ГРАНУЛЯТОР С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Полезная модель относится к гранулятору с кипящим слоем, который используется для получения гранул солей в сухом виде с заданным фракционным составом.
Подобный гранулятор с кипящим слоем известен, например, из RU 91891 U1. Этот гранулятор содержит корпус, горизонтальную газораспределительную решетку, по меньшей мере одну плоскую горизонтальную выравнивающую решетку, расположенную в корпусе ниже газораспределительной решетки, центральную выгрузочную трубу, форсунки, расположенные в корпусе выше газораспределительной решетки для непосредственной подачи раствора соли внутрь кипящего слоя, причем эти форсунки равномерно распределены по периметру боковой стенки корпуса, так что они являются равноудаленными от выгрузочной трубы, подвод для горячего газа, расположенный в корпусе ниже упомянутой по меньшей мере одной выравнивающей решетки, подвод для подачи гранул (ретура), расположенный в корпусе выше форсунок, подвод для подачи сепарирующего воздуха, подсоединенный к выгрузочной трубе.
В указанном грануляторе за счет наличия выравнивающих решеток создается относительно равномерно распределенный по сечению гранулятора поток горячего газа для создания кипящего слоя, в то время как равномерное и равноудаленное распределение форсунок относительно центральной выгрузочной трубы обеспечивает минимальное расстояние между местом ввода солевого раствора и выгрузкой продукта при увеличенном объеме кипящего слоя и равномерности распределения солевого раствора в кипящем слое.
Недостатки указанного гранулятора связаны с выполнением его газораспределительной решетки и выгрузочной трубы. Поведение кипящего слоя зависит от соотношения насыпной высоты слоя гранулированной соли и площади поперечного сечения газораспределительной решетки. Относительное расположение форсунок и их близость к выгрузочной трубе при созданном газораспределительной и выравнивающими решетками равномерном потоке горячего газа, по существу, исключает их влияние на колебания толщины кипящего слоя и тем самым неравномерность указанного соотношения.
Однако, вогнутая форма газораспределительной решетки приводит к получению разной толщины насыпного слоя гранулированной соли и тем самым кипящего слоя. Вследствие этого при одинаковом протекании газового потока через кипящий слой по всей площади решетки возникают места с различным значением указанного соотношения. В местах с большим значением указанного соотношения пузырьки газа могут сливаться в более крупные пузыри, что ухудшает равномерность контакта «гранула-газ». В местах с малым соотношением в слое могут возникать сквозные каналы, по которым проходит большая часть газового потока, так что между этими каналами возникают застойные зоны.
Кроме того, в местах с разной толщиной будет иметь место разный перепад давления в слое и тем самым различная скорость прохождения потока горячего газа. Вследствие этого часть газа будет двигаться через слой в виде пузырей, размер которых зависит от скорости потока. Имеющаяся неоднородность кипящего слоя и наличие газовых пузырей ухудшает процесс испарения влаги с поверхности гранул из-за неравномерного контакта «гранула-газ».
Указанная выше проблема застойных зон дополнительно усиливается выступом выгрузочной трубы над газораспределительной решеткой, так что между выгрузочными отверстиями выгрузочной трубы и поверхностью газораспределительной решетки будет иметь место разница по высоте. В этой области возникает застой гранул.
С учетом изложенных проблем задачей полезной модели является создание гранулятора с кипящим слоем, который при сохранении равномерного распределения потока горячего газа по сечению гранулятора и равномерности распределения раствора в кипящем слое обеспечивал бы однородный кипящий слой без застойных зон и равномерный контакт «гранула-газ» во всем кипящем слое.
Указанная задача решается за счет гранулятора с кипящим слоем для получения гранул солей с заданным размером, содержащим: корпус, имеющий боковую, верхнюю и нижнюю стенки; газораспределительную решетку, горизонтально расположенную в корпусе; по меньшей мере одну плоскую выравнивающую решетку, горизонтально расположенную в корпусе ниже газораспределительной решетки; выгрузочную трубу для выгрузки готовых гранул, проходящую через упомянутую по меньшей мере одну выравнивающую решетку и по центру через газораспределительную решетку; форсунки, расположенные в корпусе выше газораспределительной решетки для непосредственной подачи солевого раствора вовнутрь кипящего слоя, причем форсунки равномерно распределены по периметру боковой стенки корпуса, так что они являются равноудаленными от выгрузочной трубы; подвод для горячего газа, расположенный в корпусе ниже упомянутой по меньшей мере одной выравнивающей решетки; подвод для подачи гранулированной соли, расположенный в корпусе выше форсунок; подвод для подачи сепарирующего воздуха, подсоединенный к выгрузочной трубе; причем согласно полезной модели проходящая через газораспределительную и упомянутую по меньшей мере одну выравнивающую решетки выгрузочная труба имеет обращенное вверх выгрузочное отверстие, а газораспределительная решетка выполнена плоской так, что равноудаленное от форсунок выгрузочное отверстие выгрузочной трубы оканчивается заподлицо с плоской поверхностью газораспределительной решетки.
Соответствующее полезной модели плоское выполнение газораспределительной решетки исключает смещение потока горячего газа на нижней стороне газораспределительной решетки к ее периферийным областям и образование в ее центре большего препятствия для прохождения горячего газа в виде более толстого слоя гранулированной соли (гранул). Тем самым такая плоская газораспределительная решетка в сочетании с выравнивающими решетками обеспечивает максимально равномерный поток горячего газа по всему сечению газораспределительной решетки и слоя гранул. Кроме того, плоская газораспределительная решетка, как уже отмечено, исключает возникновение перепада высоты насыпного слоя. Таким образом, плоская газораспределительная решетка в сочетании с выравнивающими решетками создает условия для максимально однородного кипящего слоя и равномерности протекания потока горячего газа без возникновения застойных зон и зон с повышенным образованием газовых пузырей.
Равномерное и равноудаленное распределение форсунок относительно центрального выгрузочного отверстия позволяет исключить искажение условий в кипящем слое, неравномерность перепада давления и нарушение протекания горячего газа через слой гранул и тем самым не приведет к возникновению застойных зон и к неравномерности контакта «гранула-газ». Таким образом, необходимая подача солевого раствора ввиду центрального расположения выгрузочного отверстия и равноудаленных от него и равномерно распределенных по периферии корпуса форсунок может быть осуществлена чрезвычайно равномерно и без существенного влияния на кипящий слой и тем самым без образования застойных зон, нарушения контакта «гранула-газ» и без возникновения колебаний толщины слоя гранул.
Кроме того, соответствующее полезной модели расположение выгрузочного отверстия заподлицо с плоской газораспределительной решеткой исключает образование зон застоя гранул в области между выгрузочным отверстием и поверхностью газораспределительной решетки. Соответственно, это также является дополнительной мерой предотвращения негативного влияния на созданный решетками равномерный поток горячего газа и характер его движения в слое гранул и тем самым на качество контакта «гранула-газ».
В связи с этим, присущие упомянутому выше известному решению и осуществленные новые мероприятия в рамках полезной модели являются взаимосвязанными и тем самым только в комбинации друг с другом могут обеспечивать максимальную однородность кипящего слоя и равномерность контакта гранул с горячим воздухом без образования застойных зон.
То есть, расположение центрального выгрузочного отверстия заподлицо с плоско выполненной газораспределительной решеткой позволяет сохранить созданные оптимальные условия для прохождения газового потока и для распределения солевого раствора в кипящем слое, но при этом исключает образование каких-либо зон застоя гранул и нарушение однородности кипящего слоя, и качество контакта «гранул-газ» в этом кипящем слое.
Другими словами, указанное расположение выгрузочного отверстия с плоской газораспределительной решеткой является тем связующим звеном между выравнивающими решетками и равномерно и равноудаленно расположенными относительно выгрузочного отверстия форсунками, которое увязывает сохранение и приумножение их известных преимуществ с устранением имеющихся ранее недостатков, чего невозможно было бы добиться только за счет некоторых из указанных мероприятий.
Далее, конструкция соответствующего полезной модели гранулятора будет описана более подробно со ссылками на единственную фигуру, на которой показано:
Фиг. - схематичный вид гранулятора в разрезе.
Соответствующий полезной модели гранулятор с кипящим слоем, включает в себя корпус 1 и расположенный над ним скруббер 2.
Корпус 1 выполнен в виде цилиндра и имеет боковую стенку 3 и верхнюю 4 и нижнюю стенки 5. Верхняя стенка 4 снабжена выпускным устройством для выпуска отработавших газов.
В корпусе 1 расположен подвод 6 для горячих газов, который служит для подачи горячих газов внутрь корпуса 1.
Далее, в корпусе в данном случае предусмотрено две расположенные друг над другом выравнивающие решетки 7. Указанные решетки служат для равномерного распределения по сечению корпуса 1, проходящего вверх потока горячих газов, которые введены в корпус 1 через указанный подвод 6 для горячих газов.
Очевидно, количество выравнивающих решеток может быть иным, например, одна, три или более в зависимости от необходимого для распределения объема пропускаемого газа, его скорости и размера поперечного сечение корпуса гранулятора.
Над выравнивающими решетками расположена газораспределительная решетка 8, которая способствует дополнительному распределению горячих газов и образованию устойчивого кипящего слоя.
Газораспределительная решетка 8 выполнена плоской, что обеспечивает равномерную высоту насыпаемого на нее слоя из гранулированной соли и исключает формирование на нижней стороне обусловленного каким-либо изгибом решетки препятствия для равномерного по сечению корпуса 1 прохождения потока горячих газов.
Далее, в грануляторе предусмотрена выгрузочная труба 9, которая служит для выгрузки готовых гранул солей заданного размера. Выгрузочная труба 9 проходит сквозь выравнивающие решетки 7 и через центр газораспределительной решетки 8.
В данном случае выгрузочная труба 9 проходит строго вертикально и пронизывает выравнивающие решетки 7 точно по центру. Однако, в некоторых случаях возможно наклонное прохождение выгрузочной трубы 9 через выравнивающие решетки 7, например, с целью отвода готовых гранул сбоку гранулятора и/или для уменьшения скорости движения выгружаемых готовых гранул, и/или для обеспечения необходимых тепловых условий для готовых гранул в процессе выгрузки (из-за увеличенного выгрузочного пути в условиях воздействия температуры вводимых в гранулятор горячих газов), или тому подобного. Существенно то, что при любом варианте прохождения трубы 9 через выравнивающие решетки 7 она заканчивается точно в центре или, по существу, в центре газораспределительной решетки 8.
Выгрузочная труба 9 заканчивается заподлицо с горизонтальной плоской поверхностью газораспределительной решетки 8.
На своем нижнем конце выгрузочная труба 9 соединена с не обозначенным отводом для готовых гранул. Кроме того, выгрузочная труба 9 соединена с подводом 10 сепарирующего или классифицирующего воздуха, который продувается по выгрузочной трубе 9 вверх, чтобы предотвратить падение в выгрузочную трубу 9 гранул, имеющих меньший размер и тем самым имеющих меньший вес.
Выгрузочная труба 9 может быть снабжена сверху защитным козырьком (не показан), который расположен соосно с выгрузочным отверстием выгрузочной трубы и на некотором вертикальном расстоянии от него и который при необходимости предотвращает слишком сильное выдувание находящихся в кипящем слое еще неготовых и тем самым слишком легких гранул вверх из кипящего слоя.
Выше газораспределительной решетки 8 в боковой стенке 3 корпуса расположен подвод 11 для гранулированной соли (ретур), через который производится подача гранулированной соли внутрь корпуса 1 на газораспределительную решетку 8.
Между подводом 11 для гранулированной соли и газораспределительной решеткой 8 и в пределах соответствующего создаваемому кипящему слою уровня предусмотрены форсунки 12 (на фигуре представлена только одна) для впрыска солевого раствора непосредственно в толщу кипящего слоя.
Форсунки 12 равномерно распределены вдоль боковой стенки 3 корпуса гранулятора и тем самым являются, по существу, равноудаленными по горизонтали и предпочтительно по вертикали от выгрузочной трубы. Количество форсунок может быть выбрано любым, например, равным восьми и в таком случае они расположены через 45° в окружном направлении. Кроме того, форсунки могут быть расположены не по отдельности, а группами, каждая из которых также расположена на равном угловом расстоянии от соседних групп форсунок. Предпочтительно, форсунки расположены на одном вертикальном уровне, но при необходимости они могут быть расположены с небольшим смещением по вертикали друг относительно друга, что, однако, не должно ухудшать условия в кипящем слое и равномерность распределения впрыскиваемого раствора.
Форсунки 12 предпочтительно направлены по радиусу на выгрузочное отверстие выгрузочной трубы 9. Однако, в некоторых случаях также допустимо отклонение направления форсунок от строго радиального расположения.
Ниже функционирование соответствующего полезной модели гранулятора рассмотрено на примере изготовления гранулированного нитрата кальция.
При запуске гранулятора осуществляется его первоначальный прогрев горячими (дымовыми) газами с температурой 350-500°С, которые подают через подвод 6 для горячего газа. Горячие газы равномерно распределяются по поперечному сечению корпуса 1 гранулятора, двумя выравнивающими решетками 7, а также газораспределительной решеткой 8. Подобное равномерное распределение горячих газов создает равномерное протекание горячих газов по всему поперечному сечению корпуса и тем самым обеспечивает условия для дальнейшего образования устойчивого кипящего слоя.
После прогрева гранулятора через подвод 11 для гранулированной соли подают ретур (гранулированная соль), состоящий из гранулированного нитрата кальция, на газораспределительную решетку 8. Одновременно с подачей ретура на газораспределительную решетку 8 в выгрузочную трубу 9 через подвод 6 сепарирующего/классифицирующего воздуха подают воздух в количестве, предотвращающем выгрузку ретура с поверхности газораспределительной решетки 8. При этом расход горячих газов доводят до значения, обеспечивающего получение над газораспределительной решеткой 8 устойчивого кипящего слоя, величина которого может составлять, например, 600 мм.
После прогрева кипящего слоя гранул нитрата кальция до температуры 180-190°С внутри него с помощью форсунок 12 осуществляют распыление раствора нитрата кальция. Указанное распыление раствора нитрата кальция в кипящем слое осуществляют в фонтанирующем режиме. Вследствие такой подачи раствора перемещение гранул в кипящем слое приобретает сложный характер, так что создается и поддерживается в кипящем слое круговое, по существу, спиральное движение гранул вокруг, по существу, горизонтальных осей от мест распыления раствора форсунками 12 к месту выгрузки гранул, а именно к расположенному, по существу, в центре газораспределительной решетки 8 отверстию выгрузочной трубы 9.
В ходе такого спирального движения гранулы постепенно укрупняются за счет испарения раствора нитрата кальция на поверхности гранул и по достижении выгрузочной трубы 9 и при надлежащих размерах выгружаются через нее. Так, гранулы с размером менее 1 мм (внутренний ретур) потоком воздуха в выгрузочной трубе 9 возвращаются в кипящий слой для последующего их укрупнения. Кондиционные гранулы с размерами до 4 мм выгружаются из гранулятора. При этом отсутствует задержка и застой гранул как в месте соединения выгрузочной трубы 9 с газораспределительной решеткой 8, так и в других областях кипящего слоя и газораспределительной решетки 8.
Горячие газы, прошедшие через кипящий слой и содержащие испаренную влагу и пыль, через предусмотренный в верхней стенке 4 корпуса 1 отвод отработанного газа поступают на очистку в скруббер 2.
Скруббер 2 по своей конструкции и функционированию, по существу, идентичен скрубберу из RU 91891 U1 и поэтому здесь дополнительно не поясняется, а его составные части специально не обозначаются.