ГОРЕЛКА, УСТАНОВКА И СПОСОБ СУШКИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАННИЕМ ТАКОЙ ГОРЕЛКИ
BURNER, INSTALLATION AND METHOD OF MILLED PRODUCT DRYING USING SUCH BURNER

Настоящее изобретение относится, в основном, к установкам для сушки различных измельченных продуктов, например, измельченных продуктов в сахарной промышленности, или являющихся результатом перегонки крахмалосодержащих продуктов (зерновые, …) или свеклы, или в лесной промышленности.
Сушка в этих отраслях промышленности становится все более и более необходимой.
Например, следствием обработки, осуществляемой в промышленных установках, являются твердые отходы, называемые термином «жом» на свекольных сахарных заводах или «барда» при перегонке, которые обычно предназначены для использования в гранулированной форме для питания животных и которые должны быть высушены для обеспечения их хранения. Это, например, случай люцерны, которая предназначена для корма животных.
Сушка осуществляется обычно в сушильном аппарате, например, барабанного типа, тепло в который подается сушильным газом, нагреваемым, предпочтительно, топкой, снабженной горелкой.
Сушка является существенной энергетической установкой на сахарных заводах или в перегонных установках.
Однако кроме энергетического аспекта, операции сушки, реализуемые в сушильных установках, могут создать проблемы для окружающей среды, так как их осуществление вызывает распространение запахов, пыли и загрязнителей.
Стараются устранить этот недостаток, собирая сушильные газы на выходе сушильного аппарата и используя их в качестве воздуха-окислителя для горелки.
На этот предмет можно обратиться к документу ЕР-В-0 457 203, который описывает установку и способ сушки вещества в сушильном барабане, в соответствии с которым на выходе сушильного барабана используют разделительное устройство, служащее для отделения, с одной стороны, сухих субстанций, и, с другой стороны, в основном, газовой фракции, часть которой нагревают для повторного ввода в сушильный барабан, а другая часть которого используется в качестве окислителя в камере сгорания, предназначенной для нагрева сушильных газов.
Использование этой фракции в качестве окислителя имеет, в частности, следующие недостатки:
- малую температуру пламени, вызванную наличием водяного пара, которая может быть недостаточной для разрушения нежелательных компонентов; и
- риск, связанный с обеспечением безопасности горелки, так как отношением окислитель/топливо трудно управлять.
Целью изобретения, таким образом, является устранение этого недостатка и обеспечение сжигания субстанций и компонентов, имеющихся в газах, выходящих из сушильного барабана, при высоких температурах, способных разрушить комплекс этих продуктов или компонентов, а также удалить запахи, которые могут появляться при работе сушильной установки.
Объектом изобретения в соответствии с первым аспектом является горелка для разрушения субстанции, в частности, неконденсированных отходов, выходящих из конденсатора сушильной установки, эта горелка предназначена для питания топливом, окислителем и субстанцией для горения.
Горелка содержит аксиальный питающий вход для питания горелки отходами и комплекс форсунок для впрыска топлива, распределенных вокруг аксиального питающего входа.
Благодаря такой компоновке можно вводить неконденсированные отходы в центр пламени, то есть в область очень высокой температуры.
Благодаря такой компоновке газы, собранные на выходе сушильной установки, и, в особенности, не поддающаяся конденсации фракция этих газов, могут быть сожжены при температуре, превышающей 1000°С, уменьшая на выходе комплекс компонентов, включая летучие органические компоненты или C.O.V., СО и запахи.
В соответствии с другой характеристикой горелки последняя содержит дополнительно средства для привода отходов в аксиальное турбулентное движение.
Таким образом, значительно улучшают сжигание отходов, способствуя теплообмену.
В варианте осуществления средства для привода отходов в турбулентное движение содержат комплекс радиальных лопаток, размещенных в питающем входе.
В соответствии с еще одной характеристикой горелка содержит входную часть, выполненную, по существу, в форме усеченного конуса, вершина которого расположена вблизи питающего входа, при этом упомянутая часть в форме усеченного конуса содержит средства для питания горелки окислителем.
В соответствии со вторым аспектом объектом изобретения является также установка для получения измельченных продуктов, в частности продуктов конденсации, содержащая сушильный барабан, на вход которого поступают предназначенные для сушки измельченные продукты, питаемые сушильным газом, нагретым с помощью топки, соединенной с теплообменником, устройство для раздельного сбора на выходе сушильного аппарата высушенных продуктов и сушильного газа, а также средства конденсации сушильного газа.
Как описано выше, топка содержит горелку, питаемую неконденсированными отходами, выходящими из средств для конденсации таким образом, что при работе упомянутые отходы вводятся в центр пламени, поддерживаемого в топке.
Предпочтительно, температура зоны введения отходов составляет, по меньшей мере, 1000°С.
В варианте осуществления такое устройство содержит распределительное устройство, которое взаимодействует с теплообменником, с одной стороны, и средствами для конденсации, с другой стороны, при этом распределительное устройство предназначено для распределения выходящих из сушильного барабана газов между средствами для конденсации, с одной стороны, и сушильной установкой и проходящих через теплообменник, с другой стороны.
Эта установка, кроме того, может также содержать средства питания разбавленным газом для снижения температуры топки.
Можно также снизить температуру выходящих из топки газов перед их введением в теплообменник для его защиты от чрезмерной температуры, которая могла бы нанести ущерб его конструкции.
Предпочтительно, средства питания разбавленным газом содержат соединитель, размещенный вблизи выхода из топки.
Установка может, кроме того, содержать ступень очистки сушильных газов, размещенную на входе средств для конденсации.
В варианте осуществления установка, кроме того, может содержать средства питания горелки окислителем, предназначенные для обеспечения отбора окружающего воздуха, проходящего через теплообменник.
Она может, кроме того, содержать второй трубопровод для отбора части газовых потоков, выходящих из установки, для питания горелки топки разбавленным газом для уменьшения температуры на выходе из топки.
Например, средства для конденсации содержат вторичную систему для сбора тепла. Эта система предназначена для использования тепла, поглощаемого средствами для конденсации.
Система, в которой циркулируют газы, выходящие из сушильной установки, может содержать средства для поддержания разрежения в системе.
В соответствии с третьим аспектом объектом изобретения является также способ сушки измельченных продуктов, в частности, продуктов перегонки, включающий следующие этапы:
- сушка продуктов, измельченных для сушки с помощью сушильного барабана, питаемого нагретым сушильным газом от горелки, приданной теплообменнику;
- разделение на выходе сушильного аппарата высушенных продуктов и сушильного газа;
- конденсация сушильного газа и введение неконденсированных продуктов в центр пламени горелки.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
- фиг.1 изображает блок-схему общей структуры сушильной установки по изобретению;
- фиг.2 изображает вид в аксонометрии горелки установки по фиг.1; и
- фиг.3 изображает вид спереди горелки по фиг.2.
На фиг.1 схематично представлена общая структура установки для сушки материалов.
В рассматриваемом примере установка предназначена для сушки отходов перегонки, крахмалосодержащих продуктов, зерновых или иных продуктов, либо отходов сахарных установок или установок для переработки свеклы.
Из этого чертежа следует, что установка, в основном, базируется на использовании сушильного барабана 1, на вход Е которого поступает влажная барда в виде слоя, а c выхода S выходит сухая барда D и газы G, которые после нагрева с помощью теплообменника 2 частично предназначены для повторной подачи в качестве нагревающего газа на вход сушильного барабана 1.
Таким образом, кроме сушильного аппарата 1 и теплообменника 2 установка содержит: топку F, снабженную горелкой 3 и служащую для подачи горячих газов в теплообменник 2; разделительное устройство 4, содержащее шлюз 4а на выходе сушильного аппарата 1 и циклон 4b, служащий для отделения сухой барды D от газов G на выходе S сушильного аппарата 1; распределитель 5, служащий для разделения газовой фракции G, выходящей из основного разделительного устройства 4, на первую газовую фракцию G1 и вторую фракцию G2, которая поступает в теплообменник 2; и конденсатор 6, служащий для конденсации первой газовой фракции G1, выходящей из распределителя 5, и из которого выходят конденсаты 25.
Также из фиг.1 следует, что установка снабжена моющим устройством 7, размещенным на входе конденсатора и служащим для очистки фракции G1 сушильных газов для того, чтобы, в частности, грубо улавливать переносимые субстанции.
Например, это моющее устройство 7 содержит камеру, снабженную комплексом форсунок, таких, как 9, формирующих водяной занавес на пути газов и вызывающих, вследствие этого, отбрасывание частиц к стенкам камеры 8 для их удаления на выходе.
Установка содержит также питающую систему 10 сушильного аппарата 1 влажной бардой. Эта система 10 содержит, в основном, ленточный конвейер 11, который обдувается потоком воздуха, нагреваемого вторичной системой воды, нагреваемой в конденсаторе 6 вследствие частичной конденсации первой фракции G1 для обеспечения на выходе предварительной сушки слоя, перемещающегося по конвейеру.
На выходе питающей системы 10 установка имеет комплекс конвейеров, таких, как 12, обеспечивающих перемещение влажной барды к сушильному аппарату 1.
Следует также отметить, что на входе сушильного аппарата 1 барда смешивается с сиропом s, получаемым, например, сгущением осветленной барды, которая, в свою очередь, получается путем физической сепарации центрифугированием барды, получаемой в основании дистилляционной колонны.
На выходе сушильного аппарата 1 движущийся конвейер 13 обеспечивает сбор сухой барды, выходящей из сепаратора 4, для того, чтобы она в дальнейшем могла быть использована для питания животных в гранулированном виде.
В том, что касается сушильных газов, как указано выше, первая газовая фракция G1, выходящая из распределителя 5, предназначена для образования источника горячей воды вследствие конденсации для питания других типов устройств или установок, требующих наличия горячей воды.
Таким образом, как изображено на фиг.1, конденсация может быть использована для нагрева вторичной водной системы, служащей для предварительной сушки слоя на уровне питающей системы 10.
Часть конденсатов 25 может быть также использована для предварительной очистки первой газовой фракции G1 в моющем устройстве 7.
Но конденсаты 25 могут также быть использованы для любого другого применения, требующего источника питания горячей водой, например, как изображено, для предварительного нагрева окислителя, поступающего снаружи.
В том, что касается второй газовой фракции, выходящей из распределителя 5, она предназначена для повторной подачи в закрытую входную систему Е сушильного аппарата 1 после подогрева внутри теплообменника 2.
Газы для нагрева теплообменника 2 поступают из топки F, на входе которой размещена горелка 3. Топка питается, с одной стороны, топливом, например, природным газом или биогазом, и окислителем, поступающим снаружи и предварительно нагретым путем теплообмена на выходе теплообменника 2.
Топка F используется также для сжигания неконденсированных отходов фракции G1 нагревающих газов, отделенных на выходе сушильного аппарата 1.
Как изображено на фиг.2 и фиг.3, горелка 3 содержит, в основном, оболочку 14 с аксиальным проходом 15, через который вводится неконденсированная газовая фракция G1, выходящая из конденсатора 6 и включающая предназначенные для разрушения компоненты (СО, С.О.V.,...), и комплекс инжекционных форсунок 16, ориентированных коаксиально проходу 15 и равномерно распределенных вокруг этого прохода 15. Учитывая направление циркуляции неконденсированных частиц в горелке 3, на выходе последняя содержит часть в форме усеченного конуса, соединенную вершиной с проходом 15 и снабженную отверстиями, такими как 17, равномерно распределенными по всей конической части для питания горелки окислителем, подаваемым снаружи с помощью вентилятора 18, всасывающего окружающий воздух и соединенного с трубопроводом 24, открывающимся в горелку 3 после прохода через теплообменник. Эта коническая часть также снабжена пилотной горелкой В и размещенной напротив ячейкой для определения наличия пламени С.
В этом плане следует отметить, что, как указывалось выше, окислитель предварительно нагревается, с одной стороны, конденсатами 25 и, с другой стороны, горючими газами, выходящими из теплообменника 2, с помощью дополнительного модуля на выходе теплообменника.
Предварительный нагрев окислителя, поступающего снаружи, служит для дополнительного повышения температуры пламени.
Как изображено на фиг.2 и 3, питающий проход 15 снабжен средствами, позволяющими приводить случайные частицы в аксиальное турбулентное движение. Например, эти средства выполнены в виде комплекса неподвижных радиальных лопаток 19, размещенных в проходе 15, в данном случае, например, в количестве шести.
Благодаря такой компоновке горелка образует факел пламени обтекаемой формы, при этом неконденсированные отходы непосредственно поступают в центр пламени с очень высокой температурой, то есть температурой, превышающей 1000°С.
Было установлено, что при работе эти частицы сгорают в топке в течение, примерно, двух секунд, что в совокупности с повышенной температурой пламени и турбулентным движением обеспечивает полное сжигание отходов и, в особенности, С.О.V. и СО.
Как указано выше, на выходе из топки горячие газы используются для нагрева фракции G2 нагревающих газов с помощью теплообменника 2. На выходе этого теплообменника нагревающие газы, выходящие из топки, удаляются отсасывающим вентилятором 20 для выброса наружу, исключая частицы и запах. Во всяком случае, фракция этих газов собирается и вновь вводится вблизи выхода топки F с помощью трубопровода 21 и соединителя 22, а также разбавляющий газ для уменьшения температуры газов, выходящих из топки в теплообменник.
Соединитель 22 размещен для этого, предпочтительно, вблизи выхода из топки или, в любом случае использования, на расстоянии от форсунок для впрыска топлива в горелку для исключения охлаждения пламени.
Таким образом, устраняется повреждение теплообменника чрезмерными температурами при исключении колебаний уровня температуры пламени, в котором сгорают неконденсированные отходы.
Кроме того, трубопроводная система, в которой циркулируют нагревающие газы, и, в частности, фракция G2 нагревающих газов, образует квазизакрытую систему. Эти газы приводятся в движение под действием вентилятора 23, расположенного на уровне второго разделительного устройства 5.
Было установлено, что выполнение этой системы закрытой позволяет исключить поступление дополнительного воздуха, ограничить подсос воздуха через соединения сушильного аппарата 1 и, в частности, получить точку росы, превышающую 90°С, и, в частности, порядка 95°С, преимуществом чего, с одной стороны, является получение улучшенной конденсации в конденсаторе 6 и, с другой стороны, обеспечение в квазизакрытой системе малого уровня кислорода (меньшего 10% объема, выделенного из влажного газа), что поддерживает систему вне области воспламеняемости.
Следует также отметить, что ограничение подсоса воздуха служит увеличению температуры пламени.
Следует, кроме того, отметить, что описанная горелка поддерживает горение автономно.
Следует, наконец, отметить, что использование горелки, которая позволяет впрыскивать такие вещества, как СО, C.O.V., внутрь пламени, не зависит от других элементов установки и, в частности, конденсатора, устройства очистки газов и питающего устройства 10, при этом такие элементы могут быть также использованы по отдельности или в комбинации независимо от вышеописанной горелки.