ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ АДСОРБЕНТА
OVEN FOR ADSORBENT THERMAL REGENERATION

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при переработке отходов пивоваренного производства.
Известна сушилка с активным гидродинамическим режимом [Патент РФ №2159403, Кл. F26B 17/10, 2000 г., Б.И. №32], содержащая цилиндроконическую камеру с тангенциально установленным патрубком ввода материала, отражатель, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, конфузор для ввода основного потока сушильного агента, по оси камеры в ее цилиндрической части установлена полая вставка, выполненная в виде гиперболоида, верхний срез которого жестко закреплен на цилиндрической поверхности камеры над тангенциально установленным патрубком материала, а между ее нижним срезом и боковой поверхностью камеры предусмотрен кольцевой зазор, и каналы для вывода отработанного сушильного агента, в которой сушка термолабильных материалов осуществляется в закрученном потоке и взвешенном слое с образованием зон его сушки и досушки.
Недостатком конструкции сушилки является невозможность осуществления непрерывного смешивания компонентов смеси и ее последующей сушки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является сушилка для осуществления способа получения пищевой биодобавки из вторичных сырьевых ресурсов пивоваренного производства [Патент РФ №2204263, Кл. А23К 1/06, A23L 1/30, F26B 17/10, опубл. 20.05.2003 г.], содержащая цилиндроконическую камеру с тангенциально установленным патрубком ввода материала, полую вставку в виде чередующихся элементов гиперболической и шарообразной формы, при этом перед последним гиперболическим элементом вставки в районе его сопряжения с шарообразной частью вставки размещен распылитель и каналы для вывода сушильного агента, отражатель, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, конфузор для ввода основного потока сушильного агента.
Недостатком конструкции сушилки является невозможность ее использования для регенерации адсорбента, например кизельгура, из-за отсутствия в ней устройств для выжигания органических компонентов из обрабатываемой смеси.
Технической задачей изобретения является разработка печи для термической регенерации адсорбента, обеспечивающей предварительную сушку адсорбента и последующее выжигание из него органических компонентов.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в печи для термической регенерации адсорбента, содержащей цилиндроконическую камеру с тангенциально установленным патрубком ввода газовзвеси адсорбента, полую вставку, каналы для вывода теплоносителя, отражатель, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, конфузор для ввода регенерируемого потока отработанного теплоносителя, новым является то, что полая вставка выполнена в виде чередующихся элементов, имеющих расширяющуюся и сужающуюся части, причем в узкой части последнего элемента размещена форсунка, которая образует с узкой частью последнего элемента полой вставки инжекционное сопло, при этом последний элемент имеет патрубок удаления теплоносителя на утилизацию и соединен рециркуляционным контуром с конфузором для ввода регенерируемого потока отработанного теплоносителя, а также то, что инжекционное сопло может быть образовано путем размещения форсунки для газа в узкой части последнего элемента, выполненной из полупроницаемого материала, вокруг которой расположена напорная камера с винтовыми каналами.
Технический результат изобретения заключается в разработке печи для термической регенерации адсорбента, обеспечивающей предварительную сушку адсорбента и последующее выжигание из него органических компонентов.
На фиг.1 схематически изображена печь для термической регенерации адсорбента, на фиг.2 - схема возможного исполнения инжекционного сопла.
Печь для термической регенерации адсорбента (фиг.1) состоит из цилиндроконической камеры, к цилиндрической части 1 которой подключен тангенциальный патрубок 2 для ввода твердого компонента адсорбента (например, кизельгура) в виде газовзвеси, камеры выгрузки сухого продукта 3, верхней части камеры в виде крышки 4 и нижней конической части камеры в виде конфузора 5.
По оси цилиндроконической камеры в ее цилиндрической части 1 размещена полая вставка 6 в виде чередующихся элементов, имеющих расширяющуюся и сужающуюся части. На внешней поверхности полой вставки 6 расположены каналы 7 регулируемого сечения для вывода части отработанного теплоносителя.
В узкой части последнего элемента размещена форсунка 8, которая образует с узкой частью этого последнего элемента инжекционное сопло, причем последний элемент полой вставки снабжен патрубком 9 для удаления теплоносителя на утилизацию и соединен рециркуляционным контуром 10 с конфузором 5 для ввода регенерируемого потока отработанного теплоносителя.
Над верхним срезом полой вставки расположен отражатель 11, который перемещается в осевом направлении с помощью привода (не показан).
Инжекционное сопло может быть также образовано путем размещения форсунки для газа 8 в узкой части последнего элемента, выполненной из полупроницаемого материала 12, вокруг которой расположена напорная камера 13 с винтовыми каналами.
Печь для термической регенерации адсорбента работает следующим образом.
Твердый компонент адсорбента, например кизельгур, предварительно обезвоженный, например, механическим способом от слабо связанной влаги до влажности 40-45% подают в цилиндрическую часть 1 цилиндроконической камеры в виде газовзвеси через патрубок 2, где она подсушивается в закрученном потоке. Частично подсушенный твердый компонент адсорбента, например кизельгур, опускается в нижнюю коническую часть 5 цилиндроконической камеры, где захватывается рециркулирующим потоком отработанного теплоносителя, подаваемого через контур рециркуляции 10. Процесс сушки продолжается в активном гидродинамическом режиме (зона I). В центре потока осуществляется фонтанирование слоя твердого компонента адсорбента, например кизельгура, а по периферии опускаются закрученные тангенциальным потоком частицы твердого компонента адсорбента, например кизельгура (фиг.1), при этом ядро фонтана вращается вокруг вертикальной оси. Направление вращения ядра фонтана совпадает с направлением движения тангенциального потока. Высыхая частицы твердого компонента адсорбента (например, кизельгура) поднимаются вверх и захватываются потоком теплоносителя, скорость которого увеличивается вследствие уменьшения сечения, обусловленного конфигурацией полой вставки 6. По мере движения теплоносителя через полую вставку 6 его скорость падает до скорости витания частиц твердого компонента адсорбента (например, кизельгура) из-за увеличения проходного сечения, обусловленного расширяющейся конфигурацией вставки 6, и образуется взвешенный слой (зона II), в котором идет досушка частиц твердого компонента адсорбента (например, кизельгура) до влажности 2-3%. Далее частицы твердого компонента адсорбента поднимаются вверх и захватываются потоком теплоносителя, скорость которого увеличивается вследствие уменьшения сечения, обусловленного конфигурацией полой вставки 6. В месте наибольшего увеличения скорости теплоносителя в районе узкой части последнего элемента при помощи форсунки 8 происходит выжигание при температуре 500-550°C органических компонентов из смеси твердого компонента адсорбента (зона III).
Одновременно в винтовые каналы напорной камеры 13 компрессором (не показан) нагнетается предварительно очищенный воздух под давлением (например, 0,1-0,11 МПа [Дытнерский Ю.И. и др. Мембранное разделение газов / Ю.И.Дытнерский, В.П.Брыков, Г.Г.Каграманов. - М.: Химия, 1991. - 344 с.]), обеспечивающем его разделение через пористый полупроницаемый материал (например, силоксан) 12, из которого выполнена узкая часть последнего элемента. Прошедший через поры кислород обеспечивает температуру 500-550°C выжигания органических компонентов из смеси твердого компонента адсорбента (зона III).
Отражатель 11 отклоняет частицы смеси в радиальном направлении, в результате чего легкие частицы смеси попадают в камеру выгрузки 3, в которой происходит разделение продукта и отработанного теплоносителя, а более тяжелые частицы смеси возвращаются во взвешенный слой. Отработанный теплоноситель удаляется из камеры выгрузки 3. С помощью привода (не показан) регулируется расстояние от отражателя 11 до верхнего среза полой вставки.
Предлагаемая печь для термической регенерации адсорбента имеет следующие преимущества:
- выполнение полой вставки в виде чередующихся элементов, имеющих расширяющуюся и сужающуюся части, позволяет эффективно удалить влагу из твердого компонента (например, кизельгура) в активном гидродинамическом режиме с чередованием зон сушки и досушки до влажности 2-3%;
- размещение в узкой части последнего элемента форсунки, которая образует с узкой частью последнего элемента инжекционное сопло, позволяет с высокой степенью надежности обеспечить выжигание из адсорбента органических компонентов;
- снабжение последнего элемента патрубком удаления теплоносителя на утилизацию и соединение его рециркуляционным контуром с конфузором для ввода регенерируемого потока отработанного теплоносителя позволяет снизить энергозатраты за счет использования его теплоты на процесс сушки адсорбента.