RU2016650C1

RU2016650C1 - Fluid material drying and granulating plant

Info

Publication number: RU2016650C1
Authority: RU
Inventors: Станислав Александрович Сухов; Александр Александрович Суетинов; Михаил Станиславович Сухов
Original assignee: Станислав Александрович Сухов; Александр Александрович Суетинов; Михаил Станиславович Сухов
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1991-11-19
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: plant has a rotary drum drier with a load chamber and a supporting ring, a pulse combustion chamber, a main heat-transfer agent feed branch pipe connected to the combustion chamber, an additional heat-transfer agent feed branch pipe connected to the load chamber and positioned coaxially around the main heat-transfer agent feed branch pipe. Moreover, the plant has a hollow cooled insert which, in turn, has a sharp outlet edge and is mounted coaxially to the main heat-transfer agent feed branch pipe and the drum drier, a fluid material feed device made in the form of a branch pipe mounted tangentially to the cross section of the inner surface of the cooled insert and perpendicular to its axis. The sharp outlet edge of the insert is mounted in a plane which coincides with the plane of a support ring of the drum drier and its diameter is less than the inner diameter of the support ring of the drum drier. EFFECT: improved structure. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области сушки и гранулирования жидких материалов: растворов, пульп, суспензий с использованием акустической энергии и может быть использовано в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to the field of drying and granulation of liquid materials: solutions, pulps, suspensions using acoustic energy and can be used in the chemical industry and other sectors of the economy.

Hаиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для непрерывного гранулирования удобрений, содержащее барабанную сушилку с загрузочной камерой и подпорным кольцом, камеру сгорания, патрубок для подачи основного теплоносителя, присоединенный к камере сгорания, патрубок для подачи дополнительного теплоносителя, присоединенный к загрузочной камере барабанной сушилки, устройство для подачи жидкого материала, механическое средство для вибрационного воздействия на устройство для подачи жидкого материала, гибкий трубопровод. The closest to the claimed technical solution is a device for continuous granulation of fertilizers, containing a drum dryer with a loading chamber and a retaining ring, a combustion chamber, a pipe for supplying the main coolant connected to the combustion chamber, a pipe for supplying additional coolant connected to the loading chamber of the drum dryer, flexible device for feeding liquid material, a mechanical means for vibrating the device for feeding liquid material, flexible pipeline.

Недостатком этого технического решения является то, что одиночные частицы жидкости движутся в квазистационарном потоке теплоносителя с невысокими относительными скоростями практически равномерно и прямолинейно с образованием пограничного парового слоя на поверхности частицы, препятствующего массо- и теплообмену, так как поток теплоносителя имеет квазистационарный характер, несмотря на то, что на факел распыленной жидкости воздействуют механической вибрацией, что несколько улучшает качество распыливания и перемешивание теплоносителя в объеме факела распыливания и увеличивает поперечное сечение факела. The disadvantage of this technical solution is that single particles of a fluid move in a quasi-stationary coolant flow with low relative velocities almost uniformly and rectilinearly with the formation of a boundary vapor layer on the particle surface that impedes mass and heat transfer, since the coolant flow is quasistationary in nature, despite the fact that the torch of the sprayed liquid is subjected to mechanical vibration, which somewhat improves the quality of atomization and mixing of the coolant ator in a volume of flame spraying and enhances the cross-section of the torch.

К недостаткам данного технического решения можно отнести также техническую сложность применения его в крупнотоннажных производствах вследствие повышенной опасности применения на трубопроводах горячих и химически агрессивных жидких материалов участков гибких трубопроводов, а также наличия механического привода и движущихся частей. The disadvantages of this technical solution include the technical complexity of its use in large-scale industries due to the increased risk of using flexible piping sections on pipelines of hot and chemically aggressive liquid materials, as well as the presence of a mechanical drive and moving parts.

Целью изобретения является увеличение производительности и улучшение качества готового продукта за счет увеличения выхода гранул товарной фракции с одновременным упрощением конструкции. The aim of the invention is to increase productivity and improve the quality of the finished product by increasing the output of granules of a commodity fraction while simplifying the design.

Поставленная цель достигается тем что установка для сушки и гранулирования жидких материалов, содержащая вращающуюся барабанную сушилку с загрузочной камерой и подпорным кольцом, камеру сгорания, патрубок для подачи основного теплоносителя, присоединенный к камере сгорания, патрубок для подачи дополнительного теплоносителя, присоединенный к загрузочной камере барабанной сушилки и установленный коаксиально патрубку для подачи основного теплоносителя вокруг него, устройство для подачи жидкого материала, снабжена полой охлаждаемой вставкой, имеющей острую выходную кромку, установленной коаксиально патрубку подачи основного теплоносителя, а также барабанной сушилке, и размещенной в месте присоединения патрубка для подачи дополнительного теплоносителя к загрузочной камере барабанной сушилки, причем острая выходная кромка вставки размещена в плоскости, совпадающей с плоскостью подпорного кольца барабанной сушилки, и имеет диаметр, меньший диаметра внутреннего подпорного кольца барабанной сушилки, камера сгорания выполнена пульсационной, а устройство для подачи обрабатываемого жидкого материала выполнено в виде патрубка, установленного тангенциально поперечному сечению охлаждаемой вставки и перпендикулярно ее оси. This goal is achieved by the fact that the installation for drying and granulating liquid materials, containing a rotary drum dryer with a loading chamber and a retaining ring, a combustion chamber, a pipe for supplying the main coolant connected to the combustion chamber, a pipe for supplying additional coolant connected to the loading chamber of the drum dryer and a coaxially mounted pipe for supplying the main coolant around it, a device for supplying liquid material, equipped with a hollow cooled in a rate having a sharp outlet edge, installed coaxially to the main coolant supply pipe, and also to a drum dryer, and located at the point of connection of the pipe to supply additional coolant to the loading chamber of the drum dryer, the sharp output edge of the insert being placed in a plane coinciding with the plane of the drum retaining ring dryer, and has a diameter smaller than the diameter of the inner retaining ring of the drum dryer, the combustion chamber is pulsed, and the device for feeding brabatyvaemogo liquid material is made as a nozzle mounted tangentially to the cross section of the cooling plug and perpendicular to its axis.

Полая охлаждаемая вставка может быть выполнена либо в виде конфузора, либо в виде цилиндра. Hollow cooled insert can be made either in the form of a confuser, or in the form of a cylinder.

На фиг.1 представлен схематически продольный разрез установки; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.2; на фиг.4 - продольный разрез полой охлаждаемой вставки в форме конфузора. Figure 1 shows a schematic longitudinal section of the installation; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 is a view along arrow B in figure 2; figure 4 is a longitudinal section of a hollow cooled insert in the form of a confuser.

Установка для сушки и гранулирования жидких материалов содержит барабанную сушилку 1 с загрузочной камерой 2, подпорным кольцом 3, пульсационную камеру сгорания 4, патрубок 5 для подачи основного теплоносителя, присоединенного к камере сгорания 4, патрубок 6 для подачи дополнительного теплоносителя, присоединенный к загрузочной камере 2 и размещенный коаксиально вокруг патрубка 5, патрубок 7 для подачи жидкого материала, полую охлаждаемую вставку 8, установленную коаксиально патрубку 5 и барабанной сушилке 1 и размещенную в месте присоединения патрубка 6 к загрузочной камере 2. Полая охлаждаемая вставка 8 имеет острую выходную кромку 9, размещенную в плоскости, совпадающей с плоскостью подпорного кольца барабанной сушилки и имеющую диаметр, меньший внутреннего диаметра подпорного кольца 3. Полая охлаждаемая вставка 8 может быть выполнена в виде цилиндра 10 или в виде конфузора 11. Installation for drying and granulation of liquid materials contains a drum dryer 1 with a loading chamber 2, a retaining ring 3, a pulsating combustion chamber 4, a pipe 5 for supplying the main coolant connected to the combustion chamber 4, a pipe 6 for supplying additional coolant connected to the loading chamber 2 and placed coaxially around the nozzle 5, the nozzle 7 for supplying liquid material, a hollow cooled insert 8, mounted coaxially to the nozzle 5 and the drum dryer 1 and placed in place a nozzle 6 to the loading chamber 2. The hollow cooled insert 8 has a sharp output edge 9 located in a plane coinciding with the plane of the retaining ring of the drum dryer and having a diameter smaller than the inner diameter of the retaining ring 3. The hollow cooled insert 8 can be made in the form of a cylinder 10 or in the form of a confuser 11.

Установка работает следующим образом. Горючая смесь топлива и воздуха первоначально подается в пульсационную камеру сгорания 4, работающую известным способом, в которой происходит воспламенение этой смеси. В результате этого продукты сгорания движутся из камеры сгорания с большой скоростью по патрубку 5 для подачи основного теплоносителя. В камере сгорания в момент горения смеси резко возрастает давление, вследствие чего прекращается подача топливовоздушной смеси. По мере продвижения продуктов сгорания по патрубку 5 в камере сгорания 4 создается частичный вакуум, происходит всасывание новой порции топливовоздушной смеси и весь процесс повторяется. В результате в патрубке 5 возникают мощные стоячие волны акустического характера, которые подобно тепловым волнам движутся из камеры сгорания 4. При этом в патрубке 6 для подачи дополнительного теплоносителя возникает инжекционная тяга и происходит всасывание окружающего холодного воздуха через кольцевое пространство этого патрубка. Холодный воздух смешивается таким образом с продуктами сгорания и снижает температуру пульсирующего газового потока до нужной величины. Installation works as follows. The combustible mixture of fuel and air is initially supplied to a pulsating combustion chamber 4 operating in a known manner in which this mixture ignites. As a result of this, the combustion products move from the combustion chamber at high speed through the pipe 5 to supply the main coolant. In the combustion chamber at the time of combustion of the mixture, the pressure rises sharply, as a result of which the flow of the air-fuel mixture stops. As the combustion products move through the pipe 5 in the combustion chamber 4, a partial vacuum is created, a new portion of the air-fuel mixture is sucked in and the whole process is repeated. As a result, powerful standing acoustic waves appear in the nozzle 5, which, like heat waves, move from the combustion chamber 4. In this case, an injection draft occurs in the nozzle 6 to supply additional coolant and the ambient cold air is sucked through the annular space of this nozzle. Thus, cold air is mixed with combustion products and reduces the temperature of the pulsating gas flow to the desired value.

Жидкий материал (например, пульпы минеральных удобрений, растворы солей, промышленные отходы и др.) подается под давлением в патрубок 7 для подачи жидкого материала, установленный тангенциально поперечному сечению внутренней поверхности охлаждаемой вставки 8 и перпендикулярно ее оси. Круглая форма сечения вставки 8 и относительно высокая линейная скорость потока жидкого материала создают после центробежных сил, обеспечивающее относительно равномерное распределение высушиваемой жидкости и турбулентный режим ее течения по внутренней поверхности охлаждаемой вставки 8 под действием высокоскоростного потока теплоносителя. Liquid material (for example, pulp of mineral fertilizers, salt solutions, industrial waste, etc.) is supplied under pressure to a pipe 7 for supplying liquid material, which is established tangentially to the cross section of the inner surface of the cooled insert 8 and perpendicular to its axis. A round cross-sectional shape of the insert 8 and a relatively high linear flow rate of the liquid material are created after centrifugal forces, which provides a relatively uniform distribution of the dried liquid and a turbulent mode of its flow along the inner surface of the cooled insert 8 under the action of a high-speed coolant flow.

Обрабатываемая жидкость упаривается по мере продвижения по внутренней поверхности охлаждаемой вставки 8 к ее острой выходной кромке 9, при сходе с которой обрабатываемая жидкость подвергается воздействию высокотемпературного с большой амплитудной cкоростью потока теплоносителя с одновременным воздействием акустической энергии широкого спектра, приводящим к распылению жидкого материала, близкого к монодисперсному. Кроме того, в связи с тем, что жидкий материал упаривается, повышается вероятность образования частиц (гранул) непосредственно из жидкого материала. The processed fluid evaporates as it moves along the inner surface of the cooled insert 8 to its sharp outlet edge 9, at the descent from which the processed fluid is exposed to a high-temperature coolant flow with a high amplitude velocity with the simultaneous action of a wide range of acoustic energy, leading to the dispersion of a liquid material close to monodisperse. In addition, due to the fact that the liquid material is evaporated, the probability of the formation of particles (granules) directly from the liquid material is increased.

Охлаждение вставки 8 производится с целью предотвращения прикипания твердого остатка жидкого материала к его внутренней поверхности и зарастания ее внутреннего сечения, что ухудшило бы равномерность диспергирования жидкого материала. Охлаждение может проводиться любым известным способом, например водой из системы оборотного водоснабжения. Температура стенки внутренней поверхности вставки не должна превышать 50-60^оС.The insert 8 is cooled in order to prevent the solid residue of liquid material from sticking to its inner surface and its internal section overgrowing, which would impair the uniform dispersion of the liquid material. The cooling may be carried out in any known manner, for example, water from a recycled water supply system. The temperature of the wall of the inner surface of the insert should not exceed 50-60 ^o C.

При сходе жидкого упаренного материала с острой выходной кромки 9 охлаждаемой вставки 8 образуется факел распыла жидкого материала. Сушка на этом этапе отличается высокой интенсивностью, так как пульсирующий поток теплоносителя разрушает пограничный паровой слой на поверхности летящих жидких частиц, относительная скорость движения частиц и теплоносителя велика, происходит хорошее перемешивание теплоносителя. When the evaporated liquid material with a sharp output edge 9 of the cooled insert 8 is formed, a spray of liquid material is formed. Drying at this stage is of high intensity, since the pulsating coolant flow destroys the boundary vapor layer on the surface of flying liquid particles, the relative velocity of the particles and the coolant is high, and the coolant is well mixed.

Следующий этап сушки и гранулирования жидкого материала - взаимодействие факела и завесы материала, создаваемой во вращающейся барабанной сушилке 1 известным способом. Относительно высокая площадь сечения факела, большая глубина погружения факела в завесу, равномерность диспергирования жидкого материала позволяют повысить степень равномерности взаимодействия факела и завесы, тем самым стабилизировать размеры образующихся гранул непосредственно в барабане, сократить количество внешнего рецикла, тем самым повысив качество готового продукта и увеличив производительность барабана. The next stage of drying and granulation of the liquid material is the interaction of the torch and the curtain of material created in the rotary drum dryer 1 in a known manner. The relatively high cross-sectional area of the torch, the large depth of immersion of the torch in the curtain, the uniform dispersion of the liquid material can increase the degree of uniformity of interaction between the torch and the curtain, thereby stabilizing the size of the granules formed directly in the drum, reduce the number of external recycling, thereby improving the quality of the finished product and increasing productivity drum.

Использование данной установки в промышленности на основе действующих барабанных сушилок типа БГС способствует увеличению удельной производительности при переработке термочувствительных материалов на 30-40%, а термостойких на 60-70%. The use of this installation in industry on the basis of operating drum dryers of the BGS type increases the specific productivity in the processing of heat-sensitive materials by 30-40%, and heat-resistant by 60-70%.

Claims

1. PLANT FOR DRYING AND GRANULATING LIQUID MATERIALS, comprising a rotary drum dryer with a retaining ring and a loading chamber, a combustion chamber, a nozzle for supplying a primary heat carrier, connected to a combustion chamber, a nozzle for supplying an additional heat carrier, connected to a loading chamber of a drum dryer and installed coaxially a pipe for supplying the main coolant around it, a device for supplying liquid material, characterized in that the combustion chamber is pulsed, the tank is equipped with a hollow cooled insert installed coaxially with a pipe for supplying the main coolant, as well as a drum dryer, and located at the point of connection of the pipe for supplying additional coolant to the loading chamber of the drum dryer, the insert being made with a sharp output edge placed in a plane coinciding with the plane a retaining ring of the drum dryer and having a diameter less than the inner diameter of the retaining ring of the drum dryer.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the cooled insert is made in the form of a cylinder.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the cooled insert is made in the form of a confuser.

4. Installation according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the device for supplying liquid material is made in the form of a pipe mounted tangentially to the cross section of the cooled insert and perpendicular to its axis.