Распылительная сушилка

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для сушки растворов и суспензий, а также влажных тонкодисперсных твердых порошкообразных материалов в потоке сушильного агента и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, фармакологической, строительной, металлургической и других отрослях промышленности, а также в экологических процессах утилизации тонкодисперсных, твердых производственных и бытовых отходов.
Известна конструкция распылительной сушилки, представляющая собой цилиндрическую камеру с коническим днищем. В верхней части камеры установлен центробежный распылитель или пневматические форсунки. Центробежный распылитель предназначен для диспергирования исходного продукта с помощью высокооборотного диска. В форсуночных сушилках используют одну или несколько форсунок в зависимости от производительности. Подвод сушильного агента, установленный на крышке сушилки, концентрично с центробежным распылителем или же под диск центробежного распылителя (В.П. Перевалов, Г.И. Колдобский. Основы проектирования и оборудование производств тонкого органического синтеза. – М.: Химия, 1997, с. 251-252).
К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность, связанная с налипанием высушиваемых дисперсных частиц на боковую поверхность, цилиндрической камеры,  что приводит к необходимости остановки основного процесса сушки и удаления налипшей корки частиц с боковой поверхности цилиндрической камеры, это достаточно длительная и сложная технологическая операция которая уменьшает время основного процесса и снижает общую производительность.
Известна распылительная сушилка, содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор, систему очистки отработанного воздуха и систему подачи высушиваемого раствора,( Патент РФ №2328948, МПК A23L 3/40, 09.01.2007 г.).
К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится ограниченное использование данной конструкции для широкого диапазона объектов сушки, так как при сушке распыленные частицы продукта в рабочей зоне сушильной камеры увлекаются потоком сушильного агента и двигаются прямолинейно вниз, что лимитирует времянахождения продукта в камере а, соответственно, время сушки, что в свою очередь снижает производительность.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является распылительной сушилки, содержащая сушильную камеру цилиндрической формы в виде двух последовательно соединенных цилиндров, малого и большого, разного диаметра, распылитель, установленный по оси камеры, систему отсоса, установленную под большим цилиндром, и узел выгрузки в виде полого конуса, установленного под большим цилиндром по оси камеры, в полости большого цилиндра установлены и жестко зафиксированы вертикальные перегородки круговым массивом вокруг оси сушильной камеры, большой и малый цилиндры имеют патрубки для ввода сушильного агента, причем патрубок большого цилиндра расположен тангенциально к поверхности большого цилиндра, вертикальные перегородки выполнены криволинейными и установлены с зазорами между собой, образуя криволинейные щелевые каналы для ввода сушильного агента ( п.м. РФ 191126, МПК F26B 17/1, F26B 3/12, 25.07.2019 г.).
К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится то, что при тангенциальном движении сушильного агента на поверхности вертикальных перегородок возможно образование твёрдых, пересушенных отложений, что приводит к необходимости остановки оборудования для удаления данных частиц, что в виду сложности исполнения конструкции довольно затруднительно, а следовательно увеличивает время вспомогательных операций, что в свою очередь уменьшает производительность. Кроме того, удаленные пересушенные и деструктивные частицы не являются готовым продуктом, что также снижает общую производительность.
Техническим результатом предлагаемой конструкции распылительной сушилки является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что распылительная сушилка, содержащая сушильную камеру цилиндрической формы в виде двух последовательно соединенных цилиндров, малого и большого, разного диаметра, распылитель, установленный по оси камеры, систему отсоса, установленную под большим цилиндром, и узел выгрузки в виде полого конуса, установленного под большим цилиндром по оси камеры, в полости большого цилиндра установлены вертикальные криволинейные перегородки, с щелевыми каналами между ними, причем круговой массив перегородок в сушильной камеры выполнен в виде гильзы из тонкого проката с эффектом памяти, в которой перегородки образованы за счет продольных прорезей в боковой поверхности гильзы, а соотношение диаметров гильзы к диаметру большого цилиндра удовлетворяет условию:
(1)
где  – диаметр гильзы, м,
D – диаметр большего цилиндра, м.
Исполнение кругового массива криволинейных перегородок в виде гильзы, обладающей эффектом памяти, в которой перегородки образованы за счет продольных прорезей, позволяет в процессе ремонта и осмотра изменять свою форму в «холодном» (остановленном) состоянии при нормальной температуре, что приводит к растрескиванию и отклеиванию прилипших частиц высушиваемого материала и других термических отложений на поверхности гильзы. В процессе работы, то есть в «горячем» состоянии при рабочих температурах перегородки будут принимать криволинейный вид с щелевыми каналам. Это уменьшает время подготовки распылительной сушилки к основному циклу работы, увеличивает основное время работы и приводит к росту производительности.
Материалы, обладающие эффектом памяти, известны. Это может быть нержавеющая сталь 12Х18H10T, никель-алюминиевый сплав NuAl (36,8% Al), сплав меди-алюминия и никеля, сплав марганца и никеля, а также титано-никелевый сплав, изменяющие свою форму при температурах от 100ºС до 270ºС. (Физические эффекты в машиностроении. Справочник / Под общей редакцией В.А. Лукьянец. – М.: Машиностроение 1993, с.150 – 152.)
Установка гильзы из тонкого проката позволит перегородкам в рабочем состоянии колебаться под воздействием воздушного потока, что приведет к самопроизвольному сбрасыванию прилипающих частиц, увеличит время безостановочной работы и производительность.
Уменьшение нижнего предела заявляемого соотношения (1) диаметров гильзы и сушильной камеры, равного  уменьшает диаметр и объем сушильной камеры более чем на 13%, а значит также уменьшается среднее время пребывания частиц высушиваемого материала в контакте с сушильным агентом, а следовательно и производительность.
Увеличение верхнего предела заявляемого соотношения (1) диаметров гильзы и сушильной камеры, равного  уменьшает толщину кольцевого массива для сушильного агента, увеличивает гидравлическое сопротивление, что приводит к снижению скорости струй сушильного агента, более интенсивному образованию отложений на боковых поверхностях, а следовательно уменьшению производительности.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой конструкции распылительной сушилки в разрезе. На фиг.2 представлен разрез по А-А в «холодном» состоянии, а на фиг.3 тот же разрез в «горячем» состоянии.
Распылительная сушилка имеет сушильную камеру 1 цилиндрической формы, выполненную в виде двух последовательно соединенных цилиндров, малого 2 и большого 3, разного диаметра, распылитель 4 установленный по оси камеры 1, систему отсоса 5,установленную под большим цилиндром 3, и узел выгрузки 6 в виде полого конуса, установленного под большим цилиндром 3 по оси камеры 1. Малый цилиндр 2 имеет патрубок для ввода сушильного агента 7. Большой цилиндр 3 имеет патрубок для ввода сушильного агента 8, расположенный тангенциально к поверхности большого цилиндра 3. В полости большого цилиндра 3 установлена гильза 9 из тонкого проката, обладающая эффектом памяти, включающая в себя криволиненйные перегородки 10 образованы за счет продольных прорезей в боковой поверхности гильзы.
Распылительная сушилка работает следующим образом.
В первоначальный момент времени, до начала цикла процесса сушки гильза 9 представляет собой цилиндр с продольными прорезями, образующими перегородки 10 находящиеся в «холодном» состоянии. Подача сушильного агента начинает осуществляться по патрубку 8, установленным в большом цилиндре 3, что приводит к отгибанию перегородок 10, в виду того что материал обладает эффектом памяти, к оси цилиндрической гильзы 9 и приводит их в «горячее» состояние. Затем исходный продукт, подвергаемый сушке, подается распылителем 4 в объем малого цилиндра 2. Начинается подача сушильного агента по патрубку 7, который установлен в малом 2 цилиндре. В малом цилиндре 2 осуществляется прямоточный контакт распыленных частиц продукта с сушильным агентом. В большом цилиндре 3 осуществляется комбинация прямоточного контакта и дополнительной перекрестной подачи сушильного агента в щелевые каналы, образованные перегородками 10, гильзы 9 выполненной из тонкого проката, обладающего эффектом памяти, находящимися в «горячем» состоянии при рабочей температуре и совершающие колебания. Распыленные частицы продукта при контакте с сушильным агентом высыхают и отбираются через узел выгрузки 6, отработавший сушильный агент отводится через систему отсоса 5.
Таким образом, выполнение гильзы 9 и перегородок 10 из материала тонкого проката, обладающего эффектом памяти, позволяет упростить очистку, тем самым снизить время подготовки к основному циклу работы, увеличить время безостановочной работы, а значит увеличить производительность.