RU2340850C1

RU2340850C1 - Boiling bed dryer with passive nozzle

Info

Publication number: RU2340850C1
Application number: RU2007123312/06A
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; Ольга Юрьевна Дорушенкова (RU); Ольга Юрьевна Дорушенкова; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: heating, drying.

SUBSTANCE: invention relates to disperse materials drying in boiling bed and may be used in aniline-ink industry, food, pharmaceutical, microbiological, chemical and other industries. Boiling bed dryer with passive nozzle includes housing consisting of cylindrical and tapered parts. Housing accommodates gas-distributing lattice and coolant and solution supply systems. In addition, fender for cleaning passive nozzle realized in the shape of perforated lattice is also available in the housing. Perforated lattice is fixed in the point of cylindrical part transfer to tapered form. At least, two nozzles are located on side surface of tapered housing part. High temperature coolant is supplied to both nozzles as they are installed tangentially to housing and create swirling flow of passive nozzle. Gas-distributing lattice contains pneumatic acoustic injectors inserted into nozzles which are supplied with high-temperature coolant. Housing lid is also equipped with pneumatic injectors inserted into nozzles for high-temperature coolant. Nozzles are provided with cooling enclosures. Dried-out granules are discharged through calibrated opening provided in lattice. Recovery system including acoustic plant, where acoustic agglomeration of fine particles takes place, cyclone and sleeve filter with silo is installed in the lower part of housing. Acoustic injector is represented in the shape of housing with sound vibration generator operating within US frequency range and being in the form of nozzle and annular volume vibrator. Vibrator housing is represented in the form of vertical cylindrical bushing with pipe for air supply located in its upper part. Pipe for liquid supply is perpendicular to the above pipe axis. Inside the housing and in axial alignment to housing, bushing with top and bottom flanges is rigidly fixed. Bottom flange is rigidly fixed in groove made in housing, and annular volume vibrator is displaced in axial alignment inside bushing. Volume vibrator is in the shape of cup with tapered surface, which is molded on rod of vibrator d diameter. Retaining disks in the form of elastic blades interacting with internal surface of bushing are implemented in vibrator tail-end part. At least, one nozzle is located in bottom flange at 20°÷40° angle to vibrator axis. Nozzle axis is continued on circle being in the middle part of tapered surface. Cone-shaped and cylindrical openings are made on the inner surface of bushing in axial alignment.

EFFECT: improvement of drying efficiency.

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 №201233, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя (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. 201233, F26B 17/10, 1975, containing a housing consisting of a cylindrical and conical parts, which contains a gas distribution grill and a solution and coolant supply 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 за счет интенсификации тепло- и массообмена путем подачи материала в смеси с теплоносителем двумя встречными потоками, один из которых формируется в кипящем слое.The technical result is an increase in drying productivity due to the intensification of heat and mass transfer by feeding the material in a mixture with a coolant by two counter flows, one of which is formed in a fluidized bed.

Это достигается тем, что сушилка кипящего слоя с инертной насадкой содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя, согласно изобретению она дополнительно содержит отбойник для очистки инертной насадки, выполненный в виде перфорированной решетки, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса в коническую часть, а на боковой поверхности конической части корпуса размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертной насадки, при этом газораспределительная решетка содержит пневматические акустические форсунки, вставленные в сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, а крышка корпуса также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушенных гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие, 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 акустическая форсунка выполнена в виде корпуса с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, при этом внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, 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 20°÷40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхностью, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.This is achieved by the fact that the fluidized bed dryer with an inert nozzle contains a housing consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grill and solution and coolant supply systems are placed, according to the invention it additionally contains a chipper for cleaning the inert nozzle, made in the form of a perforated grate, fixed at the junction of the cylindrical part of the body into the conical part, and on the side surface of the conical part of the body placed at least two nozzles into which t high-temperature coolant, they are installed tangentially to the casing and create a rotating flow of inert nozzle, while the gas distribution grill contains pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles, into which the high-temperature coolant is supplied, and the lid of the casing is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles for the high-temperature coolant moreover, the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules in the grate a calibrated a hole, 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 acoustic nozzle is made in the form of a housing with an ultrasonic frequency range sound generator 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 air, and perpendicular to its axis, there is a tube for supplying fluid, while inside the housing, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and an annular volume resonator is located inside the sleeve 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 rear part there are fixing discs made in the form of elastic petals interacting with the inner surface the surface of the sleeve, and at least one nozzle is located in the lower flange at an angle of 20 ° ÷ 40 ° to the axis of the resonator, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface, and coaxial conical on the inner surface of the sleeve and cylindrical holes.

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.

Сушилка кипящего слоя с инертной насадкой содержит корпус 1, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка 2, инертная насадка 11, отбойник для очистки инертной насадки, выполненный в виде перфорированной решетки 10, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса 1 в коническую часть. Инертная насадка 11 находится между газораспределительной решеткой 2 и перфорированной решеткой 10. На боковой поверхности конической части корпуса 1 размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, причем они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертной насадки 11.The fluidized bed dryer with an inert nozzle comprises a housing 1, consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grid 2, an inert nozzle 11, a chipper for cleaning the inert nozzle, made in the form of a perforated grid 10, fixed at the junction of the cylindrical part of the housing 1, are located conical part. An inert nozzle 11 is located between the gas distribution grill 2 and the perforated grill 10. At least two nozzles are placed on the lateral surface of the conical part of the housing 1, which supply a high-temperature coolant, and they are installed tangentially to the housing and create a rotating flow of the inert nozzle 11.

Газораспределительная решетка 2 содержит пневматические акустические форсунки 3, вставленные в сопла 4, в которые подают высокотемпературный теплоноситель. Крышка 5 корпуса сушилки также оборудована пневматическими акустическими форсунками 6, вставленными в сопла 7 для высокотемпературного теплоносителя. Сопла заключены в охлаждающий кожух 8. Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие 9. Отбойник для очистки инертной насадки 11 может быть выполнен в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (на чертеже не показано), связанных или соприкасающихся одна с другой.The gas distribution grill 2 contains pneumatic acoustic nozzles 3 inserted into nozzles 4 into which a high-temperature coolant is supplied. The cover 5 of the dryer body is also equipped with pneumatic acoustic nozzles 6 inserted into nozzles 7 for a high-temperature coolant. The nozzles are enclosed in a cooling casing 8. For unloading the dried granules, a calibrated hole is provided in the grate 9. The chipper for cleaning the inert nozzle 11 can be made in the form of a packet of grids assembled from metal springs (not shown in the drawing), connected or in contact with each other.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит корпус 16 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона 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 воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка 23 для подвода жидкости. Внутри корпуса 16, соосно ему, жестко закреплена втулка 29 с фланцами 17 и 21 верхним и нижним, причем нижний фланец 21 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 16.The acoustic nozzle (figure 2) contains a housing 16 with an ultrasonic frequency range sound generator placed in the form of a 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 an air supply pipe 22, and perpendicular to its axis is a tube 23 for supplying fluid. Inside the housing 16, coaxially to it, a sleeve 29 is rigidly fixed with flanges 17 and 21 upper and lower, and the lower flange 21 is rigidly fixed in the groove made in the housing 16.

Внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор 20, выполненный в виде чашки 24 с конической поверхностью 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 20°÷40° к оси резонатора 20, причем продолжение оси сопла 25 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхностью 26. На внутренней поверхности втулки 29 выполнены соосные коническое 30 и цилиндрическое 31 отверстия.Inside the sleeve, coaxially to it, is an annular volume resonator 20, made in the form of a cup 24 with a conical surface 26. The cup 24 is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator 20, and fixing discs 27 and 28 made in the form of elastic petals are located in its rear part 19 interacting with the inner surface of the sleeve 29. In the lower flange 21, at least one nozzle 25 is located at an angle of 20 ° ÷ 40 ° to the axis of the resonator 20, and the continuation of the axis of the nozzle 25 lies on a circle located in the middle of the conical surface 26. On the inside The front surface of the sleeve 29 is made coaxial conical 30 and cylindrical 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 1 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 1 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 core lies in the optimal range of values: d1 / d = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора 20 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 20 lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.

Сушилка кипящего слоя с инертной насадкой работает следующим образом.A fluidized bed dryer with an inert nozzle operates as follows.

Раствор (суспензию, пульпу) подают с помощью форсунок 3 и 6 во встречно направленные потоки высокотемпературного теплоносителя. Основное удаление влаги происходит над кипящим слоем, а досушку образующихся гранул осуществляют в кипящем слое, что позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена и грануляции. Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке 2 предусмотрено калиброванное отверстие 9. Исходный раствор распыляется, высушивается, скалывается и уходит через 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 solution (suspension, pulp) is fed using nozzles 3 and 6 into counter-directed flows of a high-temperature coolant. The main moisture removal occurs over the fluidized bed, and the drying of the granules formed is carried out in the fluidized bed, which allows to intensify the processes of heat and mass transfer and granulation. For unloading the dried granules in the grate 2, a calibrated hole 9 is provided. The initial solution is sprayed, dried, chipped and leaves through the nozzle 12 into the collection system: first to the acoustic unit 13, where the fine particles are agglomerated, and then to the cyclone 14 and bag filter 15 with a hopper.

Акустическая форсунка работает следующим образом.The acoustic nozzle operates 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 (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора, и которые способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого через трубку 23 в сопла 25, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности 26 резонатора 20, затем 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 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 (for example, air), pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator, and which contribute to finer atomization of the solution supplied through the tube 23 to the nozzle 25, from where it falls on a circle located in the middle of the conical surface 26 of the resonator 20, then crushed under the influence of acoustic vibrations of air on small droplets, 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 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. A fluidized bed dryer with an inert nozzle, comprising a housing consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grill and solution and coolant supply systems are located, characterized in that it further comprises an inert nozzle chipper, made in the form of a perforated grate, fixed at the junction of the cylindrical part of the body into the conical part, and at least two nozzles are placed on the lateral surface of the conical part of the body, into which high temperature coolant, they are installed tangentially to the casing and create a rotating flow of inert nozzle, while the gas distribution grill contains pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles into which the high-temperature coolant is supplied, and the housing cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles for the high-temperature coolant, the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules, a calibrated hole is provided in the grate, and in the lower part of the housing contains a capture system, which includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper take place, and the acoustic nozzle is made in the form of a housing with an ultrasonic frequency range sound generator in the form of a nozzle and a ring cavity moreover, the housing is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying air, and perpendicular to on the axis there is a tube for supplying fluid, while inside the housing, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and an annular volume resonator made in 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 rear part there are fixing discs made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve, etc. why in the lower flange at least one nozzle is located at an angle of 20 ÷ 40 ° to the axis of the resonator, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface, and coaxial conical and cylindrical holes are made on the inner surface of the sleeve.

2. The 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 housing 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.