BRPI1003404A2

BRPI1003404A2 - radiant dryer for indirect burning of gas or oil

Info

Publication number: BRPI1003404A2
Authority: BR
Inventors: Vieira Adilson Vashaki
Original assignee: Cavsteel Welding Ltda
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-05-29
Also published as: BRPI1003404B1

Abstract

SECADOR RADIANTE POR QUEIMA INDIRETA DE GáS OU óLEO, refere-se a patente de secador radiante, composto por novo projeto de processo otimizado com utilização da energia radiante indireta e com controles automatizados que permitem utilizar a queima gás ou óleo para a geração de gases de combustão com calor para a secagem indireta contínua ou descontínua de produtos em forma de película ou pó ou granulado sob esteira, com inovações que trazem vantagens de não contaminar o produto a ser secado, não ter contato direto com o produto e consequentemente não o movimenta e não o expõe a superficies quentes e apresentar menor custo operacional desecagem, menor custo de manutenção e menor perdas por isolamento térmico.RADIANT DRYER FOR INDIRECT GAS OR OIL BURNING, refers to the patent for radiant dryer, composed of a new process design optimized with the use of indirect radiant energy and with automated controls that allow the use of gas or oil flaring for the generation of gas combustion with heat for the continuous or discontinuous indirect drying of products in the form of film or powder or granules on a conveyor, with innovations that bring advantages of not contaminating the product to be dried, not having direct contact with the product and consequently not moving it and it does not expose it to hot surfaces and has lower operational drying costs, lower maintenance costs and lower losses due to thermal insulation.

Description

"SECADOR RADIANTE POR QUEIMA INDIRETA DE GÁS OU ÓLEO"."RADIANT DRYER FOR INDIRECT GAS OR OIL BURNING".

Refere-se a presente patente de invenção a secador radiante, composto por novo projeto com processo otimizado com utilização da energia radiante indireta e com controles automatizados que permitem utilizar a queima gás ou óleo para a geração de gases de combustão com calor para a secagem indireta contínua ou descontínua de produtos em forma de película ou pó ou granulado sob esteira, com inovações que trazem vantagens de não contaminar o produto a ser secado, não ter contato direto com o produto e consequentemente não o movimenta e não o expõe a superfícies quentes, melhorar a qualidade do produto a secar e apresentar menor custo operacional de secagem, menor custo de manutenção e menor perdas por isolamento térmico.The present invention relates to a radiant dryer, composed of a new process-optimized design utilizing indirect radiant energy and automated controls that allow the use of gas or oil firing for the generation of heat flue gases for indirect drying. continuous or discontinuous use of products in the form of film or powder or granulated under conveyor, with innovations that have the advantages of not contaminating the product to be dried, having no direct contact with the product and consequently not moving it and not exposing it to hot surfaces, improve the quality of the product to be dried and have lower drying operating cost, lower maintenance cost and lower thermal insulation losses.

Como é de conhecimento dos meios técnicos ligados ao setor industrial, notadamente o segmento de secagem de produtos em película, tais como tecidos, papel e papelão, produtos em pó e granulados, tais como fumo, alimentos e produtos químicos demanda soluções para a secagem contínua e descontínua com qualidade e segurança com baixos custos de energia de manutenção e baixos investimentos em equipamentos.As is well known by the technical means linked to the industrial sector, notably the drying segment of film products such as fabrics, paper and cardboard, powder and granular products such as smoke, food and chemicals demands solutions for continuous drying. and discontinuous with quality and safety with low maintenance energy costs and low equipment investments.

Fazendo-se buscas no banco de patentes brasileiro e internacionais, encontramos as seguintes revelações:Searching the Brazilian and international patent database, we found the following disclosures:

Patente depositada nos Estados Unidos que recebeu o número RE 37,557 que revela um processo de secagem de placas em um secador que contém suportes que guiam e mantém a placa em contato com o ar de secagem em dois estágios. No estágio A, o ar de secagem contém maior poder de secagem, com maior temperatura e umidade média; e, no estágio Β, o ar de secagem apresenta temperatura média e baixa umidade. O calor de sobra de saída do estágio A é utilizado no estágio B através de um trocador de calor disposto no suporte do secador. O ar de secagem do estágio B é suprido em contra-corrente pelo secador, secando as placas no estágio B por calor de condensação e de radiação. Desta forma, o consumo de energia primária e secundária é reduzido.United States Patent No. RE 37,557 disclosing a plate drying process in a dryer containing supports that guide and keep the plate in contact with the two stage drying air. In stage A, the drying air contains greater drying power, with higher temperature and average humidity; and in stage Β, the drying air has medium temperature and low humidity. The excess heat output from stage A is used at stage B through a heat exchanger arranged in the dryer holder. Stage B drying air is countercurrent supplied by the dryer, drying the plates in stage B by condensation and radiation heat. In this way the primary and secondary energy consumption is reduced.

Patente canadense depositada nos EstadosCanadian patent filed in the United States

Unidos que recebeu o número US 4,611,989 que revela dispositivo de cura estendido horizontalmente que proporciona a cura, pelo menos parcial, de materiais diferentes, sendo particularmente adequada para materiais despedaçados. O dispositivo compreende uma região de cura, um incinerador gerador de gases aquecidos que são soprados por um ventilador através de canalização fechada estendida por toda a região de cura. Dentro da região de cura há uma esteira transportadora, que carrega o material pela região de cura, constituída de material condutor de calor que troca calor com a canalização, de forma que o calor dos gases aquecidos seja transferido dos dutos para a esteira, e, conseqüentemente, para o material, efetivando a cura sem o sopro de gases diretamente sobre o material.United States which received US 4,611,989 which discloses horizontally extended curing device which provides at least partial curing of different materials, being particularly suitable for shattered materials. The device comprises a curing region, a heated gas generating incinerator that is blown by a blower through closed conduit extended throughout the curing region. Within the curing region is a conveyor belt that carries the material through the curing region, which is heat conductive material that exchanges heat with the piping so that heat from the heated gases is transferred from the ducts to the belt, and, consequently, for the material, effecting the cure without the blowing of gases directly on the material.

Patente depositada na Europa que recebeu o número EP0451346 (A2) que revela um método de circulação de calor por um aparelho composto por lagarta mecânica e placa de aquecimento. O dispositivo contém um eixo rotativo conectado às placas de aquecimento que segue a direção de transporte da lagarta; um grupo de placas de aquecimento dispostas paralelamente entre si, cada uma com entrada e saída de calor. O eixo rotativo e a lagarta com as placas de aquecimento são sincronizado para que a revolução realizada pela lagarta coincida com a do eixo rotativo.European Patent Application EP 0451346 (A2) disclosing a method of heat circulation by an apparatus consisting of a crawler and heating plate. The device contains a rotary shaft connected to the heating plates that follows the caterpillar transport direction; a group of heating plates arranged parallel to each other, each with heat input and output. The rotary shaft and the track with the heating plates are synchronized so that the revolution made by the track coincides with that of the rotary shaft.

Patente alemã que recebeu o número DE3605467 (Al) que revela um dispositivo de secagem indireta e degaseificação substâncias que composto por um alojamento provido de isolamento térmico; por câmaras de secagem dispostas verticalmente que são delimitadas nos lados por paredes tubo e que são formadas por bobinas de aquecimento de forma sinuosa; e por tubos de ramificação, arranjados entre as bobinas de aquecimento individuais, com as aberturas fechadas que ligam os tubos de ramificação com as câmaras de secagem.German patent which has received the number DE3605467 (Al) which discloses an indirect drying and degassing device which comprises a housing provided with thermal insulation; by vertically arranged drying chambers which are bounded on the sides by tube walls and which are formed by heating coils in a sinuous manner; and by branching tubes arranged between the individual heating coils, with closed openings connecting the branching tubes with the drying chambers.

Os equipamentos atualmente existentes para a mesma finalidade em síntese são: secadores diretos que usam ar aquecido por resistência elétrica e soprados contra o material a secar, utilizando os fenômenos de troca de calor convecção, condução e radiação; secadores diretos que usam gases de combustão com ou sem adição de ar alimentados diretamente sobre o produto a secar, utilizando os fenômenos de troca de calor convecção, condução e radiação; e secadores indiretos com placas ou tubos aquecidos por resistências elétricas posicionadas em frente ao produto a secar utilizando apenas o fenômenos de troca de calor radiação.The equipment currently available for the same purpose in synthesis are: direct dryers that use air heated by electric resistance and blown against the material to dry, using the phenomena of heat exchange convection, conduction and radiation; direct dryers using flue gases with or without air fed directly onto the product to be dried using the phenomena of heat exchange convection, conduction and radiation; and indirect dryers with plates or tubes heated by electric resistors positioned in front of the product to be dried using only the radiation heat exchange phenomena.

Os equipamentos atuais citados apresentam problemas, limitações, inconvenientes e desvantagens de: ocorrência de incêndios decorrentes da movimentação da película ( no caso de secagem de papel ou papelão ) pelo ar quente de secagem encostando-a na superfície aquecida e queimando o material a secar; ocorrência de contaminações decorrentes do contato de gases de combustão com produtos ( no caso de alimentos, produtos químicos e fumo), alterando o sabor, o odor e a qualidade dos produtos; operação com alto custo de energia ( no caso de uso de energia elétrica ) agravado pelo alto fator de potência dos resistores de aquecimento ); altos investimentos em equipamentos auxiliares, tais como ventiladores; e ineficiência na utilização do calor devido as perdas por falta de isolamento térmico.The current equipment mentioned present problems, limitations, disadvantages and disadvantages of: occurrence of fires resulting from the movement of the film (in the case of drying paper or cardboard) by the drying hot air touching the heated surface and burning the material to dry; contamination arising from the contact of flue gases with products (in the case of food, chemicals and smoke), altering the taste, odor and quality of products; high energy cost operation (in case of use of electricity) aggravated by the high power factor of the heating resistors); heavy investments in ancillary equipment such as fans; and inefficient heat utilization due to losses due to lack of thermal insulation.

" SECADOR RADIANTE POR QUEIMA INDIRETA DE GÁS OU ÓLEO ", objeto da presente patente foi desenvolvido para superar os problemas, as limitações, desvantagens e os inconvenientes dos equipamentos atuais, pois é composto por novo projeto com processo otimizado com utilização da energia radiante indireta e com controles automatizados que permitem utilizar a queima gás ou óleo para a geração de gases de combustão com calor para a secagem indireta contínua ou descontínua de produtos em forma de película ou pó ou granulado sob esteira, com inovações que trazem vantagens de não contaminar o produto a ser secado, não ter contato direto com o produto e consequentemente não o movimenta e não o expõe a superfícies quentes, melhorar a qualidade do produto a secar e apresentar menor custo operacional de secagem, menor custo de manutenção e menor perdas por isolamento térmico."RADIANT DRYER FOR INDIRECT GAS OR OIL BURNING", object of the present patent was developed to overcome the problems, limitations, disadvantages and drawbacks of current equipment, as it is composed of a new design with optimized process using indirect radiant energy and with automated controls that allow the use of gas or oil firing for heat flue gas generation for continuous or discontinuous indirect drying of film or powder or granular products under conveyor, with innovations that have advantages of not contaminating the product. to be dried, not having direct contact with the product and consequently does not move it and do not expose it to hot surfaces, improve the quality of the product to be dried and have lower operating cost of drying, lower maintenance cost and lower thermal insulation losses.

Adicionalmente, a queima de gás ou óleo gera gases de combustão circulante no interior dos tubos ou placas com maior eficiência térmica, a geometria da câmara radiante e o uso em módulos com um ou mais câmaras e o seu posicionamento horizontal, vertical ou inclinada aumentam a versatilidade e a eficiência de troca térmica, uma vez que otimiza o direcionamento do calor irradiado para o produto.In addition, gas or oil flaring generates combustion gases circulating inside the pipes or plates with higher thermal efficiency, the radiant chamber geometry and the use in modules with one or more chambers and their horizontal, vertical or inclined positioning increase the versatility and heat exchange efficiency as it optimizes the direction of radiated heat to the product.

O equipamento da presente patente é dotado de geometria otimizada com isolamento térmico somente na parte inferior dos tubos, proporcionando ao produto um aquecimento de forma indireta, através de irradiação dos tubos, placas e ou chapas de proteção com melhor direcionamento da superfície quente, montados sobre a linha continua ou estacionaria de material a secar.The equipment of the present invention is provided with optimized geometry with thermal insulation only at the bottom of the tubes, providing the product with indirect heating by irradiation of the pipes, plates and / or protection plates with better directing of the hot surface, mounted on the continuous or stationary line of material to be dried.

Tanto no caso de equipamento contínuo quanto descontínuo, a fonte de energia dentro dos acessórios podem ser queimadores de baixa, media e alta velocidade ou queimadores monoblocos, ou mesmo resistências elétricas do tipo bastão com acessórios externos de proteção e contato ao produto e a capacidade calorífica dos queimadores são previamente regulados com variação suficiente a atender esta eventual demanda adicional.In the case of both continuous and discontinuous equipment, the power source within the accessories may be low, medium and high speed burners or monoblock burners, or even rod-type electrical resistors with external product contact and protection accessories and heat capacity. The burners are previously regulated with sufficient variation to meet this eventual additional demand.

Nas partes externas do equipamento são montados todos os sistemas de controle e segurança do gás.All gas control and safety systems are mounted on the outside of the equipment.

Ainda de acordo com a necessidade com o intuito de inovação buscou-se desenvolver um tipo de fabricação modular que permite ao cliente adquirir os equipamentos de forma gradual, aumentando proporcionalmente a quantidade de produção.Still according to the need for innovation, we sought to develop a modular manufacturing type that allows the customer to acquire equipment gradually, proportionally increasing the amount of production.

Foram realizados testes práticos com secagem de papel em película contínua, a seguir descritos juntamente com os resultados obtidos:Practical tests were performed with drying of continuous film paper, described below together with the obtained results:

1. As reduções de custos apurados chegam a 60% em relação a sistemas convencionais elétricos com ate 70% a mais de produtividade real, reduzindo ainda em 50% no comprimento das maquinas atuais, poupando áreas fabris, servindo para acréscimos de produções, estocagem ou mesmo conclusão de obras industriais menores.1. Cost savings of up to 60% compared to conventional electrical systems with up to 70% more real productivity, further reducing by 50% the length of current machines, saving manufacturing areas, serving to increase production, stocking or same completion of smaller industrial works.

2. Uma linha normalmente utilizando 28 metros de comprimento, foi diminuída para 14 metros, com redução direto no pagamento de energia elétrica χ gás em 60% a menos.2. A line typically 28 meters long has been shortened to 14 meters, with direct reduction in electricity χ gas payment by 60% less.

Com esta redução de comprimento de linha, após otimizados e regulados de forma adequada e eficiente conseguiu- se aumentar a produtividade em 70%.With this reduction in line length, after optimizing and regulating properly and efficiently, productivity was increased by 70%.

3. Este comprimento de linha também foi testado e apurado resultado surpreendentes com 28 metros antigo para 9 metros após a montagem do nosso equipamento. A Produção aumentou em 40 % com este comprimento e a energia elétrica ainda permaneceu com 60% a menos.3. This line length has also been tested and found amazing results with 28 meters old to 9 meters after assembling our equipment. Production increased by 40% with this length and electricity still remained with 60% less.

Para melhor compreensão da presente patente, são anexadas as seguintes figuras:For a better understanding of the present patent, the following figures are attached:

FIGURA 1., que mostra a vista lateral do equipamento presente patente com um módulo;FIGURE 1 showing the side view of the present invention equipment with a module;

FIGURA 2., que mostra a vista superior em corte do equipamento presente patente com um módulo e mostrando a serpentina sem isolamento térmico;FIGURE 2 showing the top cross-sectional view of the present invention equipment with a module and showing the coil without heat insulation;

FIGURA 3., que mostra a vista lateral em corte do equipamento presente patente com um módulo e mostrando a serpentina sem isolamento térmico; eFIGURE 3, showing the sectional side view of the present invention equipment with a module and showing the coil without heat insulation; and

FIGURA 4., que mostra diagrama do sistema de controle e automação com os principais componentes e suas ligações com o equipamento secador da presente patenteFIGURE 4, which shows a diagram of the control and automation system with the main components and their connections to the drying equipment of the present patent.

De acordo com as referidas figuras, o secador radiante da presente patente é constituído de módulo com conjunto queimador de combustível e ventilador de ar (1), duas câmaras de secagem (2), dois recuperadores de calor (3), tubulações de combustível (4), tubulações de gases de combustão (5), tubulações de água fria (6), tubulações de água quente (7), instrumentação de controle com controlador lógico programável (CLP), um ou mais sensores de temperatura da câmara de secagem (TSA), um ou mais sensores de temperatura de produto a secar (TSP), indicadores controladores de temperatura (TIC), válvulas de controle de combustível (VCC) e indicadores de pressão de combustível (PI), carenagem externa (8) e chaminés (9).According to said figures, the radiant dryer of the present invention is comprised of module with fuel burner and air blower assembly (1), two drying chambers (2), two heat recoverers (3), fuel lines ( 4), flue gas pipes (5), cold water pipes (6), hot water pipes (7), programmable logic controller (PLC) control instrumentation, one or more drying chamber temperature sensors ( TSA), one or more Drying Temperature Sensors (TSP), Temperature Controlling Indicators (TIC), Fuel Control Valves (VCC) and Fuel Pressure Indicators (PI), Outer Fairing (8) and Fireplaces (9).

A câmara de secagem (2) é constituída de caixa (2-A) de formato prismático poligonal, serpentina de gás de combustão (2-B) de formato tubular com isolamento térmico (2-B-1) parcial na parte inferior e espaço para transporte do material a secar (2-C).The drying chamber (2) is comprised of polygonal prismatic housing (2-A), tubular shaped (2-B-1) partially insulated flue gas coil (2-B) at the bottom and space for transporting the material to be dried (2-C).

A carenagem externa (8) possui formato prismático poligonal compatível com as câmaras de secagem (2) que são envolvidas pela carenagem (8) e com divisória (8-A) vertical.The outer fairing (8) has a polygonal prismatic shape compatible with the drying chambers (2) which are enclosed by the fairing (8) and with vertical partition (8-A).

O equipamento da presente patente poderá usar um ou mais módulos em série para atender as características de qualidade do produto a secar.The equipment of the present invention may use one or more modules in series to meet the quality characteristics of the product to be dried.

O funcionamento do equipamento da presente patente se dá na seguinte seqüência:The equipment of the present invention operates in the following sequence:

1) aciona-se o botão pulsante de inicio de processo que automaticamente abrem as válvulas de controle de combustível1) Press the start process pushbutton which automatically open the fuel control valves

(VCC) e libera o gás para os queimadores (1) que entram em funcionamento com todos os controles de segurança especificados nas normas técnicas;(VCC) and releases gas to the burners (1) which come into operation with all safety controls specified in the technical standards;

2) A regulagem de temperatura da câmara de aquecimento (2) se dá mediante um controlador de temperatura (TIC) que recebe os sinais dos sensores de temperatura da câmara de secagem (TSA) e sensores de temperatura de produto a secar (TSP); e2) The temperature regulation of the heating chamber (2) takes place by means of a temperature controller (ICT) which receives the signals from the drying chamber temperature sensors (TSA) and the product drying temperature sensors (TSP); and

3) O gás de combustão circula pela serpentina (2-B) irradia calor para o ambiente onde o produto a secar é disposto.3) Flue gas circulates through the coil (2-B) radiates heat to the environment where the product to be dried is disposed.

Claims

1. "INDIRECT GAS OR OIL RADIANT DRYER" characterized by, module with fuel burner and air blower assembly (1), two drying chambers (2), two heat recoverers (3), fuel lines ( 4), flue gas pipes (5), cold water pipes (6), hot water pipes (7), programmable logic controller (PLC) control instrumentation, one or more drying chamber temperature sensors ( TSA), one or more Drying Temperature Sensors (TSP), Temperature Controlling Indicators (TIC), Fuel Control Valves (VCC) and Fuel Pressure Indicators (PI), Outer Fairing (8) and Fireplaces (9).

2. "INDIRECT GAS OR OIL RADIANT DRYER" according to Claim 1, characterized in that the drying chamber (2) consists of a polygonal prismatic box (2-A), a flue gas coil ( 2-B) of tubular shape with partial thermal insulation (2-Bl) at the bottom and space to transport the material to be dried (2-C).

3. "GAS OR OIL INDIRECT RADIANT DRYER" according to claim 1, characterized in that the outer fairing (8) has a polygonal prismatic shape compatible with the drying chambers (2) which are surrounded by the fairing (8) and with vertical partition (8-A).