УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Предлагаемая полезная модель относится к сушильным устройствам и предназначена для сушки сыпучих материалов, например, зерновых культур и иных зернистых материалов.
Известны устройства для сушки сыпучих материалов, содержащие сушильную камеру, в которой высушиваемый материал обдувается потоком нагретого воздуха или иного нагретого газа. В частности, известна шахтная сушильная установка сыпучих материалов, содержащая загрузочный бункер, вертикальную сушильную камеру, нагнетательный вентилятор и дозаторы подачи сыпучего материала (Патент на полезную модель №105726 МПК 7 F26B 17/12, МПК 7 F26B 3/347). Шахтные сушильные установки имеют сравнительно невысокую производительность из-за малой пропускной способности сушильной камеры.
Известны так же барабанные сушилки для сушки сыпучих материалов, содержащие вращающийся с небольшой скоростью барабан, расположенный под небольшим углом к горизонтальной плоскости, в котором высушиваемый сыпучий материал нагревается топочным газом (Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин Б.А. Процессы и аппараты пищевых производств - М.: Колос С, 2005, с. 530). Благодаря простоте конструкции барабанные сушилки получили широкое распространение, однако, они имеют высокую металлоемкость. Использование их эффективно при наличии дешевого теплоносителя, например, топочных газов.
Процесс сушки сыпучего материала наиболее интенсивно происходит в так называемом псевдоожиженном или кипящем слое, в котором частицы сыпучего материала находятся во взвешенном состоянии и интенсивно обтекаются потоком газа (Кавецкий Г.Р., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос С, 2000. С. 171).
К заявляемому объекту наиболее близким аналогом является сушильная установка с кипящим слоем, содержащая сушильную камеру, в которой высушиваемый сыпучий материал находится во взвешенном состоянии и обдувается нагретым воздушным потоком. (Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин Б.А. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: КолосС, 2005, - С. 543). В данной установке частицы сыпучего материала со всех сторон омываются нагретым воздушным потоком, что, создавая благоприятные условия для теплообмена, обеспечивает высокую интенсивность процесса сушки.
Данная сушильная установка имеет следующий недостаток. Время контакта потока воздуха с высушиваемым материалом чрезмерно мало из-за малости высоты слоя материала, через который проходит воздушный поток. Поэтому потенциальная сушильная способность потока воздуха используется не эффективно, то есть не в полной мере, что обуславливает повышенный расход потока нагретого воздуха.
Технической задачей полезной модели является повышение энергоэффективности процесса сушки путем максимального использования сушильной способности воздушного потока, воздействующего на высушиваемый продукт.
Технический эффект достигается благодаря тому, что установка для сушки сыпучих материалов с кипящим слоем, в которой высушиваемый сыпучий материал обдувается нагретым воздушным потоком и при этом находится во взвешенном состоянии, выполнена в форме вертикально расположенного цилиндра, разделенного горизонтальными перегородками, содержащими сквозные отверстия, на несколько сушильных камер, последовательно соединенных между собой трубопроводами, расположенными поочередно с противоположных сторон цилиндра. При этом сквозные отверстия, расположенные в круговых сегментах перегородок, примыкающих к входным отверстиям трубопроводов, имеют в 1,5…2 раза меньший диаметр, чем диаметр остальных отверстий перегородок, а высота этих сегментов в 1,2…1,5 раза превышает ширину входных отверстий трубопроводов.
Предлагаемая установка для сушки сыпучих материалов схематично представлена на фиг. 1, на фиг. 2 показана форма отверстия для выхода высушиваемого материала, а на фиг. 3 представлен поперечный разрез корпуса установки.
Сушильная установка выполнена в форме вертикально расположенного цилиндрического корпуса 1, разделенного горизонтальными перегородками 2, 3, 4, 5 на сушильные камеры 6, 7, 8, 9 и распределительную камеру 10. Корпус 1 состоит из отдельных секций, сочлененных между собой при помощи резьбового соединения. Сушильные камеры 2, 3, 4, 5 последовательно соединены между собой трубопроводами 11, 12, 13, расположенными поочередно с противоположных сторон корпуса 1, для чего в корпусе 1 выполнены сквозные отверстия, соответствующие форме поперечного сечения трубопроводов. Все эти отверстия выполнены идентично высотой а и шириной b (фиг. 2). Корпус 1 установлен на основании 14, сверху он закрыт крышкой 15, имеющей сквозное отверстие 16. В сушильную установку сыпучий материал поступает из бункера 17, установленного на крышке 15. Бункер 17 снабжен задвижкой 18, служащий для закрытия его выпускного отверстия. Высушенный материал выходит из сушильной камеры 9 через трубопровод 19 и поступает в приемный бункер 20.
В перегородке 2, 3, 4, 5 выполнены две группы сквозных отверстий 21 и 22, имеющих разные диаметры. На фиг. 3 показано расположение этих отверстий в перегородке 3. Аналогично расположены они и в других перегородках. Отверстия 21 малого диаметра размещены в круговом сегменте В, примыкающем к входному отверстию трубопровода 12. За пределами кругового сегмента В размещены отверстия 22, имеющие больший диаметр. Диаметр отверстий 21 в 1,5…2 раза меньше диаметра отверстий 22. Количество отверстий 21 зависит от площади кругового сегмента В. При данном диаметре корпуса 1 площадь кругового сегмента В определяется его высотой h. Величина h устанавливается пропорционально ширине входного отверстия трубопроводов, то есть h=(1,2… 1,5) b. Таким образом, высота кругового сегмента В в 1,2… 1,5 раз превышает ширину входных отверстий трубопроводов.
Сушильная установка снабжена воздушным компрессором 23 и калорифером 24, который нагревается электричеством или теплоносителем, например продуктами сгорания топлива. Калорифер 24 соединен трубопроводом 25 со штуцером 26, установленным в нижней части корпуса 1.
Работа сушильной установки осуществляется следующим образом. Компрессор 23 подает воздух в калорифер 24, где он нагревается. Из калорифера 24 нагретый воздух по трубопроводу 25 поступает в распределительную камеру 10. Далее воздух через отверстия перегородки 5 поступает в сушильную камеру 9, а затем аналогично поступает и в сушильные камеры 8, 7, 6. При запуске установки и открытии заслонки 18 сыпучий материал из бункера 17 поступает в сушильную камеру 6 и на перегородке 2 образуется слой сыпучего материала. Под действием давление потока воздуха, поступающего через отверстия перегородки 2, сыпучий материал над перегородкой приобретает псевдоожиженное состояние, характеризующиеся интенсивным движением частиц сыпучего материала друг относительно друга, что обеспечивает благоприятные условия для протекания теплообменных и массообменных процессов. При этом через отверстия 22 большого диаметра поступает более мощный воздушный поток, чем через отверстия 21, имеющие меньший диаметр.
Этот мощный поток создает более интенсивное движение частиц сыпучего материала, что приводит к увеличению пространства между этими частицами, которые заполняется воздухом. Это обуславливает увеличение высоты слоя сыпучего материала над отверстиями 22 по сравнению с высотой слоя над отверстиями 21. Благодаря этому происходит постепенное перетекание сыпучего материала с правой стороны перегородки 2 в левую ее сторону. Далее сыпучий материал из сушильной камеры 6 по трубопроводу 11 поступает в сушильную камеру 7. При этом высушиваемый материал оказывается в зоне действия мощных воздушных потоков, поступающих через отверстия 22 перегородки 3. Это обеспечивает интенсивное движение частиц высушиваемого материала и постепенное смещение его с левой стороны перегородки 3 в правую сторону, а затем перетекание его по трубопроводу 12 в сушильную камеру 8. При этом высушиваемый материал вновь оказывается в зоне действия мощных воздушных потоков, поступающих через отверстия 22 перегородки 4, что обеспечивает дальнейшее перемещение его из сушильной камеры 8 в сушильную камеру 9.
Описанный механизм транспортирования высушиваемого материала обеспечивает постепенное перемещение его из верхней сушильной камеры 6 в нижнюю сушильную камеру 9 и поступление высушенного материала по трубопроводу 19 в приемной бункер 20.
В процессе перемещения высушиваемого материала из сушильной камеры 6 в сушильную камеру 9 его температура непрерывно увеличивается, а влажность снижается. При этом параметры воздуха изменяются в обратную сторону, т.е. температура непрерывно снижается, а влажность увеличивается. Благодаря этому перепад температур и перепад влажности между воздухом и высушиваемым материалом существенно не изменяются при переходе из одной сушильной камеры в другую, что создает благоприятные условия для осуществления процесса сушки.
В данной установке условия теплообмена и массообмена между высушиваемым материалом и потоком воздуха такие же, как в известной сушильный установке с кипящим слоем. Однако время контакта высушиваемого материала с потоком воздуха в несколько раз больше, так как один и тот же поток проходит через несколько сушильных камер. Поэтому в данной установке максимально используется сушильная способность потока воздуха, что позволяет существенно сократить расход нагретого воздуха. Это обеспечивает значительное уменьшение энергетических затрат на осуществление процесса сушки сыпучих продуктов, например зерна.