УСТАНОВКА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Полезная модель относится к оборудованию для термической обработки сыпучих материалов в кипящем слое и может быть использована, например, для их сушки в химической, строительной, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известна установка кипящего слоя для термической обработки (сушки) сыпучих материалов (Расчет аппаратов кипящего слоя. Справочник. Под ред. И.П. Муханова, Б.С. Сажина, В.Ф. Фролова. Л.: Химия, 1986, стр. 130, рис. 3.1), содержащая цилиндрический корпус с загрузочным патрубком, газораспределительную решетку, патрубок подвода газа, патрубок отвода газодисперсной смеси и циклон. Установка работает в непрерывном режиме. Исходный сыпучий материал загружают в корпус через загрузочный патрубок, ожижают поступающим через газораспределительную решетку газом, подвергают термической обработке, в процессе которой уменьшается масса и размеры частиц, то есть снижается их скорость витания, в результате чего обработанные легкие частицы выносятся газом через патрубок отвода газодисперсной смеси в циклон, где отделяются от газа в готовый продукт. Интенсивное перемешивание частиц в кипящем слое повышает эффективность тепломассообмена между частицами материала и газом, причем частицы материала пребывают в кипящем слое до тех пор, пока не достигается требуемая степень их термической обработки (сушки), в результате чего повышается производительность при меньших габаритах установки и качество готового (высушенного) продукта.
Недостатком установки является ее ограниченная производительность, обусловленная ограниченной скоростью ожижающего газа, лимитирующей интенсивность тепломассообмена в кипящем слое. Увеличение скорости газа интенсифицирует тепломассообмен, но одновременно приводит к выносу из кипящего слоя частиц, еще не достигших требуемой степени термообработки (сушки), что снижет качество готового продукта.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является установка циркуляционного кипящего слоя (Процессы и аппараты химической технологии, т. 2, под ред. A.M. Кутепова. М.: Логос, 2001, стр. 561, рис. 15.14), принятая за прототип, содержащая корпус с патрубком подвода сырья, оснащенный газораспределительной решеткой патрубок подвода ожижающего газа и трубопровод отвода газодисперсной смеси, соединенный с сепаратором, содержащим патрубок отвода мелких частиц и соединенный с корпусом трубопровод отвода возврата, причем трубопровод возврата жестко соединен с нижней частью корпуса на уровне патрубка подачи сырья. Установка не имеет ограничений на скорость подачи ожижающего газа, поскольку выносимые из слоя не до конца обработанные (досушенные) частицы не выносятся в готовый продукт, а возвращаются сепаратором на последующую дообработку. Повышенная скорость газа позволяет интенсифицировать тепломассообмен между частицами и газом и тем самым повысить производительность установки.
Недостатком установки является ее ограниченная производительность, поскольку потоки сырья и возврата подаются в нижнюю часть корпуса на одном уровне и при их увеличении может произойти завал материалом нижней части корпуса, который будет распространяться вверх и приведет к завалу всего аппарата. Вместе с тем, в подаче возврата в нижнюю часть корпуса нет технологической необходимости, поскольку не до конца обработанные частицы нуждаются в меньшем времени пребывания в кипящем слое до их полной обработки (сушки), чем частицы сырья.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении производительности установки циркуляционного кипящего слоя.
Технический результат достигается тем, что в установке циркуляционного кипящего слоя, содержащей корпус с патрубком подвода сырья, оснащенный газораспределительной решеткой патрубок подвода ожижающего газа и трубопровод отвода газодисперсной смеси, соединенный с сепаратором, содержащим патрубок отвода мелких частиц и соединенный с корпусом трубопровод отвода возврата, трубопровод возврата соединен с верхней частью корпуса и снабжен дополнительным патрубком, установленным вертикально внутри корпуса и оснащенным цилиндрической обечайкой, установленной с возможностью перемещения вдоль патрубка посредством тяги и фиксации положения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Установка циркуляционного кипящего слоя содержит корпус 1 с патрубком подвода сырья 2, оснащенный газораспределительной решеткой 3 патрубок подвода ожижающего газа 4 и трубопровод отвода газодисперсной смеси 5, соединенный с сепаратором 6, содержащим патрубок отвода мелких частиц 7 и соединенный с корпусом трубопровод отвода возврата 8. Трубопровод возврата соединен с верхней частью корпуса 1 и снабжен дополнительным патрубком 9, установленным вертикально внутри корпуса 1 и оснащенным цилиндрической обечайкой 10, установленной с возможностью перемещения вдоль патрубка 9 посредством тяги 11 и фиксации положения.
Установка кипящего слоя работает в непрерывном режиме. Исходный, например, влажный, сыпучий материал загружают в корпус 1 через загрузочный патрубок подвода сырья 2. Материал распределяется по газораспределительной решетке 3, через которую по патрубку подвода ожижающего газа 4 подают газ, приводящий материал в состояние кипящего слоя. По мере термообработки при повышенной скорости газа, призванной интенсифицировать тепломассообмен между частицами и газом, в верхнюю часть слоя попадают легкие (до конца обработанные) частицы и более тяжелые (не до конца обработанные). Этот поток газодисперсной смеси направляется по трубопроводу отвода газодисперсной смеси 5 в сепаратор 6, где смесь разделяется на - до конца обработанные (высушенные) частицы и не до конца обработанные (недосушенные) частицы. До конца обработанные частицы отводятся из сепаратора 6 вместе с газом через патрубок отвода мелких частиц 7, а не до конца обработанные подаются по трубопроводу отвода возврата 8 в верхнюю часть корпуса 1. Внутри корпуса 1 к трубопроводу отвода возврата 8 присоединен дополнительный вертикальный патрубок 9, поверх которого установлена с возможностью продольного перемещения по нему цилиндрическая обечайка 10, перемещение и фиксация которой по высоте осуществляется тягой 11. Возврат из сепаратора 6 попадает в кипящий слой на уровне нижнего края обечайки 10, где концентрация частиц меньше, чем в нижней части корпуса 1, и подача возврата не пересекается с подачей сырья, что позволяет увеличить производительность установки. Перемещение обечайки 10 тягой по дополнительному патрубку 9 позволяет регулировать уровень подвода возврата и адаптировать этот уровень к конкретному материалу и процессу.
Применение заявляемой установки циркуляционного кипящего слоя обеспечивает повышение ее производительности за счет освобождения нижней части корпуса от частиц возврата, позволяющего повысить производительность подачи.