RU2287750C1

RU2287750C1 - Method of drying capillary-porous materials

Info

Publication number: RU2287750C1
Application number: RU2005106191/06A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Лоскутов (RU); Геннадий Васильевич Лоскутов; Владимир Савельевич Шишкин (RU); Владимир Савельевич Шишкин; Леонид Михайлович Шакиржанов (RU); Леонид Михайлович Шакиржанов
Original assignee: Владимир Савельевич Шишкин
Priority date: 2005-03-05
Filing date: 2005-03-05
Publication date: 2006-11-20
Also published as: RU2005106191A

Abstract

FIELD: drying.

SUBSTANCE: method comprises heating material, affecting it by ultrasonic vibration, removing moisture from the material, and granulating the material. The material to be dried is affected by the ultrasonic vibration during granulating.

EFFECT: enhanced quality of dried material.

Description

Изобретение относится к технологиям удаления влаги из капиллярно-пористых материалов, таких как комбинированное топливо на основе торфа и угольной пыли или послеспиртовая барда, пивная дробина и т.п., и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.The invention relates to technologies for removing moisture from capillary-porous materials, such as combined fuel based on peat and coal dust or post-alcohol distillery stillage, beer pellet, etc., and can be used in various industries and agriculture.

Удаление влаги путем ее испарения из обрабатываемых материалов производится различными способами сушки. По способу подвода тепла они делятся: на конвективные - высушиваемый материал обтекается потоком подогретого сушильного агента - воздуха, топочных газов и др.; контактные, в которых осуществляется непосредственный контакт высушиваемого материала с нагреваемой поверхностью; высокочастотные (под действием электрического поля высокой частоты 0,3-10 кГц); радиационные (под действием инфракрасного излучения).Moisture is removed by evaporation from the processed materials by various drying methods. According to the method of heat supply, they are divided into: convective — the material to be dried is flowed around by a stream of a heated drying agent — air, flue gases, etc .; contact, in which there is direct contact of the dried material with a heated surface; high-frequency (under the influence of an electric field of high frequency 0.3-10 kHz); radiation (under the influence of infrared radiation).

В промышленности широко применяются комбинированные способы сушки, в которых используются различные виды подвода тепла. Так, например, когда требуется равномерное прогревание материала по всей его толщине, наряду с другими видами подвода тепла применяется высокочастотный нагрев. Но эти способы сушки требуют повышенного расхода энергии. Радиационные способы сушки, в которых теплота передается материалу от нагретой металлической или керамической поверхности или от зеркальных ламп с рефлекторами, эффективны для сушки материалов с большим коэффициентом поглощения лучистого потока. В последнее время стали применять воздействие на материал энергией колебаний ультразвуковой частоты.Combined drying methods are widely used in industry, in which various types of heat supply are used. So, for example, when uniform heating of the material over its entire thickness is required, high-frequency heating is used along with other types of heat supply. But these drying methods require increased energy consumption. Radiation drying methods, in which heat is transferred to the material from a heated metal or ceramic surface or from reflector lamps, are effective for drying materials with a high absorption coefficient of the radiant flux. Recently, they began to apply the effect on the material with the energy of vibrations of ultrasonic frequency.

Известен способ сушки несортированного бурого угля и шламов с содержанием воды до 70% и шламов с содержанием твердых веществ 2-98%, который предполагает наличие косвенно подогреваемого псевдосжиженного слоя, из которого пар и кипящая среда, возникающие вследствие подвода тепла, выходят в виде отработанного пара. Часть отработанного пара после очистки, в частности обеспыливания, увлажняет путем рециркуляции псевдосжиженный слой. Последний соединяют с конденсатором отработанного пара, работающим при температуре, которая на 1-50° выше температуры окружающей среды. Сушка в нагретом псевдосжиженном слое осуществляется при давлении отработанного пара над псевдосжиженным слоем, которое выше давления отработанного пара в конденсаторе на величину сопротивления пара между сушилкой и конденсатором (см. патент Германии № 4134352, опубликованный 13 мая 1993 г.).A known method of drying unsorted brown coal and sludge with a water content of up to 70% and sludge with a solids content of 2-98%, which suggests the presence of an indirectly heated fluidized bed, from which the steam and boiling medium resulting from the supply of heat come out in the form of exhaust steam . Part of the exhaust steam after cleaning, in particular dedusting, moistens the fluidized bed by recirculation. The latter is connected to an exhaust steam condenser operating at a temperature that is 1-50 ° higher than the ambient temperature. Drying in a heated fluidized bed is carried out at a steam pressure above the fluidized bed, which is higher than the steam pressure in the condenser by the vapor resistance between the dryer and the condenser (see German Patent No. 4134352, published May 13, 1993).

Известен также акустотермический способ сушки материалов, который осуществляют циклически, причем в каждом цикле осушаемый материал предварительно нагревают до увеличения коэффициента влагопроводности, по крайней мере, в два раза, а затем воздействуют на него акустическим полем. Между окончанием предыдущего цикла и началом следующего цикла выдерживают паузу, а частоту акустического поля выбирают не ниже 70 Гц. Изобретение должно обеспечивать увеличение скорости высушивания материалов при одновременном снижении энергозатрат на сушку (см. патент РФ № 2215953 с приоритетом от 10 августа 2001 г., опубликованный 10 мая 2003 г.).Also known is the acoustothermal method of drying materials, which is carried out cyclically, and in each cycle, the material to be drained is preheated to increase the moisture conductivity coefficient by at least two times, and then they are exposed to it by an acoustic field. Between the end of the previous cycle and the beginning of the next cycle, a pause is maintained, and the frequency of the acoustic field is chosen at least 70 Hz. The invention should provide an increase in the drying rate of materials while reducing energy consumption for drying (see RF patent No. 2215953 with priority dated August 10, 2001, published May 10, 2003).

Общим недостатком указанных способов сушки является низкая производительность и необходимость размещения высушиваемого материала сравнительно тонким слоем (5-20 см).A common disadvantage of these drying methods is the low productivity and the need to place the dried material in a relatively thin layer (5-20 cm).

Известен также способ сушки мелкодисперсных материалов в вакуумном сушильном устройстве, в котором имеется микропористая всасывающая поверхность, на которой из состава, содержащего жидкость и твердые частицы, получают отжатый осадок, который перед сушкой обрабатывают акустическим полем от генератора ультразвуковых колебаний (см. патент РФ № 2221203, выданный 10 января 2004 г. на имя фирмы ОУТО-КУМПУ ОЙЙ (Финляндия) по конвенционной заявке № 981292 от 05 июня 1998 г.).There is also known a method of drying finely dispersed materials in a vacuum drying device in which there is a microporous suction surface on which a squeezed precipitate is obtained from a composition containing liquid and solid particles, which is treated with an acoustic field from an ultrasonic vibration generator before drying (see RF patent No. 2221203 , issued on January 10, 2004 to the name of the company OUTO-KUMPU OY (Finland) under Convention Application No. 981292 of June 05, 1998).

Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.The specified technical solution as the closest analogue can be taken as a prototype.

Недостатками прототипа являются неравномерное высушивание материала, обусловленное различной удаленностью участков высушиваемого материала от источника ультразвуковых колебаний, что приводит к снижению качества конечной продукции из-за остаточной влаги внутри высушиваемого материала.The disadvantages of the prototype are uneven drying of the material, due to the different remoteness of the sections of the dried material from the source of ultrasonic vibrations, which leads to a decrease in the quality of the final product due to residual moisture inside the dried material.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности сушки.The problem to which the present invention is directed is to increase the drying efficiency.

Согласно техническому решению, предложенному в рамках настоящей заявки на изобретение, поставленная задача решается новой последовательностью и новым режимом выполнения операций сушки материалов, а именно способ сушки капиллярно-пористых материалов включает их нагрев, воздействие энергией ультразвуковых колебаний, удаление влаги и гранулирование, при этом воздействие энергией колебаний ультразвуковой частоты осуществляют в процессе гранулирования обрабатываемого материала.According to the technical solution proposed in the framework of this application for the invention, the problem is solved by a new sequence and a new mode of performing drying operations of materials, namely, the method of drying capillary-porous materials includes heating, exposure to ultrasonic vibrations, moisture removal and granulation, while the vibrational energy of ultrasonic frequency is carried out in the process of granulation of the processed material.

Сушку материалов осуществляют следующим образом. Исходный материал, предварительно размельченный и доведенный до требуемой кондиции, поступает сплошным потоком на ленточный транспортер, нагревается для увеличения влагопроводности и частичного удаления влаги, затем поступает в гранулятор, при этом в грануляторе создаются ультразвуковые колебания с частотой преимущественно 20-60 кГц. Под действием ультразвуковых колебаний уменьшается вязкость жидкости, что способствует ускоренному перемещению влаги по капиллярам из глубины высушиваемой массы на поверхность, кроме того, происходит выдавливание влаги из капилляров кавитационными пузырьками газа, возникающими и колеблющимися в жидкости, а также за счет механического сжатия высушиваемого материала в процессе гранулирования. В результате этого влага выжимается из всего объема высушиваемого материала. После этого гранулированный материал подвергается окончательной сушке и поступает в бункер готовой продукции.Drying of materials is as follows. The source material, previously crushed and brought to the required condition, flows in a continuous stream to the conveyor belt, is heated to increase moisture conduction and partial removal of moisture, then enters the granulator, while ultrasonic vibrations with a frequency of mainly 20-60 kHz are created in the granulator. Under the influence of ultrasonic vibrations, the viscosity of the liquid decreases, which contributes to the accelerated movement of moisture through the capillaries from the depth of the dried mass to the surface, in addition, moisture is squeezed out of the capillaries by cavitation gas bubbles that arise and oscillate in the liquid, and also due to mechanical compression of the dried material in the process granulation. As a result, moisture is squeezed out of the total volume of the dried material. After that, the granular material is subjected to final drying and enters the finished product hopper.

Пример. Для проверки эффективности предлагаемого способа сушки капиллярно-пористых материалов был проведен технологический процесс сушки материала, состоящего из 70% измельченного торфа и 30% угольной пыли.Example. To verify the effectiveness of the proposed method of drying capillary-porous materials, a technological process of drying a material consisting of 70% ground peat and 30% coal dust was carried out.

Для этого на линию оборудования, предназначенную для гранулирования сыпучих материалов, был установлен специально разработанный источник ультразвуковых колебаний с мощностью воздействия 30 кВт/м³ и частотой колебаний 25 кГц. Исходный материал для сушки имел влажность порядка 70%. Из бункера указанный материал подается на ленточный транспортер ровным слоем толщиной порядка 15 см. При движении транспортера высушиваемый материал поступает в камеру, где нагревается до 95°С для увеличения влагопроводности, при этом происходят частичное испарение влаги и ее удаление из камеры. Далее высушиваемый материал поступает в гранулятор, где подвергается давлению 6 кг/см² для образования гранул и воздействию ультразвуковых колебаний, что способствует интенсивному вытеснению влаги из глубины высушиваемой массы. Таким образом, материал сушится не только снаружи, но и изнутри. В результате того, что ультразвуковые колебания через акустический концентратор передаются точно на высушиваемый объект, т.е. на гранулы, имеющие сравнительно небольшие размеры, исключается рассеивание энергии ультразвуковых колебаний, что дает возможность обходиться меньшей мощностью генератора ультразвуковых колебаний. Кроме того, обеспечивается равномерное высушивание материала по всему объему, т.е. улучшается качество конечной продукции.For this purpose, a specially developed source of ultrasonic vibrations with an exposure power of 30 kW / m ³ and an oscillation frequency of 25 kHz was installed on a line of equipment designed for granulating bulk materials. The starting material for drying had a moisture content of about 70%. The specified material is fed from the hopper to the conveyor belt with an even layer about 15 cm thick. When the conveyor is moving, the dried material enters the chamber, where it is heated to 95 ° C to increase moisture conduction, and partial evaporation of moisture and its removal from the chamber occur. Next, the dried material enters the granulator, where it is subjected to a pressure of 6 kg / cm ² for the formation of granules and the action of ultrasonic vibrations, which contributes to the intensive displacement of moisture from the depth of the dried mass. Thus, the material is dried not only from the outside, but also from the inside. As a result of the fact that ultrasonic vibrations are transmitted precisely through the acoustic concentrator to the object being dried, i.e. on granules having relatively small sizes, the dispersion of the energy of ultrasonic vibrations is excluded, which makes it possible to dispense with a lower power of the generator of ultrasonic vibrations. In addition, uniform drying of the material throughout the volume, i.e. the quality of the final product improves.

Claims

A method of drying capillary-porous materials, including their heating, exposure to ultrasonic energy, moisture removal and granulation, characterized in that the energy exposure to ultrasonic vibrations is carried out in the process of granulation of the processed material.