящей ветви 1 подключен питатель 7. Кроме того, восходящая ветвь 1 выполнена с патрубком вывода комков 8. На катушке 4 установлен сильфон 9, образующий кольцевую осадительную камеру. К сильфону 9 присоединен тангенциальный патрубок 10, расположенный по другую сторону от горизонтальной оси относительно восходящей ветви 1 и подключенный к восходящей ветви 1 выше питающего патрубка 6 ветвью рецикла 11 с газоподводящим патрубком 12. На нисходящей ветви 2 установлено циклонное устройство 13 выделения материала из потока газа.
Устройство работает следующим образом.
Исходный материал посредством питателя 7 подается в питающий патрубок 6 восходящей ветви 1. Далее материал поступает в восходящую ветвь 1, где при взаимодействии с восходящим потоком газообразного сушильного агента, подаваемого из калорифера 5, происходит унос частиц и комков материала, для которых скорость витания меньше, чем скорость движения сушильного агента. Частицы и комки материала крупных размеров (не уносимые потоком сушильного агента) опускаются в нижнюю часть восходящей ветви 1, скапливаются в патрубке вывода комков 8, из которого в процессе работы периодически удаляются, что способствует повышению надежности работы установки. Нагрев сушильного агента осуществляется в калорифере 5, установленном на восходящей ветви 1. Сушка материала происходит при движении потока горячего сушильного агента и материала по восходящей ветви 1, в вихревой камере 3 и нисходящей ветви 2. Наиболее интенсивно процесс сушки осуществляется в вихревой камере 3, выполненной из двух конусов, состыкованных меньшими основаниями посредством цилиндрической катушки 4. Восходящая ветвь 1 присоединена к вихревой камере 3 тангенциально со стороны большего основания конуса, что приводит к отделению материала от потока сушильного агента под действием центробежных сил с увеличением относительной скорости движения газа и материала. Увеличение относительной скорости движения газа и материала способствует интенсификации процесса сушки, причем относительная скорость движения растет при переходе от большего основания конуса к меньшему, так как при этом увеличивается центробежная сила, действующая на частицы и комки материала, а значит, увеличивается и сила трения между частицами и стенкой вихревой камеры 3, что приводит к истиранию частиц и комков материала с непрерывным обновлением их поверхности. Этим достигается высокая интенсивность сушки комкующихся материалов с получением тонкодисперсного сухого материала. Центробежные силы оказывают также классифицирующее влияние на вращающийся поток газовзвеси в вихревой камере 3. Крупные и влажные тяжелые частицы двигаются в основном у стенки вихревой камеры, а мелкие и сухие ближе к центру. Таким образом, крупные и влажные тяжелые частицы по стенке конуса вихревой камеры, вращаясь с потоком сушильного агента, попадают в катушку 4 и центробежной силой отбрасываются в сильфон 9, являющийся кольцевой осадительной камерой для этих частиц. Крупные и влажные тяжелые частицы, вращаясь в сильфоне вместе с частью сушильного агента по тангенциальному патрубку 10, падают вниз и по ветви рецикла 11 возвращаются на досушивание в восходящую ветвь 1 выше питающего патрубка 6. Патрубок 11 выполнен тангенциально к сильфону 10 по другую сторону от горизонтальной оси относительно восходящей ветви 1 для снижения гидравлического сопротивления потоку в кольцевом пространстве сильфона 10. Ввод рецикла уловленных комков и частиц выше питающего патрубка 6 предотвращает возможные потери уже подсушенного материала с комками влажного материала крупных размеров, опускающихся из питающего патрубка 6 в патрубок вывода комков 8. Наличие газоподводящего патрубка 12 к ветви рецикла 11 необходимо для предотвращения забивания частицами нижней части ветви рецикла 11.
Досушка материала после камеры 3 осуществляется в нисходящей ветви 2, а отделение материала от потока сушильного агента - в циклонном устройстве 14, установленном на ветви 2. Таким образом, данное выполнение конструкции сушилки позволяет повысить качество сушки материалов за счет более полного возвращения через ветвь рецикла 12 уловленных в сильфоне 10 крупных комков и влажных тяжелых частиц высушиваемого материала. Кроме того, уменьшается гидравлическое сопротивление и энергозатраты на вращение потока газовзвеси за счет его свободного движения внутри катушки при отсутствии дополнительных внутренних устройств.