RU2328948C1

RU2328948C1 - Spray drier

Info

Publication number: RU2328948C1
Application number: RU2007100046/13A
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; 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: 2008-07-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: drier includes a screw feed charging hopper made of wet material, a drying chamber, a hot-air generator, a ventilation unit, an exhaust air purification system and a dried solution feed system. The drying chamber incorporates a dispenser and a gas-recycling coolant system (nitrogen), which includes an acoustic unit, a dry cyclone collector to allocate from the gas flow, and collect, fine particles, a suction ventilation to feed gas-coolant from the cyclone collector to the wet gas purifier-capacitor. The latter serves for condensation of original product solvent vapors. The hot gas feeding system includes a high-pressure ventilation unit to feed coolant to the hot-air generator, and a drying chamber to heat the gas. The dispenser is made in the form of acoustic jets intended to dispense fluids and containing the body with an acoustic oscillations generator made in the form of nozzles and a resonator made in the form of, at least, one spherical cavity installed at the end of the shell wall facing the distribution head. The spherical cavity is connected by calibrated hole with the gap between the vertical hole in the end of the shell wall and the distribution head rod. The gap has a ring cross section in the section perpendicular to the axis of the rod. The distribution head is made in the form of a shell with a lid in the form of truncated cones jointed by large bases. The shell incorporates a collector made in the form of a cylindrical cavity and connected by a circumferential channel, which is formed by the external cylindrical rod and coaxial holes of the same diapason furnished, respectively, in the lid and the distribution head body, with at least three channels for solution output equally spaced on a circle and perpendicular to the axis rod. Hole cut is made on the conical surface of the lid distribution head, which angle of inclination determines the root spray-cone angle.

EFFECT: improved performance characteristics of the drier.

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 авторскому свидетельству СССР №553424, 03.05.1977, содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха.The closest technical solution to the claimed object is a dryer according to USSR author's certificate No. 553424, 05/03/1977, containing a wet hopper of wet material with a screw feeder, a drying chamber, a heater, a fan and an exhaust air purification system.

Недостатком известной сушилки является сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.A disadvantage of the known dryer is the relatively low drying performance of the final product.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности сушки.The technical result of the invention is to increase the drying performance.

Это достигается тем, что распылительная сушилка содержит загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха, при этом она содержит систему подачи высушиваемого раствора, сушильную камеру с распылительным диском и систему рециркуляции газа-теплоносителя (азота), включающую акустическую установку, сухой циклон для выделения из газового потока и сбора тонких частиц высушенного продукта, всасывающий вентилятор 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 масляный калорифер для нагрева газа, 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 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. Распылитель выполнен в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и 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 the spray dryer contains a hopper of wet material with a screw feeder, a drying chamber, an air heater, a fan and an exhaust air purification system, while it contains a system for supplying a solution to be dried, a drying chamber with a spray disk and a recirculation system for heat carrier gas (nitrogen ), including an acoustic unit, a dry cyclone for separating from the gas stream and collecting fine particles of the dried product, a suction fan for supplying heat carrier gas from the cyclo into a wet scrubber-condenser, which serves to condense the solvent vapor of the initial product and contains a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, the solvent being cooled by cold water in a plate heat exchanger, and the hot gas supply system consists of a high-pressure fan for supplying coolant in the drying chamber, a heater for heating gas heated by hot oil, which is heated to the required temperature in the electric heater and circulation with an oil pump it is fed into an oil heater for gas heating, and the collector and a tank expander for oil are included in the hot oil recirculation system, 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 of 140 ... 150 dB, the frequency of the oscillatory process in the range of 800 ... 1000 Hz, dubbing time in the range of 1.5 ... 2 s. The sprayer is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids, comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and 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 connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod of the distribution head, moreover, in a section perpendicular to the axis of the rod, the azor has an annular cross 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 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 coaxial holes with the same diameter made respectively in the cap and housing of the distribution head, with at least three evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod output channels for a solution, the slice openings located on a conical surface of the dispensing head cover, the slope of which determines the angle of the root flame sprayed solution.

На фиг.1 показана схема распылительной сушилки, на фиг.2 - общий вид акустической форсунки.Figure 1 shows a diagram of a spray dryer, figure 2 is a General view of an 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 пневматическая форсунка (фиг.2), которая содержит полый корпус со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 23 и полостью 19 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 17 в коллектор 16, связанный через отверстия 18 с полостью 19, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.As a sprayer 3, an acoustic pneumatic nozzle is used (Fig. 2), which contains a hollow body with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 23 and a cavity 19 for the spraying agent entering through the nozzle 17 into the manifold 16 connected through holes 18 with a cavity 19, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 21, жестко связанном с корпусом 15, установлена распределительная головка 31 для подачи исходного раствора через штуцер 20, при этом между стержнем 21 и корпусом 15, со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 19, имеется кольцевой зазор 22. Резонатор 23 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 15, обращенной к распределительной головке 31, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 24 с зазором 22 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 15 и стержнем 21 распределительной головки 31. В сечении, перпендикулярном оси стержня 21, зазор 22 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 31 выполнена в виде корпуса 28 с крышкой 27 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 31 расположен коллектор 29 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 32, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 21 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 27 и корпусе 28 распределительной головки 31, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 21 каналами 26 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 26 расположен на конической поверхности крышки 27 распределительной головки 31, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.A distribution head 31 is mounted on the hollow cylindrical rod 21, rigidly connected with the housing 15, for supplying the initial solution through the nozzle 20, while there is an annular gap 22 between the rod 21 and the housing 15, from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 19. 23 is made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 15 facing the distribution head 31, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 24 with a gap 22 between the vertical a hole in the end wall of the housing 15 and the rod 21 of the distribution head 31. In a section perpendicular to the axis of the shaft 21, the gap 22 has an annular cross section, and the distribution head 31 is made in the form of a housing 28 with a cover 27 in the form of truncated cones connected by large bases. A manifold 29 in the form of a cylindrical cavity is located in the housing of the distribution head 31, connected by an annular channel 32 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 21 and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover 27 and the housing 28 of the distribution head 31, with at least , three channels 26 for evenly spacing the solution evenly placed around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 21. The slice of the openings of the channels 26 is located on the conical surface of the cover 27 of the distribution head 31, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Резонатор 23 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 21 распределительной головки 31, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 24 с кольцевым зазором 22 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 15 и стержнем 21 распределительной головки 31. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 21 распределительной головки 31, и образованного в ее крышке 27 посредством пластины 25, жестко прикрепленной к стержню 21, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 27, по крайней мере, тремя крепежными элементами 33 с образованием радиального кольцевого зазора.The resonator 23 may be made in the form of a toroidal cavity (not shown in the drawing), the axis of which is located coaxially with the rod 21 of the distribution head 31, and its cavity is connected by at least one calibrated hole 24 with an annular gap 22 between the vertical hole in the end wall of the housing 15 and the rod 21 of the distribution head 31. The channel for the exit of the solution can be made in the form of a radial annular gap (not shown) lying in a plane perpendicular to the axis of the rod 21 of the distribution head 31, and formed in its cover 27 by means of a plate 25, rigidly attached to the rod 21, perpendicular to its axis, and connected with the cover 27, at least three fasteners 33 with the formation of a radial annular gap.

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 (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 condensate collector (not shown). 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...15 0 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800...10000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5...2 с. Сушилка распылительная работает следующим образом.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 ... 15 0 dB, oscillation process frequency in the range 800 ... 10000 Hz , scoring time in the range of 1.5 ... 2 s. 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 (не показано). Для рециркуляции сконденсированного растворителя служит насос. Форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.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). A pump is used to recycle the condensed solvent. The nozzle for spraying liquids is as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 17 в коллектор 16, связанный через отверстия 18 с полостью 19, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 19 воздух направляется в кольцевой зазор 22 между стержнем 21 и корпусом 15, где встречает на своем пути резонатор 23, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 22 посредством калиброванного отверстия 24. В результате прохождения резонатора 23 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 распределительную головку 31 через полый стержень 21, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 23. 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 27 распределительной головки 31.A spraying agent, for example air, is supplied through a fitting 17 to a manifold 16 connected through holes 18 to a cavity 19, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 19, air is directed into the annular gap 22 between the rod 21 and the housing 15, where it meets a resonator 23 made in the form of a spherical cavity connected to the gap 22 by means of a calibrated hole 24. As a result of the passage of the resonator 23 with 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 finer atomization of the solution supplied to the distribution head 31 through the hollow rod 21, from which the solution is supplied in the form of a liquid film blocking the output of the spraying agent from the sound vibration generator formed by the resonator 23. 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 27 of the dispensing head 31.

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%. 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 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%. 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

A spray dryer containing a wet material hopper with a screw feeder, an exhaust air purification system, a drying solution supply system to a spray chamber and a heat carrier gas recirculation system including an acoustic unit, a dry cyclone to separate the dried product from the gas stream and collect fine particles A suction fan for supplying a heat transfer gas from a cyclone to a wet scrubber-condenser for condensing solvent vapor of a starting product, comprising a spray nozzle for washing liquid, chippers and a condensate collector, the solvent being cooled with cold water in a plate heat exchanger, the hot gas supply system consists of a high-pressure fan for supplying a heat carrier to the drying chamber, an oil heater with an electric heater for heating gas and a circulation oil pump with a system recirculation of hot oil containing the reservoir and tank expander for oil, and the optimal parameters for sound processing in acoustic The average dispersed dust with its concentration in the air stream of at least 2 g / m ³ is as follows: sound pressure level in the range 140 ... 150 dB, oscillation process frequency in the range 800 ... 1000 Hz, sounding time in the range of 1.5. ..2 s, while the sprayer is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids, comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing to races the distribution head, and 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 hollow shaft of the distribution head, in a section perpendicular to the axis of the hollow 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, while in the case there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel formed by an external cylindrical by the 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 channels for outlet of the solution evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the hollow rod, a cut of holes is located on the conical surface of the cover of the distribution head, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray torch.