RU2348873C1

RU2348873C1 - Dryer for solutions and pulps

Info

Publication number: RU2348873C1
Application number: RU2007124756/06A
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: 2009-03-10

Abstract

FIELD: heating, drying.

SUBSTANCE: invention relates to disperse materials drying technology and may be used in microbiological, food, chemical and other industries. The dryer for solutions and pulps consists of a body, where pneumatic injector for dried solution or pulp supply is located. The solution or pulp is sprayed under furnace gases effect. The material granules being produced in the course of drying process are supplied to gas-distributing lattice and dried completely in the boiling bed created by coolant supplied to the lower part of the body under the lattice. The coolant at the temperature to 200°C is supplied to the lower part of the body under the lattice and though the part of the body, which is separated from the tapered part with gas-distributing lattice by means of the cup with perforated bottom. The coolant is removed through the perforations of cylindrical cup and supplied to entrapping system consisting of an acoustic plant, cyclone and sleeve filter. The pneumatic injector is made acoustic and contains housing with ultrasonic vibrator being installed inside. The ultrasonic vibrator is represented with the nozzle and annular resonant cavity. Beside, the body is implemented as the vertical cylindrical bushing. There is a pipe for air supply on the top of the pipe and a pipe for solution supply perpendicular to the pervious pipe axis. In addition, the bushing with top and bottom flanges is rigidly fixed inside the body and in axial alignment to it. The bottom flange is rigidly fixed in the groove made in the body. The annular resonant cavity is located inside the bushing and in axial alignment to it. It is represented with a cup with tapered surface. The cup is molded on the rod with resonant cavity d diameter. The fixing discs are available in the tail part of the resonant cavity. The discs are implemented in the shape of leaves interacting with the internal surface of the bushing. At least, one nozzle is available on the bottom flange at 20°÷40° angle to resonant cavity axis. In addition, the nozzle axis continuation coincides with the circle being in the middle part of tapered surface. Coaxial conic and cylindrical holes are made on the internal surface of the bushing.

EFFECT: increased drying efficiency.

3 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 3712, 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 3712, 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. Это достигается тем, что в сушилке для растворов и суспензий, содержащей корпус, в котором расположена пневматическая форсунка для подачи высушиваемого раствора или суспензии, который распыляется под действием топочных газов, а образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку, согласно изобретению, теплоноситель с температурой до 200°С поступает в нижнюю часть корпуса под решетку через часть корпуса, отделенную от конической части корпуса с газораспределительной решеткой посредством стакана с перфорированным дном, а удаляется через отверстия перфорированной части цилиндрического стакана обечайки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, пневматическая форсунка выполнена акустической и содержит 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 раствора, 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.The technical result is an increase in drying performance. This is achieved by the fact that in the dryer for solutions and suspensions containing a housing in which there is a pneumatic nozzle for supplying a dried solution or suspension, which is sprayed under the influence of flue gases, and the granules of the material formed during the drying process fall on the gas distribution grid and are dried in a fluidized bed created by the coolant entering the lower part of the housing under the grill, according to the invention, the coolant with a temperature of up to 200 ° C enters the lower part of the housing under the grill in an hour l of the casing, separated from the conical part of the casing with the gas distribution grill by means of a glass with a perforated bottom, and is removed through the holes of the perforated part of the cylindrical glass of the shell into a trapping system consisting of an acoustic unit, a cyclone and a bag filter, the pneumatic nozzle is made acoustic and contains a housing with an inside a 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 cylinder sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying air, perpendicular to its axis there is a tube for supplying a solution, while inside the case, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, the lower flange being 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 the fixing diameters are located in its rear part skis 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 part conical surface, and on the inner surface of the sleeve made coaxial conical and cylindrical holes.

На фиг.1 показана схема сушилки для растворов и суспензий, на фиг.2 - схема акустической пневматической форсунки.Figure 1 shows a diagram of a dryer for solutions and suspensions, figure 2 is a diagram of an acoustic pneumatic nozzle.

Сушилка для растворов и суспензий содержит корпус 1, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка 2 для подачи высушиваемого раствора (или суспензии), который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°С. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°С. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана 13 с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°С. Для стабилизации процесса роста гранул форсунка 2 заключена в цилиндрический стакан 4, обеспечивающий направленное движение газов и высушиваемого материала во встречном потоке с теплоносителем, подаваемым под решетку. Отработанные газы отводятся через коллектор 5, выполненный в виде охватывающей перфорированную часть 7 цилиндрического стакана 4 обечайки 8. Коллектор 5 связывает верхнюю часть корпуса 1 через патрубок 9 с акустической установкой 14, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, которые затем поступают в циклон 15 и в рукавный фильтр 16, а затем в общий бункер (на чертеже не показан). За счет равномерного отсоса отработанных газов (теплоносителя и топочных газов) по всему периметру камеры уменьшается унос мелких частиц, образующих пылевую завесу на пути материала, падающего в кипящий слой. Высушенный материал отводится из центральной части сушилки через течку 6, а отработанные газы удаляются через отверстия перфорированной части 7 цилиндрического стакана в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра.The dryer for solutions and suspensions contains a housing 1 in which an acoustic pneumatic nozzle 2 is located for supplying a dried solution (or suspension), which is sprayed under the influence of flue gases with temperatures up to 900 ° C. Most of the moisture is removed at a constant drying speed, which protects the material from thermal decomposition. The granules of material formed during the drying process fall on the gas distribution grid 3 and are dried in a fluidized bed created by the coolant entering the lower part of the housing under the grid 3 with a temperature of up to 200 ° C. This coolant flow enters through the lower part of the housing 11, separated from the conical part 10 of the housing 1 by the gas distribution grill 3 by means of a glass 13 with a perforated bottom 12, through which the coolant with a temperature of up to 200 ° C. To stabilize the growth process of the granules, the nozzle 2 is enclosed in a cylindrical cup 4, which provides directional movement of gases and the dried material in the oncoming flow with the coolant supplied under the grate. The exhaust gases are discharged through the collector 5, made in the form of a shell 8 surrounding the perforated part 7 of the cylindrical cup 4. The collector 5 connects the upper part of the housing 1 through the pipe 9 to the acoustic unit 14, where the acoustic agglomeration of small particles occurs, which then enter the cyclone 15 and bag filter 16, and then into a common hopper (not shown in the drawing). Due to the uniform suction of the exhaust gases (coolant and flue gases) around the entire perimeter of the chamber, the entrainment of small particles forming a dust curtain in the path of the material falling into the fluidized bed decreases. The dried material is discharged from the central part of the dryer through estrus 6, and the exhaust gases are removed through the openings of the perforated part 7 of the cylindrical glass into a collection system consisting of an acoustic unit, a cyclone and a bag filter.

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 воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 24 для подвода раствора. Внутри корпуса 17, соосно ему, жестко закреплена втулка 30 с фланцами 18 и 22 верхним и нижним, причем нижний фланец 22 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 17. Внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор 21, выполненный 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 cavity 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 air, perpendicular to it axis 24 is a tube for supplying a solution. Inside the housing 17, coaxially to it, a sleeve 30 is rigidly fixed with flanges 18 and 22 upper and lower, and the lower flange 22 is rigidly fixed in the groove made in the housing 17. Inside the sleeve, coaxial to it, is an annular volume resonator 21 made in the form of a cup 25 with a conical 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 30 выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия 31 и 32.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 and cylindrical are made on the inner surface of the sleeve 30 Holes 31 and 32.

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 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 cavity 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: 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 rod lies in the optimal range of values: 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 values: 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.

Топочные газы движутся сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/сек. При этом наиболее горячие газы взаимодействует с наиболее сырым продуктом, и температура газов может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала. Через форсунку 2 подается высушиваемый раствор, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°С.Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет раствор от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°С. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана 13 с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°С.The flue gases move from top to bottom with a free cross-section speed of 0.5 to 1.5 m / s. In this case, the hottest gases interact with the most raw product, and the temperature of the gases may be close to the melting point (decomposition) of the dried material. A dried solution is supplied through nozzle 2, which is sprayed under the influence of flue gases with temperatures up to 900 ° C. The main amount of moisture is removed at a constant drying rate, which protects the solution from thermal decomposition. The granules formed during the drying process fall on the gas distribution grid 3 and are dried in a fluidized bed created by the coolant entering the lower part of the housing under the grid 3 with a temperature of up to 200 ° C. This coolant flow enters through the lower part of the housing 11, separated from the conical part 10 of the housing 1 by the gas distribution grill 3 by means of a glass 13 with a perforated bottom 12, through which the coolant with a temperature of up to 200 ° C.

Канал для выхода раствора представляет собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано).The solution outlet channel is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the rod of the distribution head and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and connected with the cover by at least three fasteners with the formation of a radial annular gap (not shown).

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распиливающий агент подается по трубке 23, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 21. В результате прохождения резонатора 21 распыливающим агентом 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 24 в сопло 26, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 21, затем дробится под воздействием акустических колебаний газа на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с газом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 27 резонатора 21. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows. The sawing agent is fed through a tube 23, where it encounters an annular volume resonator 21 in its path. As a result of the passage of the resonator 21 by the spraying agent, 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 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 acoustic gas vibrations into small droplets, resulting in the formation of a spray torch solution with gas, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 27 of the resonator 21. As a result of drying, fine powders of products with moisture are obtained to 0.8%.

Пневматические 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. Пневматические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.Pneumatic 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. Pneumatic nozzles, like hydraulic nozzles, can be installed one at a time or combined into blocks of up to 50 pieces.

Claims

1. A dryer for solutions and suspensions, comprising a housing in which a pneumatic nozzle for supplying a solution or suspension to be sprayed is sprayed under the influence of flue gases, and the granules of material formed during the drying process fall on the gas distribution grid and are dried in a fluidized bed created by the coolant, entering the lower part of the casing under the grate, characterized in that the coolant with a temperature of up to 200 ° C enters the lower part of the casing under the grate through a part of the casing the conical part of the body with the gas distribution grill by means of a glass with a perforated bottom, and is removed through the holes of the perforated part of the cylindrical glass of the shell into a collection system consisting of an acoustic unit, a cyclone and a bag filter, the pneumatic nozzle is made acoustic and contains a body with an ultrasonic vibration generator located inside a nozzle and an annular volume resonator, the housing being made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve of the part of which there is a tube for supplying air, a tube for supplying a solution is perpendicular to its axis, while the sleeve with the upper and lower flanges is rigidly fixed inside the housing, the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve, coaxial 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 fixing disks made in the form of other 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 of the conical surface, and on the inner the surface of the sleeve is made coaxial conical and cylindrical holes.

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 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.

3. The dryer according to claim 1, characterized in that the channel for the exit of the solution is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the rod of the distribution head, and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and associated with the cover, at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.