ГРАНУЛЯТОР-ОКАТЫВАТЕЛЬ

Предложенное решение относится к производству гранулированных материалов сферической формы, которые могут быть использованы в строительной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, например, при буровых работах, в качестве теплоизоляционной засыпки, для гранулирования пеносиликатов, комбикормов и пр.
Известен барабанный (осесимметричный) гранулятор пеносиликатного гравия, в вышерасположенной части которого размещено входное окно для подачи сырцовых гранул, а в нижерасположенной части размещено выходное окно для выгрузки окатанных гранул (патент на изобретение РФ №2291126, МПК C03C 11/00, 2007 г.). Полученные окатыванием в барабанном грануляторе гранулы поступают в барабанную сушилку. Недостатком данного решения являются: низкая интенсивность процесса окатывания гранул; отсутствие возможности сепарации гранул в процессе окатывания; низкая эффективность процесса и качества готового продукта в виду отсутствия возможности влияния на параметры процесса; отсутствие возможности регулирования интенсивности процесса окатывания на отдельных участках вращающегося барабана гранулятора.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гранулятор-окатыватель, включающий осесимметричный корпус, входное окном для подачи сырцовых гранул, расположенное в верхней части корпуса, выходное окно для выгрузки окатанных гранул, расположенное в нижней части корпуса, и устройство для закручивания вводимого в корпус газового потока (авт.свидетельство на изобретение СССР №1318284, МПК B01J 8/38 1987 г.). Недостатком данного решения является низкая эффективность процесса окатывания гранул в виду того, что:
- Окатывание гранул производится при противоточном взаимодействии гранул с газовым потоком. Это приводит к тому, что гранулы, подхваченные в зоне окатывания восходящим газовым потоком, становятся в ходе досушки еще легче, и, следовательно, в зону разгрузки никогда не опустятся. Проваливаться в зону разгрузки будут только более тяжелые гранулы, которые не захватываются в зоне окатывания восходящим газовым потоком (и, соответственно, минуют стадию окатывания). Таким образом, в данном решении функция окатывания отсутствует.
- Происходит вынос гранул отработанным газовым потоком.
- Отсутствует возможность сепарации гранул в процессе окатывания.
- Отсутствует возможность регулирования интенсивности процесса окатывания.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении эффективности процесса окатывания гранул.
Указанный технический результат достигается тем, что в грануляторе-окатывателе, включающем осесимметричный корпус, входное окном для подачи сырцовых гранул, расположенное в верхней части корпуса, выходное окно для выгрузки окатанных гранул, расположенное в нижней части корпуса, и устройство для закручивания вводимого в корпус газового потока, корпус снабжен центральной выхлопной трубой для отвода отработанного газового потока, а устройство для закручивания вводимого в корпус газового потока размещено в верхней части корпуса (со стороны входного окна для подачи сырцовых гранул).
Введение центральной выхлопной трубы для отвода отработанного газового потока позволяет повысить эффективность процесса окатывания гранул, поскольку уменьшает длину участка корпуса со встречным движением газовых потоков (рабочего и отработанного), снижая унос гранул и потери давлений потоков.
Размещение устройства для закручивания вводимого в корпус газового потока в верхней части корпуса (со стороны входного окна для подачи сырцовых гранул) позволяет повысить эффективность процесса окатывания гранул, так как обеспечивает прямоточное взаимодействие гранул с газовым потоком в процессе окатывания. Это приводит к тому, что все сырцовые гранулы подхватываются закрученным газовым потоком и, двигаясь вместе с ним в зону разгрузки, проходят окатывание.
Весь корпус или не менее чем одна часть корпуса выполнена в виде конуса, сужающегося в сторону выходного окна. Корпус может быть выполнен с возможностью регулирования угла наклона, с возможностью вращения вокруг центральной оси, изменения направления и скорости вращения. Гранулятор-окатыватель снабжен регулятором температуры вводимого в корпус газового потока, регулятором осевой и тангенциальной скорости вводимого в корпус газового потока, а корпус снабжен обогревателем.
При этом место вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу выполнено с возможностью перемещения от входного окна корпуса окатывателя до зоны выгрузки окатанных гранул. В центральной выхлопной трубе выполнено два или более места для вывода отработанного газового потока и/или щель для вывода отработанного газового потока, снабженная одной или более регулируемой заслонкой. Корпус может быть оборудован дополнительными окнами для ввода вспомогательных газовых потоков, локально интенсифицирующих движение гранул.
Выходное окно корпуса окатывателя может частично выполнять функцию центральной выхлопной трубой для отвода отработанного газового потока. Кроме того выходное окно корпуса окатывателя может быть выполнено с возможностью его частичного или полного регулируемого перекрытия, а центральная выхлопная труба частично или полностью выполняет функцию выходного окна для выгрузки окатанных гранул.
Таким образом, в процессе окатывания осуществляется сушка гранул газовым потоком, при этом скорость сушки гранул регулируется изменением температуры газового потока. Кроме того, в процессе окатывания может осуществляться сушка гранул за счет нагрева корпуса окатывателя. Время пребывания гранул в корпусе окатывателя регулируются изменением угла наклона корпуса окатывателя и/или изменением направления и скорости вращения корпуса окатывателя. Время пребывания и интенсивность окатывания гранул в корпусе окатывателя регулируются изменением осевой и тангенциальной скорости подаваемого газового потока. Регулирование параметров процесса гранулирования окатыванием осуществляется за счет перемещения места вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу по участку от входного окна корпуса окатывателя до зоны выгрузки окатанных гранул. Кроме того, регулирование параметров процесса гранулирования окатыванием может осуществляться за счет:
- создания двух или более мест вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу.
- изменения размера щели для вывода отработанного газового потока, выполненной в центральной выхлопной трубе.
- подведения в корпус окатывателя дополнительных газовых потоков, локально интенсифицирующих движение гранул.
Часть газового потока выводится через выходное окно корпуса окатывателя, обеспечивая транспортировку гранул за пределы корпуса окатывателя, а частичный или полный вывод гранул из корпуса окатывателя осуществляется отработанным газовым потоком через центральную выхлопную трубу
Для перемещения гранул в процессе окатывания используется энергия газового потока. При этом подача сырцовых гранул во входное окно осесимметричного (цилиндрического, конического, цилиндроконического и пр.) корпуса окатывателя и их перемещение к выходному окну корпуса окатывателя закрученным газовым потоком, выход которого производится через центральную выхлопную трубу, осуществляется как в циклоне.
Сушка гранул горячим транспортирующим газовым потоком в процессе окатывания и/или за счет нагрева с помощью обогревателя корпуса упрощает процесс, поскольку позволяет реализовывать одновременно две стадии: окатывание и сушку гранул.
Выбор в процессе изготовления угла конусности корпуса окатывателя позволяет регулировать время пребывания гранул в окатывателе, а коническая форма корпуса окатывателя, сужающаяся по ходу перемещения гранул, позволяет повышать интенсивность процесса окатывания по мере приближения гранул к выходному окну.
Повысить эффективность процессов окатывания и сушки позволяет регулирование:
- времени пребывания гранул в корпусе окатывателя изменением угла наклона корпуса окатывателя;
- времени пребывания гранул в корпусе окатывателя изменением направления и скорости вращения корпуса окатывателя, который выполнен с возможностью вращения вокруг центральной оси;
- скорости сушки гранул изменением температуры газового потока с помощью регулятора температуры вводимого в корпус газового потока;
- времени пребывания и интенсивности окатывания гранул в корпусе окатывателя изменением осевой и тангенциальной скорости подаваемого газового потока с помощью регулятора осевой и тангенциальной скорости вводимого в корпус газового потока;
- параметров процесса за счет перемещения места вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу по участку от входного окна корпуса окатывателя до зоны выгрузки окатанных гранул;
- параметров процесса за счет создания двух или более мест вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу;
- параметров процесса за счет изменения регулируемой заслонкой размера щели для вывода отработанного газового потока, выполненной в центральной выхлопной трубе;
- параметров процесса путем подведения в корпус окатывателя через дополнительные окна для ввода вспомогательных газовых потоков, локально интенсифицирующих движение гранул.
Вывод части газового потока через выходное окно корпуса окатывателя (если выходное окно частично выполняет функцию центральной выхлопной трубы для отвода отработанного газового потока) обеспечивает транспортировку гранул за пределы корпуса окатывателя и, при необходимости, их дальнейшую классификацию, что исключает необходимость установки дополнительных механизмов и элементов. Кроме того, в этом случае увеличивается время взаимодействия гранул с газовым потоком, продлевая процесс сушки. Аналогичные технические результаты достигаются и в случае частичного или полного вывода окатанных гранул из корпуса окатывателя отработанным газовым потоком через центральную выхлопную трубу (если выходное окно корпуса окатывателя выполнено с возможностью его частичного или полного регулируемого перекрытия, а центральная выхлопная труба частично или полностью выполняет функцию выходного окна для выгрузки окатанных гранул).
На фиг. 1 представлена общая схема гранулятора-окатывателя; на фиг. 2 - схема гранулятора-окатывателя, корпус которого выполнен из нескольких последовательно соединенных конических обечаек, снабженных патрубками для подачи дополнительных газовых потоков.
Корпус 1 окатывателя снабжен входным окном 2 для подачи сырцовых гранул, размещенным в вышерасположенной части корпуса 1, и выходным окном 3 для вывода готовых гранул, размещенным в нижерасположенной части корпуса 1. Окатывание гранул производится ниже входного окна 2. Корпус 1 снабжен патрубком 4 для ввода газового потока и центральной выхлопной трубой 5 для отвода отработанного газового потока. Выходное окно 3 соединяет корпус 1 с разгрузочным бункером 6. Газовый поток на входе в корпус 1 проходит через размещенное в верхней части корпуса 1 (со стороны входного окна 2 для подачи сырцовых гранул) устройство 7 для закручивания вводимого в корпус газового потока, где поток закручивается (как в циклонах) либо за счет тангенциального ввода, либо, проходя через закручивающие (направляющие) элементы (розетка, винт, лопасти, лопатки и пр.). Место вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу 5 выполнено с возможностью перемещения от входного окна 2 до разгрузочного бункера 6, например, за счет выполнения выхлопной трубы 5 телескопической. Корпус 1 снабжен обогревателем в виде паровой рубашки 8.
Корпус 1 может иметь любую осесимметричную форму (цилиндрическую, цилиндроконическую и пр.), но оптимальной является форма в виде конуса, сужающегося в сторону выходного окна 3, что позволяет повышать интенсивность процесса окатывания по мере «готовности» гранул.
Корпус 1 выполнен: с возможностью изменения угла наклона; с возможностью вращения вокруг центральной оси; с возможностью регулирования скорости и направления вращения. Выбирая (в процессе изготовления) угол конусности корпуса 1, можно регулировать время пребывания гранул в аппарате.
Скорость сушки гранул изменяется регулятором 9 температуры газового потока за счет: а) его охлаждения или нагрева перед подачей в корпус 1 или б) добавления в газовый поток атмосферного воздуха.
Время пребывания и интенсивность окатывания гранул в корпусе 1 управляется регулятором 10 осевой и тангенциальной скорости подаваемого газового потока за счет изменения: скорости подаваемого в корпус 1 газового потока; направления (угла) подачи газового потока; положения закручивающих элементов.
Параметры процессов окатывания и сушки гранул регулируются следующим образом:
- перемещением места вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу 5 по участку от входного окна 2 корпуса 1 до зоны выгрузки окатанных гранул и даже далее (перемещение входного конца выхлопной трубы 5 в разгрузочный бункер 6), например, за счет выполнения выхлопной трубы 5 телескопической;
- созданием двух или более мест вывода отработанного газового потока в центральную выхлопную трубу 5, например, за счет выполнения в выхлопной трубе 5 дополнительного окна 11 с изменяемым проходным сечением (в дополнение к уже имеющемуся осевому выводу газового потока в выхлопной трубе 5);
- выполнением в центральной выхлопной трубе 5 осевой щели 12 (одной или нескольких) для вывода отработанного газового потока и изменением ее размера, например, путем перемещения по трубе одной или нескольких манжет 13;
- подведением в корпус 1 через дополнительные окна 14 вспомогательных газовых потоков, локально интенсифицирующих движение гранул;
- выводом части газового потока через выходное окно 3 корпуса 1 (если выходное окно 3 частично выполняет функцию центральной выхлопной трубы 5 для отвода отработанного газового потока), что увеличивает время взаимодействия гранул с газовым потоком и продлевает процесс сушки;
- изменением с помощью заслонки 15 сечения выходного окна 3 для вывода готовых гранул (вплоть до полного перекрытия) - в этом случае вывод (частичный или полный) окатанных гранул из корпуса 1 осуществляется отработанным газовым потоком через центральную выхлопную трубу 5.
Устройство работает следующим образом.
Сырцовые гранулы, подаваемые в корпус 1 окатывателя через входное окно 2, подхватываются закрученным газовым потоком, поступающим через патрубок 4. Газовый поток, совершая вращательные движения в кольцевом пространстве между стенкой корпуса 1 и центральной выхлопной трубой 5, перемещается в сторону выходного окна 3 и выводится через центральное отверстие выхлопной трубы 5 и/или через дополнительное окне 11 и осевую щель 12.
Сырцовые гранулы под действием перемещающегося в осевом направлении газового потока и сил тяжести движутся от входного окна 2 по направлению к выходному окну 3, окатываясь и высушиваясь в процессе своего движения. В случае вращения корпуса 1 вращение вносит свой вклад в перемещение гранул: ускоряя или замедляя перемещение гранул в зависимости от направления вращения. Готовые гранулы пересыпаются через выходное окно 3 корпуса 1 в разгрузочный бункер 6 или (в случае частичного или полного перекрытия выходного окна 3) выводятся отработанным газовым потоком через центральную выхлопную трубу 5.
В процессе окатывания может осуществляться сушка гранул газовым потоком, для этого газовый поток специально предварительно нагревают или используют дымовые газы. Скорость сушки гранул регулируются изменением температуры газового потока. Так же может осуществляться сушка гранул путем нагрева корпуса 1 с помощью электричества или водяной (паровой) рубашки 8.
Время пребывания гранул в корпусе 1 может регулироваться изменением угла наклона корпуса 1, а если корпус 1 выполнен с возможностью вращения вокруг центральной оси - изменением направления и скорости вращения корпуса 1.
Вывод части газового потока через выходное окно 3 корпуса 1 обеспечивает транспортировку гранул в разгрузочный бункер 6 и, при необходимости, их дальнейшую классификацию. При этом случае увеличивается время сушки гранул. Схожие эффекты достигаются и в случае частичного или полного вывода окатанных гранул из корпуса 1 отработанным газовым потоком через центральную выхлопную трубу 5.