RU2343382C1

RU2343382C1 - Device for spray drying and granulating particulates

Info

Publication number: RU2343382C1
Application number: RU2007124754/06A
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: 2009-01-10

Abstract

FIELD: heating; drying.

SUBSTANCE: present invention pertains to technology of drying particulates and can be used in microbiology, food, chemical and other industries. Device for spray drying and granulating particulates comprises case inside of which there is spray chamber, with atomiser and collector for feeding in the spray agent. The device also has drying chamber with system of cleaning exhaust spray agent, granular inert material on gas distributing array, brought into fluidised state by imparting horizontal oscillations to the spring-loaded case of the drier. The atomiser is acoustic and is in form of case inside of which there is nozzle ultrasonic generator and ring-shaped cavity resonator. The case is in form of cylinder bushing, in the upper part of which there is pipe for feeding in the spray agent, and perpendicular to its axis there is pipe for feeding in the material to be dried. Inside the case, in line with it, bushing with upper and lower flanges is rigidly fixed. The lower flange is rigidly fixed into groove on the case, and inside the bushing, in line with it, there is a ring-shaped cavity resonator in form of cup with conical surface, pressed onto beam with diameter d, equal to the diameter of the resonator. At the tail end of the resonator there are locking disks in form of elastic blades, touching the inner surface of the bushing. In the lower flange there is at least one nozzle at an angle to the axis of the resonator. The extension of the axis of the nozzle lies on circumference located in the middle part of the conical surface. On the inner surface of the bushing there are in-line tapered and cylindrical openings.

EFFECT: increased efficiency of drying.

2 cl, 2 dwg

Description

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №232131, F26B 3/12, 1964 г., содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 232131, F26B 3/12, 1964, containing a drying chamber, a gas distribution system of a drying agent, a solution supply system and an exhaust air purification 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.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в установке для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, содержащей корпус сушильной камеры, снабженный в его верхней части распылительной форсункой и коллектором для подачи распыливающего агента, систему улавливания отработанного распыливающего агента, гранулированный инертный материал, размещенный на газораспределительной решетке, приводимый в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный корпус сушильной камеры посредством вибратора с приводом через серьгу, жестко укрепленную в нижней части корпуса сушильной камеры, при этом предусмотрены упругие, компенсирующие перемещения вставками в верхней и нижней его частях, а высушенный материал вместе с отработанным распыливающим агентом удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из приемника, акустической установки, циклона и рукавного фильтра, отличающейся тем, что 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 высушиваемого материала, 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 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 the installation for spray drying and granulation of dispersed materials, comprising a drying chamber body, equipped with a spray nozzle and a collector for supplying a spraying agent in its upper part, a system for collecting spent spraying agent, a granular inert material placed on a gas distribution grid, driven in a fluidized state by applying horizontal vibrations to the spring-loaded housing of the drying chamber by means of a vibrator driven by a ring that is rigidly fixed in the lower part of the drying chamber body, while elastic, compensating movements by inserts in its upper and lower parts are provided, and the dried material together with the spent spraying agent is removed through the openings of the gas distribution grill into the recovery system, consisting of a receiver, an acoustic unit, cyclone and bag filter, characterized in that the nozzle is made acoustic in the form of a housing with an ultrasonic oscillator located inside the nozzle and the ring volume resonator, and the body is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying a spraying agent, a tube for supplying a dried material is perpendicular to its axis, while a sleeve with upper and lower flanges is coaxially fixed to it inside the body, moreover, the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve coaxially located 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 rear part there are fixing discs 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 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 of the conical surface, and coaxial conical and -cylindrical hole.

На фиг.1 показана схема установки для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, на фиг.2 - схема акустической форсунки.In Fig.1 shows a diagram of an installation for spray drying and granulation of dispersed materials, Fig.2 is a diagram of an acoustic nozzle.

Исходный раствор подают в корпус 1 сушильной камеры (фиг.1), где его распыливает форсунка 2. Прямотоком с высушиваемым материалом подают распыливающий агент, нагнетаемый вентилятором 3 через калорифер 4. Распыливающий агент и суспензию высушиваемого материала попадают в псевдоожиженный слой 5 гранулированного инертного материала, размещенного на газораспределительной решетке 6 и приводимого в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами 13 корпус 1 сушильной камеры посредством вибратора 10 с приводом 11 через серьгу 12, жестко укрепленную в нижней части корпуса. Для того чтобы горизонтальные вибрации не нарушали целостности и прочности установки, предусмотрены упругие, компенсирующие перемещения корпуса 1 посредством вставок 8 и 9 в верхней и нижней части корпуса, соответственно. Распыливающий агент движется сверху вниз, со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/сек. При этом наиболее горячий распиливающий агент взаимодействует с наиболее сырым материалом, и температура распиливающего агента может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала.The initial solution is fed into the casing 1 of the drying chamber (Fig. 1), where the nozzle 2 sprays it. Directly with the material to be dried, a spraying agent is pumped by the fan 3 through the air heater 4. The spraying agent and the suspension of the material to be dried fall into the fluidized bed 5 of granular inert material, placed on the gas distribution grid 6 and driven into a fluidized state by superimposing horizontal vibrations on the housing 1 of the drying chamber spring-loaded by springs 13 by means of a vibrator 10 with drive 11 through the earring 12, rigidly mounted in the lower part of the housing. In order to prevent horizontal vibrations from violating the integrity and strength of the installation, elastic compensating movements of the housing 1 are provided by means of inserts 8 and 9 in the upper and lower parts of the housing, respectively. The spraying agent moves from top to bottom, with a speed in the free section from 0.5 to 1.5 m / s. In this case, the hottest sawing agent interacts with the most raw material, and the temperature of the sawing agent can be close to the melting point (decomposition) of the dried material.

Высушенный материал вместе с отработанным распыливающим агентом удаляется через отверстия газораспределительной решетки 6 в систему улавливания - приемник 7, а оттуда - сначала в акустическую установку 14, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем - в циклон 15 и в рукавный фильтр 16.The dried material together with the spent spraying agent is removed through the openings of the gas distribution grid 6 into the capture system - receiver 7, and from there - first into the acoustic unit 14, where the acoustic agglomeration of small particles takes place, and then into the cyclone 15 and into the bag filter 16.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит полый корпус 17 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 19 и кольцевого объемного резонатора 21. Корпус 17 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 23 для подвода распыливающего агента, перпендикулярно ее оси расположена трубка 24 для подвода суспензии высушиваемого материала. Внутри корпуса 17 соосно ему жестко закреплена втулка 30 с фланцами верхним - 18 и нижним - 22, причем нижний фланец 22 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 17. Внутри втулки 30 соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор 21, выполненной в виде чашки 25 с конической поверхностью 27.The acoustic nozzle (figure 2) contains a hollow body 17 with an ultrasonic oscillation generator located inside it in the form of a nozzle 19 and an annular volume resonator 21. The housing 17 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube 23 for supplying a spraying agent, perpendicular to its axis is a tube 24 for supplying a suspension of the dried material. Inside the housing 17, a sleeve 30 is coaxially fixed to it with a top flange 18 and a lower 22 flanges, and the lower flange 22 is rigidly fixed in a groove made in the housing 17. An annular volume resonator 21 made in the form of a cup 25 s is coaxially located inside the sleeve 30 tapered surface 27.

Чашка 25 запрессована на стержне диаметром d резонатора 21, а в его хвостовой части 20 расположены фиксирующие диски 28 и 29, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 30. В нижнем фланце 22 расположено, по крайней мере, одно сопло 26 под углом к оси резонатора 21, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, причем продолжение оси сопла 26 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 27. На внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое 31 и цилиндрическое 32 отверстия.The cup 25 is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator 21, and in its rear part 20 there are fixing discs 28 and 29 made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve 30. At least one nozzle 26 is located in the lower flange 22 angle to the axis of the resonator 21, the value of which lies in the following range of values: 20 ° ÷ 40 °, and the continuation of the axis of the nozzle 26 lies on a circle located in the middle of the conical surface 27. Coaxial conical 31 and cylinders are made on the inner surface of the sleeve eskoe 32 holes.

Для оптимальной работы форсунки должные 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 21 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 27 и нижней торцевой поверхностью корпуса 17 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3;the ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator 21 to the distance h between the upper base of the conical surface 27 and the lower end surface of the housing 17 lies in the optimal range of values h ₁ / h = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 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 25 of the resonator 21 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;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 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 25 of the resonator 21 to the diameter d of its core lies in the optimal range of d ₁ / d = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 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 25 of the resonator 21 to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.

Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов работает следующим образом.Installation for spray drying and granulation of dispersed materials works as follows.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости их витания и скорости распыливающего агента. Установка позволяет получать тонкодисперсные порошки за счет дополнительного истирания материала в виброкипящем слое инертных гранул. Материал подается в корпус 1 сушильной камеры через форсунку 2, а распыливающий агент движется параллельным током с материалом.Spray dryers also work according to the principles of counterflow and mixed current. However, direct flow is especially common, as it allows drying at high temperatures without overheating of the material, and the rate of deposition of particles in this case is the sum of their speed and the speed of the spray agent. The installation allows to obtain fine powders due to the additional abrasion of the material in a vibro-boiling layer of inert granules. The material is fed into the housing 1 of the drying chamber through the nozzle 2, and the spraying agent moves in parallel with the material.

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

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 23, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 21. В результате прохождения резонатора 21 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 высушиваемого материала, подаваемого через трубку 24 в сопло 26, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 21, затем дробится под воздействием акустических колебаний распыливающего агента на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора высушиваемого материала с распыливающим агентом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 27 резонатора 21.A spraying agent, for example air, is supplied through a tube 23, where it encounters an annular volume resonator 21. In response to the passage of the resonator 21 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 dried material supplied through the tube 24 to the nozzle 26, from where it enters the circle located in the middle of the conical surface of the resonator 21, then crushes under the influence of the acoustic vibrations of the atomizing agent into small droplets, as a result of which torch of a sprayed solution of a dried material with a spraying agent, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 27 res Natori 21.

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.

Пневматические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1…1,6 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительностью, дисперсностью распыла и возможностями распыления высоковязких паст и суспензий. Пневматические акустические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.Pneumatic nozzles work on the principle of spraying a liquid with a high-speed jet of gas or steam supplied under a pressure of 0.1 ... 1.6 MPa. The performance of pneumatic nozzles reaches 12 t / h; they are highly versatile in regulating the shape of the torch, performance, dispersion of the spray and the ability to spray high viscosity pastes and suspensions. Pneumatic acoustic nozzles as well as hydraulic ones can be installed one at a time or combined into blocks of up to 50 pieces.

Claims

1. Installation for spray drying and granulation of dispersed materials, comprising a drying chamber body, equipped with a spray nozzle and a collector for supplying a spraying agent in its upper part, a system for collecting spent spraying agent, a granular inert material placed on a gas distribution grid, brought into a fluidized state by application horizontal vibrations on the spring-loaded housing of the drying chamber by means of a vibrator driven through an earring rigidly fixed в in the lower part of the drying chamber body, in this case elastic, compensating movements by inserts are provided in its upper and lower parts, and the dried material together with the spent spraying agent is removed through the openings of the gas distribution grill into a recovery system consisting of a receiver, an acoustic unit, a cyclone and a hose filter, characterized in that the nozzle is made acoustic in the form of a housing with an ultrasonic oscillation generator located inside it in the form of a nozzle and an annular cavity resonator a, and the body is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying a spraying agent, a tube for supplying a dried material is perpendicular to its axis, while a sleeve with upper and lower flanges is coaxially fixed to it inside the body, the lower the flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve, an annular volume resonator is arranged coaxially to it, made in the form of a cup with a conical surface, while the cup pressed on 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, and at least one nozzle is located in the lower flange at an angle to the resonator axis, 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 of the conical surface, and coaxial conical and cylindrical holes are made on the inner surface of the sleeve.

2. Installation for spray drying and granulation of dispersed materials 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 core 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.