RU2335709C1

RU2335709C1 - Plant for solution drying with passive nozzle

Info

Publication number: RU2335709C1
Application number: RU2007108924/06A
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: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-10-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: plant for solution drying with passive nozzle includes housing with gas-distributing lattice and injector for solution spraying. Heated chamber is located in housing in axial alignment to it. Pipe with radial orifices and expanding nozzle linked to gas-distributing nozzle is connected to the lower part of chamber and intended for supply additional coolant. Injector for solution spraying is implemented as acoustic injector containing resonator in the form of toroidal hollow or, at least, one spherical hollow located in end wall of housing, directed to distributing head. Spherical hollow is linked to gap between vertical opening in end wall and distributing head rod by means of calibrated orifice. In addition, gap cross section is circular in point perpendicular to rod cross section. Distributing head is in the shape of housing with cover represented with truncated cones interconnected by their large basis. Besides, manifold in the form of cylindrical hollow is located inside the housing. Manifold is connected with annular channel formed by external cylindrical surface of hollow rod and coaxial openings of similar diameter provided in distributing head cover and housing. Distributing head is provided with, at least, three channels for solution discharge, which are evenly distributed around and perpendicular to rod axis. In addition, opening shearing is on the tapered surface of distributing head cover and inclination angle defines rooted angle of sprayed solution jet.

EFFECT: improvement of drying efficiency.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сушилкам кипящего слоя и может быть использовано для сушки, например, термочувствительных растворов и паст.The invention relates to fluidized bed dryers and can be used for drying, for example, heat-sensitive solutions and pastes.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №251462, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с газораспределительной решеткой и форсункой для ввода материала, а внутри корпуса соосно ему размещена обогреваемая камера, к нижней части которой подключена труба с радиальными отверстиями и расширяющимся соплом с газораспределительной решеткой для подачи дополнительного теплоносителя (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 251462, F26B 17/10, 1975, containing a housing with a gas distribution grill and a nozzle for introducing material, and a heated chamber coaxially located inside the housing, a pipe with radial holes and an expanding nozzle with a gas distribution grill for feeding is connected to its lower part additional coolant (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 установке для сушки растворов с инертной насадкой, содержащей корпус с газораспределительной решеткой и форсункой для распыления раствора, а внутри корпуса соосно ему размещена обогреваемая камера, к нижней части которой подключена труба с радиальными отверстиями и расширяющимся соплом с газораспределительной решеткой для подачи дополнительного теплоносителя, согласно изобретению форсунка для распыления раствора выполнена в виде акустической форсунки, содержащей резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, 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 the installation for drying solutions with an inert nozzle containing a casing with a gas distribution grid and a nozzle for spraying a solution, and inside the casing, a heated chamber is placed coaxially to it, a pipe with radial openings and an expanding nozzle with a gas distribution grid is connected to its lower part supplying additional coolant, according to the invention, the nozzle for spraying the solution is made in the form of an acoustic nozzle containing a resonator made in the form of a toroidal cavity or at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing 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 rod of the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap 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 a call is located in the housing an 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 housing of the distribution head, with at least three channels uniformly arranged around the circumference and perpendicular to the axis of the rod for solution outlet, and a hole cut is located on the conical surface of the distributor head cover, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray nozzle nnogo solution.

На фиг.1 показана схема установки для сушки растворов с инертной насадкой, на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.Figure 1 shows a diagram of an installation for drying solutions with an inert nozzle, figure 2 is a General view of a pneumatic acoustic nozzle.

Установка для сушки растворов с инертной насадкой содержит корпус 1 (фиг.1) с газораспределительной решеткой 2, внутреннюю камеру 3 с поверхностями нагрева, форсунку 5 для распыления раствора. К нижней части внутренней камеры подведена труба 6, имеющая на выходе расширяющееся сопло 7 с газораспределительной решеткой 8 и снабженная радиальными отверстиями 9, под которыми расположен отражатель 10. Установка работает под разрежением, создаваемым вентилятором 16. Нагрев основного воздуха производится калорифером 12. Подвод дополнительного теплоносителя к трубе 6 производится автономно при помощи вентилятора через калорифер 11. На наружной поверхности корпуса размещен индукционный подогреватель 4. Внутрь камеры засыпают инертные тела кубической, призматической, сферической формы, которые изготавливают, например, из фторопласта (габаритные размеры тел в поперечнике порядка 4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм).Installation for drying solutions with an inert nozzle contains a housing 1 (figure 1) with a gas distribution grill 2, an inner chamber 3 with heating surfaces, a nozzle 5 for spraying the solution. A pipe 6 is brought to the bottom of the inner chamber, having an expanding nozzle 7 with a gas distribution grill 8 at the outlet and provided with radial holes 9 under which a reflector 10 is located. The installation operates under the vacuum created by the fan 16. The main air is heated by an air heater 12. Supply of additional coolant to the pipe 6 is made autonomously by means of a fan through the air heater 11. An inert heater 4 is placed on the outer surface of the casing. Inert bodies are poured inside the chamber cubic, prismatic, spherical shape, which is made, for example, of polytetrafluorethylene (dimensions bodies in diameter of about 4 mm and a height of the working chamber 500 mm).

Установка снабжена системой очистки отработанного теплоносителя, который подвергается предварительной акустической обработке в акустической установке 13, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего он направляется в осадительный циклон 14 с бункером, где выделяется основная часть унесенного теплоносителем сухого материала, а окончательная очистка теплоносителя происходит в рукавном фильтре 15.The installation is equipped with a waste heat carrier cleaning system, which is subjected to preliminary acoustic treatment in acoustic installation 13, the optimal parameters of which for medium-fine dust sound processing are: sound pressure level of 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in the air stream of at least 2 g / m ³ , the scoring time is 1.5 ... 2 s, after which it is sent to precipitation cyclone 14 with a hopper, where the bulk of the dry material carried away by the coolant is released, and final cleaning of the coolant occurs in the bag filter 15.

В качестве форсунки 5 используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая полый корпус 17 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенными в нем резонатором 25 и полостью 21 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.As a nozzle 5, an acoustic nozzle (Fig. 2) is used, comprising a hollow body 17 with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 25 and a cavity 21 for the spraying agent entering through the nozzle 19 into the manifold 18 connected through the holes 20 with a cavity 21, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 23, жестко связанном с корпусом 17, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 22, при этом между стержнем 23 и корпусом 17 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 21, имеется кольцевой зазор 24. Резонатор 25 выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 17, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 26 с зазором 24 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 32. В сечении, перпендикулярном оси стержня 23, зазор 24 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 32 выполнена в виде корпуса 30 с крышкой 29 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 32 расположен коллектор 31 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 34, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 23 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 29 и корпусе 30 распределительной головки 32, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 23 каналами 28 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 28 расположен на конической поверхности крышки 29 распределительной головки 33, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.On the hollow cylindrical rod 23, rigidly connected with the housing 17, a distribution head 32 is installed for supplying the initial solution through the fitting 22, while between the rod 23 and the housing 17 from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 21, there is an annular gap 24. Resonator 25 made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 17 facing the distribution head 32, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 26 with a gap 24 between the vertical tverstiem in the end wall of the housing 17 and the rod 23 of the dispensing head 32. In a section perpendicular to the axis of the rod 23, the gap 24 has an annular cross section and the dispensing head 32 is formed as a housing 30 with cover 29 in the form of truncated cones, connected large bases. A manifold 31 in the form of a cylindrical cavity is located in the housing of the distribution head 32, connected by an annular channel 34 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 23 and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover 29 and the housing 30 of the distribution head 32, with at least three channels 28, evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 23, for the solution to exit. A cut of the openings of the channels 28 is located on the conical surface of the cover 29 of the distribution head 33, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Резонатор 25 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 23 распределительной головки 32, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 26 с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 23 распределительной головки 32, и образованный в ее крышке 29 посредством пластины 27, жестко прикрепленной к стержню 23, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 29, по крайней мере, тремя крепежными элементами 35 с образованием радиального кольцевого зазора.The resonator 25 can be made in the form of a toroidal cavity (not shown), the axis of which is located coaxially with the rod 23 of the distribution head 32, and its cavity is connected by at least one calibrated hole 26 with an annular gap between the vertical hole in the end wall of the housing 17 and the rod 23 of the distribution head 32. 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 23 of the distribution head 32, and it would be formed in the cover 29 by means of plates 27 rigidly attached to the shaft 23, perpendicular to its axis and connected with lid 29, at least three fasteners 35 to form a radial annular gap.

Установка для сушки растворов с инертной насадкой работает следующим образом.Installation for drying solutions with an inert nozzle works as follows.

Раствор или суспензия подается форсункой во внутреннюю камеру на поверхность псевдоожиженного (фонтанирующего) слоя промежуточной дисперсной насадки. Инертные тела обволакиваются пленкой раствора, подсушиваются и попадают в нижнюю часть камеры.The solution or suspension is fed by the nozzle into the inner chamber on the surface of the fluidized (flowing) layer of the intermediate dispersed nozzle. Inert bodies are enveloped with a film of a solution, dried and fall into the lower part of the chamber.

Под действием воздуха, выходящего через отверстия 9, выполняющие роль аэродинамического побудителя, и перепада давления по обе стороны стенок камеры происходит непрерывная циркуляция насадки по замкнутому контуру вокруг стенок камеры и одновременная досушка и отделение готового продукта от инертной насадки. Высушенный материал в виде пыли выносится отработанным теплоносителем и осаждается в пылеулавливающих устройствах. Промежуточная насадка вновь совершает регенеративный цикл, попадая во внутреннюю камеру.Under the action of the air exiting through the openings 9, which act as an aerodynamic stimulator, and the pressure drop on both sides of the chamber walls, the nozzle continuously circulates in a closed circuit around the chamber walls and simultaneously dries and separates the finished product from the inert nozzle. Dried material in the form of dust is carried out by the spent heat carrier and deposited in dust collecting devices. The intermediate nozzle again performs a regenerative cycle, falling into the inner chamber.

Если в качестве инертной насадки используют ферромагнитный материал, то применяется индукционный подогреватель 4, работающий на токе промышленной частоты. При использовании диэлектрической насадки подогреватель выполняется в виде высокочастотной установки. В случае повышения уровня материала во внутренней камере 3 выше заданной величины возрастает сопротивление слоя, что ведет к повышению давления воздуха перед отверстиями газораспределительной решетки 8, а следовательно, и к увеличению расхода воздуха через отверстия 9. В результате возрастает количество материала, вытекающего из внутренней камеры, что в конечном счете приводит к выравниванию уровня слоя. Таким образом, во внутренней камере будет поддерживаться средний заданный уровень инертного дисперсного материала.If ferromagnetic material is used as an inert nozzle, then an induction heater 4 operating at an industrial frequency current is used. When using a dielectric nozzle, the heater is made in the form of a high-frequency installation. In the case of increasing the level of material in the inner chamber 3 above a predetermined value, the layer resistance increases, which leads to an increase in air pressure in front of the openings of the gas distribution grid 8, and therefore to an increase in air flow through the openings 9. As a result, the amount of material flowing out of the inner chamber increases , which ultimately leads to leveling the layer. Thus, the average predetermined level of inert disperse material will be maintained in the inner chamber.

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

Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 21 воздух направляется в кольцевой зазор 24 между стержнем 23 и корпусом 17, где встречает на своем пути резонатор 25, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 24 посредством калиброванного отверстия 26. В результате прохождения резонатора 25 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 32 через полый стержень 23, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 25. 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 29 распределительной головки 32.A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 19 to a manifold 18 connected through openings 20 to a cavity 21, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 21, air is directed into the annular gap 24 between the rod 23 and the housing 17, where it encounters a resonator 25 made in the form of a spherical cavity connected to the gap 24 by means of a calibrated hole 26. As a result of the passage of the resonator 25 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 finer spraying of the solution supplied to the distribution head 32 through the hollow rod 23, 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 25. This film is crushed under the influence of acoustic air vibrations into small drops, as a result of which a torch of a sprayed solution with air is formed, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the horse eskoy surface of the lid 29 of the dispensing head 32.

Теплоноситель (нагретый воздух или топочные газы) вместе с мелкими частицами материала попадает в акустическую колонку, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления. В акустической колонке происходит отделение от теплоносителя пылевых частиц материала, так как под действием звукового поля и связанных с ним колебательных процессов, происходящих в среде, пылевые частицы материала слипаются, т.е. коагулируют, образуя крупные агрегаты, что значительно облегчает последующую очистку теплоносителя в газоочистных аппаратах. На взвешенные в теплоносителе частицы при воздействии акустических колебаний действуют следующие основные факторы: совместное колебание частиц и теплоносителя (газовой среды), динамические силы между соседними частицами. Крупные частицы оседают вниз либо в звуковой колонке, либо поступают в полость, связанную с инерционным пылеотделителем.The coolant (heated air or flue gases), together with small particles of material, enters an acoustic column, the sound vibration parameters of which are adjusted from the control unit. In the acoustic column, dust particles of material are separated from the coolant, since under the influence of the sound field and the associated vibrational processes occurring in the medium, the dust particles of the material stick together, i.e. coagulate, forming large aggregates, which greatly facilitates the subsequent cleaning of the coolant in gas cleaning devices. The following main factors act on particles suspended in the coolant under the influence of acoustic vibrations: the joint oscillation of the particles and the coolant (gaseous medium), dynamic forces between adjacent particles. Large particles settle down either in the sound column or enter the cavity associated with the inertial dust separator.

Оптимальными параметрами для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с. Эти параметры обусловлены тем, что в зависимости от их величины взвешенная частица либо участвует в колебаниях среды (полностью или частично), либо не участвует, так как частицей и средой действуют силы Стокса. Более того, при пропускании звуковых волн через объем газа, находящийся в некотором замкнутом сосуде, в последнем устанавливаются стоячие звуковые волны с образованием узлов (скорость колебаний равна нулю) и пучностей, в которых амплитуда колебаний скорости максимальна. Частота колебательного процесса, равная 900 Гц, создает для концентрации пыли в воздушном потоке, равной не менее 2 г/м³, такую амплитуду звуковой волны, при которой амплитуда скорости газовой частицы, определяемая отношением интенсивности звука (уровень звукового давления 140 дБ и более) к скорости звука в среде, будет находиться в области пучности стоячих звуковых волн в заданном замкнутом сосуде (акустической колонке), что и определяет в конечном счете интенсивность акустической коагуляции, т.е. скорость образования крупных частиц. Время озвучивания 1,5...2 с назначается из условия образования пучности стоячих звуковых волн в заданном замкнутом сосуде. Если время озвучивания будет за пределами диапазона 1,5...2 с, то это приведет к образованию узлов в стоячих волнах (скорость колебаний равна нулю), и, как следствие, к ослаблению эффекта акустической коагуляции.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 air stream of at least 2 g / m ³ , scoring time 1.5 ... 2 s. These parameters are due to the fact that, depending on their size, the suspended particle either participates in the oscillations of the medium (fully or partially) or does not participate, since the Stokes forces act on the particle and the medium. Moreover, when sound waves are passed through a volume of gas located in a closed vessel, standing sound waves are established in the latter with the formation of nodes (the oscillation velocity is zero) and antinodes in which the amplitude of the velocity oscillations is maximum. The frequency of the oscillatory process, equal to 900 Hz, creates for the dust concentration in the air stream equal to at least 2 g / m ³ such an amplitude of the sound wave at which the amplitude of the velocity of the gas particle, determined by the ratio of sound intensity (sound pressure level 140 dB or more) to the speed of sound in the medium, it will be in the antinode region of standing sound waves in a given closed vessel (acoustic column), which ultimately determines the intensity of acoustic coagulation, i.e. the rate of formation of large particles. The scoring time of 1.5 ... 2 s is assigned from the condition of the formation of an antinode of standing sound waves in a given closed vessel. If the scoring time is outside the range of 1.5 ... 2 s, this will lead to the formation of nodes in standing waves (the oscillation speed is zero), and, as a result, to weaken the effect of acoustic coagulation.

Claims

1. Installation for drying solutions with an inert nozzle, comprising a housing with a gas distribution grill and a nozzle for spraying the solution, and a heated chamber coaxially located inside the housing, a pipe with radial holes and an expanding nozzle with a gas distribution grill for supplying additional coolant is connected to its bottom, characterized in that the nozzle for spraying the solution is made in the form of an acoustic nozzle containing a resonator made in the form of a toroidal cavity or, at least a sphere, one spherical cavity located in the end wall of the housing facing 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 rod of 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 truncated cones connected by large bases, and a collector in the form of 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 channels for outlet of the solution uniformly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod, moreover, the slice of the 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 plume.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the axis of the toroidal cavity of the resonator is located coaxially with the rod of the distribution head, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod of the distribution head.

3. The installation 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.