RU2324873C1

RU2324873C1 - Spray drier

Info

Publication number: RU2324873C1
Application number: RU2006136195/06A
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: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-05-20

Abstract

FIELD: heating, drying.

SUBSTANCE: invention relates to the technique of drying particulate materials and may be used in the microbiological, food, chemical and other industries. A spray drier comprises drying chamber, calorifer, fan and waste heat-carrying gas filtering system that contains dryable solution supplying circuit and heat-carrying gas (nitrogen) recirculation circuit comprising acoustic unit, dry cyclone for separating the heat-carrying gas from the flow and for collecting fine particles of the dried product, suction fan for supplying the heat-carrying gas from the cyclone to a condensing wet scrubber that is used for condensation of solvent vapours of the dryable solution and contains washing liquid spray nozzle, baffles and condensate collector. Moreover, the solvent is cooled with cold water in a plate heat exchanger, and a hot heat-carrying gas supplying circuit comprises high pressure fan to supply the heat-carrying gas into the drying chamber, calorifer to heat up the heat-carrying gas using hot oil, which is heated up to a required temperature in an electric heater and supplied by a circulating oil pump to the oil calorifer to heat up the heat-carrying gas. Moreover, the hot oil recirculation circuit comprises oil collector and oil extension tank. Moreover, optimal parameters for medium-dispersed dust sound treatment in the acoustic unit where the dust content in the heat-carrying gas flow is not less than 2 g/m are as follows: sound pressure level within the range of 140...150 dB, oscillation frequency within the range of 800...1000 Hz, insonation time 1.5...2 sec. According to the invention, the sprayer has the form of an acoustic spray nozzle used to spray the solution and comprises housing wherein an acoustic generator is disposed together with a resonator having the form of a toroidal cavity arranged in the wall of a taper-face ring that is connected with the housing and used to form a spray cone of the sprayed solution. The toroidal cavity axis is arranged coaxially towards the housing and the cavity itself is connected by at least one calibrated orifice being formed by the faces of the housing on the ring tapered side.

EFFECT: improving the drying efficiency.

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 №553424, F26В 17/10, 1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 553424, F26В 17/10, 1975, containing a wet hopper of a wet material with a screw feeder, a drying chamber, a heater, a fan and an exhaust air purification system (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 распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного газа-теплоносителя, при этом она содержит систему подачи высушиваемого раствора и систему рециркуляции газа-теплоносителя (азота), включающую акустическую установку, сухой циклон для выделения из потока газа-теплоносителя и сбора тонких частиц высушенного продукта, всасывающий вентилятор для подачи газа-теплоносителя из циклона в мокрый скруббер-конденсатор, служащий для конденсации паров растворителя высушиваемого раствора 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-теплоносителя состоит из вентилятора высокого давления для подачи газа-теплоносителя в сушильную камеру, калорифера для нагрева газа-теплоносителя, обогреваемого горячим маслом, которое подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе и циркуляционным масляным насосом подается в масляный калорифер для нагрева газа-теплоносителя, причем в систему рециркуляции горячего масла входят сборник и бак-расширитель для масла, причем оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в потоке газа-теплоносителя не менее 2 г/м 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, согласно изобретению распылитель выполнен в виде акустической форсунки для распыливания раствора, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде тороидальной полости, расположенной в стенке кольца с конической поверхностью, связанного с корпусом и служащего для формирования образующегося факела распыливаемого раствора, ось тороидальной полости расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.This is achieved by the fact that in a spray dryer containing a drying chamber, a heater, a fan and an exhaust gas heat carrier purification system, it further comprises a dried solution supply system and a heat carrier gas (nitrogen) recirculation system including an acoustic unit, a dry cyclone for separating from the heat carrier gas stream and collecting the 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 solution to be dried and containing a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, the solvent being cooled with cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas-heat carrier supply system consists of a high-pressure fan for supplying the heat-carrier gas to the drying chamber, a heater for gas heating -heater, heated with hot oil, which is heated to the required temperature in the electric heater and is circulated in the oil circulating oil pump an air heater for heating the coolant gas, moreover, a collector and a tank expander for oil are included in the hot oil recirculation system, and the optimum parameters for sound processing in an acoustic installation of medium fine dust with a concentration of at least 2 g / m in the coolant gas stream are sound pressure in the range of 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, according to the invention, the sprayer is made in the form of an acoustic nozzle for spraying an ora containing a housing with an acoustic oscillator located inside the cavity, made in the form of a toroidal cavity, located in the wall of the ring with a conical surface, connected to the housing and used to form the resulting spray of the sprayed solution, the axis of the toroidal cavity is aligned with the housing, and the cavity is connected, at least one calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the housing and the ring on the side of the conical surface.

Резонатор форсунки может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом и кольцом калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.The nozzle resonator can be configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated spacers between the housing and the ring whose thickness corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

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. В качестве распылителя 3 используется акустическая форсунка (фиг.2) для распыливания жидкостей, которая содержит корпус 16 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 23 и резонатора 18. На корпусе 16 расположено кольцо с конической поверхностью 26, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 21. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал, а из него через сопло 23, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевому резонатору, в кольцо 25 навстречу другому распылителю 24, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора, образованного резонатором 18. Жидкость подается из полого стержня 21 со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения на площадке кольца 25, на которую она и вытекает. Резонатор 18 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в стенке кольца 19, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 26 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 16 и кольца 19 со стороны конической поверхности 20, а кольцо 19 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 16 посредством его резьбового соединения 27.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 of a product, a suction fan 5 for supplying a heat transfer fluid from cyclone 4 to a wet scrubber-condenser 6. An acoustic nozzle (Fig. 2) is used as a atomizer 3 for atomizing liquids, which I contains a housing 16 with an acoustic oscillator located inside the nozzle 23 and a resonator 18. On the housing 16 there is a ring with a conical surface 26 connected to the housing and used to form the formed torch of the sprayed liquid entering through the channel of the hollow rod 21. A spray agent, for example, air or any other gas enters the gas channel, and from it through the nozzle 23, made in the form of an annular gap concentrically located to the annular resonator, into the ring 25 towards another atomizer 24, which serves to form a liquid film that blocks the output of the sound generator formed by the resonator 18. The liquid is supplied from the hollow rod 21 with a screw swirl at the end and a shoulder to place the ring 25 on which it flows. The resonator 18 is made in the form of at least one spherical cavity located in the wall of the ring 19, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 26 with an annular gap formed by the end planes of the housing 16 and the ring 19 from the side of the conical surface 20, and the ring 19 is located with the possibility of a fixed movement along the axis of the housing 16 by means of its threaded connection 27.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины сопла 23, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом 16 и кольцом 19 калиброванных прокладок 28, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.The resonator can be configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the nozzle 23 formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated spacers 28 between the housing 16 and the ring 19, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

Резонатор может быть выполнен в виде тороидальной полости (не показано), ось которой расположена соосно корпусу 16, а полость соединена, по крайней мере, одной конической поверхностью 26 с соплом 23 (кольцевой щелью), образованным торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности.The resonator can be made in the form of a toroidal cavity (not shown), the axis of which is coaxial to the housing 16, and the cavity is connected by at least one conical surface 26 to the nozzle 23 (ring gap) formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface .

Скруббер-конденсатор 6 служит для конденсации паров растворителя исходного раствора 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 (не показано). Для рециркуляции сконденсированного растворителя служит насос 7.The scrubber-condenser 6 serves to condense the solvent vapor of the initial solution by contacting the gas with the same liquid cooled and delaying, during gas flushing, the finest particles of the product that can be carried out by the gas stream from cyclone 4. The scrubber has a spray nozzle for the washing liquid and is equipped with chippers and condensate collector (not shown). Pump 7 is used to recycle the condensed solvent.

Перед возвратом части растворителя в промывной скруббер-конденсатор растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике 8. Система горячего газа-теплоносителя состоит из вентилятора высокого давления 9 для подачи газа-теплоносителя в сушильную камеру, калорифера 10 для нагрева газа-теплоносителя, обогреваемого горячим маслом. Масло подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе 11 и циркуляционным масляным насосом 12 подается в масляный калорифер для нагрева газа-теплоносителя. В систему рециркуляции горячего масла входят сборник 13 и бак-расширитель для масла 14.Before returning a part of the solvent to the scrubber-condenser, the solvent is cooled with cold water in a plate heat exchanger 8. The hot heat carrier gas system consists of a high pressure fan 9 for supplying the heat carrier gas to the drying chamber, a heater 10 for heating the heat carrier gas heated by hot oil . The oil is heated to the required temperature in the electric heater 11 and is circulated by an oil circulation pump 12 into the oil heater for heating the heat carrier 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 потоке газа-теплоносителя не менее 2 г/м³являются 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 a concentration of at least 2 g / m ³ in the heat-carrier gas stream are the sound pressure level in the range 140 ... 150 dB, the frequency of the oscillatory process in the range 800 ... 1000 Hz , scoring 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 потока газа-теплоносителя и сбора тонких частиц высушенного продукта в мокрый скруббер-конденсатор 6, который служит для конденсации паров растворителя исходного продукта путем контакта газа-теплоносителя с охлажденной этой же жидкостью и задержки при промывке газа-теплоносителя наиболее тонких частичек продукта, которые могут быть вынесены потоком газа-теплоносителя из циклона 4. Скруббер имеет распылительное сопло для промывной жидкости и снабжен отбойниками и сборником конденсата (не показано). Для рециркуляции сконденсированного растворителя служит насос 7. Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.The dried solution is supplied to the drying chamber 2 by a spray device 3. The heat carrier gas (nitrogen) passes through the acoustic unit 15, the dry cyclone 4 for separation from the heat carrier gas stream and the collection of fine particles of the dried product into the wet scrubber-condenser 6, which serves for vapor condensation solvent of the initial product by contacting the heat carrier gas with the same liquid cooled and delaying during washing of the heat carrier gas the finest particles of the product that can be removed by the heat carrier gas from the cycle bosom 4. The scrubber has a spray nozzle for washing liquid and is equipped with chippers and a condensate collector (not shown). Pump 7 is used to recirculate the condensed solvent. The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент подается по газовому каналу 22, где встречает на своем пути резонатор 18, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 17 посредством калиброванного отверстия. В результате прохождения резонатора 18 распыливающим агентом 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 полого стержня 21. Из распылителя 24 (шнекового завихрителя) жидкость вытекает в виде пленки на площадку кольца 25, а затем дробится под воздействием акустических колебаний на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с распыливающим агентом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 20 кольца 19. 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 газа-теплоносителя в сушильную камеру, калорифера 10 для нагрева газа-теплоносителя, обогреваемого горячим маслом. Масло подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе 11 и циркуляционным масляным насосом 12 подается в масляный калорифер для нагрева газа-теплоносителя. В систему рециркуляции горячего масла входят сборник 13 и бак-расширитель 14 для масла.The spraying agent is supplied through the gas channel 22, where it meets on its way a resonator 18, made in the form of a spherical cavity connected to the nozzle 17 through a calibrated hole. As a result of the passage of the resonator 18 by the spraying agent, pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the atomizing agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the channel of the hollow rod 21. From the atomizer 24 (screw swirl), the liquid flows in the form of a film onto the area of the ring 25, and then crumbles under the influence of acoustic vibrations into small droplets, resulting in a torch spray solution with a spray agent, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 20 of the ring 19. Before returning part of the solvent to the washing scrubber, the rotator is cooled by cold water in a plate heat exchanger 8. The hot gas system consists of a high pressure fan 9 for supplying the heat carrier gas to the drying chamber, a heater 10 for heating the heat carrier gas heated by hot oil. The oil is heated to the required temperature in the electric heater 11 and is circulated by an oil circulation pump 12 into the oil heater for heating the heat carrier gas. The recirculation system of hot oil includes a collector 13 and a tank expander 14 for oil.

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-теплоносителя на входе в сушильную камеру около 170°, 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 temperature of the coolant gas at the inlet to the drying chamber is about 170 °, 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 drying chamber, a heater, a fan and a system for cleaning exhaust gas-coolant, while it contains a system for supplying a solution to be dried and a recirculation system for gas-coolant (nitrogen), including an acoustic unit, a dry cyclone for separation from a gas stream - heat carrier 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, which serves to condense the solvent vapor of the solution to be dried and containing a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, the solvent being subjected to cooling with cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas-coolant supply system consists of a high-pressure fan for supplying the coolant gas to the drying chamber, a heater for heating the coolant gas heated by hot oil, which is heated to the required temperature in the electric heater and is circulated by an oil circulation pump to the oil heater for heating heat carrier gas, 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 a concentration of at least 2 g / m in the heat carrier gas stream are: 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, characterized in that the sprayer is made in the form of an acoustic nozzle for sawing a solution containing a housing placed inside the acoustic oscillator with a resonator, made in the form of a toroidal cavity, located in the wall of the ring with a conical surface, connected with the housing and used to form the formed spray of the sprayed solution, the axis of the toroidal cavity is aligned 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 housing and the ring from the side of the conical surface.

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 housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated gaskets between the housing and the ring, whose thickness corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.