RU2342611C1

RU2342611C1 - Device used for drying solutions and suspensions in inert material fluidised bed

Info

Publication number: RU2342611C1
Application number: RU2007124764/06A
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: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2008-12-27

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to drying method of dispersed materials, and can be used in microbiological, food, chemical and other industries. This is achieved in the following way: device used for drying solutions and suspensions in inert material fluidised bed consists of a drying chamber with an atomiser, a movable gas-distributing grid in lower part of the device, which is made in the form of a rotary hollow punched cylinder engaged with a sprocket wheel, the tooth profile of which corresponds to the form of cylinder punch, and inside the cylinder there arranged are grinding bodies. In addition in the device there provided is an impingement plate which is made in the form of a system of strings located in horizontal planes throughout the section of conical expanding part of a drying chamber and fixed on internal walls thereof with rims. At that strings are fixed between pins in the form of beams thus forming conical surfaces with their tops directed to each other, besides on each rim in its central part there fixed is a disk whereto strings are attached. Atomiser is of acoustic type and consists of a body with an inside located ultrasonic generator in the form of a nozzle and ring resonance chamber. Body is made in the form of a vertically located cylindrical sleeve, in upper part whereof there arranged is an air supply tube, and normal to its axis there located is liquid supply tube, at that inside the body, coaxially therewith there rigidly arranged is a sleeve with upper and lower flanges, besides lower flange is rigidly fixed in a groove made in the body, and inside the sleeve coaxially therewith there arranged is ring resonance chamber made in the form of a cup with conical surface. At that the cup is pressed on a pin with diameter d of resonance chamber, and in its tail end arranged are locking disks made in the form of elastic lobes interacting with sleeve internal surface. In lower flange there located is at least one nozzle at an angle of 20°÷40° to resonance chamber axis, at that continued part of nozzle axis lies on the circle located in the central part of conical surface, and on the sleeve internal surface there made are coaxial conical and cylindrical holes.

EFFECT: improving drying capacity.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials and can be used in microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР № 534624, F26B 3/12, 1964 г., содержащая сушильную камеру с подвижной газораспределительной решеткой в нижней ее части, выполненной в виде вращающегося полого перфорированного цилиндра, находящегося в зацеплении с зубчатым барабаном, профиль зубьев которого соответствует форме перфорации цилиндра, а в полости последнего размещены мелющие тела (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 534624, F26B 3/12, 1964, containing a drying chamber with a movable gas distribution grill in its lower part, made in the form of a rotating hollow perforated cylinder meshed with a gear drum, the tooth profile of which corresponds to the shape of the cylinder perforation, and in cavities of the latter are placed grinding bodies (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 и суспензий в кипящем слое инертных тел, содержащей сушильную камеру с форсункой, подвижной газораспределительной решеткой в нижней ее части, выполненной в виде вращающегося полого перфорированного цилиндра, находящегося в зацеплении с зубчатым барабаном, профиль зубьев которого соответствует форме перфорации цилиндра, а в полости последнего размещены мелющие тела, согласно изобретению в ней дополнительно предусмотрен отбойник, выполненный в виде системы струн, расположенных в горизонтальных плоскостях по всему сечению конической расширяющейся части сушильной камеры и укрепленных на ее внутренних стенках с помощью ободьев, причем струны закреплены между штырями лучеобразно, с образованием конических поверхностей, направленных вершинами друг к другу, причем на каждом из ободьев в центре закреплен диск, к которому присоединяются струны, а форсунка выполнена акустической, содержащей корпус 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 воздуха, 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 поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.This is achieved by the fact that in the installation for drying solutions and suspensions in a fluidized bed of inert bodies containing a drying chamber with a nozzle, a movable gas distribution grid in its lower part, made in the form of a rotating hollow perforated cylinder meshed with a gear drum, the tooth profile of which corresponds to the shape of the perforation of the cylinder, and grinding bodies are located in the cavity of the latter; according to the invention, it additionally provides a chipper made in the form of a system of strings located in the horizontal planes along the entire section of the conical expanding part of the drying chamber and mounted on its inner walls with rims, the strings being fixed between the pins in a beam-like manner, with the formation of conical surfaces directed by the vertices towards each other, with a disk attached to each of the rims in the center the strings are attached, and the nozzle is made acoustic, comprising a housing with an ultrasonic oscillator located inside the nozzle and an annular volume resonator, the housing made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying air, a tube for supplying liquid is perpendicular to its axis, while inside the case, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, and the lower flange is rigidly fixed in a groove made in the housing, and an annular volume resonator arranged in the form of a cup with a conical surface located coaxially with the inside of the sleeve, the cup being 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, with at least one nozzle at an angle of 20 ÷ 40 ° to the axis of the resonator located in the lower flange, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface, and on the inner surface of the sleeve made coaxial conical and cylindrical holes.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - схема акустической пневматической форсунки.Figure 1 shows a diagram of the proposed installation; figure 2 is a section along aa of figure 1; figure 3 is a diagram of an acoustic pneumatic nozzle.

Установка содержит сушильную камеру 1, форсунку 2 (питатель), патрубки 3 и 4 ввода теплоносителя и вывода газовзвеси, полый перфорированный цилиндр 5, размещенный в цилиндрической части 10 сушильной камеры 1, зубчатый барабан 6 с приводом 7, инертные тела 8 и мелющие тела 9.The installation comprises a drying chamber 1, a nozzle 2 (feeder), nozzles 3 and 4 for introducing a coolant and a suspension of gas suspension, a hollow perforated cylinder 5 located in the cylindrical part 10 of the drying chamber 1, a gear drum 6 with a drive 7, inert bodies 8 and grinding bodies 9 .

Для интенсификации процесса очистки инертных тел 8 от высушиваемого материала предусмотрен отбойник, выполненный в виде системы струн, расположенных в горизонтальных плоскостях по всему сечению конической расширяющейся части сушильной камеры 1 и укрепленных на ее внутренних стенках с помощью ободьев 11 и 12. Струны 15 могут быть закреплены между штырями 13 так, как показано на фиг.2, то есть лучеобразно, с образованием конических поверхностей, направленных вершинами друг к другу, причем на каждом из ободьев 11 и 12 в центре закреплен диск 14, к которому присоединяются струны 15.To intensify the process of cleaning inert bodies 8 from the material to be dried, a chipper is provided, made in the form of a system of strings located in horizontal planes over the entire cross section of the conical expanding part of the drying chamber 1 and mounted on its inner walls with rims 11 and 12. The strings 15 can be fixed between the pins 13 as shown in figure 2, that is, radially, with the formation of conical surfaces directed by the vertices to each other, and on each of the rims 11 and 12 in the center is mounted a disk 14, to the cat strings 15 join.

Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 17, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в потоке (воздушном) не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5...2 с, после чего поток направляется в циклон 18 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 19 с бункером 20.Exhaust dusty gases are subjected to preliminary acoustic treatment in acoustic installation 17, the optimal parameters of which for sound processing of medium-fine dust are: sound pressure level of 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in the stream (air) of at least 2 g / m ³ , the scoring time is 1.5 ... 2 s, after which the flow is sent to cyclone 18 with a hopper, where the bulk of the dry material carried away by the gases is released, and the final cleaning of the gases takes place in a bag filter 19 s hopper 20.

Акустическая форсунка (фиг.3) содержит полый корпус 21 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 23 и кольцевого объемного резонатора 25. Корпус 21 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 27 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 28 для подвода раствора или суспензии. Внутри корпуса 21, соосно ему, жестко закреплена втулка 34 с фланцами 22 и 26 верхним и нижним, причем нижний фланец 26 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 21. Соосно втулке 34 расположен кольцевой объемный резонатор 25, выполненный в виде чашки 29 с конической поверхностью 31.The acoustic nozzle (Fig. 3) contains a hollow body 21 with an ultrasonic oscillation generator located inside it in the form of a nozzle 23 and an annular cavity resonator 25. The housing 21 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube 27 for supplying air, perpendicular to it axis 28 is a tube for supplying a solution or suspension. Inside the housing 21, coaxially to it, a sleeve 34 is rigidly fixed with flanges 22 and 26 upper and lower, and the lower flange 26 is rigidly fixed in the groove made in the housing 21. An annular volume resonator 25 is arranged coaxially with the sleeve 34, made in the form of a cup 29 with a conical surface 31.

Чашка 29 запрессована на стержне диаметром d резонатора 25, а в его хвостовой части 24 расположены фиксирующие диски 32 и 33, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 34. В нижнем фланце 26 расположено, по крайней мере, одно сопло 30 под углом 20÷40° к оси резонатора 25, причем продолжение оси сопла 23 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 31. На внутренней поверхности втулки 34 выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия 35 и 36.The cup 29 is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator 25, and in its rear part 24 there are fixing discs 32 and 33 made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve 34. At least one nozzle 30 is located under the bottom flange 26 an angle of 20 ÷ 40 ° to the axis of the resonator 25, and the continuation of the axis of the nozzle 23 lies on a circle located in the middle of the conical surface 31. Coaxial conical and cylindrical holes 35 and 36 are made on the inner surface of the sleeve 34.

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 25 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 31 и нижней торцевой поверхностью корпуса 21 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3;the ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator 25 to the distance h between the upper base of the conical surface 31 and the lower end surface of the housing 21 lies in the optimal range of values h ₁ / h = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 29 резонатора 25 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 29 of the resonator 25 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 29 резонатора 25 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 29 of the resonator 25 to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 29 резонатора 25 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 29 of the resonator 25 to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.

Установка для сушки растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел работает следующим образом.Installation for drying solutions and suspensions in a fluidized bed of inert bodies works as follows.

В установке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления растворов и суспензий в сушильной камере 1, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения становится столь большой, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15...30 с).The installation achieves a high rate of moisture evaporation due to the fine atomization of solutions and suspensions in the drying chamber 1, through which the drying agent (heated air or flue gases) moves. When spray drying, the specific evaporation surface becomes so large that the drying process is completed extremely quickly (in about 15 ... 30 s).

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертных тел 8 и через патрубок 3 подают теплоноситель. После разогрева установки через форсунку 2 подают раствор или суспензию, которые наносятся на инертные тела 8, высушиваются на их поверхности, скалываются и в виде газовзвеси отводятся через патрубок 4. В процессе сушки полый перфорированный цилиндр 5 вращается вокруг горизонтальной оси от привода 7. При помощи зубьев находящегося в зацеплении с цилиндром 5 зубчатого барабана 6 осуществляется прокалывание и очистка перфорации цилиндра 5 от налипшего материала. Попавший внутрь цилиндра 5 материал подсушивается и размалывается мелющими телами 9. Измельченный материал выносится теплоносителем через перфорацию цилиндра 5 в верхнюю часть 16 камеры 1.The required amount of inert bodies 8 is loaded into the drying chamber 1 and the coolant is supplied through the pipe 3. After heating the installation, a nozzle or suspension is fed through the nozzle 2, which are applied to inert bodies 8, dried on their surface, chipped and discharged through the nozzle 4 as a gas suspension. During the drying process, the hollow perforated cylinder 5 rotates around the horizontal axis from the actuator 7. Using the teeth in meshing with the cylinder 5 of the gear drum 6 is piercing and cleaning the perforation of the cylinder 5 from adhering material. Once inside the cylinder 5, the material is dried and grinded by grinding media 9. The crushed material is carried out by the coolant through the perforation of the cylinder 5 to the upper part 16 of the chamber 1.

Предлагаемая сушилка позволяет повысить надежность работы газораспределительной решетки, выполненной в виде вращающегося перфорированного цилиндра 5, благодаря непрерывной очистке ее перфорации. Равномерное распределение теплоносителя по сечению камеры 1 способствует интенсификации процессов сушки и измельчению. Выполнение мелющих тел 9 из несмачивающегося материала, например фторопласта, уменьшает налипание на них высушиваемого материала.The proposed dryer can improve the reliability of the gas distribution grill, made in the form of a rotating perforated cylinder 5, due to the continuous cleaning of its perforation. The uniform distribution of the coolant over the cross section of the chamber 1 contributes to the intensification of drying processes and grinding. The implementation of the grinding bodies 9 of non-wettable material, such as fluoroplastic, reduces the sticking of dried material on them.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 27, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 25. 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 через трубку 28 в сопло 30, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 25, 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 31 резонатора 25. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%. Пневматические акустические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1...1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a tube 27 where it encounters an annular volume resonator 25 in its path. As a result of the passage of the resonator 25 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. The acoustic vibrations of the atomizing agent contribute to finer atomization of the solution supplied through the tube 28 to the nozzle 30, from where it enters the circle located in the middle of the conical surface of the resonator 25, then crumbles under the influence of acoustic air vibrations into small droplets, resulting in the formation of a spray torch solution with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 31 of the resonator 25. As a result of drying, fine powders of products with moisture are obtained up to a 0,8%. Pneumatic acoustic nozzles operate on the principle of spraying a liquid with a high-speed jet of gas or steam supplied under a pressure of 0.1 ... 1.0 MPa. The performance of pneumatic nozzles reaches 12 t / h; they are highly versatile in regulating the shape of the torch, productivity, dispersion of the spray and the ability to spray high viscosity pastes and suspensions.

Распылительные сушилки такого типа применяются для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов.This type of spray dryer is used to dry solutions, suspensions and pasty materials.

Claims

1. Installation for drying solutions and suspensions in a fluidized bed of inert bodies, containing a drying chamber with a nozzle, with a movable gas distribution grid in its lower part, made in the form of a rotating hollow perforated cylinder meshed with a gear drum, the tooth profile of which corresponds to the shape of perforation cylinder, grinding bodies are located in the cavity of the latter, characterized in that it additionally provides a chipper made in the form of a system of strings located in horizontal planes x over the entire cross section of the conical expanding part of the drying chamber and mounted on its inner walls with rims, and the strings are fixed between the pins radially with the formation of conical surfaces directed by the vertices to each other, and on each of the rims in the center a disk is attached to which the strings are attached and the nozzle is made acoustic, comprising a housing with an ultrasonic oscillator located inside the nozzle and an annular volume resonator, the housing being made in the form of a vertical but located cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying air, a tube for supplying liquid is perpendicular to its axis, while inside the case, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, and the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the case, and inside the sleeve, coaxially to it, there is an annular volume resonator 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 p fixing discs are made in the form of elastic petals interacting with the inner 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 parts of the conical surface, and coaxial conical and cylindrical holes are made on the inner surface of the sleeve.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the exhaust dusty gases are subjected to preliminary acoustic treatment in an acoustic installation, the optimal parameters of which for sound processing of fine dust are: sound pressure level of 140 dB or more, vibrational frequency of 900 Hz, dust concentration in stream at least 2 g / m ^3, while insonation 1.5 ... 2 seconds, after which the gas stream is directed into the cyclone to the hopper, where the main part is allocated dry material entrained gases, and a final gas purification roiskhodit in a baghouse hopper.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the height h _{1 of the} annular cavity 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 of 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 of 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 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 d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.