RU2325603C1

RU2325603C1 - Drying plant with active vibration boiling layer

Info

Publication number: RU2325603C1
Application number: RU2006145290/06A
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; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-05-27

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to drying procedure of dispersed materials and may be used in microbiological, food, chemical and other industries. Drying plant with active vibration boiling layer consists of feeding bunker of wet material with auger feeder, drying chamber, heat generator, fan and spent air cleaning system, at that, drying chamber consists of actuator in the form of lengthy leak-tight casing, which consists of two parts: cover, which is rigidly fixed with the tray, and moreover, in the plane, which is perpendicular to actuator axis, the cover profile is formed by internal and external hemispheres, and the tray has a profile of curvilinear trapezoid, with large external bottom, which is equal in diameter to cover external hemisphere diameter, and inside actuator there is a horizontal perforated sheet, moreover, the tray is based on frame by means of elastic system, and vibroexciter is fixed to tray bottom part by means of brackets, besides, wet material feeding bunker, product discharge nozzle, nozzles of heated air supply and spent air exhaust are installed at the actuator, and accordingly nozzles for connection to washing and fire-fighting systems are installed on the cover.

EFFECT: improves dryer capacity.

2 cl, 5 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, F26B 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, F26B 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. Кипящий слой обладает рядом недостатков. Так, при сушке высоковлажных и склонных к слипанию материалов в слое возникает неоднородная структура: появляются газовые пузыри, неустойчивые каналы, свищи, что отрицательно сказывается на процессе сушки. Такие явления в кипящем слое вызваны неравномерным распределением газового потока по сечению сушильного пространства, образованием застойных зон и областей взаимодействия материала с сушильным агентом.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product. The fluidized bed has several disadvantages. Thus, during drying of highly moist and sticky materials, an inhomogeneous structure appears in the layer: gas bubbles, unstable channels, fistulas appear, which negatively affects the drying process. Such phenomena in the fluidized bed are caused by the uneven distribution of the gas stream over the cross-section of the drying space, the formation of stagnant zones and areas of interaction of the material with the drying agent.

Технический результат - повышение производительности сушки за счет устранения неоднородности кипящего слоя путем наложения вибрации на газораспределительную решетку и получения виброкипящего слоя, который позволяет расширить круг обрабатываемых материалов.The technical result is an increase in drying performance by eliminating the heterogeneity of the fluidized bed by applying vibration to the gas distribution grid and obtaining a vibro-boiling layer that allows you to expand the range of processed materials.

Это достигается тем, что в сушильной установке с активным виброкипящим слоем, содержащей загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, теплогенератор, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха, согласно изобретению сушильная камера состоит из рабочего органа в виде протяженной герметичной оболочки, состоящей из двух частей: крышки, жестко соединенной с лотком, причем в плоскости, перпендикулярной оси рабочего органа, крышка имеет профиль, образованный внутренней и внешней полуокружностями, а лоток имеет профиль криволинейной трапеции с большим внешним основанием, равным по величине диаметру внешней полуокружности крышки, а внутри рабочего органа расположен горизонтальный перфорированный лист, причем лоток посредством упругой системы базируется на раме, а вибровозбудитель закреплен на кронштейнах, связанных с нижней частью лотка, при этом на рабочем органе установлены бункер загрузки влажного материала, патрубок выгрузки продукта и патрубки подачи нагретого воздуха и отсоса отработанного воздуха, а на крышке установлены патрубки соответственно для подключения к системам мойки и пожаротушения.This is achieved by the fact that in a drying installation with an active vibro-boiling layer containing a wet hopper of a wet material with a screw feeder, a drying chamber, a heat generator, a fan and an exhaust air purification system, according to the invention, the drying chamber consists of a working body in the form of an extended hermetic shell, consisting of two parts: the lid, rigidly connected to the tray, and in a plane perpendicular to the axis of the working body, the lid has a profile formed by internal and external semicircles, and l the outflow has a curvilinear trapezoid profile with a large external base equal to the diameter of the outer semicircle of the lid, and a horizontal perforated sheet is located inside the working body, the tray is based on the frame by means of an elastic system, and the vibration exciter is mounted on brackets connected to the lower part of the tray on the working body, a hopper for loading wet material, a pipe for unloading the product, and pipes for supplying heated air and exhaust air exhaust are installed, and branch pipes respectively for connection to washing and fire extinguishing systems.

Сушильная установка может быть снабжена рыхлителями, размещенными на горизонтальном перфорированном листе, выполненными в виде подпружиненных инерционных масс с упругими лопастями, причем инерционная масса выполнена с центральным отверстием, на боковой поверхности которой имеется винтовая канавка для соединения ее с винтовой пружиной посредством крепежного элемента, причем на каждой инерционной массе размещено, по крайней мере, три упругие лопасти, оси которых расположены в плоскости, параллельной горизонтальному перфорированному листу, а сами лопасти установлены в, по крайней мере, трех закрепленных на торце кронштейнах, причем вибровозбудителями изменяют направление, амплитуду и частоту вибрации в требуемом оптимальном диапазоне параметров обработки высушиваемого материала: уровень вибрации в диапазоне - 70...100 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне - 20...50 Гц.The dryer can be equipped with rippers placed on a horizontal perforated sheet, made in the form of spring-loaded inertial masses with elastic blades, the inertial mass being made with a central hole, on the side surface of which there is a helical groove for connecting it to the coil spring by means of a fastening element, and each inertial mass contains at least three elastic blades, the axes of which are located in a plane parallel to the horizontal perforated the sheet, and the blades themselves are installed in at least three brackets fixed to the end, and the vibration exciters change the direction, amplitude and frequency of vibration in the required optimal range of processing parameters of the dried material: vibration level in the range - 70 ... 100 dB, vibrational frequency process in the range - 20 ... 50 Hz.

На фиг.1 показан общий вид сушилки вибрационной конвективной с виброкипящим слоем, на фиг.2 - профильная проекция фиг.1, на фиг.3 - схема сушильной установки, на фиг.4 представлен общий вид рыхлителя, на фиг.5 - узел крепления лопасти.Figure 1 shows a General view of a vibrational convective dryer with a vibro-boiling layer, Figure 2 is a profile projection of Figure 1, Figure 3 is a diagram of a drying unit, Figure 4 is a general view of a cultivator, Figure 5 is a mounting unit the blades.

Сушильная установка с виброкипящим слоем включает в себя сушилку вибрационную конвективную (СВК), которая состоит (см. фиг.1 и 2) из рабочего органа 1 в виде протяженной герметичной оболочки, состоящей из двух частей: крышки, жестко соединенной с лотком, причем в плоскости, перпендикулярной оси рабочего органа 1, крышка имеет профиль, образованный внутренней и внешней полуокружностями, а лоток имеет профиль криволинейной трапеции с большим внешним основанием, равным по величине диаметру внешней полуокружности крышки. Внутри рабочего органа 1 расположен горизонтальный перфорированный лист 2. Лоток посредством упругой системы 3 базируется на раме 6. Вибровозбудитель 8 закреплен на кронштейнах 7, связанных с нижней частью лотка. Кроме того, на рабочем органе 1 установлены загрузочный бункер 11, патрубок 12 выгрузки продукта и патрубки 9 и 10 подачи нагретого воздуха и отсоса отработанного воздуха, а на крышке установлены патрубки 4 и 5 соответственно для подключения к системам мойки и пожаротушения (не показано).A drying installation with a boiling layer includes a vibrational convective dryer (SVK), which consists (see Figs. 1 and 2) of the working body 1 in the form of an extended airtight shell, consisting of two parts: a lid, rigidly connected to the tray, and plane perpendicular to the axis of the working body 1, the lid has a profile formed by the inner and outer semicircles, and the tray has a curved trapezoid profile with a large external base equal to the diameter of the outer semicircle of the lid. Inside the working body 1 is a horizontal perforated sheet 2. The tray by means of an elastic system 3 is based on the frame 6. The vibration exciter 8 is mounted on the brackets 7 connected to the lower part of the tray. In addition, a loading hopper 11, a product discharge pipe 12 and heated air supply and exhaust air pipes 9 and 10 are installed on the working body 1, and pipes 4 and 5 are installed on the lid, respectively, for connection to washing and fire extinguishing systems (not shown).

Рыхлители (фиг.4 и 5) установлены на горизонтальном перфорированном листе 2. Каждый из них выполнен в виде подпружиненной упругим элементом 21 инерционной массы 22 с упругими лопастями 23, например в виде конической или цилиндрической пружины. В качестве упругого элемента 21 рыхлителя может быть также использована коническая или цилиндрическая винтовая пружина, один конец которой посредством втулки 24 и гайки 25 закреплен на горизонтальном перфорированном листе 2, а другой соединен с инерционной массой 22.Rippers (4 and 5) are mounted on a horizontal perforated sheet 2. Each of them is made in the form of an inertial mass 22 spring loaded with an elastic element 21 with elastic blades 23, for example, in the form of a conical or cylindrical spring. A conical or cylindrical coil spring can also be used as the elastic element of the ripper 21, one end of which is secured to the horizontal perforated sheet 2 by means of the sleeve 24 and nut 25, and the other is connected to the inertial mass 22.

Инерционная масса 22 выполнена, например, в виде перевернутого стакана с центральным отверстием, на боковой поверхности которой имеется винтовая канавка для соединения ее с упругим элементом 21 посредством крепежного элемента (не показано), причем на каждой инерционной массе 22 размещено, по крайней мере, три упругих лопасти 23, оси которых расположены в плоскости, параллельной горизонтальному перфорированному листу 2, а сами упругие лопасти 23 установлены в, по крайней мере, трех закрепленных на торце стакана кронштейнах. Лопасти 23, выполненные в виде пружины, установлены в кронштейнах 26 подвижно с возможностью вращения вокруг своей оси, например посредством подшипникового узла трения (отверстие 28, палец 29) или качения. При этом вибровозбудителями изменяют направление, амплитуду и частоту вибрации в требуемом оптимальном диапазоне параметров обработки высушиваемого материала: уровень вибрации в диапазоне - 70...100 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне - 20...50 Гц, а основные рыхлители содержат дополнительные инерционные рыхлители в виде упругих лопастей, парциальная частота которых настраивается на частоту, кратную частоте основного рыхлителя.The inertial mass 22 is made, for example, in the form of an inverted cup with a central hole, on the side surface of which there is a helical groove for connecting it to the elastic element 21 by means of a fastening element (not shown), at least three are placed on each inertial mass 22 elastic blades 23, the axes of which are located in a plane parallel to the horizontal perforated sheet 2, and the elastic blades 23 themselves are installed in at least three brackets fixed to the end of the glass. The blades 23, made in the form of a spring, are mounted in the brackets 26 movably with the possibility of rotation around its axis, for example by means of a friction bearing unit (hole 28, pin 29) or rolling. In this case, the vibration exciters change the direction, amplitude and frequency of vibration in the required optimal range of processing parameters of the dried material: the vibration level in the range is 70 ... 100 dB, the oscillation process frequency in the range is 20 ... 50 Hz, and the main rippers contain additional inertial rippers in the form of elastic blades, the partial frequency of which is tuned to a frequency multiple of the frequency of the main ripper.

Сушилка типа СВК входит в комплект со спецоборудованием, образуя сушильную установку (см. фиг.3), которое состоит из фильтра 13, заслонки на воздуховоде 14, вентилятора 15 подачи воздуха, теплогенератора 16, собственно сушилки 17, циклона 18, вентилятора 19 отсоса отработанного воздуха с заслонкой 20.The SVK type dryer is included in the set with special equipment, forming a drying unit (see Fig. 3), which consists of a filter 13, a damper on the air duct 14, an air supply fan 15, a heat generator 16, a dryer 17 itself, a cyclone 18, an exhaust fan 19 air with a shutter 20.

Сушильная установка с виброкипящим слоем работает следующим образом.A drying unit with a vibro-boiling layer operates as follows.

Воздух подается вентилятором 15 высокого давления, нагревается в теплогенераторе 16 и двумя потоками через патрубки 9 поступает под распределительную решетку в виде горизонтального перфорированного листа 2.Air is supplied by a high-pressure fan 15, is heated in a heat generator 16, and in two streams through nozzles 9 it enters a distribution grid in the form of a horizontal perforated sheet 2.

Влажный материал из бункера 11 питателем загружается на перфорированный лист 2 и, перемещаясь по нему в виброкипящем слое, пересыпается в устройство для его выгрузки через патрубок 12. Отработанный воздух очищается от пыли в циклоне 18 и вентилятором 19 выбрасывается в атмосферу.Wet material from the hopper 11 is loaded by a feeder onto the perforated sheet 2 and, moving along it in a vibro-boiling layer, is poured into the device for unloading it through the pipe 12. The exhaust air is cleaned of dust in the cyclone 18 and emitted by the fan 19 into the atmosphere.

В результате вибрационного воздействия значительно интенсифицируются многие тепло- и массообменные процессы в сыпучих средах. На предлагаемых вибрационных конвективных сушилках целесообразно сушить следующие пищевые продукты: картофель, свеклу, морковь, лук, быстроразваривающиеся крупы, томатные семена, кунжут, зерна, гранулированные комбикорма, сахар, свекловичный жом, пищевую поваренную соль, витамины и др. Из непищевых продуктов целесообразно обрабатывать сыпучие продукты с размером частиц от 0,05 до 20...25 мм.As a result of vibration exposure, many heat and mass transfer processes in bulk media are significantly intensified. It is advisable to dry the following food products on the proposed vibratory convective dryers: potatoes, beets, carrots, onions, quick-cooking cereals, tomato seeds, sesame seeds, grains, granulated compound feeds, sugar, beet pulp, edible salt, vitamins, etc. It is advisable to process non-food products bulk products with a particle size of 0.05 to 20 ... 25 mm.

За счет направленной вибрации самой сушилки продукт, поступающий на перфорированный лист 2, виброперемещается по нему от загрузки к выгрузке. Нагретый воздух подается под перфолист и, проходя через него и слой продукта, высушивает продукт. Отработанный теплоноситель отсасывается из сушилки через циклон, в котором происходит его очистка от мелких фракций, и вентилятором выбрасывается в атмосферу. Площадь перфорированных листов находится в оптимальном диапазоне величин: от 0,5 до 11 м², а производительность установки по испаренной влаге составляет от 15 до 400 кг/ч.Due to the directional vibration of the dryer itself, the product entering the perforated sheet 2 is vibro-moved along it from loading to unloading. Heated air is supplied under the perforated sheet and, passing through it and the product layer, dries the product. The spent coolant is sucked out of the dryer through a cyclone, in which it is cleaned of fine fractions, and is discharged into the atmosphere by a fan. The area of perforated sheets is in the optimal range of values: from 0.5 to 11 m ² , and the unit's productivity in terms of evaporated moisture is from 15 to 400 kg / h.

Сушилка работает таким образом, что при передаче ее горизонтальному перфорированному листу 2 вибрационных колебаний в заданном диапазоне частот от вибропривода рыхлители, содержащие подпружиненную инерционную массу 22 с лопастями 23, совершают колебательное движение в вертикальной плоскости и передают энергию колебаний в верхние слои материала, одновременно перемешивая его в нижележащих слоях. Еще большее перемешивание частиц материала по высоте слоя обеспечивают лопасти шнекового типа, установленные подвижно в кронштейнах 26. Дополнительным достоинством рассматриваемой конструкции является достигаемая за счет действия рыхлителей равномерность распределения сжижающего агента (газа), который подается под горизонтальный перфорированный лист 2.The dryer operates in such a way that when it is transferred to a horizontal perforated sheet 2 of vibrational vibrations in a predetermined frequency range from a vibrator, rippers containing a spring-loaded inertial mass 22 with blades 23 vibrate in a vertical plane and transfer vibrational energy to the upper layers of the material, while mixing it in the underlying layers. An even greater mixing of the material particles along the height of the layer is provided by auger-type blades mounted movably in the brackets 26. An additional advantage of this design is the uniform distribution of the fluidizing agent (gas) achieved by the action of rippers, which is fed under a horizontal perforated sheet 2.

При сушке картофеля кубиками 9×9×9 мм, параллелепипедами 10×10×5 мм и столбиками 6×6 мм при температуре сушильного агента 70...90°С и скорости сушильного агента 1,26 м/с продолжительность сушки составляла 150...210 мин. Полученный продукт соответствует действующим ТУ.When drying potatoes with cubes of 9 × 9 × 9 mm, parallelepipeds of 10 × 10 × 5 mm and columns of 6 × 6 mm at a temperature of a drying agent of 70 ... 90 ° C and a speed of a drying agent of 1.26 m / s, the drying time was 150. ..210 min. The resulting product complies with applicable specifications.

Перспективным является сушка сахара-песка в конвективных сушилках с виброкипящим слоем. По сравнению с барабанными сушилками время сушки сокращается в 33 раза, а съем влаги с единицы объема сушильной камеры увеличивается в 57 раз.Prospective is the drying of granulated sugar in convective dryers with a vibro-boiling layer. Compared to drum dryers, drying time is reduced by 33 times, and moisture removal per unit volume of the drying chamber is increased by 57 times.

Сравнительные данные сушки зерна в аппарате с виброкипящим слоем и в шахтной сушилке показывают, что при прочих равных условиях время сушки сокращается почти в 2 раза.Comparative data on grain drying in a device with a vibro-boiling layer and in a shaft dryer show that, ceteris paribus, the drying time is reduced by almost 2 times.

Таким образом, предложенные вибрационные сушилки типа СВК являются высокоэффективным оборудованием, которое может успешно применяться в легкой и других отраслях промышленности.Thus, the proposed vibratory dryers of the SVK type are highly efficient equipment that can be successfully used in light and other industries.

Claims

1. A drying installation with an active vibro-boiling layer, comprising a wet hopper of wet material with a screw feeder, a drying chamber, a heat generator, a fan and an exhaust air purification system, characterized in that the drying chamber consists of a working body in the form of an extended sealed shell, consisting of two parts : the lid, rigidly connected to the tray, and in a plane perpendicular to the axis of the working body, the lid has a profile formed by internal and external semicircles, and the tray has a curved profile a linear trapezoid with a large external base equal to the diameter of the outer semicircle of the lid, and a horizontal perforated sheet is located inside the working body, the tray using the elastic system is based on the frame, and the vibration exciter is mounted on brackets connected to the bottom of the tray, while on the working body a wet material loading hopper, a product discharge nozzle and heated air supply and exhaust air suction nozzles are installed, and nozzles, respectively, are installed on the lid To connect to the systems of cleaning and fire-fighting.

2. The dryer according to claim 1, characterized in that it is equipped with rippers placed on a horizontal perforated sheet made in the form of spring-loaded inertial masses with elastic blades, the inertial mass being made with a central hole, on the side surface of which there is a helical groove for connection it with a coil spring by means of a fastening element, and at least three elastic blades are placed on each inertial mass, the axes of which are located in a plane parallel to the horizontal perforated sheet, and the blades themselves are installed in at least three fixed brackets, with vibration exciters changing the direction, amplitude and frequency of vibration in the required optimal range of processing parameters of the dried material: vibration level in the range of 70 ... 100 dB, the frequency of the oscillatory process in the range of 20 ... 50 Hz.