RU2320241C1

RU2320241C1 - Spray-type drier

Info

Publication number: RU2320241C1
Application number: RU2006139900/13A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова; Сергей Савельевич Кочетов (RU); Сергей Савельевич Кочетов; Сергей Сергеевич Кочетов (RU); Сергей Сергеевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-03-27

Abstract

FIELD: technique for drying of dispersed materials used in microbiological, food-processing, chemical and other branches of industry.

SUBSTANCE: drier has system for feeding of solution to be dried, drying chamber with acoustic nozzles, and gas-heat carrier recirculation system. Each of acoustic nozzles consists of casing incorporating bushing and central rod with conical shoulder defining acoustic vibrations generator, and sprayer. Acoustic vibrations generator is formed as nozzle and resonator shaped as spherical cavity disposed within body of central rod. Spherical cavity is connected through calibrated aperture to circular slot defined by end surfaces of bushing and central rod at side adjoining conical surface of shoulder. Central rod is disposed for fixed movement along axis of casing. Nozzle resonator is designed so that acoustic vibration frequency may be adjusted by regulating width of circular slot defined by end surfaces of bushing and central rod at the side adjoining conical surface of shoulder.

EFFECT: increased efficiency in drying of dispersed materials.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials and can be used in microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №251462, 1970 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с акустическими форсунками, систему очистки отработанного воздуха, содержащую систему подачи высушиваемого раствора и систему рециркуляции газа-теплоносителя (азота), включающую акустическую установку, сухой циклон для выделения из газового потока и сбора тонких частиц высушенного продукта, всасывающий вентилятора для подачи газа-теплоносителя из циклона в мокрый скруббер-конденсатор, служащий для конденсации паров растворителя исходного продукта и содержащий распылительное сопло для промывной жидкости, отбойники и сборник конденсата, причем растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике, а система подачи горячего газа состоит из вентилятора высокого давления для подачи теплоносителя в сушильную камеру, калорифера для нагрева газа, обогреваемого горячим маслом, которое подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе и циркуляционным масляным насосом подается в калорифер для нагрева газа (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 251462, 1970, containing a feed hopper of wet material with a screw feeder, a drying chamber with acoustic nozzles, an exhaust air purification system comprising a system for supplying a dried solution and a recirculation system for heat carrier (nitrogen) gas, including an acoustic unit, a dry cyclone for extraction from the gas stream and collection of fine particles of the dried product, a suction fan for supplying the heat carrier gas from the cyclone to the wet scrubber-condenser, which serves to condense the solvent vapor the initial product and containing a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, moreover, the solvent is cooled by cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas supply system consists of a high-pressure fan for supplying coolant to the drying chamber, a heater for heating gas heated by hot oil , which is heated to the required temperature in the electric heater and a circulating oil pump is fed into the heater for heating gas (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product.

Технический результат - повышение производительности сушки.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в сушилке распылительной, содержащей загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с акустическими форсунками, систему очистки отработанного воздуха, содержащую систему подачи высушиваемого раствора и систему рециркуляции газа-теплоносителя (азота), включающую акустическую установку, сухой циклон для выделения из газового потока и сбора тонких частиц высушенного продукта, всасывающий вентилятора для подачи газа-теплоносителя из циклона в мокрый скруббер-конденсатор, служащий для конденсации паров растворителя исходного продукта и содержащий распылительное сопло для промывной жидкости, отбойники и сборник конденсата, причем растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике, а система подачи горячего газа состоит из вентилятора высокого давления для подачи теплоносителя в сушильную камеру, калорифера для нагрева газа, обогреваемого горячим маслом, которое подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе и циркуляционным масляным насосом подается в калорифер для нагрева газа, причем в систему рециркуляции горячего масла входят сборник и бак-расширитель для масла, а оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 140...150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800...1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5...2 с, причем каждая из акустических форсунок состоит из корпуса с размещенным внутри стаканом и стержнем с коническим буртиком, образующим генератор акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом, и распылитель, закрепленный в корпусе посредством кольца и выполненный в виде кольцевой полости, ограниченной цилиндрической гильзой, в которой равномерно расположены отверстия для подачи жидкости, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в теле центрального стержня, соосно расположенного в стакане, соосном корпусу, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками.This is achieved by the fact that in a spray dryer containing a wet hopper of a wet material with a screw feeder, a drying chamber with acoustic nozzles, an exhaust air purification system containing a system for supplying a dried solution and a recirculation system of a heat carrier gas (nitrogen), including an acoustic unit, a dry cyclone for extracting from the gas stream and collecting fine particles of the dried product, a suction fan for supplying the heat carrier gas from the cyclone to the wet scrubber-condenser serving For condensation of solvent vapor of the initial product and containing a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, moreover, the solvent is cooled with cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas supply system consists of a high pressure fan to supply the coolant to the drying chamber, a heater for gas heating heated by hot oil, which is heated to the required temperature in the electric heater and is circulated by a circulation oil pump into the air heater for gas heating, moreover, a collector and a tank expander for oil are included in the hot oil recirculation system, and the optimal parameters for sound processing in an acoustic installation of medium-sized dust with its concentration in the air stream of at least 2 g / m ³ are: sound pressure level in the range 140 ... 150 dB, the frequency of the oscillatory process in the range of 800 ... 1000 Hz, the dubbing time in the range of 1.5 ... 2 s, and each of the acoustic nozzles consists of a housing with a glass placed inside and a rod with a conical shoulder, forming r an acoustic oscillator in the form of a nozzle and a resonator made in the form of concentric annular slots, a ring with a conical surface connected to the housing, and a spray mounted in the housing by means of a ring and made in the form of an annular cavity bounded by a cylindrical sleeve in which openings for fluid supply, and the resonator is made in the form of at least one spherical cavity located in the body of the Central rod, coaxially located in the glass, coaxial body, hair The spherical cavity is connected by a calibrated hole to an annular gap formed by the end planes of the glass and the rod on the side of the conical surface of the shoulder, and the rod is located with the possibility of fixed movement along the axis of the housing by means of a threaded connection fixed by locknuts.

На фиг.1 показана схема распылительной сушилки, на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.Figure 1 shows a diagram of a spray dryer, figure 2 is a General view of a pneumatic acoustic nozzle.

Сушилка распылительная состоит из системы подачи 1 высушиваемого раствора, сушильной камеры 2 с распылителем 3 в виде пневматической акустической форсунки и системы рециркуляции газа-теплоносителя (азота), которая включает акустическую установку 15, сухой циклон 4 для выделения из газового потока и сбора тонких частиц высушенного продукта, всасывающего вентилятора 5 для подачи газа-теплоносителя из циклона 4 в мокрый скруббер-конденсатор 6.The spray dryer consists of a feed system 1 of a solution to be dried, a drying chamber 2 with a spray 3 in the form of a pneumatic acoustic nozzle and a recirculation system of a heat carrier gas (nitrogen), which includes an acoustic system 15, a dry cyclone 4 for separating dried particles from the gas stream and collecting fine particles product, a suction fan 5 for supplying a heat transfer fluid from cyclone 4 to a wet scrubber-condenser 6.

В качестве распылителя 3 используется акустическая форсунка (фиг.2), которая содержит корпус 16 с размещенным внутри стаканом 27 и стержнем 25 с коническим буртиком 26, образующим генератор акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей 19 и 20. Кольцо 21 выполнено с конической поверхностью 22, связанное с корпусом 16, а распылитель 3 закреплен в корпусе 16 посредством кольца и выполнен в виде кольцевой полости 18, ограниченной цилиндрической гильзой с площадкой 24, в которой равномерно расположены отверстия 23 для подачи жидкости. Резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 31, расположенной в теле центрального стержня 25, соосно расположенного в стакане 27, соосном корпусу 16, причем сферическая полость 31 соединена калиброванным отверстием 32 с кольцевой щелью 20, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика 26, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 16 посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками 30. Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 20, образованной торцевыми плоскостями 28 стакана 27 и стержня 25 со стороны конической поверхности буртика 26, посредством установки между днищем стакана 27 и торцом стержня 25 со стороны, противоположной конической поверхности буртика 26, калиброванных прокладок 29, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.As a sprayer 3, an acoustic nozzle is used (Fig. 2), which contains a housing 16 with a cup 27 located inside and a shaft 25 with a conical shoulder 26 forming an acoustic oscillator in the form of a nozzle and resonator made in the form of concentric annular slots 19 and 20. The ring 21 is made with a conical surface 22, connected with the housing 16, and the atomizer 3 is fixed in the housing 16 by means of a ring and is made in the form of an annular cavity 18 bounded by a cylindrical sleeve with a platform 24 in which are uniformly located tverstiya 23 for supplying liquid. The resonator is made in the form of at least one spherical cavity 31 located in the body of the central rod 25 coaxially located in the cup 27, in the coaxial body 16, and the spherical cavity 31 is connected by a calibrated hole 32 with an annular slot 20 formed by the end planes of the cup and rod from the side of the conical surface of the shoulder 26, and the rod is located with the possibility of fixed movement along the axis of the housing 16 by means of a threaded connection fixed by locknuts 30. The resonator can be made with the regulation of the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap 20 formed by the end planes 28 of the cup 27 and the rod 25 from the side of the conical surface of the shoulder 26, by installing between the bottom of the cup 27 and the end of the rod 25 from the side opposite to the conical surface of the shoulder 26, calibrated gaskets 29, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

Резонатор форсунки может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика.The nozzle resonator can be made in the form of a toroidal cavity (not shown in the drawing), the axis of which is located coaxially with the housing, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the side of the conical surface of the shoulder.

Скруббер-конденсатор 6 служит для конденсации паров растворителя исходного продукта путем контакта газа с охлажденной этой же жидкостью и задержки при промывке газа наиболее тонких частичек продукта, которые могут быть вынесены потоком газа из циклона 4. Скруббер имеет распылительное сопло для промывной жидкости и снабжен отбойниками и сборником конденсата (на чертеже не показано). Для рециркуляции сконденсированного растворителя служит насос 7.The scrubber-condenser 6 serves to condense the solvent vapor of the initial product by contacting the gas with the same liquid cooled and delaying the thinnest particles of the product when washing the gas, which can be removed by the gas stream from the cyclone 4. The scrubber has a spray nozzle for the washing liquid and is equipped with chippers and condensate collector (not shown in the drawing). Pump 7 is used to recycle the condensed solvent.

Перед возвратом части растворителя в промывной скруббер растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике 8. Система горячего газа состоит из вентилятора высокого давления 9 для подачи теплоносителя в сушильную камеру, калорифера 10 для нагрева газа, обогреваемого горячим маслом. Масло подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе 11 и циркуляционным масляным насосом 12 подается в масляный калорифер для нагрева газа. В систему рециркуляции горячего масла входят сборник 13 и бак-расширитель для масла 14.Before returning a part of the solvent to the washing scrubber, the solvent is cooled with cold water in a plate heat exchanger 8. The hot gas system consists of a high pressure fan 9 for supplying a heat carrier to the drying chamber, a heater 10 for heating gas heated by hot oil. The oil is heated to the required temperature in the electric heater 11 and is circulated by a circulating oil pump 12 into the oil heater for heating the gas. The recirculation system of hot oil includes a collector 13 and a tank expander for oil 14.

Оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке 15 среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 140...150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800...1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5...2 с.The optimal parameters for sound processing in an acoustic installation of 15 fine dust with its concentration in the air stream of at least 2 g / m ³ are: sound pressure level in the range 140 ... 150 dB, oscillation process frequency in the range 800 ... 1000 Hz, dubbing time in the range of 1.5 ... 2 s.

Сушилка распылительная работает следующим образом.The spray dryer operates as follows.

Высушиваемый раствор подается в сушильную камеру 2 распылителем 3. Газ-теплоноситель (азот) проходит через акустическую установку 15, сухой циклон 4 для выделения из газового потока и сбора тонких частиц высушенного продукта в мокрый скруббер-конденсатор 6, который служит для конденсации паров растворителя исходного продукта путем контакта газа с охлажденной этой же жидкостью и задержки при промывке газа наиболее тонких частичек продукта, которые могут быть вынесены потоком газа из циклона 4. Скруббер имеет распылительное сопло для промывной жидкости и снабжен отбойниками и сборником конденсата (на чертеже не показано). Для рециркуляции сконденсированного растворителя служит насос 7.The dried solution is supplied to the drying chamber 2 with a spray gun 3. The heat carrier gas (nitrogen) passes through the acoustic unit 15, dry cyclone 4 for separation from the gas stream and collection of fine particles of the dried product into the wet scrubber-condenser 6, which serves to condense the vapor of the initial solvent the product by contacting the gas with the same liquid cooled and delaying the flushing of the finest particles of the product that can be carried out by the gas stream from the cyclone 4. The scrubber has a spray nozzle for washing second fluid and provided with baffles and a condensate collector (not shown). Pump 7 is used to recycle the condensed solvent.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 17, где встречает на своем пути резонатор 31, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 19 посредством калиброванного отверстия 32. В результате прохождения резонатора 31 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в канал 18, из которого жидкость вытекает в виде пленки на площадку 24, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 22 кольца 21. Перед возвратом части растворителя в промывной скруббер растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике 8. Система горячего газа состоит из вентилятора высокого давления 9 для подачи теплоносителя в сушильную камеру, калорифера 10 для нагрева газа, обогреваемого горячим маслом. Масло подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе 11 и циркуляционным масляным насосом 12 подается в масляный калорифер для нагрева газа. В систему рециркуляции горячего масла входят сборник 13 и бак-расширитель для масла 14.A spraying agent, for example air, is supplied through a gas channel 17, where it encounters a cavity 31 made in the form of a spherical cavity connected to the nozzle 19 by means of a calibrated hole 32. As a result of the passage of the resonator 31, a spraying agent (for example, air) in the latter pressure pulsations creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the channel 18, from which the liquid flows in the form of a film to the platform 24, and then crushes under the influence of acoustic vibrations of air into small droplets, resulting in the formation of a spray torch with air, the root angle which is determined by the angle of the conical surface 22 of the ring 21. Before returning part of the solvent to the scrubber, the solvent is cooled with cold water into the formation heat exchanger 8. The hot gas system consists of a high-pressure fan 9 for supplying coolant to the drying chamber, a heater 10 for heating gas heated by hot oil. The oil is heated to the required temperature in the electric heater 11 and is circulated by a circulating oil pump 12 into the oil heater for heating the gas. The recirculation system of hot oil includes a collector 13 and a tank expander for oil 14.

Описанная сушильная установка имеет производительность по испаряемому ацетону приблизительно 100 кг/ч или по готовому продукту до 48 кг/ч при его остаточной влажности 0,1...1,0%.The described drying unit has a capacity for evaporated acetone of approximately 100 kg / h or for the finished product up to 48 kg / h with a residual moisture content of 0.1 ... 1.0%.

Расход азота при нормальной работе составляет 3 м³/ч, а на первоначальную продувку всей системы - около 75 м³/ч. Расход тепла 75 кВт, потребление электроэнергии на двигатели 25 кВт. Температура газа на входе в сушильную камеру около 170°С, на выходе - около 110°С.The nitrogen flow rate during normal operation is 3 m ³ / h, and about 75 m ³ / h for the initial purge of the entire system. Heat consumption 75 kW, electricity consumption for engines 25 kW. The gas temperature at the inlet to the drying chamber is about 170 ° C, at the outlet, about 110 ° C.

Предложенная сушилка может быть использована для сушки антибиотиков от паров ацетона в среде азота.The proposed dryer can be used to dry antibiotics from acetone vapor in a nitrogen atmosphere.

Claims

1. A spray dryer containing a feed hopper of wet material with a screw feeder, a drying chamber with acoustic nozzles, an exhaust air purification system comprising a system for supplying a solution to be dried and a recirculation system for heat carrier gas (nitrogen), including an acoustic unit, a dry cyclone for separation from a gas flow and collection of fine particles of the dried product, a suction fan for supplying a heat carrier gas from a cyclone to a wet scrubber-condenser, which is used to condense vapor a rotor of the initial product and containing a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, moreover, the solvent is cooled by cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas supply system consists of a high-pressure fan to supply the coolant to the drying chamber, a heater for heating gas heated by hot oil, which is heated to the required temperature in the electric heater and a circulating oil pump is supplied to the heater for heating gas, and hot oil recirculation system includes a collection tank and extender oil, and optimal parameters for processing sound in the acoustic medium size setting its dust concentration in the air stream at least 2 g / m ³ are the sound pressure level in the range of 140 ... 150 dB , the frequency of the oscillatory process in the range of 800 ... 1000 Hz, the scoring time in the range of 1.5 ... 2 s, and each of the acoustic nozzles consists of a housing with a cup placed inside and a central shaft with a conical shoulder forming an acus generator oscillations in the form of a nozzle and a resonator, made in the form of concentric annular slots, a ring with a conical surface connected to the body, and an atomizer mounted in the body by means of a ring and made in the form of an annular cavity bounded by a cylindrical sleeve in which the feeding holes are evenly located liquid, and the resonator is made in the form of at least one spherical cavity located in the body of the Central rod, coaxially located in the glass, coaxial to the body, while spherical The cavity is connected by a calibrated hole to an annular gap formed by the end planes of the glass and the central rod from the side of the conical surface of the shoulder, and the central rod is located with the possibility of fixed movement along the axis of the housing by means of a threaded connection fixed by locknuts.

2. The spray dryer according to claim 1, characterized in that the nozzle resonator is configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the cup and the central rod from the side of the conical surface of the bead, by installing between the bottom of the cup and the end the central rod from the side opposite the conical surface of the shoulder, calibrated gaskets, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations niy.