УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ
DEVICE FOR DRYING DISPERSED MATERIALS IN BINDING LAYER OF INERT BODIES

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов по патенту РФ №2334184, содержащая камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертных тел, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя, и форсунки, размещенные в слое инертных тел с возможностью их вращения вокруг оси камеры (прототип).
Недостатком известных установок заключается в том, что при подаче исходного материала (раствора, суспензии) через фиксированную форсунку не удается достигнуть равномерного орошений всего слоя инертных тел, вследствие чего происходит залипание отдельных участков слоя, что вызывает неравномерность псевдоожижения и снижение производительности установок.
Технический результат - является повышение производительности установки и уменьшение налипания высушиваемого материала на инертные тела.
Это достигается тем, что в установке для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащей камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертных тел, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя, и форсунки, размещенные в слое инертных тел с возможностью их вращения вокруг оси камеры, форсунки размещены на вертикальном полом приводном валу посредством угольника и трубок с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем они могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки, а в верхней части камеры, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка, в центре которой расположен подшипниковый узел, служащий нижней опорой полого приводного вала, при этом к конической части камеры тангенциально прикреплен, по крайней мере один, патрубок вторичного теплоносителя с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя, при этом насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена в виде тороидальных колец, или насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания, а каждая из форсунок содержит полый цилиндрический корпус, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем вихревого потока, при этом в корпусе имеется внутренняя цилиндрическая камера, которая служит для подвода жидкости, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, а рассекатель вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем, посередине которого расположен второй завихритель, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень в его средней части, и имеющего по краям упоры в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры полый конический завихритель, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой, при этом вершина конической поверхности полого конического завихрителя закреплена на торцевой поверхности штока.
На фиг. 1 изображена установка в продольном разрезе; на фиг. 2 - представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя; на фиг. 3 - схема форсунок, на фиг. 4 - фиг. 6 - варианты выполнения инертной насадки.
Установка содержит цилиндро-коническую камеру 1, снабженную в нижней части газораспределительной решеткой 2, под которой расположен газоподводящий короб 3 с патрубком 4 для подвода свежего теплоносителя. В верхней части камеры 1, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка 9, в центре которой расположен подшипниковый узел 19, служащий нижней опорой полого приводного вала 8. Сверху камера 1 закрыта крышкой 5, имеющей патрубок 6 для отработанного теплоносителя. Пространство камеры между газораспределительными решетками 2 и 9 заполнено инертными телами 7.
По оси установки размещен полый приводной вал 8, который с помощью сальникового устройства 14 соединен с камерой 15 подвода исходного материала. В верхней части вал 8 вращается в подшипниковом узле 16 и через пару конических зубчатых колес 17 и 18 соединен с приводом переменного числа оборотов (на чертежах не показан).
После выхода вала 8 из подшипникового узла 19, служащего его нижней опорой, он соединен с тройником, состоящим из трубок 10, 11 и 12 с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Форсунки могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки.
На фиг. 2 представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя.
К конической части камеры 1 тангенциально прикреплен, по крайней мере один, патрубок 20 вторичного теплоносителя с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя.
Каждая из форсунок (фиг. 3) содержит полый цилиндрической корпус 21, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем 28 вихревого потока.
В корпусе 21 имеется внутренняя цилиндрическая камера 24, которая служит для подвода жидкости. Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 24, соосно ей, установлен с зазором 27 относительно внутренней боковой поверхности камеры 24 полый конический завихритель 23, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой 26. Вершина конической поверхности полого конического завихрителя 23 закреплена на торцевой поверхности штока 22. Шток 22 закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра 25 к корпусу 21.
Рассекатель 28 вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы 29, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины 30 и 31, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем 32, посередине которого расположен второй завихритель 33, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями 34, охватывающего с зазором 35 стержень 32 в его средней части, и имеющего по краям упоры 36 и 37 в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню 32.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 21 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в камере 24 благодаря завихрителю 23 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 28 вихревого потока, а при последовательном прохождении расширяющихся потоков жидкости, истекающих через зазор 27, происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, реализуемое вторым завихрителем 33, выполненным в виде диска с винтовыми лопастями 34.
Инертная насадка (фиг. 4-фиг. 6) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получены способами формования или спекания.
Установка работает следующим образом.
Камера 1 заполняется инертными телами 7 между газораспределительными решетками 2 и 9. Через патрубок 4 в газоподводящий короб 3 подают основную часть свежего теплоносителя, откуда последний через газораспределительную решетку 2 попадает в камеру 1 и создает кипящий слой инертных тел 7, вектор которого направлен вертикально. Исходный материал из камеры 15 через полый вал 8 подают через трубки 10, 11 и 12 к форсункам для распыления в слой инертных тел. Благодаря вращению вала 8 происходит равномерное орошение всего слоя. Через патрубки 13 и 20 (или только через один из них), тангенциально камере 1, подводят вторичный теплоноситель с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя. Вторичный теплоноситель создает в слое инертных тел зону вращающегося кольца с вектором, направленным по касательной к камере 1. Благодаря высокой температуре и большой относительной скорости теплоносителя и инертных тел процесс тепло- и массообмена в этой зоне идет весьма интенсивно, что приводит к почти мгновенной сушке пленки исходного материала на поверхности инертных тел 7. В остальной массе слоя в это время происходит досушка материала и отделение высушенного материала от инертных тел вследствие их соударений за счет пересечения векторов направления кипящего слоя от основной части свежего теплоносителя и вторичного теплоносителя.
Предлагаемая установка обеспечивает более полное орошение слоя инертных тел, а также его перемешивание. Кроме того, подвод дополнительного вторичного теплоносителя создает зону вращающегося кольца, что не только предотвращает залипание слоя в месте орошения исходным материалом, но и способствует более эффективному протеканию процессов тепло- и массообмена в этой зоне. Все это приводит к увеличению удельной производительности установки, а также позволяет повысить гидродинамическую устойчивость режима кипящего слоя.