УСТАНОВКА ДВУХСТАДИЙНОЙ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ КАПИЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель может найти применение в химической, микробиологической, пищевой, фармацевтической, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности для сушки различных термочувствительных дисперсных материалов, имеющих капиллярно-пористую структуру.
Полезная модель может быть использована для получения сухих дисперсных продуктов при сушке в аппаратах распылительной сушки при подаче исходных материалов в жидком виде, таких как, сгущенное молоко, фруктовые соки и т.п.
При сушке не жидких высоковлажных дисперсных материалов, таких как, древесная стружки, опилки, гранулированные органические удобрения и др., в составе установки могут быть использованы сушильные аппараты других типов (например, барабанные, вибрационные и др.)
Характерной особенностью сушки материалов, имеющих капиллярно-пористую структуру, является наличие второго периода падающий скорости сушки материалов, что обусловлено трудностью удаления связанной влаги из структуры самого материала. Для ее удаления требуется значительно большее время сушки, чем для первого периода сушки, когда удаляется свободная влага. Поэтому целесообразно сушку таких материалов осуществлять на двухстадийных установках.
Известные установки сушки в большинстве своем работают с применением в качестве сушильного агента воздуха из окружающего пространства. Влагосодержание воздуха существенно колеблется в зависимости от погоды и времени года, достигая часто высокого значения, близкого к состояния полного насыщения. Например, даже летом при температуре окружающей среды 25-35°С абсолютное содержание влаги может достигать от 20 до 36 г на 1 куб.м абсолютно сухого воздуха. Кроме того, при достаточно низком влагосодержании наружного воздуха при заборе непосредственно из помещения воздух попадает в установку сушки с увеличенной влажностью, т.к. в производственном помещении обычно поддерживается повышенная влажность, соответствующая санитарно-гигиеническим требованиям. При высоком начальном влагосодержании сушильного воздуха в сушильном аппарате во втором периоде сушки удаление внутренней влаги из структуры материала происходит при значительно возросшем влагосодержании сушильного воздуха. Поэтому уменьшается разность влагосодержания в сушильном воздухе и на поверхности высушиваемого материала (уменьшается градиент влагосодержания) как движущая сила процесса сушки. В результате в аппарате второй стадии сушки снижается интенсивность сушки, падает производительность, что является недостатком процесса и существующих установок сушки.
Снижение интенсивности сушки на второй стадии в существующих установках сушки по этой причине компенсируют увеличением температурного градиента, не допуская снижение температуры сушильного воздуха в конце процесса сушки ниже определенного значения, и соответственно, делают это, повышая начальную температуру сушильного агента на входе в аппарат второй стадии сушки.
В свою очередь это усиливает негативное воздействие высоких температур на термочувствительные продукты сушки и приводит к возникновению пожароопасности при сушке органических материалов.
Известно, что градиент влагопереноса от высушиваемого материала к сушильному агенту можно увеличить, снизив его начального влагосодержания за счет конденсации содержащихся в нем паров путем предварительного охлаждения сушильного агента и удаления сконденсировавшейся влаги. Предварительное охлаждение сушильного воздуха до 5-6°С снижает его влагосодержание до 4-5 г на 1 кг абсолютно сухого воздуха, а охлаждение до минус 14-15°С позволяет снизить влагосодержание воздуха практически до нуля, даже при его сто процентной начальной относительной влажности (см. I-х диаграмму для влажного воздуха).
Забор и подача сушильного воздуха непосредственно из окружающей среды, часто при достаточно высокой начальной его влажности, снижает его влагоемкость и существенно уменьшает потенциал роста производительности установки, как на первой, так и на второй стадиях сушки.
Поэтому в составе заявляемой установки предлагается использовать устройства для искусственного охлаждения сушильного газа, отделения от охлажденного газа сконденсировавшейся влаги в виде воды или льда, а также теплообменники для предварительного нагрева осушенного охлаждением воздуха и калориферы для нагрева до заданной начальной температуры сушки. Применение определенных схем подключения аппаратов установки позволит повысить производительность установки, снизить энергозатраты и пожароопасность.
Аналоги
Рассмотрим несколько двухстадийных установок сушки, которые могут быть приняты в качестве аналогов.
За аналог может быть принята установка двухстадийной сушки молочных продуктов, на которой в аппарате первой стадии осуществляют распылительную сушку сгущенного молока или других молочных продуктов, а в конвективной вибрационной сушилке, который является аппаратом второй стадии, осуществляют подсушку материала, поступающего из аппарата первой стадии сушки, до стандартной влажности (рис.37, стр.89, рис.38, стр.90, рис.40, стр.92 из книги Н.Н.Липатова и В.Д.Харитонова. Сухое молоко. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 164 с).
Снижение интенсивности сушки в аппарате второй стадии сушки в результате того, что для сушки применяют насыщенный влагой воздух, забираемый непосредственно из окружающего пространства (как это принято в настоящее время в промышленности), приводит к необходимости использовать специальный подогреватель (калорифер) для предварительного нагрева сушильного воздуха до температуры 120-150°С. При этом для достижения стандартной влажности продукта необходимо поддерживать температуру сушильного воздуха и продукта на выходе из аппарата второй стадии сушки значительно выше комнатной температуры. Отложения продукта на конструктивных элементах аппаратов первой и второй стадий сушки, которые, как правило, происходят при эксплуатации, при такой температуре сушильного воздуха могут привести к перегреву продукта и образованию очагов самовозгорания. Недостатком является повышенные тепопотери в результате того, что потоки отработанного сушильного воздуха после газоочистки при достаточно высокой температуре выбрасываются в атмосферу.
Таким образом, для этих установок характерны такие недостатки, как большие потери тепла и, соответственно, повышенные удельные расходы тепла в расчете на один кг испаренной и на один кг произведенного сухого продукта на установке влаги, а также повышенная пожароопасность.
Другим аналогом установки для сушки древесной стружки в две стадии может рассматриваться агрегат комбинированной сушки АКС-8 конструкции Гипродревпрома (рис.11. 10, стр.184, Справочник по производству древесно-стружечных плит, - М. Изд-во Лесная промышленность, 1990 г.).
Недостатком этой установки является то, что при начальной температуре сушильного агента 500°С его температура на выходе из аппарата первой ступени сушки при обычно нестабильной начальной влажности стружки может изменяться в широких пределах и достигать 180°С. Возникает пожароопасность установки, вероятность которой усиливается при снижении начальной влажности стружки. Такие условия процесса не позволяют поддерживать постоянную производительность установки, что увеличит энергозатраты на сушку.
Недостатком является также отсутствие ввода свежего сушильного воздуха для второй стадии сушки. Это приводит к высокому насыщению влагой сушильного агента в результате испарения влаги в процессе сушки, что в свою очередь требует поддерживать более высокую температуру отработанного сушильного агента на выходе из аппарата для получения стандартной влажности конечного продукта в соответствии с диаграммой равновесного состояния древесины. (П.В.Болдырев. Сушка древесины. Практическое руководство. Изд-во «ПРОФИКС»: Санкт-Петербург, 2002, 160 с). Подобные диаграммы равновесного состояния сушильного агента и высушиваемого материала существуют и для сушки других капиллярно-пористых материалов.
Пожароопасность установки, при необходимости поддерживать повышенные температуры сушильного газа в конце сушки, когда продукт уже имеет низкую влажность, еще более усиливается. Поэтому такие установки оснащаются автономными противопожарными устройствами.
Еще одним аналогом двухстадийной установки для сушки высоковлажных сыпучих материалов может рассматриваться сушильная двухступенчатая установка «Бютнер-Шилде-Хаас А.Г.», в которой осуществляется процесс сушки древесной стружки в двух агрегатах. В первом агрегате, представляющем циклонную сушилку, происходит удаление свободной влаги с поверхности стружки. Во втором агрегате, где время пребывания значительно больше, чем в первом, происходит удаление связанной влаги из капиллярно-пористой структуры материала стружки (Рис.57, стр.150, Г.М.Шварцман, Д.А.Щедро. Производство древесно-стружечных плит, - М. Изд-во Лесная промышленность, 1987 г.).
Недостатком такой двухстадийной установки сушки являются пожароопасность и большие потери тепла с отходящими газами и ввиду того, что для аппарата второй ступени сушки применяют самостоятельную топку и сушку осуществляют топочными газами с достаточно высокой температурой.
Прототип
Наиболее близкой по своему назначению, составу и технической сущности к заявляемой установке для сушки капиллярно-пористых продуктов из исходных жидких материалов, является установка фирмы «Ниро Атомайзер" (рис.39, стр.90 из книги Н.Н.Липатова и В.Д.Харитонова. Сухое молоко. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981.-164 с).
Эта установка принята в качестве прототипа. Установка-прототип имеет в своем составе аппараты первой и второй стадии сушки, калориферы для нагрева сушильного воздуха для этих аппаратов, системы газоочистки для каждой стадии сушки.
Прототип обладает всеми перечисленными выше недостатками аналогов: высокие дополнительные затраты тепла на нагрев воздуха второй стадии сушки и значительные потери низкотемпературного тепла, которое выбрасывается в окружающую среду с отработанным сушильным воздухом из аппаратов и систем газоочистки первой и второй стадий сушки.
Недостатком является неполное использование потенциала производительности сушильной установки по испаренной влаге и готовому сухому продукту. Это происходит потому, что на установки сушильный газ (воздух) часто поступает при достаточно большом влагосодержании, причем, оно изменяется в зависимости от атмосферных условий в широких пределах. Для повышения стабильной производительности установки по испаренной влаге и готовому продукту приходится поддерживать более высокую температуру процесса на выходе из сушильного аппарата.
Поэтому проявляется негативное воздействие высоких температур в конце сушки на. качество продукта и возникает пожароопасность.
Кроме того, недостатком является необходимость дополнительных затрат энергии на охлаждение конечного продукта, выгружаемого из аппарата второй стадии сушки.
Для использования отработанного сушильного насыщенного влагой воздуха при температуре 80-90°С и даже при 120°С в пределах одной установки нет технологического потребителя, а утилизация такого, как принято называть, низкотемпературного тепла экономически нецелесообразно. Поэтому общим недостатком установок-аналогов и прототипа являются большие потери низкотемпературного тепла с выбрасываемым в окружающую среду отработанным сушильным воздухом.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание установки сушки, при эксплуатации которой повышена производительность установки за счет более полного использования влагемкости сушильного воздуха, утилизируется непосредственно в технологическом процессе на этой же установке низкотемпературное тепла отработанного сушильного воздуха из аппаратов первой и второй стадии сушки, устранены или существенно уменьшены затраты тепла на нагрев сушильного воздуха второй стадии сушки.
Технической задачей явилось также получение на установке охлажденного до нормальной температуры в процессе сушки в аппарате второй стадии сушки сухого продукта без дополнительных затрат энергии на его охлаждение. Кроме того, задачей явилось снижение пожароопасности процесса и негативного воздействия повышенных температур сушки на качество сухого продукта.
Техническое решение задачи достигается тем, что в заявляемой установке использованы для предварительной осушки сушильного воздуха устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха и устройства для отделения сконденсировавшейся при его охлаждении влаги в виде конденсата или льда. Затем осушенный таким образом сушильный воздух перед подачей в аппараты сушки подается в теплообменник, в котором подогревается за счет утилизации низкотемпературного тепла отработанного сушильного воздуха, и в калорифер, в котором нагревается до заданной начальной температуры сушки. Благодаря таким образом выполненной предварительной осушке и восстановлению температурного потенциала сушильного воздуха, существенно возрастает потенциал сушки, т.к. увеличивается влагоемкость сушильного воздуха.
Расчеты с применением диаграммы теплосодержания влажного воздуха показывают, что затраты энергии на искусственное охлаждение сушильного воздуха от температуры +20°С до минус 15°С в два раза ниже затрат на нагрев сушильного воздуха второй стадии сушки на установке-прототипе от +20°С до +120°С (I-х диаграмма влажного воздуха, Дж. Г. Пери. Справочник инженера-химика. Т1. - Изд-во «Химия», Лен. отд., 1969, 640 с). Это приводит к дополнительной экономии энергии на второй стадии сушки и к снижению удельных затрат энергии на заявляемой установке.
В холодный период затраты на искусственное охлаждение сушильного воздуха заметно снизятся, а в морозный период будут минимальными, поскольку абсолютная влажность воздуха будет близка к нулю.
Дополнительные расходы тепла на охлаждение забираемого из окружающей среды сушильного воздуха первой стадии сушки от +20°С до -15°С потребуются в теплый период. Однако они на 50-70% будут скомпенсированы утилизацией тепла отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки с понижением его температуры от 65°С на выходе из аппарата первой стадии сушки до (+15°С) - (+30°С). За счет этого температура предварительно охлажденного свежего сушильного воздуха восстановится от температуры -15°С до (0-+5)°С. Дальнейшее восстановление его температуры до начальной температуры +20°С может осуществляться за счет дополнительного тепла, подаваемого от внешнего источника, а также за счет дополнительного нагрева в калорифере первой стадии сушки или за счет использования тепла отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки.
Дополнительные затраты тепла на восстановление температуры сушильного воздуха от (0÷+5)°С до +20°С будут восполнены ростом производительности установки на 30% благодаря предварительной осушке и увеличению влагоемкости сушильного воздуха.
В результате в сравнении с прототипом на заявляемой установке существенно вырастет производительность и значительно снизится удельный расход тепла на один кг испаренной влаги и произведенного сухого продукта.
Предусмотрено применение на установке запорно-регулирующих устройств (запорно-регулирующей арматуры) на газоходе и на штуцерах в схеме соединений устройства для забора и подачи сушильного воздуха, устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха и устройства для отделения сконденсировавшейся при охлаждении влаги. Это позволяет изменять соотношение потоков сушильного воздуха в общем потоке сушильного воздуха, поступающего для нагрева в калорифер или в теплообменник для предварительного нагрева: - воздуха, забираемого непосредственно из атмосферы, за счет утилизации тепла отработанного сушильного воздуха и потока воздуха, пропускаемого через устройство для искусственного охлаждения воздуха. Соотношение этих потоков может регулироваться, вплоть до полной замены воздуха, охлаждаемого в устройстве для искусственного охлаждения воздуха, воздухом, поступающим непосредственно из атмосферы. В результате в период холодов можно отключать устройство для искусственного охлаждения воздуха или уменьшать его производительность по холоду, что позволит значительно снизить затраты энергии на производство искусственного холода.
Применение теплообменника для предварительного подогрева предварительно осушенного охлаждением сушильного воздуха дает возможность утилизировать низкотемпературное тепло отработанного сушильного воздуха из аппаратов, как второй, так и первой стадий сушки.
Расчеты показывают, что использование тепла отработанного сушильного воздуха для подогрева охлажденного осушенного сушильного воздуха для аппарата второй стадии сушки при некоторых параметрах процесса сушки позволяет отказаться от дополнительных затрат тепла от внешнего источника тепла или применять их в небольшой мере.
Расчеты показывают, что утилизация в теплообменнике низкотемпературного тепла отработанного сушильного воздуха из аппарата первой стадии сушки на нагрев сушильного воздуха второй стадии сушки, не потребует затрат тепла на его нагрев и таким образом может практически скомпенсировать затраты энергии на получение искусственного холода для осушки охлаждением сушильного воздуха второй стадии сушки.
При определенных условиях, особенно при модернизации действующих сушильных установок с недостаточной теплопроизводительностью установленных штатных калориферов, предназначенных для нагрева сушильного воздуха, целесообразно в теплообменник для предварительного подогрева осушенного охлаждением сушильного воздуха подавать дополнительное количество тепла от постороннего источника, для чего на входе в теплообменник предусмотрен штуцер.
Предлагаемая полная схема соединений аппаратов установки позволяет осушить охлаждением сушильный воздух, подаваемый как в аппарат первой стадии сушки, так и в аппарат второй стадии сушки, утилизировать тепло отработанного сушильного воздуха из этих аппаратов, затрачивая его на предварительный подогрев потоков сушильного осушенного охлаждением воздуха. При этом увеличится производительность установки по испаренной влаге, благодаря значительно возросшей влагоемкости сушильного воздуха, за счет предварительной его осушки. Возросшая влагоемкость воздуха для второй стадии сушки за счет его предварительной его осушки охлаждением дает возможность получить в результате сушки дисперсный продукт со стандартной влажностью, равновесной состоянию сушильного воздуха на выходе из аппарата второй стадии сушки при температуре, близкой к нормальному значению (30-35°С). В то же время как стандартную влажность продукта в установках-аналогах и в установке-прототипе нельзя получить при температуре ниже 80-90°С.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
1 - устройство для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха первой стадии сушки, в состав которого могут входить воздухозаборный фильтр, вентилятор или газодувка;
2 - подающий газоход, соединяющий входной штуцер устройства для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки с устройством для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха первой стадии сушки;
3 - запорно-регулирующее устройство;
4 - устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки;
5 - штуцер для входа охлаждаемого воздуха первой стадии сушки в устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки;
6 - газоход, соединяющий устройство для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха для первой стадии сушки с воздуховодом, соединяющим штуцер для выхода охлажденного воздуха из устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха со штуцером для входа нагреваемой среды в теплообменник или в калорифер;
7 - штуцер для выхода охлажденного воздуха из устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки;
8 - газоход между штуцером для выхода охлаждаемого воздуха из устройства для искусственного охлаждения сушильного газа первой стадии сушки и штуцером для входа охлажденного газа подачи в устройство для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки;
9 - штуцер для входа охлажденного газа подачи в устройство для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки;
10 - устройство для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки;
11 - штуцер для выхода охлажденного осушенного воздуха первой стадии сушки из устройства для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки;
12 - газоход между штуцером для выхода охлажденного осушенного воздуха первой стадии сушки из устройства для отделения влаги от охлажденного воздуха первой стадии сушки и штуцером для входа нагреваемой среды в теплообменник для предварительного подогрева воздуха первой стадии сушки или штуцером для входа нагреваемой среды в калорифер;
13 - штуцер для подачи сушильного воздуха первой стадии сушки в теплообменник для предварительного подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки;
14 - теплообменник для предварительного подогрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки;
15 - штуцер для входа теплоносителя в теплообменник для предварительного подогрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки;
16 - штуцер для подачи теплоносителя от внешнего дополнительного источника тепла в штуцер для входа теплоносителя в теплообменник для предварительного подогрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки;
17 - газоход между штуцером для подачи теплоносителя в теплообменник для предварительного подогрева воздуха первой стадии сушки и штуцером для выхода отработанного сушильного очищенного воздуха второй стадии сушки из системы газоочистки второй стадии сушки;
18 - штуцер для выхода нагреваемой среды (сушильного воздуха) из теплообменника для предварительного подогрева воздуха первой стадии сушки;
19 - штуцер калорифера для входа нагреваемого воздуха первой стадии сушки;
20 - калорифер для основного нагрева воздуха первой стадии сушки;
21 - устройство для подачи сушильного газа в аппарат первой стадии сушки;
22 - устройство для подачи влажного материала в аппарат первой стадии сушки;
23 - аппарат первой стадии сушки;
24 - штуцер для выхода отработанного сушильного очищенного воздуха второй стадии сушки и системы газоочистки второй стадии сушки;
25 - система газоочистки отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки, в состав которой могут входить циклоны, фильтры, другое газоочистное оборудование, вентиляторы или газодувки;
26 - штуцер для входа отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки в систему газоочистки второй стадии сушки;
27 - газоход между штуцером для выхода отработанного сушильного воздуха из аппарата второй стадии сушки и штуцером для входа отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки в систему газоочистки второй стадии сушки;
28 - штуцер для выхода отработанного сушильного воздуха из аппарата второй стадии сушки;
29 - аппарат второй стадии сушки;
30 - устройство для выгрузки сухого продукта из аппарата второй стадии сушки;
31 - штуцер аппарата второй стадии сушки для приема высушиваемого материала после первой стадии сушки;
32 - устройство для выгрузки предварительно подсушенного материала из аппарата первой стадии сушки в аппарат второй стадии сушки;
33 - штуцер для входа теплоносителя в аппарат второй стадии сушки;
34 - газоход между штуцером для выхода нагретого сушильного воздуха второй стадии сушки из теплообменника для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером для входа теплоносителя в аппарат второй стадии сушки;
35 - устройство для выгрузки из системы газоочистки первой стадии сушки уловленного дисперсного материала;
36 - система газоочистки отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки, в состав которой могут входить циклоны, фильтры, другое газоочистное оборудование, вентиляторы или газодувки;
37 - газоход для передачи отработанного сушильного воздуха из аппарата первой стадии сушки в систему газоочистки первой стадии сушки;
38 - штуцер для выхода нагретого сушильного воздуха второй стадии сушки из теплообменника второй стадии сушки;
39. - теплообменник для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки;
40 - газоход, соединяющий штуцер системы газоочистки для выхода очищенного сушильного воздуха первой стадии сушки со штуцером для входа теплоносителя в теплообменник второй стадии сушки;
41 - штуцер для выхода отработанного очищенного сушильного воздуха первой стадии сушки из системы газоочистки первой стадии сушки;
42 - штуцер для подачи теплоносителя от дополнительного внешнего источника тепла в теплообменник для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки;
43 - штуцер для входа теплоносителя в теплообменник для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки;
44 - штуцер для входа нагреваемого осушенного охлаждением сушильного воздуха второй стадии сушки в теплообменник второй стадии сушки;
45 - воздуховод между штуцером для выхода осушенного охлажденного воздуха из устройства для отделения влаги от охлажденного воздуха второй стадии сушки и штуцером для входа теплоносителя в теплообменник для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки;
46 - штуцер для выхода охлажденного осушенного воздуха из устройства для отделения влаги от осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки;
47 - устройство для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки;
48 - штуцер для входа охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство для отделения влаги от осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки;
49 - воздуховод между штуцером для входа охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство для отделения влаги от осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки и штуцером для выхода охлажденного воздуха из устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки;
50 - газоход, соединяющий газоход между штуцером для выхода сушильного воздуха второй стадии сушки из устройства для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером для входа сушильного воздуха в устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом, соединяющим штуцер для выхода охлажденного воздуха из устройства для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки со штуцером для входа охлажденного сушильного второй стадии сушки в устройство для отделения влаги от охлажденного воздуха второй стадии сушки;
51 - штуцер для выхода охлажденного сушильный воздуха из устройства для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки;
52 - устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки;
53 - штуцер для подачи охлаждаемого сушильного воздуха в устройство для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки;
54 - газоход между штуцером для выхода сушильного воздуха второй стадии сушки из устройства для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером для входа сушильного воздуха в устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки;
55 - подающий штуцер для выхода сушильного воздуха второй стадии сушки из устройства для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки;
56 - устройство для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха для второй стадии сушки, в состав которого могут входить воздухозаборный фильтр, вентилятор или газодувка;
57 - газоход, соединяющий штуцер для выхода очищенного сушильного воздуха из системы газоочистки первой стадии сушки со штуцером для подачи теплоносителя в теплообменник для предварительного нагрева сушильного воздуха первой стадии сушки.
Новизна
В установке по заявляемой полезной модели, новым является то, что: в состав установки входят охладитель (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (47) для отделения от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, газоход (54), соединяющий выходной штуцер (55) устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха для второй стадии сушки со штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, причем, штуцер (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки соединен посредством газохода (49) со штуцером (48) для подачи охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство (47) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки, а его штуцер (46) для выхода охлажденного осушенного воздуха соединен посредством газохода (45) со штуцером (44) для входа осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки в теплообменник (39) для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки;
- газоход (54), соединяющий выходной штуцер (55) устройства (56)для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха для второй стадии сушки со штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, соединен посредством газохода (50) с газоходом (49), соединяющим штуцер (51) для выхода охлажденного воздуха из охладителя (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки со штуцером (48) для подачи охлажденного воздуха в устройство (47) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки второй стадии сушки, причем, на штуцерах (53) и (51) для входа и выхода охлаждаемого сушильного воздуха устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки и на газоходе (50), соединяющим воздуховод (54) между штуцером (55) для выхода сушильного воздуха устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом (49) между штуцером (48) для входа в устройство (47) для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3);
- в составе установки имеются устройство (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки, устройство (10) для отделения от охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (5) для входа охлаждаемого воздуха устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки соединен посредством подающего газохода (2) с устройством (1) для забора и подачи сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха посредством газохода (8) соединен со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого воздуха первой стадии сушки, а его штуцер (11) для выхода охлажденного осушенного воздуха посредством газохода (12) соединен со штуцером (19) для входа нагреваемой среды в калорифер (20) для полного нагрева воздуха первой стадии сушки или для предварительного его нагрева соединен со штуцером (9) для входа нагреваемой среды в теплообменник (10), устанавливаемый перед калорифером (20);
- на штуцерах (5) и (7) устройства (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки для входа и выхода охлаждаемого воздуха и на газоходе (6), соединяющим подающий газоход (2) устройства (1) для забора и подачи сушильного воздуха для первой стадии сушки с газоходом (8), соединяющим штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для нагрева сушильного воздуха первой стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3);
- штуцер (41) для выхода отработанного сушильного газа из системы (36) для газоочистки первой стадии сушки соединен посредством газохода (57) со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки;
- штуцер (24) для выхода очищенного отработанного сушильного воздуха из системы (25) газоочистки второй стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (17), который имеет штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла;
- штуцер (41) системы (36) для газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (57), который может иметь штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла;
- штуцер (41) системы (36) газоочистки для выхода отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен со штуцером (43) для входа теплоносителя в теплообменник (39) для нагрева охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки посредством газохода (40), который имеет штуцер (42) для подачи тепла от дополнительного источника.
Полезная модель поясняется следующими рисунками:
Фиг.1. Схема установки с применением устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки.
Фиг.2. Схема установки с применением устройства для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки и запорно-регулирующих устройств для переключения потоков сушильного воздуха второй стадии сушки.
Фиг.3. Схема установки с применением устройств для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй и первой стадий сушки.
Фиг.4. Схема установки с применением устройств для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй и первой стадий сушки и теплообменника для предварительного подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки.
Фиг.5. Схема установки с применением устройств для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй и первой стадий сушки, теплообменника для предварительного подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки и запорно-регулирующих устройств для переключения потоков сушильного воздуха первой стадии* сушки.
Фиг.6. Схема установки с применением устройств для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй и первой стадий сушки, теплообменника для предварительного подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки и запорно-регулирующих устройств для переключения потоков сушильного воздуха первой и второй стадий сушки.
Фиг.7. Общая схему установки с комплексом признаков технического решения.
Описание установки в статике
Фиг.1.
Установка содержит устройство (1) для забора из окружающей среды и подачи воздуха для первой стадии сушки, калорифер (20) для его нагрева, аппарат первой стадии сушки (23) устройство (21) для подачи в аппарат первой стадии сушки сушильного газа, аппарат второй стадии сушки (29), устройство (22) для подачи в аппарат первой стадии влажного материала, теплообменник (39) для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (36) для газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки со штуцером (41) для выхода очищенного отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки, газоход (6), соединяющий подающий газоход (2) от устройства (1) для забора и подачи сушильного воздуха со штуцером (16) для входа нагреваемой среды калорифера (19), газоход (37) для передачи отработанного сушильного газа из аппарата первой стадии сушки (23) в систему газоочистки (39) первой стадии сушки, устройство (32) для выгрузки и подачи предварительно подсушенного материала из аппарата (23) первой стадии сушки в приемный штуцер (31) аппарата второй стадии сушки, устройство (35) для выгрузки из системы газоочистки сушильного газа первой стадии сушки уловленного дисперсного материала, система газоочистки (25) отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки со штуцерами (26) и (24) для входа и выхода отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки со штуцером (55) для подачи сушильного воздуха на установку, устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, газоход (54), соединяющий штуцер (55) для подачи сушильного воздуха на установку, устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха для второй стадии сушки со штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (47) для отделения от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, штуцер (51) для выхода охлажденного воздуха из устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, который соединен посредством газохода (49) со штуцером (48) для подачи охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство (47) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки, штуцер (46) которого для выхода охлажденного осушенного воздуха соединен посредством газохода (45) со штуцером (44) для входа осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки в теплообменник (39) для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки.
Фиг.2.
Кроме показанных на Фиг.1 устройств и технологических соединений с применением воздуховодов и штуцеров на установке, на штуцерах (53) и (51) устройства (52) для входа и выхода охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки и на газоходе (50), соединяющим воздуховод (54) между штуцером (55) для выхода сушильного воздуха из устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устойство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом (49) между штуцером (48) для входа охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство (47) для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (51) для выхода охлажденного воздуха из устройство (52) воздуха второй стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3).
Фиг.3.
Кроме показанных на Фиг.1 устройств и технологических соединений с применением воздуховодов и штуцеров, в составе установки имеются устройство (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки, устройство (10) для отделения от охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, штуцер (5) для входа охлаждаемого воздуха в устройство (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки, который соединен посредством подающего газохода (2) с устройством (1) для забора и подачи сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки посредством газохода (8) соединен со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, а его штуцер (11) для выхода охлажденного осушенного воздуха посредством газохода (12) соединен со штуцером (19) для входа нагреваемой среды в калорифер (20) для нагрева воздуха первой стадии сушки.
Фиг.4.
Кроме показанных на Фиг.3 устройств и технологических соединений с применением воздуховодов и штуцеров, в составе установки имеется теплообменник (14) для предварительного нагрева сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки посредством газохода (8) соединенный со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, его штуцер (11) для выхода охлажденного осушенного воздуха посредством газохода (12) соединенный со штуцером со штуцером (13) для входа нагреваемой среды в теплообменник (14), штуцер которого (18) для выхода нагреваемой среды, соединенный со штуцером (19) для входа нагреваемой среды в калорифер (20).
Фиг.5.
Кроме показанных на Фиг.4 устройств и технологических соединений с применением воздуховодов и штуцеров, на штуцерах (5) и (7) для входа и выхода охлаждаемого воздуха устройства (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки и на газоходе (6), соединяющим подающий газоход (2) устройства (1) для забора и подачи сушильного воздуха для первой стадии сушки с газоходом (8), соединяющим штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки со штуцером (9) для входа осушенного охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3).
Фиг.6.
Кроме показанных на Фиг.5 устройств и технологических соединений с применением воздуховодов и штуцеров, на штуцерах (53) и (51) для входа и выхода охлаждаемого сушильного воздуха устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки и на газоходе (50), соединяющим воздуховод (54) между штуцером (55) для выхода сушильного воздуха устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом (49) между штуцером (48) для входа в устройство (47) для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки установлены запорно-регулирующие устройства (3).
В дополнении к основным аппаратурно-технологическим схемам (фиг.1-6)
приведены следующие варианты состава установки, которые позволяют в зависимости от условий применения установки решать техническую задачу полезной модели:
выходной штуцер (41) системы (36) для газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен посредством газохода (57) со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки;
- штуцер (24) для выхода очищенного отработанного сушильного воздуха из системы (25) газоочистки второй стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (17), который имеет штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла;
- штуцер (41) системы (36) для газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (57), который может иметь штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла;
- штуцер (41) системы (36) газоочистки для выхода отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен со штуцером (43) для входа теплоносителя в теплообменник (39) для нагрева охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки посредством газохода (40), который имеет штуцер (42) для подачи тепла от дополнительного источника.
Состав установки с учетом основных схем и дополнений к ним приведен на общей аппаратурно-технологической схеме фиг.7 с полным комплексом признаков технического решения полезной модели.
Общая аппаратурно-технологическая схема содержит все варианты технологических связей между аппаратами установки, при которых в зависимости от эксплуатационных условий применения решается поставленная техническая задача полезной модели -создать двухстадийную установку для сушки капиллярно-пористых дисперсных материалов с улучшенными технико-экономическими показателями:
- повышена производительность установки за счет бее полного использования потенциала влагемкости сушильного воздуха, устранены или существенно уменьшены затраты тепла на нагрев сушильного воздуха второй стадии сушки, утилизировано непосредственно в технологическом процессе на этой же установке низкотемпературное тепло отработанного сушильного воздуха из аппаратов первой и второй стадий сушки, получен сухой охлажденный до нормальной температуры продукт без дополнительных затрат энергии на его охлаждение, снижены негативное воздействии высокой температуры сушильного агента на качество продукта и пожароопасность процесса на установке.
Фиг.7.
Установка содержит устройство (1) для забора из окружающей среды и подачи воздуха для первой стадии сушки, калорифер (20) для его нагрева, аппарат первой стадии сушки (23) устройство (21) для подачи в аппарат первой стадии сушки сушильного газа, аппарат второй стадии сушки (29), устройство (22) для подачи в аппарат первой стадии влажного материала, теплообменник (39) для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки, система (36) газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки со штуцером (41) для выхода очищенного отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки, газоход (6), соединяющий устройство (1) для забора из окружающей среды и подачи сушильного воздуха для первой стадии сушки с воздуховодом (8), соединяющим штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, подающий газоход (2) для подачи сушильного воздуха от устройства (1) для забора и подачи сушильного воздуха со штуцером (19) для входа нагреваемой среды калорифера (20), газоход (37) для передачи отработанного сушильного газа из аппарата первой стадии сушки (23) в систему газоочистки (39) первой стадии сушки, устройство (32) для выгрузки и подачи предварительно подсушенного материала из аппарата (23) первой стадии сушки в приемный штуцер (31) аппарата второй стадии сушки, устройство (35) для выгрузки из системы газоочистки сушильного газа первой стадии сушки уловленного дисперсного материала, система газоочистки (25) отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки со штуцерами (26) и (24) для входа и выхода отработанного сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки со штуцером (55) для подачи сушильного воздуха на установку, устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, газоход (54), соединяющий подающий штуцер (55) для подачи сушильного воздуха на установку, устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха для второй стадии сушки со штуцером (53) для входа сушильного воздуха в охладитель (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, устройство (47) для отделения от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, штуцер (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, который соединен посредством газохода (49) со штуцером (48) для подачи охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство (47) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки, штуцер (46) которого для выхода охлажденного осушенного воздуха соединен посредством газохода (45) со штуцером (44) для входа осушенного охлажденного воздуха второй стадии сушки в теплообменник (39) для нагрева сушильного воздуха второй стадии сушки,
на штуцерах (53) и (51) для входа и выхода охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки и на газоходе (50), соединяющим воздуховод (54) между штуцером (55) для выхода сушильного воздуха из устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом (49) между штуцером (48) для входа охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки в устройство(47) для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3);
имеются устройство (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки, устройство (10) для отделения от охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки влаги в виде конденсата или льда, штуцер (5) для входа охлаждаемого воздуха в устройство (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки, который соединен посредством газохода (2) с устройством (1) для забора и подачи сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки посредством газохода (8) соединен со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, а его штуцер (11) для выхода охлажденного осушенного воздуха посредством газохода (12) соединен со штуцером (19) для входа нагреваемой среды в калорифер (20) для нагрева воздуха первой стадии сушки,
имеется теплообменник (14) для предварительного нагрева сушильного воздуха первой стадии сушки, штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха первой стадии сушки посредством газохода (8) соединенный со штуцером (9) для входа охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, его штуцер (11) для выхода охлажденного осушенного воздуха посредством газохода (12) соединенный со штуцером (13) для входа нагреваемой среды в теплообменник (14), штуцер которого (18) для выхода нагреваемой среды соединен со штуцером (19) для входа нагреваемой среды в калорифер (20),
на штуцерах (5) и (7) для входа и выхода охлаждаемого воздуха устройства (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки и на газоходе (6), соединяющим подающий штуцер (2) устройства (1) для забора и подачи сушильного воздуха для первой стадии сушки с газоходом (8), соединяющим штуцер (7) для выхода охлажденного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки со штуцером (9) для входа осушенного охлажденного воздуха первой стадии сушки в устройство (10) для отделения влаги в виде конденсата или льда от охлажденного воздуха первой стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3),
на штуцерах (53) и (51) для входа и выхода охлаждаемого сушильного воздуха второй стадии сушки устройства (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки и на газоходе (50), соединяющим воздуховод (54) между штуцером (55) для выхода сушильного воздуха устройства (56)для забора и подачи сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (53) для входа сушильного воздуха в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки с воздуховодом (49) между штуцером (48) для входа в устройство (47) для отделения влаги от охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки и штуцером (51) для выхода охлажденного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки, установлены запорно-регулирующие устройства (3),
выходной штуцер (41) системы (36) для газоочистки отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен посредством газохода (57) со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки,
штуцер (24) для выхода очищенного отработанного сушильного воздуха из системы (25) газоочистки второй стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (17), который имеет штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла,
штуцер (41) для выхода из системы (36) для газоочистки отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки соединен со штуцером (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки посредством газохода (57), который может иметь штуцер (16) для подачи в него теплоносителя от дополнительного источника тепла,
штуцер (41) системы (36) газоочистки для выхода отработанного сушильного газа первой стадии сушки соединен со штуцером (43) для входа теплоносителя в теплообменник (39) для нагрева охлажденного сушильного воздуха второй стадии сушки посредством газохода (40), который имеет штуцер (42) для подачи тепла от дополнительного источника.
Порядок работы установки
В общем случае любой сушильный газ (кроме водяного пара и паров других веществ, которые могли быть использованы в качестве сушильного агента), а в наиболее распространенном случае воздух, поступает в устройство для искусственного охлаждения сушильного воздуха. В качестве такого устройства-охладителя для охлаждения воздуха до минусовых температур может быть использован один из типов широко распространенных в промышленности холодильных машин (Курылев Е.С.. Герасимов Н.А. Холодильные установки. - М.Л: Машгиз, 1961. -380 с).
Для предварительного охлаждения воздуха до низких плюсовых температур можно применять устройство для искусственного охлаждения воздуха при использовании воды из скважин.
Воздух охлаждается в охладителе до температуры от плюс 5°С до минус 14-15°С (дальнейшее понижение температуры воздуха экономически нецелесообразно, т.к. уже при этой температуре влагосодержание воздуха близко к нулю). Тогда, в итоге, утилизируя низкотемпературное тепло отработанного сушильного газа и в необходимых случаях затрачивая дополнительное тепло на подогрев свежего сушильного газа, предварительно осушенного охлаждением перед сушкой, можно решить все перечисленные выше технические задачи полезной модели.
Описание к схеме Фиг.1. Свежий сушильный воздух второй стадии сушки через устройство (56)для забора из окружающей среды поступает в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки. После охлаждения воздух поступает в устройство (47) для осушки сушильного воздуха второй стадии сушки, где от воздуха отделяется влага в виде конденсата или льда. Далее осушенный охлажденный воздух второй стадии сушки поступает в теплообменник (39) и после нагрева до заданной начальной температуры направляется в аппарат второй стадии сушки. Поэтому сушильный воздух будет иметь начальную влажность, близкую к нулю, и, соответственно, большую влагоемкость в сравнении с установкой-прототипом, на которой отсутствует устройство для охлаждения воздуха и устройство для отделения сконденсировавшейся влаги. Таким образом, для достижения той же или большей производительности по испаренной влаге в аппарат (29) второй стадии сушки можно подать предварительно осушенный охлаждением воздух при меньшей температуре, чем в установке-прототипе.
Расчеты показывают, что стандартная влажность сухих молочных продуктов 3,5-4,5% на установке-прототипе с аппаратом распылительной сушки в качестве аппарата первой стадии сушки при подаче неосушенного воздуха в аппарат второй стадии сушки может быть получена при конечной температуре 80-90°С на выходе из аппарата второй стадии сушки. В то же время при подаче в аппарат второй стадии сушки воздуха, осушенного охлаждением на заявляемой установке (фиг.1), стандартная влажность продукта может быть получена на выходе и аппарата второй стадии сушки при конечной температуре процесса 30-35°С.
При двухстадийной сушке на заявляемой установке может быть улучшено качество особо термочувствительных продуктов благодаря снижению действия высокой температуры со стороны сушильного воздуха.
Описание к схеме фиг.2. Сушильный воздух для второй стадии сушки, поступающий через устройство (56)для забора воздуха из окружающего пространства, может быть подан через устройство (52) для искусственного охладения сушильного воздуха, как по газоходу 54, так и по параллельному газоходу 50.
Благодаря запорно-регулирующим устройствам (3), установленным на этих газоходах и на штуцере (51) для выхода охлажденного сушильного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки, можно изменять соотношение расходов потока сушильного воздуха, забираемого непосредственно из атмосферы и потока, пропускаемого через устройство (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки.
Регулируя их соотношение, вплоть до полной замены воздуха, охлаждаемого в устройстве (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, воздухом из атмосферы, можно значительно сократить затраты энергии на получение искусственного холода в холодный период года.
Также как в установке по фиг.1, на установке по схеме фиг.2 помимо всех перечисленных выше факторов технической задачи, снижаются затраты на получение холода в холодный период года.
Описание к схеме фиг.3, в дополнении к описанию к схеме фиг.1. Свежий сушильный воздух первой стадии сушки от устройства (1) для забора воздуха из окружающей среды поступает в устройство (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха первой стадии сушки, затем проходит устройство (10) для отделения сконденсировавшейся влаги и после нагрева в калорифере (20) поступает в аппарат (23) первой стадии сушки через устройство (21) для подачи в аппарат первой стадии сушки сушильного газа.
Поскольку в аппаратах первой стадии сушки испаряется до 90% от полной производительности двухстадийных установок и используется количество воздуха на порядок больше, чем для второй стадии сушки, то осушка охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки по аналогии со второй стадией сушки приведет к еще большему эффекту роста производительности за счет более полного использования потенциала возросшей влагоемкости предварительно осушенного сушильного воздуха. В сочетании с осушкой охлаждением воздуха второй стадии сушки в аппаратах (4) и (10) снижаются также удельные затраты тепла на один кг испаренной влаги и пожароопасность установки.
Описание к схеме фиг А в дополнении к схеме фиг.3. Охлажденный осушенный воздух первой стадии сушки перед подачей для нагрева в калорифер (20) второй стадии сушки предварительно подогревается в теплообменнике (14), который имеет штуцер (15) для подачи тепла от постороннего источника. Это дополнение имеет существенное значение при внедрении технического решения на действующих модернизируемых установках, если штатный калорифер на установке не в состоянии обеспечить нагрев охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки до заданной, начальной температуры перед подачей в аппарат первой стадии сушки (23).
Описание к схеме фиг.5 в дополнении к схеме фиг.4. Сушильный воздух для первой стадии сушки, поступающий через устройство (1) для забора воздуха из окружающего пространства, может быть подан в охладитель (4) по газоходу (2), так и по параллельному газоходу (6).
Благодаря запорно-регулирующим устройствам (3), установленным на этих газоходах и на штуцере (7) для выхода охлажденного сушильного воздуха из устройства (4) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки, можно изменять соотношение расходов потока, пропускаемого через устройство (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха и потока сушильного воздуха, забираемого непосредственно из атмосферы и передаваемому по воздуховоду (6).
Регулируя их соотношение, вплоть до полной замены в холодный период воздуха, охлаждаемого в устройстве (4) для искусственного охлаждения сушильного воздуха второй стадии сушки, воздухом из атмосферы, можно значительно сократить затраты энергии на получение искусственного холода. При этом, благодаря многократному превышению расхода сушильного воздуха на первой стадии сушки в сравнении со второй стадией, рост производительности установки и снижение удельных затрат тепла будут еще более значительными, чем даст применение подобной схемы при подаче охлажденного осушенного воздуха для второй стадии сушки (фиг.1). Снижается пожароопасность установки, т.к. на выходе из аппарата первой стадии можно уменьшить температуру сушильного воздуха.
Описание к схеме фиг.6 в дополнении к схеме фиг.5. Сушильный воздух для второй стадии сушки, поступающий через устройство (56)для забора воздуха из окружающего пространства, может быть подан в устройство (52) для искусственного охлаждения сушильного воздуха, как по газоходу (54), так и по параллельному газоходу (50).
Точно также, благодаря запорно-регулирующим устройствам (3), установленным на этих газоходах и на штуцере (5) для выхода охлажденного сушильного воздуха из устройства (52) для искусственного охлаждения воздуха второй стадии сушки, можно изменять соотношение расходов потока сушильного воздуха, забираемого непосредственно из окружающей среды, и потока, пропускаемого через устройство (52) для искусственного охлаждения воздуха.
Таким образом, на такой установке реализуется возможность, используя естественный холод, уменьшить затраты энергии на производство искусственного холода в холодные периоды года как для осушки холодом сушильного воздуха для первой, так и для второй стадии сушки.
Описание к схеме фиг.7
в дополнении к описанию к схемам фиг.1-6:
- отработанный сушильный воздух первой стадии сушки из штуцера (4) системы (36) газоочистки поступает для утилизации низкотемпературного тепла в теплообменник (39) в качестве теплоносителя и используется для нагрева осушенного охлаждением сушильного воздуха второй стадии сушки; при недостаточности этого тепла дляподогрева сушильного воздуха второй стадии сушки подают дополнительное тепло от постороннего источника через штуцер(42) в газоход (40);
в дополнении к описанию схемам фиг.4, 5, 6:
- отработанный очищенный сушильный воздух второй стадии сушки поступает из штуцера (24) системы (25) газоочистки второй стадии через газоход (17) в штуцер (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки; при недостаточности этого тепла для подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки подают дополнительно теплоноситель от постороннего источника через штуцер (16) в штуцер (15) для подачи теплоносителя теплообменника (14);
- отработанный сушильный воздух первой стадии сушки из штуцера (41) системы (36) газоочистки поступает по газоходу (57) для утилизации низкотемпературного тепла в теплообменник (14) в качестве теплоносителя и используется для нагрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки; при недостаточности этого тепла для подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки подают дополнительно теплоноситель от постороннего источника через штуцер (16) в штуцер (15) для подачи теплоносителя теплообменника (14);
- отработанный очищенный сушильный воздух второй стадии сушки поступает из штуцера (24) системы (25) газоочистки второй стадии через газоход (17) в штуцер (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки, при этом отработанный сушильный воздух первой стадии сушки из штуцера (41) системы (36) газоочистки поступает по газоходу (57) для утилизации низкотемпературного тепла в теплообменник (14) в качестве теплоносителя и используется для нагрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки; при недостаточности этого тепла для подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки подают дополнительно теплоноситель от постороннего источника в штуцер (15) для подачи теплоносителя теплообменника (14);
- отработанный очищенный сушильный воздух второй стадии сушки поступает из штуцера (24) системы (25) газоочистки второй стадии через газоход (17) в штуцер (15) для входа теплоносителя в теплообменник (14) для предварительного нагрева охлажденного сушильного воздуха первой стадии сушки, при этом отработанный сушильный воздух первой стадии сушки из штуцера (41) системы (3) газоочистки поступает по газоходу (57) для утилизации низкотемпературного тепла в теплообменник (14) в качестве теплоносителя и используется для нагрева осушенного охлаждением сушильного воздуха первой стадии сушки, причем, отработанный сушильный воздух первой стадии сушки из штуцера (41) системы (36) газоочистки поступает для утилизации низкотемпературного тепла в теплообменник (39) в качестве теплоносителя и используется для нагрева осушенного охлаждением сушильного воздуха второй стадии сушки; при недостаточности этого тепла для подогрева сушильного воздуха второй стадии сушки подают дополнительное тепло от постороннего источника через штуцер (42) через газоход (40) штуцер (43) для подачи теплоносителя в теплообменник (39); при недостаточности этого тепла для подогрева сушильного воздуха первой стадии сушки подают дополнительно теплоноситель от постороннего источника через штуцер (16) в газоход (57).
Примеры выполнения полезной модели
Сопоставление расчетных технико-экономических показателей двухстадийной сушки для установки прототипа и заявляемой установки.
1. Двухстадийная установка в виде двух последовательно расположенных барабанных сушилок для сушки стружки.
Выполнены расчеты технико-экономических показателей с использованием на входе в аппарат первой стадии сушки сушильного воздуха при начальной температуре сушильного воздуха 287-575°С. Рассмотрены режимы сушки с применением:
- атмосферного воздуха, забираемого из внешней среды при температуре +25°С (без осушки охлаждением);
- сушильного воздуха, предварительно осушенного охлаждением до +5°С и до минус 15°С.
Переход на использование осушенного охлаждением воздуха позволяет при достижении конечной влажности стружки 4% снизить температуру сушильного воздуха в конце второй стадии сушки на действующих установках от 125-155°С до 60-70°С и утилизировать теплоту отработанного сушильного воздуха первой стадии сушки. Производительность увеличивается на 14-25% при уменьшении удельных затрат тепла на 1 кг испаренной влаги на 12-48%, несмотря на сравнительно небольшие дополнительные затраты тепла на подогрев холодного осушенного воздуха перед его подачей в аппарат второй стадии сушки.
2. Двухстадийная установка для сушки жидких молочных продуктов.
Первая стадия сушки реализуется в распылительной сушилке при начальной концентрации сгущенного молока 48% и начальной температуре сушильного воздуха 265-295°С, а вторая стадия сушки - в вибрационной сушилке, куда поступает порошок при влажности 8% после первой стадии сушки из распылительной сушилки. Конечная влажность дисперсного молочного порошка на выходе из аппарата второй стадии сушки составляет 4,5%.
Как и в первом примере, сопоставлены результаты расчетов показателей для таких же начальных состояний используемого в качестве сушильного агента:
- атмосферного воздуха, забираемого из внешней среды при температуре +25°С (без осушки охлаждением);
- сушильного воздуха, предварительно осушенного охлаждением до +5°С и до минус 15°С.
При сушке с применением воздуха, предварительно осушенного охлаждением, температура на входе в аппарат второй стадии сушки снижается до 52-65°С, на выходе до 30-35°С, производительность установки увеличивается на 32-40%, удельные затраты тепла уменьшаются на 23-35%.
Как в первом, так и во втором примерах, устраняется вероятность возникновения пожара. Это происходит, несмотря на высокие значения начальной температуры сушильного воздуха на входе в аппарат первой стадии сушки, т.к. на выходе из него дисперсный продукт имеет повышенную влажность. При этом температура воздуха на выходе из аппарата первой стадии сушки и в аппарате второй стадии сушки в целом остается значительно ниже температуры возможного самовозгорания продукта.
Таким образом, на заявляемой установке выполнена техническая задача полезной модели:
повышена производительность установки за счет бее полного использования потенциала влагемкости сушильного воздуха, утилизировано непосредственно в технологическом процессе на этой же установке низкотемпературное тепло отработанного сушильного воздуха из аппаратов первой и второй стадий сушки, существенно уменьшены затраты тепла на нагрев сушильного воздуха второй стадии сушки, получен сухой охлажденный до нормальной температуры продукт без дополнительных затрат энергии на его охлаждение, снижены негативное воздействии высокой температуры сушильного агента на качество продукта и пожароопасность процесса на установке.