RU2182299C2

RU2182299C2 - Grain drier

Info

Publication number: RU2182299C2
Application number: RU2000116103/06A
Authority: RU
Inventors: С.П. Рудобашта; В.М. Дмитриев; Л.Я. Рудобашта; Н.Н. Нуриев; Г.А. Шарков
Original assignee: Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: grain drier has cylindrical-conical housing 11, working chamber with netted walls 3, transverse partition wall 4 which may be mounted in upper as well as in lower part of working chamber, perforated tube 5 for supplying first gas flow, perforated tube 6 for supplying second gas flow, pipe union 8 for exit of waste heat-carrier, sectioned feeder 9, pipe union 10 for feeding wet material, cyclone 11, pipe union 13 for supplying first gas flow, pipe union 12 for supplying second gas flow. Feeding and receiving parts of grain drier are equipped with charging and discharge coaxial cones 27 arranged at distance of (25-30)x10 ^-3 m, with cones being installed at an angle of generatrix of 45-50 deg. Netted walls 3 of working chamber are deflected from vertical plane by angle of 6-8 deg. Perforated tube 5 for supplying first gas flow is adapted for supplying ozonized heat-carrier. Transverse partition wall 4 may be positioned in upper as well as in lower part of working chamber. Drier of such construction may be used for drying grain, combined feed, as well as for dehumidifying other bulk products and granulated materials. Improved quality of materials subjected to drying procedure is provided by properly regulated mode of transportation of materials in drier working chamber. EFFECT: simplified construction and increased efficiency in grain drying by ozonizing heat-carrier. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сушилкам с продуваемым кольцевым плотным слоем сыпучего зернистого материала, и может найти применение в производстве зернопродуктов и переработке полимерных материалов. The invention relates to the field of agriculture, namely to dryers with a blown ring dense layer of granular granular material, and may find application in the production of grain products and the processing of polymeric materials.

Известны сушилки (Окунь Г.С. и др. Установки для сушки зерна за рубежом. М.: Сельхозиздат, 1963, стр. 70, рис. 40) для сыпучих материалов, содержащие колонки с перфорированными стенками, подключенными с противоположных сторон к подводящим и отводящим коробам для сушильного агента. Dryers are known (G. Okun and others. Installations for drying grain abroad. M: Selkhozizdat, 1963, p. 70, Fig. 40) for bulk materials containing columns with perforated walls connected from opposite sides to the supply and outlet boxes for a drying agent.

К недостаткам этих сушилок можно отнести неполное использование температурного потенциала сушильного агента. The disadvantages of these dryers include the incomplete use of the temperature potential of the drying agent.

Наиболее близкой по технической сущности является сушилка (а.с. СССР 569826, МКИ⁴ F 26 Н 17/12) для сушки зерна, содержащая колонку с перфорированными стенками со ступенчато уменьшающейся толщиной высушиваемого материала. Часть слоя по мере высушивания отделяется от основного слоя и сбрасывается в приемный бункер. Однако в средней и нижней части при тонких слоях высушиваемого материала также недостаточно полно используется потенциал сушильного агента. Кроме того, продольное перемешивание по твердой фазе обуславливает неравномерную влажность материала. Часть материала по центральной зоне слоя выходит из сушилки раньше расчетного времени, а в пристеночной зоне материал задерживается и в дальнейшем пересушивается. Дополнительно наличие местных сопротивлений (повороты, сужения и т.п.) приводят к появлению застойных зон, где материал может задерживаться значительное время.The closest in technical essence is a dryer (AS USSR 569826, MKI ⁴ F 26 H 17/12) for drying grain, containing a column with perforated walls with stepwise decreasing thickness of the dried material. Part of the layer as it is dried is separated from the main layer and discharged into the receiving hopper. However, in the middle and lower parts with thin layers of the dried material, the potential of the drying agent is also not fully utilized. In addition, longitudinal mixing along the solid phase causes uneven moisture in the material. Part of the material in the central zone of the layer leaves the dryer earlier than the estimated time, and in the near-wall zone the material is delayed and subsequently dried out. Additionally, the presence of local resistances (turns, narrowing, etc.) lead to the appearance of stagnant zones where the material can be delayed for a considerable time.

Указанные обстоятельства ухудшают качество высушенного продукта. These circumstances impair the quality of the dried product.

При проведении процесса глубокой сушки гранулированных полимерных материалов предъявляются еще более жесткие требования:
1. Влагосодержание каждой единичной гранулы не должно превышать допустимого значения для конкретного вида полимерного материала. В противном случае на поверхности изделия появляются матовые пятна, локально изменяется цветовой оттенок, ухудшаются прочностные характеристики.During the process of deep drying of granular polymeric materials, even more stringent requirements are imposed:
1. The moisture content of each single granule should not exceed the permissible value for a particular type of polymer material. Otherwise, matte spots appear on the surface of the product, the color shade locally changes, and strength characteristics deteriorate.

2. При длительном пребывании отдельных гранул полимера в сушилках отмечается термоокислительная деструкция, что также ухудшает качество продукции. 2. During the prolonged stay of individual polymer granules in dryers, thermal oxidative degradation is observed, which also affects the quality of the products.

3. Наличие застойных зон, связанных с углом динамического откоса и возникающих в местах соединения отдельных узлов аппаратов, может привести к термодеструкции полимеров и необратимому браку продукции. 3. The presence of stagnant zones associated with the angle of dynamic slope and occurring at the junction of individual units of devices can lead to thermal degradation of polymers and irreversible rejection of products.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества высушиваемого зернопродукта или полимерного материала за счет организации упорядоченного режима движения материалов в рабочей камере сушилки, а также увеличение производительности по зерну за счет озонирования теплоносителя. The technical task of the invention is to improve the quality of the dried grain product or polymer material due to the organization of an ordered mode of movement of materials in the working chamber of the dryer, as well as an increase in grain productivity due to ozonation of the coolant.

Техническая задача достигается тем, что зерносушилка содержит цилиндроконический корпус, рабочую камеру с сетчатыми стенками, поперечную перегородку, которая может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры, перфорированную трубу для подвода первого потока газа, перфорированную трубу для подвода второго потока газа, штуцер выхода отработанного теплоносителя, питатель секторного типа, штуцер подачи влажного материала, циклон, штуцер первого потока газа, штуцер подачи второго потока газа, причем подающая и приемная части зерносушилки снабжены загрузочным и выгрузочным коаксиальными конусами, установленными с шагом (25÷30)х10^-3 м, которые в свою очередь установлены с углом образующей (45÷50)^o, а сетчатые стенки рабочей камеры отклонены от вертикали на (6÷8)^o, причем перфорированная труба для подвода первого потока газа выполнена с возможностью подачи озонированного теплоносителя, кроме того поперечная перегородка может быть установлена как в верхней, так и в нижней части рабочей камеры.The technical problem is achieved by the fact that the grain dryer contains a cylindrical housing, a working chamber with mesh walls, a transverse partition that can be installed both in the upper and lower parts of the working chamber, a perforated pipe for supplying the first gas stream, a perforated pipe for supplying the second stream gas, outlet outlet for waste coolant, sector-type feeder, nozzle for supplying wet material, cyclone, nozzle for the first gas stream, nozzle for supplying a second gas stream, the supply and receiving The main parts of the grain dryer are equipped with loading and unloading coaxial cones installed with a step of (25 ÷ 30) x10 ^-3 m, which, in turn, are installed with a generatrix angle (45 ÷ 50) ^o , and the mesh walls of the working chamber are deviated from the vertical by (6 ÷ 8) ^o , and the perforated pipe for supplying the first gas stream is configured to supply ozonized coolant, in addition, the transverse partition can be installed both in the upper and lower parts of the working chamber.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображена функциональная схема зерносушилки;
на фиг.2 - схема движения материала в рабочей зоне зерносушилки. Материал стенки: 1 - нержавеющая сталь; 2 - сетка (2х2)х10^-3 м;
на фиг.3 - схема движения материала в рабочей зоне зерносушилки с приемной и выпускной частями;
на фиг.4 - схема движения материала в зерносушилке;
на фиг. 5 - зависимость выхода материала из сушилки от угла наклона α_c сетчатых стенок (сетка (2х2)х10^-3 м), где 1 - полипропилен (ПП) d=3,2•10^-3 м, 2 - поливинилхлорид (ПВХ) d=3,1•10^-3 м, 3 - солимер (АВС) d=3,0•10^-3 м.The invention is illustrated by drawings, where
figure 1 shows a functional diagram of a grain dryer;
figure 2 is a diagram of the movement of material in the working area of the grain dryer. Wall material: 1 - stainless steel; 2 - grid (2x2) x10 ^-3 m;
figure 3 is a diagram of the movement of material in the working area of the grain dryer with the receiving and exhaust parts;
figure 4 is a diagram of the movement of material in a grain dryer;
in FIG. 5 - dependence of the yield of material from the dryer on the angle of inclination α _{c of the} mesh walls (mesh (2x2) x10 ^-3 m), where 1 is polypropylene (PP) d = 3.2 • 10 ^-3 m, 2 is polyvinyl chloride (PVC) d = 3.1 • 10 ^-3 m, 3 - solimer (ABC) d = 3.0 • 10 ^-3 m.

Сушилка содержит цилиндрический корпус 1, коаксиальные загрузочные конуса 2, рабочую камеру с сетчатыми стенками 3, поперечную перегородку 4, перфорированную трубу 5 подвода первого потока газа, перфорированную трубу 6 подвода второго потока газа, коаксиальные выгрузочные конуса 7, штуцер 8 выхода отработанного теплоносителя, питатель секторного типа 9, штуцер 10 подачи влажного материала (пневмотранспорт), циклон 11, штуцер 12 подачи второго потока газа, штуцер 13 первого потока газа. The dryer contains a cylindrical housing 1, coaxial loading cones 2, a working chamber with mesh walls 3, a transverse baffle 4, a perforated pipe 5 for supplying a first gas stream, a perforated pipe 6 for supplying a second gas stream, coaxial unloading cones 7, a nozzle 8 for the outlet of the spent heat carrier, a feeder sector type 9, fitting 10 for supplying wet material (pneumatic transport), cyclone 11, fitting 12 for supplying a second gas stream, fitting 13 for a first gas stream.

Сушилка работает следующим образом. The dryer operates as follows.

При сушке гранулированных полимеров первый поток газа представляет собой теплоноситель без дополнительного осушения, а второй поток газа - предварительно осушенный теплоноситель. When drying granular polymers, the first gas stream is a coolant without additional drying, and the second gas stream is a pre-dried coolant.

При осушке зернопродуктов первый поток газа представляет собой озонированный сушильный агент (в этом случае перегородка 4 располагается в нижней части сушилки), а второй поток газа - атмосферный воздух, продуваемый через слой высушенного зерна с целью его охлаждения. When drying grain products, the first gas stream is an ozonized drying agent (in this case, the partition 4 is located in the lower part of the dryer), and the second gas stream is atmospheric air, blown through a layer of dried grain to cool it.

При производстве и переработке гранулированных полимерных материалов одной из стадий является глубокая сушка до влагосодержания (0,01÷0,05)%. Причем указанную величину влагосодержания должны иметь все единичные гранулы полимера. Появление большой неоднородности по влагосодержанию отрицательно сказывается на качестве изделий из полимера (снижается качество поверхности, понижается прочность и т.п.). In the production and processing of granular polymeric materials, one of the stages is deep drying to a moisture content of (0.01 ÷ 0.05)%. Moreover, the indicated moisture content should have all single polymer granules. The appearance of a large heterogeneity in moisture content adversely affects the quality of polymer products (surface quality decreases, strength decreases, etc.).

Однородность зерен по времени пребывания в сушильном аппарате весьма существенна также при сушке зернопродуктов, т.к. недосушенные зерна плохо хранятся, а пересушивание части зерна приводит к его перегреву и, как следствие, к ухудшению потребительских качеств (ухудшение сортности, потеря всхожести и т.д.). The uniformity of grains in terms of time spent in the dryer is also very significant when drying grain products, because under-dried grains are poorly stored, and overdrying of part of the grain leads to its overheating and, as a result, to a deterioration in consumer qualities (deterioration of variety, loss of germination, etc.).

При движении высушиваемого материала в рабочей зоне сушилки наличие повышенной шероховатости стенки (перфорированные пластины, прорубные сетки, сетки из проволоки и лент) существенно изменяет режим движения материала. На фиг. 2 для примера показано изменение профиля трассера в прозрачной модели продуваемого слоя материала. При гладких вертикальных стенках (1 вариант фиг. 2) материал движется стержнеобразно, время пребывания всех гранул в рабочей зоне сушилки одинаково. При стенка повышенной шероховатости, например сетчатых (2 вариант фиг.2), проявляется существенное продольное перемешивание. Кроме того, наличие приемной и выпускной частей сушилки (фиг.3) вызывает появление застойных зон, форма которых определяется углом динамического откоса. Указанные обстоятельства приводят к существенному разбросу времени пребывания отдельных зерен (гранул) в сушилке и к ухудшению потребительских свойств зернопродуктов или к возникновению указанных ранее дефектов изделий из полимерных материалов. During the movement of the dried material in the working zone of the dryer, the presence of increased wall roughness (perforated plates, cut-through grids, wire and ribbon grids) significantly changes the mode of movement of the material. In FIG. Figure 2 shows, for example, a change in the tracer profile in a transparent model of a blown material layer. With smooth vertical walls (1 embodiment of Fig. 2) the material moves in a rod-like fashion, the residence time of all granules in the working area of the dryer is the same. With a wall of increased roughness, such as mesh (2 variant of figure 2), significant longitudinal mixing is manifested. In addition, the presence of the intake and exhaust parts of the dryer (figure 3) causes the appearance of stagnant zones, the shape of which is determined by the angle of dynamic slope. These circumstances lead to a significant spread in the residence time of individual grains (granules) in the dryer and to a deterioration in the consumer properties of grain products or to the occurrence of the aforementioned defects in products made of polymer materials.

В предлагаемой конструкции сушилки подающая и приемная части содержат коаксиальные конуса для распределения и приема материала, а сетчатые стенки рабочей камеры отклонены от вертикали. Шаг установки конусов выбран в пределах 7÷10 диаметров зерновки или гранулы полимера (2,5х3,0)х10^-3 м для исключения свободообразия. Угол образующей конуса равен f=(5÷7)^o, где f - угол естественного откоса материала. Экспериментально определенный f для основных гранулированных полимерных материалов с размерами гранул (2,5х3,7)х10^-3 м составляет (33÷43)^o. Движение материала в зазорах между конусами аналогично движению на скатных досках, что исключает влияние давления верхних слоев материала на режим движения нижних слоев. Сетчатые стенки рабочей камеры установлены под углом α_c = (6÷8)^o от вертикали. На фиг.4 показана схема движения материала с наклонными сетчатыми стенками. На фиг.5 представлена зависимость выхода высушенного материала от угла наклона сетчатых стенок за расчетное время. Анализ показывает, что при углах, превышающих 6^o, режим работы аппарата близок к идеальному вытеснению.In the proposed design of the dryer, the supply and receiving parts contain coaxial cones for the distribution and reception of material, and the mesh walls of the working chamber are deviated from the vertical. The installation step of the cones is selected within 7 ÷ 10 diameters of the grain or granules of the polymer (2.5 × 3.0) x 10 ^-3 m to exclude freedom. The angle of the generatrix of the cone is f = (5 ÷ 7) ^o , where f is the angle of repose of the material. The experimentally determined f for the main granular polymeric materials with granule sizes (2.5 × 3.7) x 10 ^-3 m is (33 ÷ 43) ^o . The movement of the material in the gaps between the cones is similar to the movement on pitched boards, which excludes the influence of the pressure of the upper layers of the material on the mode of movement of the lower layers. The mesh walls of the working chamber are installed at an angle α _c = (6 ÷ 8) ^o from the vertical. Figure 4 shows a diagram of the movement of material with inclined mesh walls. Figure 5 shows the dependence of the yield of dried material on the angle of inclination of the mesh walls for the estimated time. The analysis shows that at angles exceeding 6 ^o , the operation mode of the apparatus is close to ideal displacement.

В сушилку подается зернопродукт или гранулированный полимерный материал пневмотранспортом через штуцер 10 в циклон 11. Из циклона материал через коаксиальные загрузочные конуса 2 поступает в рабочую камеру 3 с сетчатыми стенками. В верхней части камеры 3 осуществляется поперечная продувка плотного слоя материала теплоносителем (в случае полимеров теплоносителем без предварительного осушения). A grain product or granular polymeric material is fed into the dryer by pneumatic transport through the nozzle 10 to the cyclone 11. From the cyclone, the material through coaxial loading cones 2 enters the working chamber 3 with mesh walls. In the upper part of the chamber 3, a transverse purge of a dense layer of material is carried out with a coolant (in the case of polymers, a coolant without preliminary drying).

При сушке зернопродуктов верхняя зона рабочего объема сушилки (выше горизонтальной плоскости, совпадающей с перегородкой 4) является зоной сушки, а нижняя (ниже указанной плоскости) используется для охлаждения высушенного зерна, т.к. согласно "Инструкции по сушке продовольственного, кормового зерна, маслосемян и эксплуатации сушилок 9-3-82" зерно после сушки должно быть охлаждено до температуры, не превышающей температуры наружного воздуха более чем на 10^oС. Таким образом, рассматриваемая конструкция сушилки позволяет осуществлять как сушку зерна, так и его последующее охлаждение. Скорость теплоносителя выбирается из условий сушки плотного продуваемого слоя материала.When drying grain products, the upper zone of the working volume of the dryer (above the horizontal plane coinciding with the partition 4) is the drying zone, and the lower (below the specified plane) is used to cool the dried grain, because according to the "Instructions for drying food, feed grain, oil seeds and operation of dryers 9-3-82" grain after drying should be cooled to a temperature not exceeding the outside temperature by more than 10 ^o C. Thus, the considered design of the dryer allows you to drying of grain, and its subsequent cooling. The coolant speed is selected from the drying conditions of the dense blown layer of material.

Полимерный материал в верхней зоне прогревается до температуры теплоносителя и дальнейшая сушка протекает в условиях, близких к изотермическим (Рудобашта С.П. и др. Аналитический расчет процесса глубокой сушки гранулированных полимерных материалов в шахтных сушилках. "Химическое и нефтехимическое машиностроение", 1979, 4, с.14-16). Прогретый полимерный материал из верхней зоны поступает в нижнюю, основную часть камеры, где осуществляется поперечная продувка слоя осушенным теплоносителем, подаваемым через штуцер 12. Скорость теплоносителя в этом случае определяется условиями переноса влаги внутри гранул полимера и для реальных процессов на порядок меньше, чем в зоне прогрева материала. Это обстоятельство позволяет существенно экономить осушенный теплоноситель. The polymer material in the upper zone warms up to the temperature of the coolant and further drying proceeds under conditions close to isothermal (Rudobashta S.P. et al. Analytical calculation of the process of deep drying of granular polymer materials in shaft dryers. Chemical and Petrochemical Engineering, 1979, 4 , p.14-16). The heated polymer material from the upper zone enters the lower, main part of the chamber, where the layer is transversely blown through with the dried coolant supplied through the nozzle 12. The speed of the coolant in this case is determined by the conditions of moisture transfer inside the polymer granules and is much less for real processes than in the zone warming up the material. This circumstance allows to significantly save the drained coolant.

При указанных углах наклона боковых сетчатых стенок гранулированный материал движется практически стержнеообразно (фиг.4). На фиг.5 представлена экспериментально полученная зависимость выхода материала за расчетное время из сушильной камеры от угла наклона боковых стенок камеры. При углах больше 6^o практически отсутствует продольное перемешивание и наблюдается режим движения материала. При такой организации процесса сушки существенно повышается однородность высушиваемого материала по конечному влагосодержанию, что положительно сказывается на качестве высушенного материала и, в конечном итоге, на готовой продукции.At the indicated angles of inclination of the side mesh walls, the granular material moves almost rod-like (Fig. 4). Figure 5 presents the experimentally obtained dependence of the yield of material for the estimated time from the drying chamber on the angle of inclination of the side walls of the chamber. At angles greater than 6 ^{o there is} practically no longitudinal mixing and there is a mode of movement of the material. With this organization of the drying process, the uniformity of the dried material in terms of the final moisture content is significantly increased, which positively affects the quality of the dried material and, ultimately, the finished product.

Использование предлагаемой сушилки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества: 1 - стабильную высокую однородность по конечному влагосодержанию высушенных зернопродуктов и полимерных материалов, что определяет их качество; 2 - существенную экономию осушенного теплоносителя (в случае сушки гранулированных полимеров) за счет предварительного прогрева высушиваемого материала; 3 - увеличение производительности сушилки по зернопродуктам благодаря озонированию первичного теплоносителя. Using the proposed dryer provides, in comparison with existing designs, the following advantages: 1 - stable high uniformity in the final moisture content of dried grain products and polymeric materials, which determines their quality; 2 - significant savings of dried coolant (in the case of drying granular polymers) due to the preliminary heating of the dried material; 3 - increase in the productivity of the dryer for grain products due to the ozonation of the primary coolant.

Claims

Grain dryer containing a cylindrical-conical housing, a working chamber with mesh walls, a transverse partition, a perforated pipe for supplying a first gas stream, a perforated pipe for supplying a second gas stream, an outlet for the waste coolant outlet, a sector-type feeder, a wet material supply nozzle, a cyclone, a first supply nozzle a gas stream, a nozzle for supplying a second gas stream, characterized in that the supply and receiving parts of the grain dryer are equipped with loading and unloading coaxial cones installed increments (25-30) x10 ^-3 m, which, in turn, mounted to the angle generator (45-50) ^o, and the working chamber reticulated wall inclined from the vertical at (6-8) ^o, wherein the perforated pipe for supplying the first gas stream is configured to supply ozonized coolant, in addition, the transverse partition can be installed both in the upper and lower parts of the working chamber.