RU2328671C1

RU2328671C1 - Spraying drier

Info

Publication number: RU2328671C1
Application number: RU2007100044/06A
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; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-10

Abstract

FIELD: procedure of dispersed materials drying.

SUBSTANCE: drier consists of drying chamber, in which material is supplied through nozzle, furnace with mixing chamber, fan, at that drying agent from furnace is forced by fan by parallel flow with sprayed material, and fine solid particles of dried material are deposited on the chamber bottom and removed with auger, at that is contains system of spent drying agent treatment, where the agent is subject to preliminary acoustic treatment in acoustic plant for dust catching, optimal parameters of which for sonic treatment of medium-dispersed dust are the following: level of sound pressure of 140 dB and more, frequency of oscillating motion is 900 Hz, concentration of dust in the flow at least 2 g/m³, time of acoustic treatment is 1.5...2 sec, afterwards drying agent is sent to cyclone with bunker, where the main part of dry material taken away with gases is separated, and final cleaning of drying agent is carried out in bag filter, in exhaust channel of which recirculating valve is installed, which switches flow of spent and cleaned air to the inlet of furnace mixing chamber, at that microprocessor is included in the circuit, which is connected with detectors of pressure, temperature, humidity, speed of air and fluidisated flows, which are installed in drying circuit elements, and with actuators that regulate parameters of all elements of drying circuit, which performs the analysis of drying process parameters and sets optimal mode by means of effect of control signals on actuators of drying circuit elements, and sprayer is made in the form of acoustic nozzle for spraying of liquids and contains resonator that is made in the form of at least one spherical cavity, which is installed in end wall of casing that faces distributing head, at that spherical cavity is connected with calibrated opening to gap between vertical opening in end wall of casing and rod of distributing head, at that in the cross-section that is perpendicular to axis of rod, gap has annular cross-section, and distributing head is made in the form of casing with the cover in the form of truncated cones that are joined by larger bases, at that in the casing collector in the form of cylindrical cavity is installed, which is connected by annular channel that is formed by external cylindrical cavity of hollow rod and single diameter openings that are coaxial with it, which are made accordingly in cover and casing of distributing head, with at least three channels for solution outlet that are evenly distributed along the circumference and perpendicular to rod axis, at that cut of openings is installed on conical surface of distributing head cover, the incline angle of which determines the root angle of sprayed solution torch.

EFFECT: increase of 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, F26B 17/10, 1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с опорной решеткой, топку со смесительной камерой, турбогазодувку 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 wet material with a screw feeder, a drying chamber with a support grid, a furnace with a mixing chamber, a gas turbine 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.EFFECT: increased drying productivity.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру, в которую через форсунку подается материал, топку со смесительной камерой, вентилятор, причем сушильный агент из топки вентилятором нагнетается параллельным током с распыляемым материалом, а мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком, согласно изобретению она содержит систему очистки отработанного сушильного агента, где он подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке для улавливания пыли, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего сушильный агент направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного сухого материала, а окончательная очистка сушильного агента происходит в рукавном фильтре, в выхлопном тракте которого установлен рециркуляционный клапан, который переключает поток отработанного и очищенного сушильного агента на вход смесительной камеры топки, при этом в схему введен микропроцессор, который соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости псевдоожиженных потоков, установленных в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами, регулирующими параметры всех элементов схемы сушки, который проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки, а форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей резонатор, выполненный в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.This is achieved by the fact that in a spray dryer containing a drying chamber into which material, a furnace with a mixing chamber, and a fan are fed through the nozzle, the drying agent from the furnace being injected by the fan with a parallel current with the sprayed material, and small solid particles of the dried material are deposited on the bottom of the chamber and are discharged by a screw, according to the invention it comprises a system for cleaning the spent drying agent, where it is subjected to preliminary acoustic treatment in an acoustic installation for collecting dust, the optimal parameters for sound processing of fine dust are: sound pressure level 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in the stream of at least 2 g / m ³ , scoring time 1.5 ... 2 s, after which the drying agent is sent to the cyclone with a hopper, where the main part of the carried-out dry material is released, and the final cleaning of the drying agent takes place in a bag filter, in the exhaust duct of which a recirculation valve is installed, which switches the waste stream of this and purified drying agent at the inlet of the furnace mixing chamber, and a microprocessor is introduced into the circuit, which is connected to pressure sensors, temperature, humidity, and fluidized-flow velocity sensors installed in the elements of the drying circuit, and to executive bodies that regulate the parameters of all elements of the drying circuit which analyzes the parameters of the drying process and sets the optimal mode through the action of control signals on the actuators of the drying circuit elements, and the nozzle is made in the idea of an acoustic nozzle for spraying liquids containing a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing the distribution head, the spherical cavity being connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of a of cones connected by large bases, and in the housing there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least three channels evenly distributed around the circumference and perpendicular to the axis of the rod for the outlet of the solution, and a hole cut is located on the conical surface of the lid edelitelnoy head, the slope of which determines the angle of the root flame sprayed solution.

На фиг.1 показана распылительная сушилка; на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.1 shows a spray dryer; figure 2 is a General view of a pneumatic acoustic nozzle.

Распылительная сушилка содержит сушильную камеру 1, в которую через форсунку 2 подается материал. Сушильный агент из топки 7 вентилятором 6 нагнетается параллельным током с распыляемым материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры 1 и отводятся шнеком 3.The spray dryer contains a drying chamber 1 into which material is fed through the nozzle 2. The drying agent from the furnace 7 by the fan 6 is pumped in parallel with the sprayed material. Small solid particles of dried material (up to several microns in size) are deposited on the bottom of chamber 1 and are discharged by screw 3.

В качестве форсунки используется акустическая форсунка 2 (фиг.2), содержащая полый корпус 10 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 18 и полостью 14 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.As a nozzle, an acoustic nozzle 2 (FIG. 2) is used, comprising a hollow body 10 with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 18 and a cavity 14 for a spraying agent entering through the nozzle 12 into the manifold 11 connected through holes 13 with a cavity 14, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 16, жестко связанным с корпусом 10, установлена распределительная головка 26 для подачи исходного раствора через штуцер 15, при этом между стержнем 16 и корпусом 10 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 14, имеется кольцевой зазор 17. Резонатор 18 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 10, обращенной к распределительной головке 26, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 19 с зазором 17 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 10 и стержнем 16 распределительной головки 26. В сечении, перпендикулярном оси стержня 16, зазор 17 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 26 выполнена в виде корпуса 23 с крышкой 22 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 26 расположен коллектор 24 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 27, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 16 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 22 и корпусе 23 распределительной головки 26, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 16 каналами 21 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 21 расположен на конической поверхности крышки 22 распределительной головки 26, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.A distribution head 26 is mounted on the hollow cylindrical rod 16, rigidly connected with the housing 10, for supplying the initial solution through the nozzle 15, and there is an annular gap 17 between the rod 16 and the housing 10 from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 14. Resonator 18 made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 10 facing the distribution head 26, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 19 with a gap 17 between the vertical tverstiem in the end wall of the housing 10 and the rod 16 of the dispensing head 26. In a section perpendicular to the axis of the rod 16, the gap 17 has an annular cross section and the dispensing head 26 is formed as a housing 23 with cover 22 in the form of truncated cones, connected large bases. In the housing of the distribution head 26 there is a collector 24 in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel 27 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 16 and coaxial holes of the same diameter, made respectively in the cover 22 and the housing 23 of the distribution head 26, with at least , three channels 21 for evenly spacing the solution evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 16. The slice of the holes of the channels 21 is located on the conical surface of the cover 22 of the distribution head 26, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 16 распределительной головки 26, и образованный в ее крышке 22 посредством пластины 20, жестко прикрепленной к стержню 16, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 22, по крайней мере, тремя крепежными элементами 28 с образованием радиального кольцевого зазора.The solution exit channel can be made in the form of a radial annular gap (not shown in the drawing) lying in a plane perpendicular to the axis of the rod 16 of the distribution head 26 and formed in its cover 22 by means of a plate 20 rigidly attached to the rod 16, perpendicular to its axis , and associated with the cover 22, at least three fasteners 28 with the formation of a radial annular gap.

Отработавший сушильный агент подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке 8 для улавливания пыли. Оптимальными параметрами для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с. Затем газовый поток направляется в циклон 4 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка агента происходит в рукавном фильтре 5. В выхлопном тракте рукавного фильтра 5 установлен рециркуляционный клапан 9, который по команде от микропроцессора (на чертеже не показано), управляющего процессом оптимизации сушки в зависимости от параметров обрабатываемого материала, может переключить поток отработанного и очищенного сушильного агента на вход смесительной камеры (на чертеже не показано) топки 7. Микропроцессор соединен с датчиками давления, температуры, влажности, скорости псевдоожиженных потоков (на чертеже не показано), установленных в элементах схемы сушки, и с исполнительными органами (на чертеже не показано), регулирующими параметры всех элементов схемы сушки. Микропроцессор проводит анализ параметров протекания процесса сушки и задает оптимальный режим посредством воздействия управляющими сигналами на исполнительные органы элементов схемы сушки.The spent drying agent is subjected to preliminary acoustic treatment in an acoustic installation 8 for dust collection. The optimal parameters for sound processing of medium-sized dust are: sound pressure level of 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in the stream of at least 2 g / m ³ , scoring time 1.5 ... 2 s. Then the gas stream is sent to cyclone 4 with a hopper, where the main part of the dry material carried away by gases is released, and the final purification of the agent occurs in the bag filter 5. In the exhaust path of the bag filter 5, a recirculation valve 9 is installed, which by command from the microprocessor (not shown in the drawing ), which controls the optimization process of drying depending on the parameters of the processed material, can switch the flow of spent and purified drying agent to the inlet of the mixing chamber (not shown in the drawing) o) the furnace 7. The microprocessor is connected to the pressure transducers, temperature, humidity, velocity fluidized streams (not shown) installed in the drying elements of the circuit, and actuating bodies (not shown) governing the parameters of all elements of the drying circuit. The microprocessor analyzes the parameters of the drying process and sets the optimal mode by applying control signals to the actuators of the drying circuit elements.

Распылительная сушилка работает следующим образом.Spray dryer operates as follows.

В сушилке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения становится столь большой, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15...30 с).A high evaporation rate of moisture is achieved in the dryer due to fine atomization of the dried material in the drying chamber through which the drying agent (heated air or flue gases) moves. When spray drying, the specific evaporation surface becomes so large that the drying process is completed extremely quickly (in about 15 ... 30 s).

В распылительной сушилке материал подается в камеру 1 через форсунку 2. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 4 и рукавном фильтре 5 выбрасывается в атмосферу. Акустическая форсунка 2 для распыливания жидкостей работает следующим образом.In a spray dryer, the material is fed into the chamber 1 through the nozzle 2. The drying agent moves in parallel with the material. Small solid particles of dried material (up to several microns in size) are deposited on the bottom of the chamber and discharged by the screw 3. The spent drying agent, after cleaning from dust in a cyclone 4 and a bag filter 5, is released into the atmosphere. The acoustic nozzle 2 for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 14 воздух направляется в кольцевой зазор 17 между стержнем 16 и корпусом 10, где встречает на своем пути резонатор 18, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 17 посредством калиброванного отверстия 19. В результате прохождения резонатора 18 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 распиливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 26 через полый стержень 16, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 18. Эта пленка 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 крышки 22 распределительной головки 26.A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 12 to a manifold 11 connected through holes 13 to a cavity 14, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 14, air is directed into the annular gap 17 between the rod 16 and the housing 10, where it meets a resonator 18 in its way, made in the form of a spherical cavity connected to the gap 17 by means of a calibrated hole 19. As a result of the passage of the resonator 18 by a spray agent (for example, air ) in the latter, pressure pulsations arise, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to a finer sawing of the solution supplied to the distribution head 26 through the hollow rod 16, from which the solution is supplied in the form of a liquid film blocking the output of the spraying agent from the sound oscillation generator formed by the resonator 18. This film is crushed by acoustic air vibrations into small drops, resulting in the formation of a torch of a sprayed solution with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the horses eskoy surface of the lid 22 of the dispensing head 26.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости их витания и скорости сушильного агента.Spray dryers also work according to the principles of counterflow and mixed current. However, direct flow is especially common, as it allows drying at high temperatures without overheating of the material, and the rate of deposition of particles in this case is the sum of their speed and the speed of the drying agent.

При противотоке скорость осаждения меньше и соответственно больше время пребывания частиц в камере. Это позволяет получать высушенный материал с большей плотностью.In counterflow, the deposition rate is lower and, accordingly, the residence time of particles in the chamber is longer. This allows you to get dried material with a higher density.

Для осаждения мелких частиц (средний размер капель обычно составляет 20...60 мкм) и уменьшения уноса скорость агента в камере, считая на ее полное сечение, обычно не превышает 0,3...0,5 м/с. Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанного агента. Для более равномерного распределения сушильного агента по сечению камеры и хорошего смешивания с каплями высушиваемой жидкости используют ввод газа через штуцер, расположенный касательно к корпусу камеры, или через ряд щелей, по ее окружности.For the deposition of small particles (the average droplet size is usually 20 ... 60 microns) and to reduce entrainment, the speed of the agent in the chamber, considering its full cross section, usually does not exceed 0.3 ... 0.5 m / s. But even at these speeds, entrainment is significant and requires good dedusting of the spent agent. For a more uniform distribution of the drying agent over the cross section of the chamber and good mixing with droplets of the liquid to be dried, a gas inlet is used through a nozzle located tangentially to the chamber body, or through a series of slots, around its circumference.

В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. Таким образом, достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет.In conditions of almost instantaneous drying, the surface temperature of the particles of the material, despite the high temperature of the drying agent, is only slightly higher than the temperature of adiabatic evaporation of a pure liquid. Thus, quick drying is achieved under mild temperature conditions, which allows to obtain a high-quality powdery product that is highly soluble and does not require further grinding. Drying is also possible with coolant when the sprayed material is preheated.

Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых составляет 4000...20000 оборотов в мин.Spraying is carried out by mechanical and pneumatic nozzles, as well as using centrifugal discs, the rotation speed of which is 4000 ... 20,000 rpm.

Claims

1. A spray dryer containing a drying chamber into which material, a furnace with a mixing chamber, a fan is fed through the nozzle, the drying agent being pumped from the furnace by the fan being pumped in parallel with the sprayed material, and small solid particles of the dried material are deposited on the bottom of the chamber and discharged by a screw, characterized in that it contains a cleaning system for the spent drying agent, where it is subjected to preliminary acoustic treatment in an acoustic installation for dust collection, optimal and the parameters of which for sound processing of medium-sized dust are: sound pressure level of 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in the stream of at least 2 g / m ³ , scoring time 1.5-2 s, after which the drying agent is sent into a cyclone with a hopper, where the main part of the dry material carried away by gases is released, and the final cleaning of the drying agent occurs in a bag filter, in the exhaust tract of which a recirculation valve is installed, which switches the flow of waste and cleaned about air to the input of the mixing chamber of the furnace, while the microprocessor is introduced into the circuit, which is connected to pressure sensors, temperature, humidity, air and fluidized flow sensors installed in the elements of the drying circuit, and with executive bodies that regulate the parameters of all elements of the drying circuit, which analyzes the parameters of the drying process and sets the optimal mode by applying control signals to the actuators of the drying circuit elements, and the nozzle is made in the form of an acoustic nozzles for spraying liquids containing a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing the distribution head, wherein the spherical cavity is connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the distribution head shaft moreover, in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of truncated cones, connected by large bases, and in the case there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and coaxial holes of the same diameter, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least three evenly spaced along the circumference and perpendicular to the axis of the rod channels for the exit of the solution, and the cut of the holes is located on the conical surface of the cover of the distribution ovki, the slope of which determines the angle of the root flame sprayed solution.

2. The dryer according to claim 1, characterized in that the channel for the exit of the solution is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the rod of the distribution head, and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and associated with the cover, at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.