RU2338983C1

RU2338983C1 - Boiling bed flash dryer with inert nozzle

Info

Publication number: RU2338983C1
Application number: RU2007123313/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Владимировна Голубева (RU); Мария Владимировна Голубева; Лиди Владимировна Колаева (RU); Лидия Владимировна Колаева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва; Елена Владимировна Духанина (RU); Елена Владимировна Духанина; Надежда Игоревна Горнушкина (RU); Надежда Игоревна Горнушкина; Дарь Олеговна Павлова (RU); Дарья Олеговна Павлова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-11-20

Abstract

FIELD: physics; heating.

SUBSTANCE: boiling bed flash dryer with inert nozzle containing body with gas distribution grid, vibrating plates, inert nozzle, atomiser, and vibrator designed as plates mounted in dryer body and pivoting relative to axes. Vibrating plates contains staggered ordered complementary plates of different length at the angle within e.g. 80...40° to vibrating plates. And free vertex of complementary plates at the right vibrating plate faces upwards and one at the left downwards. Atomiser is acoustic and designed as body with in-build ultrasonic generator designed as nozzle and ring cavity resonator. Body is vertical linear bushing containing spray agent supply nozzle in its upper part. Perpendicular to its axis there is fluid supply tube. Lower and upper flanged bush is embedded coaxially in the body. Lower flange is rigidly mounted in groove formed in the body. Bush contains in-built coaxial is conic cup coaxial ring cavity resonator. Cup is molded on the rod of diameter d. Its tail end contains locking disk designed as elastic petals interacting with bush internal surface. Lower flange contains at least one nozzle at the angle to resonator axis. Extension of nozzle axis lays on circle in conic midsection. Bush internal surface contains designed coaxial conic and cylindrical apertures.

EFFECT: higher efficiency of drying.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials in a fluidized bed and can be used in aniline-colorful, food, pharmaceutical, microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №370423, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer for drying solutions, suspensions and pastes in a fluidized bed by.with. USSR No. 370423, F26B 17/10, 1975, comprising a housing with a perforated motionlessly fixed gas distribution grill with an inert nozzle, an atomizer, a vibration mechanism made in the form of plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation about axes kinematically connected with the cam and managed by him according to a given law (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке сжижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя сжижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product, since in a known installation, the liquefaction of a layer of inert bodies is achieved due to the shock effects of the vibrating plates. However, the vibration of the plates is transmitted only to the layer of inert bodies adjacent to them, therefore, the remaining mass of the layer liquefies less intensively, which is especially evident when working on plants with large dimensions.

Технический результат - повышение производительности сушки.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей корпус с газораспределительной решеткой, вибрирующие пластины, инертную насадку, форсунку, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической в виде корпуса с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода распыливающего агента, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, при этом внутри корпуса соосно ему жестко закреплена втулка с фланцами верхним и нижним, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.This is achieved by the fact that in a spray dryer of a fluidized bed with an inert nozzle containing a body with a gas distribution grid, vibrating plates, an inert nozzle, nozzle, a vibration mechanism made in the form of plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation relative to the axes, on the vibrating plates in additional plates of different lengths are rigidly fixed in a checkerboard pattern at an angle to vibrating plates lying in the range, for example, 80 ... 40 °, with free vertices of the additional plates at the right the vibrating plate face up and the left side down, and in the lower part of the housing there is a capture system that includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper take place, and the nozzle is made acoustic in the form of a housing with inside the generator of ultrasonic vibrations in the form of a nozzle and an annular volume resonator, and the housing is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for ode of the spraying agent, a tube for supplying liquid is located perpendicular to its axis, while the sleeve with the upper and lower flanges is coaxially attached to the inside of the housing, the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and an annular volume resonator coaxially located inside the sleeve, made in the form of a cup with a conical surface, while the cup is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator, and fixing disks made in the form of elastic petals are located in its rear part, at least one nozzle at an angle to the axis of the resonator, the value of which lies in the following range of values: 20 ° ÷ 40 °, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle parts of the conical surface, and coaxial conical and cylindrical holes are made on the inner surface of the sleeve.

На фиг.1 изображена распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 - схема акустической форсунки.Figure 1 shows a spray dryer fluidized bed with an inert nozzle, General view; figure 2 is a diagram of an acoustic nozzle.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для паст и растворов - акустическая форсунка 3 для распыливания растворов.The spray dryer of the fluidized bed with an inert nozzle consists of a drying chamber 1 of a cone-shaped rectangular section, in the upper part of which there is a feeder for pastes and solutions - an acoustic nozzle 3 for spraying solutions.

Сушильная камера 1 с газораспределительной решеткой 2 снабжена патрубками ввода 4 и вывода 12 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 6, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30...40°. Вибрирующие пластины 6 на расстоянии примерно ²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 7 в корпусе сушильной камеры с инертной насадкой 5, что позволяет им колебаться относительно осей вала 7. На вибрирующих пластинах 6 в шахматном порядке жестко закреплены под углом к вибрирующим пластинам 6, лежащим в диапазоне, например 80...40°, дополнительные пластины 11 разной длины, причем свободные вершины дополнительных пластин 11 у правой вибрирующей пластины 6 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) - вниз. Дополнительные пластины 11 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.The drying chamber 1 with a gas distribution grid 2 is equipped with nozzles for input 4 and output 12 of the coolant. Inside the chambers there are two (left and right) vibrating plates 6 mounted at a certain angle to the inert material layer, for example 30 ... 40 °. The vibrating plate 6 at a distance about ^_2/3 from the upper end pivotally mounted on the shaft 7 in a drying chamber with inert packing body 5, allowing them to oscillate about the shaft axis 7. On the vibrating plates 6 in a staggered rigidly secured at an angle to the vibrating plates 6, lying in the range, for example, 80 ... 40 °, additional plates 11 of different lengths, the free vertices of additional plates 11 at the right vibrating plate 6 facing up, and at the left (not shown) - down. Additional plates 11 serve for more intensive mixing of the inert nozzle.

Пластины 6 штангами 8 связаны с кулачком 9, а штанги прижимаются к кулачку пружиной 10.The plates 6 with rods 8 are connected to the cam 9, and the rods are pressed against the cam by a spring 10.

Вибрирующие пластины 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала 5 и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 6, профилем кулачка 9 и числом его оборотов. Кулачок 9 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 6.Vibrating plates 6 transmit dynamic and static effects to a layer of inert material 5 and give it a certain law of motion, which is achieved by the angle of inclination of the vibrating plates 6, cam profile 9 and the number of revolutions thereof. Cam 9 is mounted on a drive shaft (not shown). The cam is used to set a specific, for example sinusoidal, law of motion of the vibrating plates 6.

Акустическая форсунка фиг.2 содержит корпус 16 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 18 и кольцевого объемного резонатора 20. Корпус 16 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 22 для подвода распыливающего агента, перпендикулярно ее оси расположена трубка 23 для подвода высушиваемого материала. Внутри корпуса 16 соосно ему жестко закреплена втулка 29 с фланцами: верхним 17 и нижним 21, причем нижний фланец 21 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 16. Внутри втулки 17 соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор 20, выполненный в виде чашки 24 с конической поверхностью 26.The acoustic nozzle of FIG. 2 comprises a housing 16 with an ultrasonic oscillator located inside the nozzle 18 and an annular volume resonator 20. The housing 16 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube 22 for supplying a spray agent, perpendicular to its axis tube 23 for supplying the dried material. Inside the housing 16, a sleeve 29 with flanges: upper 17 and lower 21 is coaxially fixed to it, and the lower flange 21 is rigidly fixed in the groove made in the housing 16. Inside the sleeve 17, an annular volume resonator 20 coaxially arranged in the form of a cup 24 with a conical surface 26.

Чашка 24 запрессована на стержне диаметром d резонатора 20, а в его хвостовой части 19 расположены фиксирующие диски 27 и 28, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 29. В нижнем фланце 21 расположено, по крайней мере, одно сопло 25 под углом к оси резонатора 20, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40, причем продолжение оси сопла 25 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 26. На внутренней поверхности втулки 29 выполнены соосные коническое 30 и цилиндрическое 31 отверстия.The cup 24 is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator 20, and in its rear part 19 there are fixing discs 27 and 28 made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve 29. At least one nozzle 25 is located in the lower flange 21 angle to the axis of the resonator 20, the value of which lies in the following range of values: 20 ° ÷ 40, and the continuation of the axis of the nozzle 25 lies on a circle located in the middle of the conical surface 26. Coaxial conical 30 and cylinders are made on the inner surface of the sleeve 29 31 holes.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров.For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed.

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 20 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 26 и нижней торцевой поверхностью корпуса 16 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3.The ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator 20 to the distance h between the upper base of the conical surface 26 and the lower end surface of the housing 16 lies in the optimal range of values h ₁ / h = 1 ÷ 3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values: d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1 ÷ 3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой работает следующим образом.Spray fluidized bed dryer with an inert nozzle operates as follows.

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 9. Последний через штанги, насаженные на оси вала 7 вибрирующих пластин 6, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 2. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 6 с дополнительными пластинами 11 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 4 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала. После равномерного нагрева сушильной камеры 1 через питатель для паст и растворов - акустическую форсунку 3 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит через газораспределительную решетку 2 и патрубок 12 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 13, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 14 и рукавный фильтр 15 с бункером.The required amount of inert material is loaded into the drying chamber 1, then the drive is turned on, from which the cam 9 rotates. The latter, through the rods mounted on the axis of the shaft 7 of the vibrating plates 6, transmits the movement to the vibrating plates and the gas distribution grid 2. Shock-vibration effects of the vibrating plates 6 s additional plates 11 are transferred to the layer of particles of inert material, which, impacting, make complex circulation movements in the drying chamber 1. A coolant is supplied through the pipe 4, which is heated there is a drying chamber 1 and a layer of inert material. After uniformly heating the drying chamber 1 through the feeder for pastes and solutions - the acoustic nozzle 3 into the drying chamber 1 serves the dried material, which is sprayed or smeared on the upper layer of inert material, then dried, chipped and leaves through the gas distribution grid 2 and the nozzle 12 into the capture system : first to the acoustic unit 13, where the acoustic agglomeration of small particles takes place, and then to the cyclone 14 and bag filter 15 with a hopper.

В предложенной установке газораспределительная решетка 2 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин, связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.In the proposed installation, the gas distribution grid 2 is made in the form of a package of grids assembled from metal springs connected or in contact with one another, which are connected to vibrating plates.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.Such a gas distribution lattice makes it possible to more evenly liquefy a layer of inert bodies due to the oscillatory movement of the vibrating plates and the influence of inertia on them arising from the pulsating compressive-tensile movements of the gas distribution lattice. This design of the gas distribution grid solves the problem of its cleaning when drying sticky materials. The continuous regeneration of the mesh lattice occurs as a result of the constant displacement of the individual lattice elements relative to each other during vibration.

Акустическая форсунка 3 для распыливания высушиваемого материала работает следующим образом.The acoustic nozzle 3 for spraying the dried material works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 22, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 20. В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом, в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию высушиваемого материала, подаваемого через трубку 23 в сопло 25, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 20, затем дробится под воздействием акустических колебаний распыливающего агента на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора высушиваемого материала с распыливающим агентом, угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 26 резонатора 20.A spraying agent, for example air, is supplied through a tube 22, where it encounters an annular volume resonator 20. In the latter, as a result of the passage of the resonator 20 by a spraying agent, pressure pulsations occur in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the atomizing agent contribute to finer atomization of the dried material supplied through the tube 23 to the nozzle 25, from where it enters the circle located in the middle of the conical surface of the resonator 20, then crushes under the influence of the acoustic vibrations of the atomizing agent into small droplets, resulting in the torch of the sprayed solution of the dried material with a spraying agent, the angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 26 of the resonator 20.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.As a result of drying, fine powders of products with a moisture content of up to 0.8% are obtained.

Claims

1. Spray fluidized bed dryer with an inert nozzle, comprising a housing with a gas distribution grill, a vibration mechanism made in the form of vibrating plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation relative to the axes, an inert nozzle and nozzle, characterized in that the vibrating plates are staggered additional plates of different lengths are rigidly fixed at an angle to vibrating plates lying in the range, for example, 80-40 °, and the free vertices of the additional plates at the right are vibrating the plates are facing upwards and downward at the left, and a trapping system is located in the lower part of the housing, which includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper take place, and the nozzle is made acoustic in the form of a housing placed inside generator of ultrasonic vibrations in the form of a nozzle and an annular volume resonator, the housing being made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying a spray of the agent, perpendicular to its axis, there is a tube for supplying fluid, while inside the housing, a sleeve with upper and lower flanges is coaxially fixed to it, with the lower flange rigidly fixed in the groove made in the housing, and an annular volume resonator located coaxially to it made in the form of a cup with a conical surface, while the cup is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator, and in its tail part there are fixing discs made in the form of elastic petals interacting with internal the morning surface of the sleeve, and in the lower flange there is at least one nozzle at an angle to the axis of the resonator, the value of which lies in the range of 20-40 °, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface, and The inner surface of the sleeve is made of coaxial conical and cylindrical holes.

2. The spray dryer according to claim 1, characterized in that the ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator to the distance h between the upper base of the conical surface and the lower end surface of the casing lies in the optimal range of values: h ₁ / h = 1 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values: d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9, the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.