RU2171136C2

RU2171136C2 - Device for granulation of melts

Info

Publication number: RU2171136C2
Application number: RU99113252/12A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Селезенев; А.Б. Полонский; П.Ю. Литвинов
Original assignee: Селезенев Анатолий Николаевич; Полонский Анатолий Бузевич; Литвинов Павел Юрьевич
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: granulation of liquid materials. SUBSTANCE: proposed device has housing mounted rotatably; lateral surface of this housing is perforated; device is also provided with feed branch pipe, sleeve with through slots in lateral surface which is fixed in housing coaxially at spaced relation. Housing is divided into sections by means of transversal partitions provided with vertical blades fixed on sleeve at spaced relation to wall of housing. EFFECT: enhanced operational reliability; uniformity of granulated composition of finished product. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике гранулирования жидких материалов путем их разбрызгивания и охлаждение капель в полости грануляционной башни, преимущественно расплавов с твердыми включениями, например сложных удобрений. The invention relates to techniques for granulating liquid materials by spraying them and cooling droplets in the cavity of a granulation tower, mainly melts with solid inclusions, for example complex fertilizers.

Известно устройство для гранулирования расплавов с твердыми включениями, содержащее вертикальный вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой, питающий патрубок с укрепленной на его выходной части перфорированной пластиной, стакан с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленный в корпусе коаксиально с зазором, закрепленные на стакане горизонтальные кольцевые секционирующие перегородки (патент РФ N 1734271, кл. B 01 J 2/02, 1993 г.). A device for granulating solid melts with inclusions is known, comprising a vertical rotating body with a perforated side wall, a supply pipe with a perforated plate fixed on its output part, a glass with grooves in the side surface, motionlessly mounted in the housing coaxially with a gap, horizontal ring sectioning elements mounted on the glass partitions (RF patent N 1734271, class B 01 J 2/02, 1993).

При работе гранулируемый расплав с твердыми включениями в виде отдельных ламинарных потоков, образованных после прохождения перфорированной пластины, подается на соответствующие кольцевые горизонтальные перегородки, далее - к вращающейся перфорированной боковой стенке корпуса и истекает в виде струй, которые в дальнейшем распадаются на капли и затвердевают. Твердые включения, содержащиеся в расплаве и имеющие размеры, превышающие размеры перфораций в стенке корпуса, отбрасываются с внутренней стенки вращающегося корпуса на кромки пазов неподвижного стакана, измельчаются от удара о них и в дальнейшем со струей жидкости выходят через перфорации корпуса наружу. During operation, the granular melt with solid inclusions in the form of separate laminar flows formed after the passage of the perforated plate is fed to the corresponding annular horizontal partitions, then to the rotating perforated side wall of the body and expires in the form of jets, which subsequently break up into drops and harden. Solid inclusions contained in the melt and having dimensions exceeding the dimensions of the perforations in the casing wall are discarded from the inner wall of the rotating casing to the edges of the grooves of the fixed cup, crushed from impact on them, and subsequently out through the perforations of the casing with a liquid stream.

Недостатком известного устройства является довольно быстрая забивка выходных отверстий содержащимися в расплаве твердыми частицам, каждая из которых имеет размер, меньший размеров выходных отверстий. Это объясняется тем, что твердые частицы могут подходить к выходным отверстиям группами с общими размерами в поперечнике, превышающими выходные отверстия в боковой перфорированной стенке корпуса. Такие группы твердых частиц, как правило, не отбрасываются боковой стенкой корпуса на кромки пазов неподвижного стакана и, следовательно, закупоривают выходные отверстия. Это ведет к увеличению расхода расплава через оставшиеся свободные выходные отверстия, что нарушает равномерность грансостава продукта на выходе, увеличивает количество ретура (некондиционного продукта) и соответственно ведет к необходимости частых остановок для промывки корпуса устройства. A disadvantage of the known device is the rather fast clogging of the outlet openings by the solid particles contained in the melt, each of which has a size smaller than the size of the outlet openings. This is due to the fact that solid particles can approach the outlet openings in groups with overall dimensions in diameter exceeding the outlet openings in the side perforated wall of the housing. Such groups of solid particles, as a rule, are not discarded by the side wall of the housing on the edges of the grooves of the stationary glass and, therefore, clog the outlet openings. This leads to an increase in the flow rate of the melt through the remaining free outlet openings, which violates the uniformity of the granular composition of the product at the outlet, increases the amount of reture (substandard product), and accordingly leads to the need for frequent stops for washing the body of the device.

Известно, кроме того, устройство для гранулирования расплавов с твердыми включениями (патент N 2052282, кл. B 01 J 2/02, публ. 1996 г. - прототип), включающее вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой, питающей патрубок с распределительной решеткой, стакан с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленный в корпусе коаксиально с зазором, закрепленные на стакане поперечные секционирующие перегородки, при этом каждая секция по всей ее высоте снабжена клиньями, заостренными в направлении, противоположном направлению вращения корпуса, и неподвижно закрепленными на перегородках с зазорами относительно перфорированной боковой стенки корпуса и наружной боковой поверхности стакана. It is also known a device for granulating solid melts (patent N 2052282, class B 01 J 2/02, publ. 1996 - prototype), including a rotating housing with a perforated side wall that feeds the nozzle with a distribution grid, a glass with grooves in the side surface, fixedly mounted in the housing coaxially with a gap, transverse sectional partitions fixed to the glass, each section along its entire height provided with wedges pointed in the opposite direction to the rotation of the housing, and fixed on the partitions with gaps relative to the perforated side wall of the housing and the outer side surface of the glass.

При работе расплав с твердыми нерастворенными включениями в виде отдельных ламинарных потоков, образованных после прохождения распределительной решетки, подается в стакан на соответствующие поперечные секционирующие перегородки и далее через пазы стакана - в к вращающейся перфорированной боковой стенке корпуса, поступая в отверстия под некоторым углом вследствие влияния эффекта "проскальзывания", затем истекает из выходных отверстий боковой стенки корпуса в виде отдельных струй, которые в дальнейшем распадаются на капли, превращающиеся в гранулы при движении во встречном потоке охлаждающего воздуха. При этом образующиеся в расплаве или около выходных отверстий агломераты твердых частиц, превышающие размеры выходных отверстий, разрушаются при ударе с заостренные клинья, и в дальнейшем в виде более мелких частиц свободно выводятся через выходные отверстия наружу. Кроме того, клинья способствуют направлению крупных частиц на края пазов в стакане, что обеспечивает их измельчение и вывод из корпуса наружу. При проходке отверстий корпуса около наружной поверхности каждого клина в них создается резкий перепад (скачок) давления из-за перекрытия их клином, что приводит к разрушению агломератов мелких частиц, проникающих глубоко в отверстие, и проталкиванию твердых частиц из выходных отверстий наружу. During operation, the melt with solid undissolved inclusions in the form of separate laminar flows formed after passing the distribution grid is fed into the glass to the corresponding transverse sectioning partitions and then through the grooves of the glass to the rotating perforated side wall of the housing, entering the holes at a certain angle due to the effect "slippage", then flows out of the outlet holes of the side wall of the housing in the form of separate jets, which subsequently break up into droplets, turning Esja into pellets while moving counter flow to the cooling air. In this case, agglomerates of solid particles formed in the melt or near the outlet openings that exceed the size of the outlet openings are destroyed upon impact from pointed wedges, and are subsequently freely discharged outward in the form of smaller particles. In addition, the wedges contribute to the direction of large particles to the edges of the grooves in the glass, which ensures their grinding and output from the body to the outside. When the body holes are drilled near the outer surface of each wedge, a sharp pressure drop (jump) is created in them due to the overlap of their wedge, which leads to the destruction of agglomerates of small particles penetrating deep into the hole and pushing solid particles out of the outlet openings.

Основной недостаток известного устройства - низкая надежность в работе вследствие интенсивного эрозионного износа внутренней поверхности вращающегося корпуса, особенно в районе выходных отверстий, а также за счет сильного абразивного воздействия на эту поверхность твердых включений. Нередки случаи, когда из-за нарушений в технологическом регламенте возможно образование агломератов нерастворимых включений, размер которых превышает диаметр выходных отверстий корпуса. Такие агломераты не могут сразу выводиться из корпуса и, отражаясь от клиньев, под действием центробежной силы вновь возвращаются к вращающемуся корпусу, не достигнув острых кромок пазов. При этом происходит истирание нерастворимых твердых включений, в результате чего крупные включения постепенно разрушаются на более мелкие частицы и в дальнейшем выводятся через отверстия наружу корпуса. Вследствие данного процесса на внутренней поверхности корпуса образуются кольцевые канавки-выработки, что приводит к ослаблению эффекта "проскальзывания" жидкого материал около стенки корпуса, что ведет к увеличению факела разбрызгивания, а также образованию значительного количества ретура (некондиционного продукта). К тому же клинья вследствие их обтекаемой формы усилению эффекта "проскальзывания" не способствуют. The main disadvantage of the known device is the low reliability due to intense erosion wear of the inner surface of the rotating housing, especially in the area of the outlet openings, and also due to the strong abrasive action of solid inclusions on this surface. There are frequent cases when, due to violations in the technological regulations, the formation of agglomerates of insoluble inclusions is possible, the size of which exceeds the diameter of the outlet openings of the housing. Such agglomerates cannot immediately be removed from the casing and, reflected from the wedges, under the action of centrifugal force again return to the rotating casing, without reaching the sharp edges of the grooves. When this occurs, the abrasion of insoluble solid inclusions occurs, as a result of which large inclusions gradually break down into smaller particles and are subsequently removed through openings to the outside of the housing. As a result of this process, annular grooves are formed on the inner surface of the casing, which leads to a weakening of the “slipping” effect of the liquid material near the casing wall, which leads to an increase in the spray pattern, as well as the formation of a significant amount of reture (substandard product). In addition, wedges, due to their streamlined shape, do not contribute to the “slippage” effect.

Другим недостатком известного устройства является быстрая забивка выходных отверстий корпуса содержащимися в расплаве твердыми частицами. При этом чаще всего происходит забивка выходных отверстий группами мелких и средних частиц, где каждая частица по размерам меньше диаметра выходных отверстий. Образованию групп (агломератов) способствует неправильная форма частиц, имеющиеся у них острые углы (твердые частицы добавки поступают в расплав после механического измельчения). Такие агломераты довольно устойчивы, они, как правило, не отбрасываются боковой стенкой корпуса и клиньями внутрь из-за действия центробежной силы и, следовательно, закупоривают выходные отверстия, что ведет к увеличению расхода расплава через оставшиеся свободные выходные отверстия, нарушению равномерности грансостава продукта на выходе, увеличению количества ретура и, соответственно, к необходимости частых остановок для промывки корпуса устройства. Another disadvantage of the known device is the fast clogging of the outlet openings of the housing by the solids contained in the melt. In this case, the exit holes are most often clogged by groups of small and medium particles, where each particle is smaller in size than the diameter of the exit holes. The formation of groups (agglomerates) is promoted by the irregular shape of the particles, their sharp angles (solid particles of the additive enter the melt after mechanical grinding). Such agglomerates are quite stable, as a rule, they are not discarded by the side wall of the body and wedges inward due to the action of centrifugal force and, therefore, clog the outlet openings, which leads to an increase in the flow rate of the melt through the remaining free outlet openings, and the uniformity of the composition of the product at the outlet , an increase in the number of retures and, consequently, the need for frequent stops for washing the housing of the device.

Например, при гранулировании расплава нитроаммофоски, содержащей до 7% твердых частиц (добавок) размером до 1,0 -1,5 мм, время работы гранулятора между промывками составляет 1,0 - 1,5 часа. В противном случае на выходе значительно увеличивается количество ретура (более 15%), что снижает производительность по готовому продукту, вызывает перегрузку оборудования переработки ретура и возврата его в технологический процесс. For example, when granulating a nitroammophosk melt containing up to 7% of solid particles (additives) up to 1.0–1.5 mm in size, the granulator’s operating time between washes is 1.0–1.5 hours. Otherwise, the amount of retur significantly increases at the output (more than 15%), which reduces the productivity of the finished product, causes overloading of the retur processing equipment and its return to the technological process.

Цель настоящего изобретения - повышение надежности в работе и равномерности грансостава готового продукта на выходе. The purpose of the present invention is to improve the reliability and uniformity of the composition of the finished product at the output.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для гранулирования расплавов, содержащее вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой, питающий патрубок, стакан с пазами в боковой поверхности, неподвижно установленный в корпусе коаксиально с зазором, закрепленные на стакане поперечные секционирующие перегородки, снабжено вертикальными лопатками, неподвижно закрепленными на стакане и расположенными в каждой секции по всей ее высоте между стаканом и перфорированной боковой стенкой корпуса с зазором относительно нее, при этом лопатки направлены в сторону, противоположную направлению вращения корпуса. This goal is achieved due to the fact that the device for granulating melts containing a rotating body with a perforated side wall, a supply pipe, a glass with grooves in the side surface, motionlessly mounted in the housing coaxially with a gap, transverse sectional partitions fixed to the glass, is equipped with vertical blades, fixed on the glass and located in each section along its entire height between the glass and the perforated side wall of the housing with a gap relative to it, p and vanes directed in the direction opposite to the rotation direction of the housing.

Благодаря тому, что устройство для гранулирования расплава снабжено вертикальными лопатками, неподвижно закрепленными на стакане и расположенными в каждой секции по всей ее высоте между стаканом и перфорированной боковой стенкой корпуса с зазором относительно нее, во-первых, создается препятствие образованию агломератов твердых частиц и забивке ими выходных отверстий вследствие механического воздействия лопаток на группирующиеся частицы. Due to the fact that the device for granulation of the melt is equipped with vertical blades fixedly mounted on the glass and located in each section along its entire height between the glass and the perforated side wall of the body with a gap relative to it, firstly, an obstacle to the formation of agglomerates of solid particles and their clogging outlets due to the mechanical action of the blades on the grouping particles.

Во-вторых, в момент прохождения каждого выходного отверстия около лопатки в этом отверстии создается кратковременный перепад (импульс) давления. Это приводит к разрушению агломератов частиц, проникающих глубоко в выходные отверстия и не подвергшихся механическому воздействию лопаток, и выводу их из отверстий наружу, что повышает надежность в работе. Secondly, at the time of passage of each outlet near the blade in this hole creates a short-term pressure drop (impulse). This leads to the destruction of agglomerates of particles penetrating deep into the outlet openings and not subjected to mechanical action of the blades, and their withdrawal from the holes outward, which increases the reliability.

Другим преимуществом заявляемого устройства за счет наличия лопаток является усиление эффекта "проскальзывания" около вращающейся перфорированной стенки корпуса, что важно при гранулировании расплавов, особенно сложных минеральных удобрений, когда выходные отверстия выполняются достаточно значительной величины (3,6 - 4,6 мм). Усиление эффекта "проскальзывания" расплава около стенки корпуса ведет к уменьшению факела разбрызгивания и дополнительному снижению ретура (особенно крупной фракции) на выходе, что выгодно экономически, т.к. повышается выход кондиционного по грансоставу продукта, уменьшаются налипания на стенки грануляционной башни. Another advantage of the claimed device due to the presence of blades is the increased effect of "slippage" near the rotating perforated wall of the casing, which is important when granulating melts, especially complex mineral fertilizers, when the outlet openings are made of a sufficiently large size (3.6 - 4.6 mm). An increase in the effect of “slipping” of the melt near the wall of the body leads to a decrease in the spray pattern and an additional decrease in the reture (especially the coarse fraction) at the outlet, which is economically advantageous, because the yield of a granular composition conditional product is increased, and adhesion to the walls of the granulation tower is reduced.

Преимущества эти наиболее ярко выражены, когда лопатки направлены навстречу вращению корпуса, так как в этом случае расплав, поступающий к перфорированной боковой стенке, движется навстречу вращению корпуса, в результате чего скорость их перемещения относительно друг друга увеличивается. These advantages are most pronounced when the blades are directed towards the rotation of the casing, since in this case the melt entering the perforated side wall moves towards the rotation of the casing, as a result of which their speed relative to each other increases.

В располагаемых нами источниках информации отсутствуют устройства с указанными отличительными признаками. The sources of information we have do not have devices with the indicated distinguishing features.

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием. The invention is illustrated by drawings and description.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе;
на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 1 (с лопатками, направленными навстречу вращению корпуса);
на фиг. 4 - элемент 1 фиг. 3.In FIG. 1 shows a General view of the device in section;
in FIG. 2 is a section AA of FIG. 1;
in FIG. 3 is a section AA of FIG. 1 (with blades directed towards rotation of the body);
in FIG. 4 - element 1 of FIG. 3.

Устройство для гранулирования расплавов содержит вращающийся корпус 1 с перфорированной боковой стенкой, закрепленный на нижнем конце вала 2, верхний конец которого связан с приводом (на фиг. не показан) вращательного движения. В верхней части корпуса 1 неподвижно установлен питающий патрубок 3, на выходе из которого размещен распределитель 4 расплава. К питающему патрубку 3 неподвижно прикреплен стакан 5 одинаковой формы с корпусом 1, но меньшего размера. Стакан 5 расположен в корпусе 1 коаксиально с образованием с перфорированной стенкой корпуса 1 зазора "S". На стакане 5 неподвижно закреплены секционирующие корпус 1 и стакан 5 поперечные перегородки 6, которые могут быть выполнены, например, в виде горизонтальных колец различного диаметра или в виде полых усеченных конусов различного диаметра, направленных вершиной вверх, с образованием между корпусом 1 и этими перегородками 6 незначительного зазора "t", не превышающего по величине 1,0 мм. В стакане 5 между перегородками 6 выполнены сквозные пазы 7 для прохода гранулируемого материала. На наружной поверхности стакана 5 между поперечными секционирующими перегородками 6 с зазором "t" с перфорированной стенкой корпуса 1 по всей высоте секций неподвижно закреплены вертикальные лопатки 8, которые могут быть направлены в сторону, противоположную направлению вращения корпуса 1. The device for granulating melts comprises a rotatable housing 1 with a perforated side wall, mounted on the lower end of the shaft 2, the upper end of which is connected to the rotational drive (not shown). In the upper part of the housing 1, a supply pipe 3 is fixedly mounted, at the outlet of which a melt distributor 4 is placed. A glass 5 of the same shape with the housing 1, but smaller, is fixedly attached to the supply pipe 3. The glass 5 is located in the housing 1 coaxially with the formation with a perforated wall of the housing 1 of the gap "S". On the glass 5, the sectional casing 1 and the glass 5 are fixedly mounted transverse partitions 6, which can be made, for example, in the form of horizontal rings of various diameters or in the form of hollow truncated cones of various diameters directed upward, with the formation between the casing 1 and these partitions 6 slight clearance "t" not exceeding 1.0 mm in size. In the glass 5 between the partitions 6, through grooves 7 are made for the passage of the granulated material. On the outer surface of the glass 5 between the transverse sectional partitions 6 with a gap "t" with a perforated wall of the housing 1, vertical blades 8 are fixedly fixed over the entire height of the sections, which can be directed in the direction opposite to the direction of rotation of the housing 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Гранулируемый материал, например расплав, содержащий твердые нерастворимые включения, поступает через входной патрубок 3 к распределителю 4 и виде ламинарных потоков - в стакан 5 с перегородками 6, направляющими расплав через пазы 7 в стакане 5 к вращающейся перфорированной боковой стенке корпуса 1. Из выходных перфораций (отверстий) в боковой стенке корпуса 1 гранулируемый материал истекает в виде струй, которые в дальнейшем распадаются на капли и затвердевают. При этом образующиеся в расплаве или около выходных отверстий агломераты твердых частиц, превышающие размеры выходных отверстий, разрушаются при ударе о лопатку 8, измельчаются и в дальнейшем свободно выводятся через выходные отверстия наружу. Кроме того, лопатки 8 способствуют направлению крупных частиц на края пазов 7 в стакане 5, что также способствует быстрому измельчению этих частиц и выводу их из корпуса 1 наружу. При проходе выходных отверстий корпуса 1 около торцовой поверхности каждой лопатки 8 в них создается резкий перепад (скачок) давления (в выходные отверстия ограничивается подача расплава из-за перекрытия его перегородкой), что приводит к разрушению агломератов мелких частиц, проникающих глубоко в отверстие, и проталкиванию твердых частиц из выходных отверстий наружу. Granular material, for example, a melt containing solid insoluble inclusions, enters through the inlet pipe 3 to the distributor 4 and in the form of laminar flows into the glass 5 with partitions 6 guiding the melt through the grooves 7 in the glass 5 to the rotating perforated side wall of the housing 1. From the output perforations (holes) in the side wall of the housing 1 granular material expires in the form of jets, which subsequently break up into droplets and harden. In this case, agglomerates of solid particles formed in the melt or near the outlet openings that exceed the dimensions of the outlet openings are destroyed upon impact with the blade 8, are crushed, and subsequently freely removed through the outlet openings. In addition, the blades 8 contribute to the direction of large particles to the edges of the grooves 7 in the glass 5, which also contributes to the rapid grinding of these particles and their output from the housing 1 to the outside. When passing the outlet openings of the casing 1 near the end surface of each blade 8, a sharp pressure drop (jump) is created in them (the melt supply is limited to the outlet due to its overlapping by a partition), which leads to the destruction of agglomerates of small particles penetrating deep into the hole, and pushing solid particles out of the outlets.

Таким образом, устройство обеспечивает постоянную очистку выходных отверстий, что значительно повышает ресурс до чистки. При этом также снижается количество ретура на выходе, повышается равномерность грансостава готового продукта. Thus, the device provides continuous cleaning of the outlet openings, which significantly increases the resource before cleaning. At the same time, the amount of reture at the outlet also decreases, the uniformity of the granular composition of the finished product increases.

Claims

1. A device for granulating melts, comprising a housing with a perforated side wall, mounted for rotation, a supply pipe, a glass with through grooves on the side surface, fixedly mounted in the housing coaxially with a gap, transverse sectional partitions fixed to the glass, characterized in that it equipped with vertical blades fixedly mounted on the glass and located in each section, along its entire height, between the glass and the perforated side wall of the housing with a gap rum regarding her.

2. The device according to claim 1, characterized in that the blades are directed in the direction opposite to the direction of rotation of the housing.