RU2525562C1

RU2525562C1 - Water-jet heater

Info

Publication number: RU2525562C1
Application number: RU2013122342/06A
Authority: RU
Inventors: Артем Александрович Селиверстов; Сафар Хабибуллович Загидуллин; Иван Егорович Тимофеев
Original assignee: Артем Александрович Селиверстов; Сафар Хабибуллович Загидуллин; Иван Егорович Тимофеев
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-08-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: water-jet heater is designed as a vertical sectional pneumatic pipe. In its lower section connected to the device for feeding material the exhaust coolant is fed. The middle section of the pneumatic pipe is provided with holes or nozzles placed in the conchiform manifold, in which with fresh coolant is fed. The upper section of the pneumatic pipe is connected to the discharge device where the exhaust coolant is released from the solid phase.

EFFECT: increase in efficiency of use of the coolant and thereby reduction of fuel consumption, uniformity of distribution of coolant over the cross section of the pneumatic pipe and intensification of heat and mass exchange.

4 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к оборудованию для сушки и нагрева материалов во взвешенном состоянии и может найти применение в химической и других отраслях промышленности, в частности, для высушивания и нагрева минеральных солей (хлористого калия) перед прессованием.The proposed solution relates to equipment for drying and heating materials in suspension and can be used in chemical and other industries, in particular, for drying and heating mineral salts (potassium chloride) before pressing.

Известна конструкция сушилки [авторское свидетельство СССР №1325271, F26B 17/10, опубл. 23.07.1987], выполненной в виде вертикальной шахты, снабженной в средней части коническим пережимом, выше которого установлен забрасыватель материала. Для подачи теплоносителя в нижней части шахты на ее боковой поверхности расположены сопла, заключенные в кольцевой газораспределительный коллектор, а для отвода отработанного теплоносителя по оси шахты размещена труба с завихрителем.The design of the dryer is known [USSR copyright certificate No. 1325271, F26B 17/10, publ. 07/23/1987], made in the form of a vertical shaft, equipped in the middle with a conical pinch, above which a material spreader is installed. To supply the coolant in the lower part of the shaft on its lateral surface are nozzles enclosed in an annular gas distribution manifold, and for the removal of the spent coolant along the axis of the shaft there is a pipe with a swirl.

Сушка происходит при ударном взаимодействии радиальных газовых струй, истекающих из сопл, со слоем падающего материала.Drying occurs upon impact interaction of radial gas jets flowing from nozzles with a layer of incident material.

Недостатком описанной сушилки является неравномерность времени пребывания материала в ней и, как следствие, неравномерность сушки особенно при повышении производительности сушилки.The disadvantage of the described dryer is the unevenness of the residence time of the material in it and, as a consequence, the unevenness of drying, especially with increasing productivity of the dryer.

В качестве прототипа может быть использована пневматическая сушилка [патент РФ №2476792, F26B 17/10, опубл. 27.02.2013], содержащая секционную вертикальную цилиндрическую пневмотрубу, устройство для подачи материала и разгрузочное устройство. В ней нижняя секция пневмотрубы соединена с источником атмосферного воздуха и питателем. Средняя секция выполнена в виде двух соосно расположенных обечаек, внутренняя из которых снабжена отверстиями, а в пространство между обечайками - спиральный канал - через тангенциально расположенный патрубок подается теплоноситель. Верхняя секция пневмотрубы соединена с разгрузочным устройством. Секции разделены вставками из теплоизоляционного материала.As a prototype, a pneumatic dryer can be used [RF patent No. 2476792, F26B 17/10, publ. 02/27/2013], containing a sectional vertical cylindrical pneumotube, a device for feeding material and an unloading device. In it, the lower section of the pneumatic pipe is connected to a source of atmospheric air and a feeder. The middle section is made in the form of two coaxially located shells, the inner of which is provided with holes, and a spiral channel is supplied into the space between the shells through the tangentially located nozzle. The upper section of the pneumatic pipe is connected to the unloading device. Sections are separated by inserts of heat-insulating material.

Влажный материал с помощью питателя подается в нижнюю секцию пневмотрубы, подхватывается потоком ненагретого атмосферного воздуха и транспортируется в среднюю секцию, куда через отверстия во внутренней обечайке подаются топочные газы. Поток газовзвеси из средней секции транспортируется через верхнюю секцию в осадительную камеру, где частицы материала выпадают из газового потока, оседают на днище камеры и непрерывно выгружаются из нее.Wet material is fed by a feeder to the lower section of the pneumatic pipe, picked up by a stream of unheated atmospheric air and transported to the middle section, where flue gases are fed through openings in the inner shell. The gas suspension stream from the middle section is transported through the upper section to the precipitation chamber, where particles of material fall out of the gas stream, settle on the bottom of the chamber and are continuously discharged from it.

Недостатком такой сушилки является снижение термического потенциала теплоносителя за счет разбавления его ненагретым атмосферным воздухом, служащим для пневмотранспортирования материала из нижней секции в среднюю.The disadvantage of this dryer is the reduction of the thermal potential of the coolant by diluting it with unheated atmospheric air, which serves to pneumatically transport the material from the lower section to the middle.

Техническим результатом заявляемой конструкции струйного нагревателя является: 1) повышение эффективности использования теплоносителя и, тем самым, снижение расхода топлива; 2) повышение равномерности распределения теплоносителя по сечению пневмотрубы и интенсификация тепломассообмена.The technical result of the claimed design of the jet heater is: 1) increasing the efficiency of use of the coolant and, thereby, reducing fuel consumption; 2) increasing the uniformity of the distribution of the coolant over the cross section of the pneumatic pipe and the intensification of heat and mass transfer.

Технический результат достигается тем, что струйный нагреватель содержит вертикальную секционную пневмотрубу, верхняя секция которой соединена с разгрузочным устройством, нижняя секция соединена с устройством для подачи материала, а средняя секция снабжена отверстиями или соплами для ввода теплоносителя, причем отверстия или сопла заключены в улиткообразный коллектор, в который подается свежий теплоноситель, а в нижнюю секцию пневмотрубы подается отработанный теплоноситель.The technical result is achieved in that the jet heater contains a vertical sectional pneumatic tube, the upper section of which is connected to the discharge device, the lower section is connected to the device for supplying material, and the middle section is equipped with holes or nozzles for introducing the coolant, and the holes or nozzles are enclosed in a coiled collector, into which fresh coolant is supplied, and the spent coolant is fed into the lower section of the pneumatic tube.

Отработанный теплоноситель, очищенный от пыли после других сушильных аппаратов либо отбираемый на выходе из струйного нагревателя, подается в нижнюю секцию пневмотрубы для повышения эффективности использования тепла, поскольку рециркуляция теплоносителя позволяет снизить расход топлива на нагрев и сушку материала.The spent heat carrier, cleaned of dust after other dryers or taken at the outlet of the jet heater, is fed to the lower section of the pneumatic pipe to increase the efficiency of heat use, since the heat carrier recirculation allows to reduce fuel consumption for heating and drying of the material.

Для повышения равномерности распределения теплоносителя по сечению пневмотрубы его подача осуществляется через улиткообразный коллектор, рассчитанный таким образом, чтобы внутри него поддерживалось постоянное статическое давление. За счет этого струи теплоносителя проникают внутрь пневмотрубы в направлении, наиболее приближенном к радиальному, и равномерно распределяются по сечению трубы, повышая равномерность нагрева (сушки).To increase the uniformity of the distribution of the coolant over the cross section of the pneumatic pipe, it is supplied through a cochlear-shaped manifold, designed so that a constant static pressure is maintained inside it. Due to this, the coolant jets penetrate into the pneumatic tubes in the direction closest to the radial one and are evenly distributed over the pipe section, increasing the uniformity of heating (drying).

При обработке материалов, склонных к измельчению при соударении со стенками или за счет термических напряжений, снижению дробления частиц способствует отдув частиц материала от стенок теплоносителем в средней секции и малое время взаимодействия, предотвращающее перегрев частиц.When processing materials that are prone to grinding due to collision with walls or due to thermal stresses, particle crushing is facilitated by blowing particles of material from the walls with a coolant in the middle section and short interaction time, which prevents overheating of particles.

С целью интенсификации тепломассообмена для материалов, не склонных к измельчению, целесообразно создавать условия нестационарного взаимодействия фаз по высоте пневмотрубы, например, путем установки в верхней секции пневмотрубы или в сепарационной камере (разгрузочном устройстве) завихрителей, вставок или иных подобных приспособлений, изменяющих скорость и направление потока газовзвеси.In order to intensify heat and mass transfer for materials that are not prone to grinding, it is advisable to create conditions for unsteady phase interaction along the height of the pneumatic pipe, for example, by installing swirls, inserts or other similar devices in the upper section of the pneumatic pipe or in the separation chamber (unloading device) that change the speed and direction gas suspension flow.

Диаметр нижней секции пневмотрубы может быть меньше, чем диаметр внутренней обечайки средней секции.The diameter of the lower section of the pneumatic tube may be less than the diameter of the inner shell of the middle section.

Диаметр нижней секции пневмотрубы может быть меньше диаметра средней в зависимости от соотношения расходов отработанного и свежего теплоносителя, подаваемых в аппарат. Внутренняя обечайка средней секции может быть выполнена в виде расширяющегося кверху конуса, диаметр нижнего основания которого равен диаметру нижней секции, а диаметр верхнего - диаметру верхней секции. Такая форма средней секции не позволит образоваться отложениям материала на участке соединения нижней и средней секций при аварийном прекращении подачи теплоносителя в аппарат.The diameter of the lower section of the pneumatic tube may be less than the average diameter, depending on the ratio of the spent and fresh coolant flow rates supplied to the apparatus. The inner shell of the middle section can be made in the form of a cone expanding upward, the diameter of the lower base of which is equal to the diameter of the lower section, and the diameter of the upper one is the diameter of the upper section. This form of the middle section will not allow deposits of material to form at the junction of the lower and middle sections in the event of an emergency shutdown of the coolant in the apparatus.

Схема предлагаемой конструкции струйного нагревателя представлена на чертеже.A diagram of the proposed design of the jet heater is shown in the drawing.

Струйный нагреватель содержит вертикальную пневмотрубу, включающую 3 секции: нижнюю 1, среднюю 2 и верхнюю 3, улиткообразный коллектор 4, устройство для подачи материала (питатель) 5 и разгрузочное устройство 6.The jet heater contains a vertical pneumatic tube comprising 3 sections: lower 1, middle 2 and upper 3, cochlear collector 4, material feeding device (feeder) 5 and unloading device 6.

Устройство работает следующим образом. Материал, предназначенный для нагрева или сушки, с помощью питателя 5 подается в нижнюю секцию пневмотрубы 1, подхватывается потоком отработанного теплоносителя и транспортируется в вышерасположенную среднюю секцию 2. Свежий теплоноситель проходит по улиткообразному коллектору 4 и через отверстия (сопла) в стенке средней секции проникает внутрь пневмотрубы. Взаимодействие материала с поперечными газовыми струями теплоносителя происходит в условиях активного гидродинамического режима. Восходящий поток газовзвеси транспортируется через верхнюю секцию 3 в разгрузочное устройство 6, где частицы материала выпадают из газового потока и непрерывно выгружаются из него. Освобожденный от твердой фазы отработанный теплоноситель, выводится из разгрузочного устройства в систему очистки, причем часть его (в зависимости от схемы работы аппарата) может отбираться и направляться в нижнюю секцию струйного нагревателя для рециркуляции.The device operates as follows. The material intended for heating or drying, with the help of feeder 5, is fed into the lower section of the pneumatic pipe 1, is picked up by the flow of waste heat carrier and transported to the upper middle section 2. Fresh heat passes through the cochlear-shaped collector 4 and penetrates through the holes (nozzles) in the wall of the middle section pneumotubes. The interaction of the material with transverse gas jets of the coolant occurs under conditions of an active hydrodynamic regime. The upward flow of the gas suspension is transported through the upper section 3 to the discharge device 6, where the particles of material fall out of the gas stream and are continuously discharged from it. The waste coolant freed from the solid phase is discharged from the unloading device to the cleaning system, and part of it (depending on the operation of the apparatus) can be taken out and sent to the lower section of the jet heater for recirculation.

Claims

1. A jet heater comprising a vertical sectional pneumatic tube, the upper section of which is connected to a discharge device, the lower section is connected to a device for supplying material, and the middle section is provided with openings or nozzles for introducing a coolant, characterized in that the openings or nozzles are enclosed in a coiled collector, into which fresh coolant is supplied, and the spent coolant is fed into the lower section of the pneumatic tube.

2. The jet heater according to claim 1, characterized in that the diameter of the lower section of the pneumatic tube is less than the diameter of the inner shell of the middle section.

3. The jet heater according to claim 1, characterized in that the diameter of the lower section of the pneumatic tube is smaller than the diameter of the upper section, and the inner shell of the middle section is made in the form of a cone expanding upwards, the diameter of the lower base being equal to the diameter of the lower section and the diameter of the upper to the diameter top section.

4. Inkjet heater according to one of claims 1, 2, 3, characterized in that swirls, inserts or other similar devices are installed in the upper section of the pneumatic tube or in the unloading device, which change the speed and direction of flow.