Установка для распылительной сушки и агломерации пищевых сред
SPRAY DRYING UNIT AND AGGLOMERATION OF FOOD ENVIRONMENTS

Изобретение относится к сушке дисперсных материалов и может быть использовано для сушки сыпучих материалов в пищевой, химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известна распылительная сушилка для сушки и агломерации пищевых сред [Пат. РФ № 2328676, F26B 3/12, опубл. 10.07.2008, бюл. №19], содержащая камеру цилиндрической формы с хордально размещенными соплами для подачи теплоносителя, оси которых расположены по касательной к мнимой окружности, и распылитель, установленный по оси камеры.
Недостатком известной распылительной сушилки является возможность налипания материала на стенки камеры, неэкономичность и низкое качество сушки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является установка для сушки и агломерации пищевых сред [Пат. РФ №2570536, МПК 7, F26В 17/10, F26B 3/12, опубл. 10.12.2015, бюл. №34], содержащая сушильную камеру с размещенными на внутренней поверхности её цилиндрической части щелевыми соплами, соединенными посредством трубопроводов с коллектором для подачи нагретых газов, оси которых расположены по касательной к мнимой окружности, узел подачи исходного продукта, распылитель, установленный по оси камеры, калорифер, систему для улавливания частиц продукта и узел выгрузки, при этом узел подачи исходного продукта состоит из вибропитателя, эжекторного устройства и нагнетательного насоса для создания и подачи газовзвеси в сушильную камеру, причем ввод газовзвеси осуществляется тангенциально к внутренней поверхности цилиндрической части сушильной камеры, в сушильной камере установлено три щелевых сопла, одно, расположенное в верхней части камеры, для ввода газовзвеси и два - для подачи теплоносителя, на выходе из сушильной камеры дополнительно установлено устройство для создания аэро-вибро-псевдоожиженного слоя с патрубками ввода теплоносителя, охлаждающего агента и патрубками вывода отработанного теплоносителя и агломератов.
Недостатками известной установки для сушки и агломерации пищевых сред являются низкая эффективность агломерации частиц пищевых сред, повышенные энергозатраты и ненадежность в работе из-за невозможности регулирования процесса с целью обеспечения рационального режима агломерации.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности агломерации частиц пищевых сред, снижение энергозатрат и повышение надежности в работе путем регулирования процесса, обеспечивающего рациональный режим агломерации при максимальном КПД.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в установке для распылительной сушки и агломерации пищевых сред, содержащей сушильную камеру, систему подачи исходного продукта с распылителем, калорифер, систему для улавливания частиц продукта, узел подачи газовзвеси, состоящий из вибропитателя, нагнетательного насоса, эжекторного устройства, устройство для создания аэро-вибро-псевдоожиженного слоя с патрубками для ввода увлажняющего агента, теплоносителя, охлаждающего агента и патрубками вывода отработанного теплоносителя и агломератов, новым является то, что распылитель расположен по оси сушильной камеры в дополнительно расположенном над ней коллекторе, внутри цилиндрического корпуса которого на его торцевой крышке вокруг распылителя установлены по концентрической окружности под углом лопатки с возможностью поворота и регулировки щелевых промежутков между собой, размещенные по высоте коллектора и с образованием кольцевого зазора между лопатками и корпусом коллектора.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности агломерации частиц пищевых сред, снижении энергозатрат и повышении надежности в работе путем регулирования процесса, обеспечивающего рациональный режим агломерации при максимальном КПД.
На фиг. 1 представлена установка для сушки и агломерации пищевых сред, на фиг. 2 - общий вид сушилки, на фиг. 3 - схема устройства коллектора и направление потоков, а на фиг. 4 - схема осуществления в нем процесса агломерации.
Установка для сушки и агломерации пищевых сред (фиг. 1) содержит сушильную камеру 1 цилиндрической формы с конусообразной верхней частью 2, конусообразной нижней частью 3, патрубок для выгрузки 4 и распылитель 5, который расположен внутри цилиндрического корпуса 7 коллектора 6, расположенного над сушильной камерой 1 по её оси.
На торцевой крышке 8 коллектора 6 вокруг распылителя 5 установлены по концентрической окружности под углом лопатки 9 с возможностью поворота и регулировки щелевых промежутков между собой, размещенные по высоте коллектора и с образованием кольцевого зазора между лопатками 9 и корпусом 7 коллектора 6.
Закрепление лопаток 9 осуществляется с обеспечением возможности поворачиваться на любой необходимый угол вокруг радиальных осей. Чем больше открыты лопатки 9 и чем больше угол их разворота, тем больше закручивается входящая газовзвесь. Увеличение угла поворота лопаток 9 приводит к уменьшению таких параметров коллектора 6, как давление, мощность, производительность и КПД. Аэродинамические характеристики позволяют рассчитать и выставить оптимальный угол поворота лопаток 9 коллектора 6 для получения необходимых технических характеристик для нужного режима при максимальном КПД. Поворачивают лопатки 9 вручную или с помощью специального исполнительного механизма (не показан), которые преобразуют электрический сигнал от управляющего устройства во вращательное движение выходного вала редуктора (не показан).
Установка для сушки и агломерации пищевых сред имеет калорифер 17 с патрубком 11 для ввода теплоносителя, устройство для создания аэро-вибро-псевдоожиженного слоя 12 с патрубками 13, 14, 15 для ввода увлажняющего агента, теплоносителя, охлаждающего агента и патрубками 16, 35 вывода отработанного теплоносителя с высокодисперсным продуктом и агломерированного высушенного и охлажденного материала, а также систему для улавливания частиц продукта и узел подачи газовзвеси.
При этом система для улавливания частиц продукта включает в себя циклон 18 с патрубком 19, скруббер 20 с патрубком 21, сборник высокодисперсной фракции 22 и вентилятор 23 с патрубком 24 удаления отработанного теплоносителя в атмосферу и трубопроводом 25 для подачи отработанного теплоносителя на создание газовзвеси, а узел подачи газовзвеси состоит из вибропитателя 26, нагнетательного насоса 27, эжекторного устройства 28 и трубопровода 29 для газовзвеси высокодисперсной фракции, возвращаемой из системы, соединенного тангенциально с коллектором 6.
Система подачи исходного продукта включает компрессор 30 с трубопроводом 31 для сжатого воздуха, емкость 32, перистальтический насос 33 с патрубком 34 для исходного влажного продукта.
Установка для сушки и агломерации пищевых сред работает следующим образом.
Высокодисперсный исходный продукт вибропитателем 26 с помощью эжекторного устройства 28 и трубопровода для ввода газовзвеси высокодисперсной фракции 29 тангенциально подается в кольцевой зазор коллектора 6, где закручивается и, проходя через равные щелевые зазоры между лопатками 9, рассекается на равные потоки, образуя вихрь (фиг. 4) во внутренней части коллектора 6, направленный к его оси. Суспензия продукта с помощью распылителя 5 диспергируется внутри коллектора 6 в дополнительный вихрь газовзвеси, соединяющийся с основным вихрем, образованным тангенциальной подачей теплоносителя в верхнюю конусообразную часть сушильной камеры калорифером 17. Направление основного и дополнительного вихрей организовано одинаковым для того, чтобы получить максимальную энергию суммарного вращающегося вихря, который вместе с высушиваемым материалом выходит на оптимальный режим вращающегося кольца, наиболее предпочтительный для распылительных сушилок.
Жидкая фракция продукта (фиг. 4) диспергируется в вихрь из газовзвеси сухой высокодисперсной фракции, которая образовала вихрь внутри коллектора 6 прохождением через щелевые зазоры между лопатками 9, и в процессе совместного движения жидкой фракции продукта и сухой газовзвеси агломерируется и подсушивается, а затем поступает в нижнюю коническую часть 3 сушильной камеры 1, откуда удаляется через патрубок выгрузки 4 и поступает в устройство для создания аэро-вибро-псевдоожиженного слоя 12 для дополнительной окончательной агломерации, досушивания и охлаждения. Охлажденные агломераты удаляются через узел выгрузки агломератов 35.
Высокодисперсная фракция, унесенная отработанным теплоносителем в процессе агломерирования, отделяется от отработанного теплоносителя системой удаления частиц, состоящей из патрубка 16 циклона 18, патрубка 19 скруббера 20 и сборника высокодисперсной фракции 22, и возвращается по трубопроводу подачи высокодисперсной фракции 25, нагнетательным насосом 27, через эжекторное устройство 28 и трубопровод ввода газовзвеси высокодисперсной фракции в коллектор 6 сушильной камеры 1 для осуществления дальнейшего процесса агломерирования.
Отработанный теплоноситель удаляется в атмосферу с помощью вентилятора 23 патрубком 24.
Установка для сушки и агломерации пищевых сред имеет следующие преимущества:
- расположение распылителя по оси сушильной камеры в дополнительно расположенном над ней коллекторе внутри цилиндрического корпуса и установка на торцевой крышке коллектора вокруг распылителя под углом по концентрической окружности лопаток, размещенных по высоте коллектора с одинаковыми щелевыми промежутками между собой и с образованием кольцевого зазора между лопатками и корпусом коллектора позволяют обеспечить эффективную агломерацию частиц продукта;
- размещение лопаток с возможностью поворота позволяет в зависимости от аэродинамических характеристик устанавливать их оптимальный угол поворота, что обеспечивает регулирование таких параметров коллектора, как давление, мощность и производительность, устанавливающих необходимый рациональный режим агломерации при максимальном КПД;
- предлагаемая компоновка оборудования позволяет снизить энергозатраты на проведение процесса и интенсифицировать процессы сушки и агломерации.