RU2412412C1

RU2412412C1 - Drying unit for production of salt out of sea water

Info

Publication number: RU2412412C1
Application number: RU2009144556/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Бабин (RU); Владимир Александрович Бабин; Эдуард Петрович Скорняков (RU); Эдуард Петрович Скорняков
Original assignee: Владимир Александрович Бабин; Эдуард Петрович Скорняков
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: drying unit consists of drying chamber with side surface out of plates with gaps between them for inlet of air into chamber, of sprinklers of sea water in middle part of internal cavity of chamber and of branch for outlet of gas-suspension. The branch is connected to a cyclone. According to the invention the drying chamber of the unit is positioned vertically; in an upper part the case of the chamber it is equipped with a branch for outlet of water steams in air. The branch has a horizontal section, inside of which there is installed a heat exchanger-condenser for water steams. A collector of condensate is arranged under the heat exchanger-condenser. The air outlet of the branch is equipped with an air flow regulator. Also, as a source of drying agent (air) there is used a Rank-Hilsh vortex pipe. Outlet of warm flow of air from this pipe is connected to a tangential branch for supply of drying agent into the case of the drying chamber, while outlet of cold flow of air from the pipe is connected to the heat exchanger-condenser.

EFFECT: production of powder of salt from sea water and production of drinking water.

7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для обессоливания морской воды с получением порошка морской соли и дистиллята.The invention relates to a device for desalting sea water to obtain a powder of sea salt and distillate.

Известны устройства для обессоливания морской воды с использованием различных физических принципов: испарение и конденсация, обратный осмос, вымораживание и др. Все известные устройства для обессоливания решают задачу получения питьевой воды (см., например, КГ 2242432, 2004). Получаемый при этом солевой рассол рассматривается как отходы, которые не утилизируются и нередко служат источником для загрязнения окружающей среды.Known devices for desalting sea water using various physical principles: evaporation and condensation, reverse osmosis, freezing, etc. All known devices for desalination solve the problem of obtaining drinking water (see, for example, KG 2242432, 2004). The resulting brine is considered as waste that is not disposed of and often serves as a source of environmental pollution.

Известны также сушильные установки, которые решают задачу получения сухого продукта в виде порошка. Выделяемые при сушке пары воды вместе с другими примесями, содержащимися в исходном жидком продукте, как правило, выбрасывают в атмосферу.Drying plants are also known that solve the problem of obtaining a dry product in the form of a powder. Water vapors released during drying together with other impurities contained in the initial liquid product are usually emitted into the atmosphere.

Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности является сушильная установка для получения порошков из жидких продуктов, содержащая сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин, установленных с щелевым зазором между смежными пластинами для ввода сушильного агента в камеру, распылителями жидкого продукта во внутренней полости сушильной камеры и патрубком вывода газовзвеси, подключенным к сепарационной системе для выделения готового порошка, при этом камера заключена в корпус с образованием кольцевого зазора для ввода в камеру сушильного агента, подключенного к тангенциальному патрубку, для его подачи (см. RU 2267066, F26B 17/10, 2005).Closest to the proposed installation in technical essence is a drying plant for producing powders from liquid products, containing a drying chamber with a side surface of plates installed with a gap between adjacent plates for introducing a drying agent into the chamber, by spraying a liquid product in the inner cavity of the drying chamber and gas suspension outlet pipe connected to a separation system for separating the finished powder, while the chamber is enclosed in a housing with the formation of an annular gap To enter a drying agent chamber is connected to a tangential pipe for feeding it (see. RU 2267066, F26B 17/10, 2005).

Недостатком известной установки, принятой за прототип, является то, что в ней не обеспечивается получение дистиллята из паров воды, выделяющихся в процессе сушки. Она практически непригодна для целей обессоливания морской воды с выделением порошка соли и получением дистиллята.A disadvantage of the known installation, adopted as a prototype, is that it does not provide distillate from water vapor released during the drying process. It is practically unsuitable for desalination of sea water with the release of salt powder and distillate.

Задача изобретения состояла в создании такой сушильной установки, которая наряду с получением порошка соли из морской воды обеспечивала получение питьевой воды.The objective of the invention was to create such a drying unit, which along with the production of salt powder from sea water provided drinking water.

Указанная задача решается тем, что предложена сушильная установка для получения порошка соли из морской воды, содержащая сушильную камеру с боковой поверхностью из пластин, установленных с щелевым зазором между смежными пластинами для ввода воздуха в камеру, распылителями исходной жидкости во внутренней полости сушильной камеры и патрубком вывода газовзвеси, подключенным к сепарационной камере для выделения готового порошка, при этом сушильная камера заключена в корпус с образованием кольцевого зазора для ввода в камеру воздуха, подключенного к тангенциальному патрубку, для его подачи, в которой согласно изобретению сушильная камера установлена вертикально, и в верхней части корпус снабжен патрубком для отвода паров воды в воздухе, имеющим горизонтальный участок, внутри которого установлен теплообменник-конденсатор паров воды, под которым размещен сборник конденсата, а воздушный выход этого патрубка снабжен регулятором расхода воздуха.This problem is solved by the fact that the proposed drying unit for producing salt powder from sea water, containing a drying chamber with a side surface of plates installed with a gap between adjacent plates for air inlet into the chamber, sprayers of the initial liquid in the inner cavity of the drying chamber and the outlet pipe gas suspension connected to the separation chamber for separating the finished powder, while the drying chamber is enclosed in a housing with the formation of an annular gap for introducing air into the chamber, connected to the tangential nozzle, for its supply, in which, according to the invention, the drying chamber is installed vertically, and in the upper part the housing is equipped with a nozzle for removing water vapor in the air, having a horizontal section, inside of which there is a heat exchanger-condenser of water vapor, under which there is a condensate collector , and the air outlet of this pipe is equipped with an air flow regulator.

Другим отличием установки является то, что в качестве источника воздуха использована вихревая труба Ранка-Хилша, выход теплого потока воздуха из которой соединен с тангенциальным патрубком для подачи воздуха в корпус сушильной камеры, а выход холодного потока воздуха этой трубы соединен с холодильником-конденсатором, установленным в горизонтальном участке патрубка для отвода паров воды.Another difference of the installation is that the Rank-Hilsch vortex tube is used as the air source, the output of the warm air stream from which is connected to the tangential nozzle for supplying air to the body of the drying chamber, and the outlet of the cold air stream of this pipe is connected to the condenser refrigerator installed in the horizontal section of the pipe for the removal of water vapor.

Еще одним отличием установки является то, что в качестве сепарационной камеры для выделения готового порошка соли использован циклон, имеющий тангенциальный ввод, соединенный с патрубком для вывода газовзвеси из сушильной камеры, причем нижняя часть циклона соединена с приемником порошка соли, а верхняя часть циклона соединена с патрубком для вывода газопаровой смеси.Another feature of the installation is that a cyclone having a tangential inlet connected to a nozzle for discharging a gas suspension from the drying chamber is used as a separation chamber for separating the finished salt powder, the lower part of the cyclone connected to the salt powder receiver and the upper part of the cyclone connected to a pipe for outputting a gas-vapor mixture.

В числе отличий установки следует отметить то, что патрубок для вывода газопаровой смеси из циклона имеет горизонтальный участок, внутри которого установлен дополнительный холодильник-конденсатор паров воды, под которым расположен сборник конденсата.Among the differences of the installation, it should be noted that the pipe for removing the gas-vapor mixture from the cyclone has a horizontal section, inside which an additional refrigerator-condenser of water vapor is installed, under which there is a condensate collector.

В предпочтительном варианте выполнения установки теплообменник-конденсатор выполнен в виде пластинчатого теплообменника, трубная полость которого соединена с выходом холодного потока вихревой трубы Ранка-Хилша.In a preferred embodiment of the installation, the heat exchanger-condenser is made in the form of a plate heat exchanger, the tube cavity of which is connected to the outlet of the cold stream of the Rank-Hills vortex tube.

Другим отличием установки является то, что циклон снабжен приспособлением для подогрева его стенок.Another difference of the installation is that the cyclone is equipped with a device for heating its walls.

Еще одним отличием установки является то, что циклон снабжен вибратором для возбуждения колебаний его стенок.Another difference of the installation is that the cyclone is equipped with a vibrator to excite vibrations of its walls.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения установки обеспечивается технический результат, который состоит в том, что с помощью установки получают два продукта: порошок соли и дистиллят воды, которая может быть использована в качестве питьевой воды.Due to the above-mentioned features of the installation, a technical result is achieved, which consists in the fact that two products are obtained using the installation: salt powder and water distillate, which can be used as drinking water.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed installation.

На фиг.2 представлен вид сушильной камеры в разрезе по А-А фиг.1.In Fig.2 presents a view of the drying chamber in section along aa of Fig.1.

На фиг.3 представлен вид вихревой трубки в разрезе по Б-Б фиг.1.In Fig.3 presents a view of a vortex tube in section along BB of Fig.1.

На фиг.4 представлен вид циклона в разрезе по В-В фиг.1.Figure 4 presents a view of the cyclone in section along BB-1.

Установка содержит сушильную камеру 1 с боковой поверхностью из пластин 2, установленных с щелевым зазором 3 между смежными пластинами 2 для ввода воздуха в камеру 1. В камере 1 в средней по высоте ее части установлены распылители 4 морской воды, выполненные в виде сопел, распыляющих воду в виде частиц размером 30-50 мкм. Камера 1 помещена в корпус 5 с образованием кольцевого зазора 6 для ввода в камеру 1 воздуха, подключенного к тангенциальному патрубку 7 для его подачи. Камера 1 установлена вертикально. В нижней части корпус 5 камеры 1 снабжен патрубком 8 для вывода газовзвеси, который подключен к сепарационной камере 9 для выделения готового порошка соли, выполненной в виде циклона. В верхней части корпус 5 камеры 1 снабжен патрубком 10 для отвода паров воды, выделяющихся в сушильной камере 1. Патрубок 10 имеет горизонтальный участок 11, внутри которого установлен теплообменник-конденсатор 12 паров воды, выполненный, например, в виде пластинчатого теплообменника. Трубная полость 13 этого теплообменника соединена с линией 14 для подвода хладоагента. Под теплообменником-конденсатором установлен сборник 15 конденсата, соединенный с линией 16 для вывода конденсата. На выходе горизонтального участка 11 патрубка 10 для отвода паров воды из сушильной камеры 1 установлен регулятор 17 расхода воздуха. Циклон 9 в нижней части снабжен патрубком 18 для вывода сухого порошка соли. В верхней части циклон 9 снабжен патрубком 19 для вывода газопарового потока. Патрубок 19 имеет горизонтальный участок 20, внутри которого установлен дополнительный холодильник-конденсатор 21, который также может быть выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Под холодильником-конденсатором установлен сборник 22 конденсата, соединенный с линией 23 для отвода конденсата. Трубная полость 24 холодильника-конденсатора соединена с линией 25 для подвода хладоагента. Корпус циклона 9 снабжен приспособлением 26 для его подогрева, которое может быть выполнено в виде электронагревателя или рубашки, в которую подается теплый (+60 ÷ +80°С) воздух для подогрева. В предпочтительном варианте выполнения установки корпус циклона 9 снабжен вибратором, например электромагнитным вибратором 27, осуществляющим вибрацию стенок корпуса циклона 9 для исключения налипания частиц соли на внутренней поверхности циклона 9.The installation comprises a drying chamber 1 with a lateral surface of plates 2 installed with a slotted gap 3 between adjacent plates 2 for introducing air into the chamber 1. In the chamber 1, in the middle part of it, there are mounted 4 sea water sprayers made in the form of nozzles spraying water in the form of particles with a size of 30-50 microns. The chamber 1 is placed in the housing 5 with the formation of an annular gap 6 for input into the chamber 1 of the air connected to the tangential pipe 7 for its supply. Camera 1 is mounted vertically. In the lower part, the housing 5 of the chamber 1 is equipped with a nozzle 8 for outputting a gas suspension, which is connected to the separation chamber 9 to separate the finished salt powder, made in the form of a cyclone. In the upper part, the housing 5 of the chamber 1 is equipped with a pipe 10 for discharging water vapor released in the drying chamber 1. The pipe 10 has a horizontal section 11, inside of which a water vapor heat exchanger-condenser 12 is installed, made, for example, in the form of a plate heat exchanger. The tube cavity 13 of this heat exchanger is connected to a line 14 for supplying a refrigerant. A condensate collector 15 is mounted under the heat exchanger-condenser, connected to the line 16 for condensate discharge. At the exit of the horizontal section 11 of the pipe 10 for the removal of water vapor from the drying chamber 1 is installed air flow regulator 17. The cyclone 9 in the lower part is equipped with a pipe 18 for outputting dry salt powder. In the upper part, the cyclone 9 is equipped with a pipe 19 for outputting a gas-vapor stream. The pipe 19 has a horizontal section 20, inside which an additional refrigerator-condenser 21 is installed, which can also be made in the form of a plate heat exchanger. A condensate collector 22 is mounted under the condenser refrigerator, connected to the condensate drain line 23. The tube cavity 24 of the condenser refrigerator is connected to a line 25 for supplying a refrigerant. The cyclone body 9 is equipped with a device 26 for heating it, which can be made in the form of an electric heater or a jacket into which warm (+60 ÷ + 80 ° С) air is supplied for heating. In a preferred embodiment, the cyclone body 9 is provided with a vibrator, for example an electromagnetic vibrator 27, which vibrates the walls of the cyclone body 9 to prevent salt particles from sticking to the inner surface of the cyclone 9.

В качестве источника сушильного агента (воздуха), подаваемого в тангенциальный патрубок 7 корпуса 5 сушильной камеры 1 и одновременно хладоагента, подаваемого в трубную полость 13 теплообменника-конденсатора 12, может быть использована вихревая трубка 28 Ранка-Хилша. Современные конструкции вихревых труб Ранка-Хилша способны генерировать поток теплого воздуха (+60 ÷ +100°С) и поток холодного воздуха (-20 ÷ 40°С).As a source of the drying agent (air) supplied to the tangential pipe 7 of the housing 5 of the drying chamber 1 and at the same time the refrigerant supplied to the pipe cavity 13 of the heat exchanger-condenser 12, a Rank-Hills vortex tube 28 can be used. Modern designs of Rank-Hillsch vortex tubes are capable of generating a stream of warm air (+60 ÷ + 100 ° С) and a stream of cold air (-20 ÷ 40 ° С).

Труба 28 имеет цилиндрический корпус, снабженный тангенциальным патрубком 29 для подвода сжатого воздуха от насоса 30 (0,5 ÷ 0,7 МПа), патрубком 31 для отвода холодного потока воздуха и патрубком 32 для отвода теплого потока воздуха.The pipe 28 has a cylindrical body equipped with a tangential pipe 29 for supplying compressed air from the pump 30 (0.5 ÷ 0.7 MPa), a pipe 31 for exhausting a cold air stream and a pipe 32 for removing a warm air stream.

Описанная установка работает следующим образом. Поступающий из вихревой трубы 28 поток теплого воздуха подается в тангенциальный патрубок 7, закручивается в кольцевом зазоре 6 и через зазоры 3 между пластинами 2 вводится во внутреннюю полость сушильной камеры 1, в которой происходит распыление исходной морской воды с помощью распылителей 4. Под воздействием закрученного потока сушильного агента (теплого воздуха), выходящего из щелевых зазоров 3 между пластинами 2, частицы распыленной морской воды совершают движение по круговой траектории во взвешенном состоянии за счет того, что приток теплого воздуха в сушильную камеру 1 осуществляется по всему периметру боковой поверхности камеры 1 через щелевые зазоры 3 определенной высоты многоканально с определенным расходом и скоростью. При этом радиальная составляющая вектора скорости потока воздуха в сушильной камере 1 оказывает на частицы морской воды воздействие с силой, не меньшей суммы силы центробежной и силы тяжести, что позволяет частицам морской воды находиться во взвешенном состоянии в камере 1 без соприкосновения их со стенками до превращения частиц морской воды в пар воды и частицы соли. При этом пары воды поднимаются в верхнюю часть камеры 1 и вместе с потоком теплого воздуха выводятся из камеры 1 по патрубку 10 в горизонтальный участок 11 этого патрубка, где пары воды конденсируются на пластинах теплообменника-конденсатора 12 и собираются в сборнике 15 конденсата. Воздух через регулятор расхода 17 выводится из патрубка 11 в атмосферу.The described installation works as follows. The flow of warm air coming from the vortex tube 28 is supplied to the tangential pipe 7, is twisted in the annular gap 6, and through the gaps 3 between the plates 2 is introduced into the internal cavity of the drying chamber 1, in which the source sea water is sprayed using spray guns 4. Under the influence of the swirling stream drying agent (warm air) emerging from the slit gaps 3 between the plates 2, the particles of atomized sea water move along a circular path in a suspended state due to the fact that Of direct air into the drying chamber 1 is carried out along the entire perimeter of the side surface of the chamber 1 through slotted gaps 3 of a certain height multichannel with a certain flow rate and speed. In this case, the radial component of the air flow velocity vector in the drying chamber 1 affects the sea water particles with a force not less than the sum of the centrifugal force and gravity, which allows the sea water particles to be suspended in the chamber 1 without touching the walls until the particles transform seawater into water vapor and salt particles. In this case, water vapor rises to the upper part of the chamber 1 and, together with a stream of warm air, is discharged from the chamber 1 through the pipe 10 to the horizontal section 11 of this pipe, where water vapor is condensed on the plates of the heat exchanger-condenser 12 and collected in the condensate collector 15. Air through the flow regulator 17 is discharged from the pipe 11 into the atmosphere.

Освобожденные от воды частицы соли под действием силы тяжести переходят в нижнюю часть сушильной камеры 1 и потоком теплого воздуха выносятся по патрубку 8 в циклон 9. Благодаря тангенциальному вводу потока газовзвеси в корпус циклона 9 (см. фиг.4) происходит отделение частиц соли от потока теплого воздуха. При этом частицы соли выводятся из циклона 9 по патрубку 18 в приемник порошка соли (не показан). При прохождении частиц соли по круговой траектории во внутреннем объеме циклона 9 происходит их дополнительное подсушивание под действием приспособления 26 для нагрева, которым снабжен корпус циклона 9. Выделяющиеся при этом пары воды в потоке теплого воздуха выводятся по патрубку 19, конденсируются на пластинах холодильника-конденсатора 21, установленного внутри горизонтального участка 20 патрубка 19, и стекают в приемник 22 конденсата. Для предотвращения налипания частиц соли на внутренней поверхности корпуса циклона 9 стенки корпуса циклона подвергаются импульсному и постоянному воздействию вибратора 27.Salt particles freed from water under the influence of gravity pass to the lower part of the drying chamber 1 and are carried out through a pipe 8 into a cyclone 9 by a stream of warm air. Due to the tangential introduction of a gas suspension stream into the cyclone body 9 (see Fig. 4), salt particles are separated from the stream warm air. When this salt particles are removed from the cyclone 9 through the pipe 18 in the receiver of salt powder (not shown). When salt particles pass along a circular path in the inner volume of the cyclone 9, they are additionally dried by the heating device 26, which is equipped with the cyclone body 9. The water vapor released in this flow of warm air is discharged through the pipe 19, condensed on the plates of the refrigerator-condenser 21 installed inside the horizontal section 20 of the pipe 19, and drain into the condensate receiver 22. To prevent the buildup of salt particles on the inner surface of the cyclone body 9, the walls of the cyclone body are subjected to a pulsed and constant action of the vibrator 27.

Таким образом, в результате работы данная установка позволяет получать из морской воды два продукта: дистиллят, который может использоваться в качестве питьевой воды, и порошок морской соли.Thus, as a result of this installation, it is possible to obtain two products from sea water: distillate, which can be used as drinking water, and sea salt powder.

Claims

1. A drying apparatus for producing salt powder from sea water, comprising a drying chamber with a lateral surface of plates installed with a gap between adjacent plates for introducing air into the chamber, sprayers of the initial liquid in the inner cavity of the drying chamber and a gas suspension outlet connected to the separation a chamber for separating the finished powder, while the drying chamber is enclosed in a housing with the formation of an annular gap for introducing into the chamber air connected to the tangential pipe for it supply, characterized in that the drying chamber is installed vertically and in the upper part of the body is equipped with a pipe for the removal of water vapor in the air, having a horizontal section, inside which there is a heat exchanger-condenser of water vapor, under which the condensate collector is located, and the air outlet of this pipe is equipped with a regulator air consumption.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the Rank-Hilsch vortex tube is used as the air source, the output of the warm air stream from which is connected to the tangential pipe for supplying air to the body of the drying chamber, and the outlet of the cold air stream of this pipe is connected to a condenser refrigerator installed in a horizontal section of the pipe for the removal of water vapor.

3. The apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a cyclone having a tangential inlet connected to a pipe for discharging a gas suspension from the drying chamber is used as a separation chamber for separating the finished salt powder, the lower part of the cyclone connected to a salt powder receiver, and the upper part of the cyclone is connected to a nozzle for outputting a gas-vapor mixture.

4. Installation according to claim 3, characterized in that the pipe for withdrawing the gas-vapor mixture from the cyclone has a horizontal section, inside which an additional refrigerator-condenser of water vapor is installed, under which there is a condensate collector.

5. Installation according to claim 3, characterized in that the heat exchanger-condenser is made in the form of a plate heat exchanger, the pipe cavity of which is connected to the outlet of the cold stream of the Rank-Hills vortex tube.

6. Installation according to claim 3, characterized in that the cyclone is provided with a jacket into which warm air is supplied from the Rank-Hills vortex tube.

7. Installation according to claim 3, characterized in that the cyclone is equipped with a vibrator to excite vibrations of its walls.