RU2736838C1 - Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation - Google Patents
Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736838C1 RU2736838C1 RU2020116149A RU2020116149A RU2736838C1 RU 2736838 C1 RU2736838 C1 RU 2736838C1 RU 2020116149 A RU2020116149 A RU 2020116149A RU 2020116149 A RU2020116149 A RU 2020116149A RU 2736838 C1 RU2736838 C1 RU 2736838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- vibrating
- gas
- bubbler
- outlet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
- F26B17/26—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by reciprocating or oscillating conveyors propelling materials over stationary surfaces; with movement performed by reciprocating or oscillating shelves, sieves, or trays
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
- F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
- F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
- F26B3/092—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed agitating the fluidised bed, e.g. by vibrating or pulsating
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области производства и переработки сыпучих и трудносыпучих зернистых материалов в аэровиброожиженном слое, в частности для осуществления тепло- и (или) массообменных процессов (нагревание, охлаждение, сушка, абсорбция и др.), а также механических процессов (обеспыливание щебня, песка и др. материалов, очистка газов фильтрованием через слой зернистого материала, перемешивание и др.).The proposed invention relates to the field of production and processing of bulk and hard-flowing granular materials in an air-vibrated bed, in particular for the implementation of heat and (or) mass transfer processes (heating, cooling, drying, absorption, etc.), as well as mechanical processes (dedusting of crushed stone, sand and other materials, gas purification by filtration through a layer of granular material, mixing, etc.).
Изобретение может быть использовано в производстве строительных материалов, химической, сельскохозяйственной, литейной и других отраслях промышленности.The invention can be used in the production of building materials, chemical, agricultural, foundry and other industries.
Известны способы осуществления тепло- и массообменных процессов и классификации частиц, в частности сушки зернистых материалов, в виброкипящем слое путем продувки газообразного теплоносителя через слой сыпучего материала, находящегося на вибрирующей решетке, с продувкой теплоносителя как снизу вверх с образованием аэровиброожиженного слоя [1], так и сверху вниз через виброкипящий слой [2]. Процесс сушки в указанных изобретениях заключается в том, что интенсивное вибрационное воздействие решетки на слой сыпучей среды, находящейся на ней, приводит слой материала в виброкипящее, по существу, виброоожиженное состояние, что обеспечивает разрыхление слоя и интенсивное перемешивание частиц материала в слое, благоприятно влияя на процесс равномерного распределения газовой среды в слое зернистого материала и увеличения поверхности взаимодействия газового агента и частиц материала, что в конечном счете обеспечивает высокую эффективность тепло- и массообмена частиц материала с газообразным теплоносителем, который, проходя через виброкипящий слой материала, передает ему свое тепло и одновременно впитывает в себя испаряющуюся с частиц материала влагу. Далее отходящие из слоя газы уносят влагу из слоя, осушая материал.There are known methods for carrying out heat and mass transfer processes and classifying particles, in particular for drying granular materials, in a vibro-boiling bed by blowing a gaseous heat carrier through a layer of granular material located on a vibrating grate, blowing the heat carrier both from the bottom up to form an aerovibro-fluidized layer [1], so and from top to bottom through the vibroboiling bed [2]. The drying process in these inventions consists in the fact that the intense vibrational effect of the grating on the layer of the granular medium located on it brings the material layer into a vibro-boiling, essentially vibro-fluidized state, which provides loosening of the layer and intensive mixing of the material particles in the layer, having a beneficial effect on the process of uniform distribution of a gaseous medium in a layer of granular material and an increase in the surface of interaction of a gaseous agent and material particles, which ultimately ensures a high efficiency of heat and mass transfer of material particles with a gaseous heat carrier, which, passing through the vibro-boiling layer of material, transfers its heat to it and at the same time absorbs moisture evaporating from material particles. Further, the gases leaving the layer carry away moisture from the layer, drying the material.
Указанные способы сушки сыпучих материалов в виброожиженном слое также эффективно используются для классификации и обеспыливания таких материалов, как торф, песок, щебень и пр., путем уноса мелкой фракции из слоя материала при продувке через решетку и слой материала газообразной среды снизу вверх.These methods of drying bulk materials in a vibro-fluidized bed are also effectively used for the classification and dedusting of materials such as peat, sand, crushed stone, etc., by entrainment of fine fraction from the material layer when blowing through the grate and the material layer of the gaseous medium from the bottom up.
Недостатком приведенных способов является низкая эффективность процессов тепло- и (или) массообмена материала и газообразного теплоносителя, так как не достигается возможность осуществлять процессы при высоких температурах теплоносителя (свыше 700°С) по причине нарушения прочности вибрирующей решетки и значительной температурной деформации ее и корпуса аппарата. Ограничения по использованию более высоких температур теплоносителя снижает эффективность тепло- и массообменных процессов и ограничивает область использования применяемых способов, в частности для осуществления проведения процессов обжига, например керамзита, извести и других материалов.The disadvantage of the above methods is the low efficiency of the processes of heat and (or) mass transfer of material and gaseous coolant, since it is not possible to carry out processes at high temperatures of the coolant (over 700 ° C) due to the violation of the strength of the vibrating grate and significant temperature deformation of it and the body of the apparatus ... Restrictions on the use of higher temperatures of the coolant reduces the efficiency of heat and mass transfer processes and limits the scope of the applied methods, in particular, for carrying out firing processes, for example, expanded clay, lime and other materials.
Также недостатками указанных способов является высокая энергоемкость осуществления тепло- и (или) массообменных и механических процессов, например таких как классификация или обеспыливание материала, вследствие того, что продувку газов производят не только через слой материала, но и через поддерживающую слой вибрирующую решетку, аэродинамическое сопротивление которой относительно велико. Кроме того, эффективность приведенных способов снижается при засорении отверстий решетки зернами материалов, содержащих частицы неправильной (в особенности игольчатой) формы, а также замазывании отверстий решетки материалом, содержащим глинистые или другие частицы, склонные к налипанию к решетке. Забивка отверстий решетки приводит к нарушению аэродинамического режима, тепло- и (или) массообмена и других процессов (обогащения, классификации и пр.), осуществляемых в аэровиброожиженном слое, что, как следствие, снижает эксплуатационную производительность осуществления процессов в связи с необходимостью частой остановки аппаратов для очистки решетки. Все перечисленные недостатки приведенных способов переработки сыпучих материалов в аэровиброожиженном слое обусловлены необходимостью использования вибрирующей решетки, служащей в качестве газораспределительного устройства для ввода в слой потока газа, а также для поддержания расположенного на ней слоя материала и передачи слою вибрации.Also, the disadvantages of these methods are the high energy consumption of the implementation of heat and (or) mass transfer and mechanical processes, for example, such as classification or dedusting of material, due to the fact that gases are blown through not only through the material layer, but also through the vibrating grating supporting the layer, aerodynamic resistance which is relatively large. In addition, the effectiveness of the above methods is reduced when the grid holes are clogged with grains of materials containing particles of irregular (especially needle-like) shapes, as well as when the grid holes are covered with a material containing clay or other particles prone to sticking to the grid. Plugging of the lattice openings leads to a violation of the aerodynamic regime, heat and (or) mass transfer and other processes (enrichment, classification, etc.) carried out in the aerovibro-fluidized layer, which, as a result, reduces the operational efficiency of the processes in connection with the need for frequent stopping of the apparatus to clean the grate. All of the listed disadvantages of the above methods of processing bulk materials in a vibro-fluidized bed are due to the need to use a vibrating grate, which serves as a gas distribution device to enter the gas flow into the bed, as well as to maintain the material layer located on it and transmit vibration to the layer.
Известны также способы осуществления тепло- и массообменных процессов без применения решетки, например путем барботирования через обрабатываемую среду горячих продуктов сгорания с помощью погружных горелок, в частности способ упаривания жидких сред [3]. В качестве устройства, реализующего указанный способ, может служить, например, установка для упаривания жидких отходов [4].There are also known methods for carrying out heat and mass transfer processes without the use of a grate, for example, by bubbling hot combustion products through the medium being processed using submersible burners, in particular, a method for evaporating liquid media [3]. As a device that implements this method, there can be, for example, an installation for the evaporation of liquid waste [4].
Сущность приведенного способа и работы устройства для упаривания жидких сред заключается в том, что при сжигании топлива в камере сгорания горелки образующиеся газообразные продукты сгорания направляются в выходной патрубок горелки, нижняя (выходная) часть которого погружена на некоторую величину в слой упариваемой среды, находящейся в герметичном корпусе аппарата, нижняя часть которого служит в качестве емкости для размещения упариваемой среды. Выходя из патрубка горелки, газы барботируют жидкую среду, образуя при этом множество газообразных пузырьков с большой межфазовой поверхностью, что создает хорошие условия для тепло- и массообмена между горячими газами и жидкостью, вследствие чего непрерывно образуется парогазовая смесь, которая, выходя из слоя жидкости, отводится в виде паров из барботажного аппарата.The essence of the above method and operation of the device for evaporating liquid media is that when fuel is burned in the combustion chamber of the burner, the resulting gaseous combustion products are directed into the outlet of the burner, the lower (outlet) part of which is immersed for a certain amount into the layer of the medium to be evaporated, which is in a sealed the body of the apparatus, the lower part of which serves as a container for the medium to be evaporated. Coming out of the burner pipe, the gases bubbling a liquid medium, while forming a lot of gaseous bubbles with a large interphase surface, which creates good conditions for heat and mass exchange between hot gases and liquid, as a result of which a vapor-gas mixture is continuously formed, which, leaving the liquid layer, is discharged in the form of vapors from the bubbler.
Недостатком приведенного барботажного способа и устройства для его осуществления, в частности упаривания, является низкая эффективность процесса и его высокая энергоемкость по причине высокого аэродинамического сопротивления прохождению газа через плотный слой барботируемой среды.The disadvantage of the above bubbling method and device for its implementation, in particular evaporation, is the low efficiency of the process and its high energy consumption due to the high aerodynamic resistance to the passage of gas through a dense layer of the bubbling medium.
Более эффективный способ осуществления тепло- и (или) массообменных процессов и процессов механической переработки материалов обеспечивается путем барботирования газов через виброкипящий (виброожиженный) слой обрабатываемой среды. Одним из таких способов и устройством для его осуществления является способ очистки воздуха в виброкипящем слое жидкости и устройство для его осуществления [5], принятый за аналог, который заключается в том, что загрязненный пылью газовый поток подают через входной патрубок в цилиндрическую его часть, расположенную в корпусе установки, причем срез стенок нижнего патрубка цилиндрической части, через который выходит газовый поток, располагают с зазором над зеркалом жидкости, находящейся в резервуаре, и создают псевдокипение жидкости с образованием газожидкостной взвеси, а затем отводят газожидкостную взвесь в сепаратор жидкой фазы, освобождают газовый поток от капель жидкости и отводят его из аппарата через выходной патрубок. Образовавшийся в жидкости шлам отводят через трубу, расположенную на дне корпуса резервуара. В отличительной части упомянутого изобретения указывается, что загрязненный газовый поток подают через цилиндрический патрубок, в верхних слоях жидкости размещают вибратор и закрепляют его к корпусу установки посредством упругой перфорированной мембраны, а образование газожидкостной взвеси дополнительно усиливают созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости.A more efficient way of carrying out heat and (or) mass transfer processes and processes of mechanical processing of materials is provided by bubbling gases through a vibro-boiling (vibro-fluidized) layer of the medium being processed. One of such methods and a device for its implementation is a method for purifying air in a vibro-boiling liquid layer and a device for its implementation [5], taken as an analogue, which consists in the fact that a gas stream contaminated with dust is fed through an inlet pipe to its cylindrical part located in the body of the installation, and the cut of the walls of the lower branch pipe of the cylindrical part, through which the gas flow exits, is positioned with a gap above the mirror of the liquid in the tank, and pseudo-boiling of the liquid is created with the formation of a gas-liquid suspension, and then the gas-liquid suspension is removed to the liquid phase separator, the gas flow from liquid droplets and take it out of the apparatus through the outlet. The sludge formed in the liquid is removed through a pipe located at the bottom of the tank body. In the distinctive part of the aforementioned invention, it is indicated that the polluted gas stream is fed through a cylindrical pipe, a vibrator is placed in the upper layers of the liquid and fixed to the body of the installation by means of an elastic perforated membrane, and the formation of a gas-liquid suspension is further enhanced by creating a vibrating layer in the upper layers of the liquid.
Устройство для осуществления указанного способа очистки от пыли воздуха в виброкипящем слое жидкости содержит корпус, патрубок для ввода запыленного газа и патрубок для выхода очищенного газа, резервуар с жидкостью, смывное сопло и трубу для отвода шлама. Патрубок для ввода запыленного газа выполнен цилиндрическим, а в верхних слоях жидкости размещен вибратор, закрепленный к корпусу посредством упругой перфорированной мембраны.A device for implementing the specified method for cleaning air from dust in a vibrating-boiling liquid layer comprises a housing, a nozzle for introducing dusty gas and a nozzle for an outlet of cleaned gas, a reservoir with a liquid, a flushing nozzle and a pipe for removing sludge. The nozzle for introducing dusty gas is cylindrical, and a vibrator is placed in the upper layers of the liquid, fixed to the body by means of an elastic perforated membrane.
Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является низкая эффективность процесса пылеулавливания ввиду относительно низкой эффективности перемешивания газового потока с контактирующей средой, т.к. ввод газового потока через нижний срез стенок патрубка осуществляется лишь в верхнюю часть виброкипящего слоя среды, что уменьшает объем зоны взаимодействия газовой и обрабатываемой среды, а следовательно, и поверхность межфазового контакта взаимодействующих сред. Кроме того, неглубокий, исключительно только в верхнюю часть слоя, ввод газового потока способствует проскоку потока газовой среды вверх в виде свищей по периметру прилегания жидкости к стенкам патрубка, что резко снижает концентрацию жидкости в газожидкостной взвеси, и уменьшению объема смоченной пыли, находящейся в очищаемом газе, что естественно приводит к снижению эффективности процесса пылеулавливания, а следовательно, недоочистке газа.The disadvantage of this method and device for its implementation is the low efficiency of the dust collection process due to the relatively low efficiency of mixing the gas flow with the contacting medium, because the gas flow is introduced through the lower cut of the nozzle walls only into the upper part of the vibroboiling layer of the medium, which reduces the volume of the zone of interaction between the gas and the processed medium, and, consequently, the surface of the interface between the interacting media. In addition, the shallow, exclusively only in the upper part of the layer, the inlet of the gas flow promotes the flow of the gas medium upward in the form of fistulas along the perimeter of the liquid adjoining the walls of the nozzle, which sharply reduces the concentration of liquid in the gas-liquid suspension, and a decrease in the volume of wetted dust in the cleaned gas, which naturally leads to a decrease in the efficiency of the dust collection process, and, consequently, insufficient gas purification.
Другим важным недостатком аналога является узкая область применимости данного способа, ограниченная областью переработки исключительно жидких и газообразных сред, содержащих механически (например пыль) или химически связанные примеси, и неприменимы, например, для процессов переработки газа и сыпучих сред.Another important disadvantage of the analogue is the narrow area of applicability of this method, limited to the area of processing exclusively liquid and gaseous media containing mechanically (for example, dust) or chemically bound impurities, and are not applicable, for example, for processing gas and bulk media.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту, выбранный за прототип, является «Способ и устройство для предотвращения агломерации вязких частиц при их сушке» [6], заключающийся в том, что трудносыпучий зернистый склонный к агломерации материал в виде вязких частиц подают на верхнюю, по существу грузонесущую, перфорированную поверхность конвейера, предпочтительно вибрационного, выполненного в виде вибростола или вибролотка, и перемещают слой частиц грузонесущей перфорированной поверхностью через кипящий, по существу, аэровиброожиженый слой, образованный путем продувки слоя частиц нагретым воздушным потоком, проходящим снизу вверх через вибрирующую перфорированную грузонесущую поверхность и вибротранспортируемый слой материала и таким образом осуществляют сушку частиц материала в аэровиброожиженном (кипящем) слое. При этом на частицы транспортируемого слоя дополнительно воздействуют несколькими или одним потоком пульсирующего воздуха, подаваемого сверху с помощью специального средства подачи пульсирующего воздуха с целью воздействия на слой частиц сверху потоком воздуха, таким образом разрушая агломераты слипшихся вязких частиц, что повышает эффективность тепло- и массообмена воздушной среды и частиц, кроме того предусмотрено регулирование параметров пульсации, скоростей и температуры потока пульсирующего воздуха и потока газов для сушки.The closest technical solution to the claimed object, selected for the prototype, is "Method and device for preventing agglomeration of viscous particles during drying" [6], which consists in the fact that a hard-flowing granular material prone to agglomeration in the form of viscous particles is fed to the upper, along a substantially load-carrying, perforated surface of a conveyor, preferably vibrating, made in the form of a vibrating table or vibrating tray, and the layer of particles is moved by the load-carrying perforated surface through a fluidized, essentially aero-vibrated fluidized bed formed by blowing a layer of particles with a heated air flow passing from bottom to top through the vibrating perforated load-carrying surface and a vibro-conveyed layer of material, and thus drying the particles of the material in an aero-vibro-fluidized (fluidized) bed. At the same time, the particles of the transported layer are additionally influenced by several or one flow of pulsating air supplied from above using a special means of supplying pulsating air in order to influence the particle layer from above with an air flow, thus destroying agglomerates of sticky viscous particles, which increases the efficiency of heat and mass transfer of air medium and particles, in addition, regulation of the pulsation parameters, velocities and temperature of the pulsating air flow and the flow of gases for drying is provided.
Установка для осуществления указанного способа предотвращения агломерации вязких частиц при их сушке содержит средство ввода вязких частиц на верхнюю перфорированную поверхность конвейера, предпочтительно вибрационного, выполненного в виде вибростола или вибролотка, который вибротранспортирует их через аэровиброожиженный (кипящий) слой материала в направлении выпускного средства для выгрузки материала из установки. Устройство также содержит средство подачи горячих газов для продувки их снизу вверх через перфорированное днище вибролотка и слой вибротранспортируемого материала для сушки материала в аэровиброожиженном (кипящем) слое. Средство подачи горячих газов содержит устройство для нагрева газов. Кроме того, устройство содержит средство подачи одного или нескольких пульсирующих потоков воздуха, подключенных к форсункам, через которые струи пульсирующего воздуха воздействуют на слой частиц материала сверху для разрушения агломератов вязких частиц. Также в устройстве предусмотрены средства регулирования подачи потоков воздуха для сушки и пульсирующего воздуха, параметров пульсации и температуры воздуха для сушки материала.An installation for implementing the specified method for preventing agglomeration of viscous particles during their drying comprises means for introducing viscous particles onto the upper perforated surface of the conveyor, preferably vibrating, made in the form of a vibrating table or vibrating tray, which vibrates them through the aero-vibrated (fluidized) layer of material in the direction of the outlet means for unloading material from installation. The device also contains a means for supplying hot gases for blowing them from bottom to top through the perforated bottom of the vibrating tray and a layer of vibration-transported material for drying the material in an aero-vibrated (fluidized) bed. The hot gas supply means comprises a gas heating device. In addition, the device contains means for supplying one or more pulsating air streams connected to nozzles, through which the pulsating air jets act on the layer of material particles from above to destroy agglomerates of viscous particles. The device also provides means for regulating the supply of air flows for drying and pulsating air, pulsation parameters and air temperature for drying material.
Недостатком прототипа является ограниченная область его применения, исключительно для сушки зернистых материалов, не допускающих использования газообразного теплоносителя с температурой свыше 200°С, т.е. не допускающий «жесткий» режим сушки. Для большинства зернистых материалов, например таких как кварцевый песок, влажные вязкие частицы глины или ее гранулы используют более эффективный «жесткий» режим сушки с температурой газообразного теплоносителя 800°С и более, что обеспечивает значительное повышение эффективности тепло- и массообмена между частицами материала и газом, существенное снижение расхода теплоносителя на сушку и соответственно снижение объема отходящих после сушки газов, что в целом снижает затраты энергии на процесс и повышает эффективность сушки зернистых материалов в аэровиброкипящем (кипящем) слое. Кроме того, снижение объема отходящих после сушки газов снижает затраты на устройства для пылегазоочистки этих газов перед выбросом их в атмосферу и энергопотребления тягодутьевых устройств (вентиляторов), используемых для перемещения газов- Однако, поскольку способ по прототипу основан на использовании процесса сушки материала путем продувки горячих газов через слой материала и поддерживающую его перфорированную поверхность, то, как отмечено в изобретении [1], повышение температуры продуваемых через слой газов свыше 600-700°С недопустимо по причине нарушения прочности перфорированной поверхности (особенно вибрирующей) и значительной температурной деформации ее конструкции и корпуса аппарата. Также, поскольку в прототипе сушку вязких частиц осуществляют путем продувки горячего газа через вибрирующую перфорированную поверхность и далее через опирающийся на нее слой частиц материала, то неизбежно повышается энергоемкость процесса сушки, связанная с дополнительными затратами на преодоление аэродинамического сопротивления перфорированной грузонесущей поверхности потоку продуваемого газа. Кроме того, отверстия перфорированной грузонесущей поверхности в процессе транспортирования по ней слоя частиц материала забиваются или замазываются вязкими частицами, что также приводит к повышению сопротивления потоку газа, продуваемого через решетку, и к нарушению аэродинамического режима продувки газа через слой, а это, как следствие, снижает эффективность процесса сушки в аэровиброожиженном слое и повышает энергоемкость процесса.The disadvantage of the prototype is the limited scope of its application, exclusively for drying granular materials that do not allow the use of a gaseous heat carrier with a temperature above 200 ° C, i.e. not allowing "hard" drying mode. For most granular materials, such as quartz sand, wet viscous clay particles or its granules, a more effective "hard" drying regime is used with a gaseous heat carrier temperature of 800 ° C or more, which provides a significant increase in the efficiency of heat and mass transfer between material particles and gas , a significant reduction in the consumption of the heat carrier for drying and, accordingly, a decrease in the volume of exhaust gases after drying, which in general reduces the energy consumption for the process and increases the efficiency of drying granular materials in an aerovibroboiling (fluidized) bed. In addition, a decrease in the volume of exhaust gases after drying reduces the cost of devices for dust and gas cleaning of these gases before they are released into the atmosphere and the energy consumption of draft devices (fans) used to move gases. However, since the prototype method is based on the use of a material drying process by blowing hot gases through the layer of material and the perforated surface supporting it, then, as noted in the invention [1], an increase in the temperature of the gases blown through the layer above 600-700 ° C is unacceptable due to the violation of the strength of the perforated surface (especially vibrating) and significant temperature deformation of its structure and the body of the device. Also, since in the prototype the drying of viscous particles is carried out by blowing hot gas through a vibrating perforated surface and then through a layer of material particles resting on it, the energy consumption of the drying process inevitably increases, associated with additional costs to overcome the aerodynamic resistance of the perforated load-carrying surface to the flow of the blown gas. In addition, the holes of the perforated load-carrying surface in the process of transporting a layer of material particles along it are clogged or smeared with viscous particles, which also leads to an increase in the resistance to the gas flow blown through the grating and to a violation of the aerodynamic regime of gas blowing through the layer, and this, as a consequence, reduces the efficiency of the drying process in a vibro-fluidized bed and increases the energy intensity of the process.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей и области применения способа, а также снижение энергоемкости и повышение эффективности процессов переработки зернистых, в том числе влажных, плохосыпучих и содержащих вязкие частицы материалов в аэровиброожиженном слое, перемещаемом вибрирующей грузонесущей поверхностью, для осуществления тепло- и (или) массообменных процессов между газом и частицами материала, к которым относятся нагревание, охлаждение, сушка, абсорбция и прочие, а также механические процессы обработки материалов, например такие как обеспыливание песка, щебня и других подобных материалов, загрязненных мелкодисперсными частицами, очистка запыленного газа путем фильтрования его через виброслой зернистого материала, перемешивание зернистых материалов и другие подобные процессы, осуществляемые в аэровиброожиженном (виброкипящем) слое.The main task to be solved by the proposed invention is to expand the functionality and scope of the method, as well as to reduce the energy consumption and increase the efficiency of the processes of processing granular, including wet, poorly flowing materials containing viscous particles in an aero-vibrated layer moved by a vibrating load-carrying surface, for the implementation of heat and (or) mass transfer processes between gas and material particles, which include heating, cooling, drying, absorption and others, as well as mechanical processes for processing materials, for example, such as dedusting sand, gravel and other similar materials contaminated with finely dispersed particles, cleaning dusty gas by filtering it through a vibro-layer of granular material, mixing granular materials and other similar processes carried out in an aerovibro-fluidized (vibro-boiling) layer.
Поставленная задача достигается с помощью способа, который, как и прототип, включает подачу частиц материала через средство ввода материала на верхнюю, по существу грузонесущую, вибрирующую поверхность, и перемещение, по существу вибротранспортирование, слоя частиц материала этой поверхностью в направлении выходного средства для выпуска материала с вибрирующей грузонесущей поверхности и в целом из установки, подачу потока воздуха, по существу газового потока, через средство подачи газа, воздействие этим потоком газа, который может быть пульсирующим и нагретым, или несколькими такими потоками газа на частицы слоя вибротранспортируемого материала, и возможность регулирования параметров потока газа, таких как температура газа, параметры пульсации и скорость потока газа.The task is achieved using a method that, like the prototype, includes feeding material particles through a material introduction means onto an upper, essentially load-bearing, vibrating surface, and moving, essentially vibratory transport, a layer of material particles by this surface in the direction of the output means for material release from a vibrating load-carrying surface and from the installation as a whole, the supply of an air flow, essentially a gas flow, through the gas supply means, the impact of this gas flow, which can be pulsating and heated, or several such gas flows on the particles of the layer of the vibration-transported material, and the possibility of regulation gas flow parameters such as gas temperature, pulsation parameters and gas flow rate.
В отличие от прототипа, в предлагаемом способе воздействие потоком газа на частицы вибротранспортируемого слоя материала осуществляют барботированием его через виброслой материала путем подачи газа вглубь вибрируемого слоя материала через зазор, образованный сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью и кромкой среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботера.In contrast to the prototype, in the proposed method, the effect of a gas flow on the particles of the vibrating layer of material is carried out by bubbling it through the vibrating layer of the material by supplying gas deep into the vibrating layer of material through the gap formed by the continuous load-carrying vibrating surface and the cut edge of the walls of the nozzle of the outlet of the bubbler, no more than the height part of the layer of material located above the cut edge of the walls of the outlet branch pipe of the said bubbler.
Кроме того, предложенный способ отличается тем, что:In addition, the proposed method differs in that:
- подачу потока газа в виброслой материала осуществляют по меньшей мере через один патрубок выпускного отверстия барботера, причем каждый поток газа может отличаться аэродинамическими параметрами, температурой, а также своими свойствами, в том числе составом газа и содержанием механических примесей в газе в виде распыленных в нем мелкодисперсных твердых частиц или капель жидкости, с возможностью регулирования свойств и параметров потока газа;- the gas flow is supplied to the vibrolayer of the material through at least one branch pipe of the bubbler outlet, and each gas flow may differ in aerodynamic parameters, temperature, and also its properties, including the composition of the gas and the content of mechanical impurities in the gas in the form of sprayed in it finely dispersed solid particles or liquid droplets, with the ability to adjust the properties and parameters of the gas flow;
- на фузонесущую вибрирующую поверхность первоначально подают один или несколько видов отличающихся свойствами зернистых материалов и производят переработку этих материалов, включая смешивание их компонентов путем вибрирования и барботирования слоя материала газом, после чего в вибрируемый слой материала дополнительно подают один или несколько видов отличающихся по свойствам материалов и производят дальнейшую их переработку, включая смешивание всех компонентов путем вибрирования и барботирования слоя материала газом, при необходимости изменяя режим вибрирования слоя, аэродинамический режим его барботирования и свойства газа от первоначальных параметров процесса переработки материала, и далее повторяют такие действия до обеспечения требуемых свойств полученной таким образом многокомпонентной смеси материала, после чего его выгружают из установки, при этом процесс переработки зернистых материалов может осуществляться как периодическим, так и непрерывным способом;- one or more types of granular materials differing in properties are initially fed to the fusogenic vibrating surface and these materials are processed, including mixing their components by vibrating and bubbling the material layer with gas, after which one or more types of materials differing in properties are additionally fed into the vibrating material layer and make their further processing, including mixing all components by vibrating and bubbling the material layer with gas, if necessary, changing the vibration mode of the layer, the aerodynamic mode of its bubbling and gas properties from the initial parameters of the material processing process, and then repeat such actions until the required properties of the material obtained in this way are obtained a multicomponent mixture of material, after which it is unloaded from the installation, while the process of processing granular materials can be carried out both in a periodic and continuous way;
- в поток газа, проходящего через внутреннее пространство барботера или патрубка его выпускного отверстия, подают один или несколько видов отличающихся свойствами материалов, в том числе в виде распыленных мелкодисперсных твердых частиц или жидкости, с возможностью регулирования темпа их подачи;- one or more types of materials differing in properties, including in the form of atomized fine solid particles or liquid, are fed into the gas flow passing through the inner space of the bubbler or the branch pipe of its outlet, with the possibility of adjusting the rate of their supply;
- колебания грузонесущей поверхности могут быть гармоническими, негармоническими, иметь прямолинейную, круговую, эллиптическую или иную траекторию колебаний, а грузонесущая вибрирующая поверхность может быть расположена горизонтально или под углом к горизонту, с возможностью регулирования упомянутых параметров.- vibrations of the load-carrying surface can be harmonic, non-harmonic, have a rectilinear, circular, elliptical or other trajectory of vibrations, and the load-carrying vibrating surface can be located horizontally or at an angle to the horizon, with the possibility of adjusting the above parameters.
Предлагаемый способ переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое осуществляется с помощью устройства, которое как и прототип содержит конвейер, выполненный с вибратором в виде вибростола или вибролотка, средство ввода материала на верхнюю, по существу грузонесущую, вибрирующую поверхность конвейера, выходное средство для выпуска материала с вибрирующей грузонесущей поверхности и в целом из устройства, по крайней мере одно средство подачи газа, выполненное с возможностью воздействия на частицы вибротранспортируемого слоя одним или несколькими потоками газа, в том числе в пульсирующем режиме, и с возможностью регулирования скорости потока газа, параметров его пульсации и температуры газа, регулирующие клапаны, трубопроводы и коллектор.The proposed method for processing granular materials in a vibrobarbotable layer is carried out using a device that, like the prototype, contains a conveyor made with a vibrator in the form of a vibrating table or vibrating tray, means for introducing material onto the upper, essentially load-carrying, vibrating surface of the load-carrying surface and from the device as a whole, at least one means of gas supply, made with the possibility of affecting the particles of the vibration-transported layer by one or more gas flows, including in a pulsating mode, and with the possibility of regulating the gas flow rate, parameters of its pulsation and temperature gas, control valves, piping and manifold.
В отличие от прототипа в устройстве к средству подачи газа подключен по меньшей мере один барботер, выполненный по меньшей мере с одним патрубком его выпускного отверстия, стенки которого погружены в вибротранспортируемый слой зернистого материала с образованием зазора между сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью и кромкой среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше упомянутой кромки среза. Кроме того, предложенное устройство отличается тем, что: - кратчайшее расстояние между кромками срезов стенок соседних друг к другу патрубков выпускных отверстий барботеров предпочтительно не превышает величину двойной высоты части виброслоя материала, расположенной выше кромок среза стенок упомянутых патрубков;In contrast to the prototype, in the device, at least one bubbler is connected to the gas supply means, made with at least one branch pipe of its outlet, the walls of which are immersed in the vibrating layer of granular material with the formation of a gap between the continuous load-carrying vibrating surface and the cut edge of the walls of the outlet branch pipe orifices of the bubbler no more than the height of the part of the material layer located above the said cut edge. In addition, the proposed device is characterized in that: - the shortest distance between the edges of the cutoffs of the walls of the adjacent branch pipes of the outlet openings of the bubblers preferably does not exceed the double height of the part of the vibrating layer of the material located above the edges of the cut of the walls of the said branch pipes;
- кратчайшее расстояние от каждого из бортов вибролотка или вибростола до кромки среза стенок ближайшего к нему патрубка выпускного отверстия барботера предпочтительно не превышает величину высоты части виброслоя материала, расположенной выше кромки среза стенок упомянутых патрубков.- the shortest distance from each of the sides of the vibrating tray or vibrating table to the cut edge of the walls of the nearest branch pipe of the outlet of the bubbler preferably does not exceed the height of the part of the vibrating layer of material located above the edge of the cut of the walls of the said branch pipes.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что повышена эффективность и эксплуатационная надежность, снижена энергоемкость, расширены функциональные возможности и область применения способа и устройства для переработки зернистых материалов.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the efficiency and operational reliability are increased, the energy consumption is reduced, the functionality and scope of the method and device for processing granular materials are expanded.
В частности функциональные возможности способа и устройства для его реализации расширены за счет возможности использования газообразного теплоносителя с высокой температурой (свыше 800°С) для осуществления тепло- и массообменных процессов в вибробарботируемом слое, и, как следствие, снижена энергоемкость и повышена эффективность протекания этих процессов, а также расширена область применения способа и устройства, в частности для осуществления таких процессов, как обжиг в аэровиброожиженном слое зернистых материалов, например извести и др. материалов. Кроме того, повышена эксплуатационная надежность использования способа и устройства за счет исключения необходимости применения различного рода решет, сетки и других перфорированных конструкций, используемых в качестве газораспределительных устройств для ввода газа в слой материала и одновременно в качестве грузонесущей вибротранспортирующей поверхности, предусмотренных в прототипе и аналогах.In particular, the functionality of the method and device for its implementation is expanded due to the possibility of using a gaseous coolant with a high temperature (over 800 ° C) to carry out heat and mass transfer processes in the vibro-sparged layer, and, as a result, the energy consumption is reduced and the efficiency of these processes is increased. , and also expanded the field of application of the method and device, in particular for the implementation of such processes as roasting in an aerovibro-fluidized layer of granular materials, such as lime and other materials. In addition, the operational reliability of using the method and device is increased by eliminating the need to use various kinds of sieves, mesh and other perforated structures used as gas distribution devices for introducing gas into the material layer and at the same time as a load-carrying vibration-conveying surface provided in the prototype and analogues.
Это достигается тем, что вибротранспортирование слоя материала осуществляют сплошной (без перфорации) вибрирующей грузонесущей поверхностью, являющейся более износостойкой и термопрочной конструкцией, и при этом в процессе вибротранспортирования слоя материала на его частицы воздействуют одним или несколькими потоками газа путем раздельного барботирования каждого потока газа через виброслой зернистого материала. Барботирование осуществляют путем подачи газа в барботер, у которого один или несколько патрубков для выхода газа из барботера погружены в вибротранспортируемый слой зернистого материала с образованием зазора между вибрирующей грузонесущей поверхностью, на которой находится слой материала, и кромкой среза стенок образующих выпускное отверстие патрубка барботера, через который газовый поток поступает вглубь слоя материала, барботирует его и выходит из слоя. С целью достижения развитой поверхности взаимодействия газа и частиц материала в слое и обеспечения равномерного распределения газового потока в виброслое зернистого материала величину зазора устанавливают не более величины части высоты слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок выпускного отверстия патрубка барботера. В этом случае гидравлическое сопротивление нижней части виброслоя под кромкой среза стенок выпускного отверстия патрубка барботера устанавливается практически равным величине гидравлического сопротивления высоты части виброслоя, расположенного выше упомянутой кромки стенок барботера. Соответственно газ в слое будет распространяться от кромок среза стенок выпускного отверстия барботера практически одинаково во всех направлениях как по высоте слоя, так и в поперечном к высоте слоя направлениях на расстояние, равное величине высоты части слоя виброслоя материала, расположенного выше кромки среза стенок выпускного отверстия патрубка барботера. При этом предпочтительно минимизировать величину зазора между кромкой среза стенок выпускного отверстия патрубка барботера и грузонесущей вибрирующей поверхностью, чтобы обеспечить возможность не только интенсифицировать скоростной режим взаимодействия газа с частицами материала в глубине виброслоя в пространстве под кромкой стенок выходного отверстия барботера и тем самым повысить эффективность процессов переработки материала в аэровиброожиженном слое и способствовать предотвращению агломерации вязких частиц материала, но и увеличить однородность зоны интенсивного распределения газа по всей высоте слоя и в поперечном к высоте слоя направлениях. Минимальный зазор между кромкой среза стенок выходного отверстия барботера и вибрирующей грузонесущей поверхностью не должен превышать величины нормальной составляющей к грузонесущей поверхности амплитуды ее колебаний, чтобы не вызывать соприкосновение кромок среза стенок упомянутого патрубка барботера с вибрирующей грузонесущей поверхностью.This is achieved by the fact that the vibratory transportation of the material layer is carried out by a continuous (without perforation) vibrating load-carrying surface, which is a more wear-resistant and thermally stable structure, and at the same time, in the process of vibrating the material layer, its particles are affected by one or more gas flows by separately bubbling each gas flow through the vibratory layer granular material. Bubbling is carried out by supplying gas to the bubbler, in which one or more branch pipes for gas outlet from the bubbler are immersed in a vibrotransportable layer of granular material with the formation of a gap between the vibrating load-carrying surface, on which the layer of material is located, and the cut edge of the walls forming the outlet of the bubbler branch pipe, through which the gas flow enters into the depth of the material layer, bubbling it and leaving the layer. In order to achieve a developed surface of interaction between gas and material particles in the layer and to ensure uniform distribution of the gas flow in the vibrolayer of the granular material, the gap size is set no more than the value of the part of the material layer height located above the cut edge of the outlet walls of the bubbler branch pipe. In this case, the hydraulic resistance of the lower part of the vibro-layer under the cut edge of the walls of the outlet of the bubbler branch pipe is set practically equal to the value of the hydraulic resistance of the height of the part of the vibro-layer located above the mentioned edge of the walls of the bubbler. Accordingly, the gas in the layer will propagate from the shear edges of the walls of the outlet of the bubbler in almost the same way in all directions both along the height of the layer and in directions transverse to the height of the layer for a distance equal to the height of the part of the layer of the vibrating layer of material located above the edge of the cut of the walls of the outlet of the nozzle bubbler. In this case, it is preferable to minimize the size of the gap between the edge of the cutoff of the walls of the outlet of the bubbler branch pipe and the load-carrying vibrating surface, in order to provide an opportunity not only to intensify the speed mode of interaction of the gas with material particles in the depth of the vibro-layer in the space under the edge of the walls of the outlet of the bubbler and thereby increase the efficiency of the processing processes material in the aerovibro-fluidized layer and help prevent agglomeration of viscous particles of the material, but also increase the uniformity of the zone of intense gas distribution over the entire height of the layer and in directions transverse to the height of the layer. The minimum gap between the shear edge of the walls of the outlet of the bubbler and the vibrating load-carrying surface should not exceed the value of the normal component to the load-carrying surface of the amplitude of its oscillations, so as not to cause the edges of the cut walls of the said bubbler pipe to come into contact with the vibrating load-carrying surface.
Для обеспечения возможности выполнения одновременно нескольких технологических операций при переработке в одном аппарате зернистого материала газами, имеющих разные свойства, а также более равномерного распределения вводимого в виброслой материала газового потока по всей площади слоя, находящегося на вибрирующей поверхности, предпочтительно осуществляют воздействие на частицы виброслоя несколькими потоками газа. В этом случае подачу потока газа в виброслой материала осуществляют через несколько патрубков выпускных отверстий одного или большего числа барботеров, причем каждый поток газа может обладать одинаковыми или отличаться своими свойствами и составом газа.To ensure the possibility of simultaneous execution of several technological operations during the processing of granular material in one apparatus with gases having different properties, as well as a more uniform distribution of the gas flow introduced into the vibrating layer material over the entire area of the layer located on the vibrating surface, it is preferable to act on the particles of the vibrating layer with several flows gas. In this case, the gas flow in the vibrolayer material is fed through several outlet nozzles of one or more bubblers, and each gas flow can have the same or different properties and gas composition.
Любой из газовых потоков может подаваться в виброслой материала с различной скоростью потока газа, который может быть инертным или не инертным, нагретым, охлажденным, сухим, влажным, в виде пара, пульсирующим или обладать другими свойствами и составом, в том числе с содержанием механических примесей, в частности в виде мелкодисперсных твердых частиц, капель жидкости или других веществ. При этом скорость каждого потока газа в виброслой материала может быть как ниже критической скорости газа, при которой слой зернистого материала переходит в аэроожиженное состояние, так и выше критической скорости газа, при которой слой зернистого материала может переходить в аэрофонтанирующее состояние с интенсивным выносом газовым потоком мелкодисперсных частиц из обрабатываемого материала при осуществлении операции его обеспыливания.Any of the gas streams can be fed into the vibrolayer of the material with a different gas flow rate, which can be inert or inert, heated, cooled, dry, wet, in the form of steam, pulsating or have other properties and composition, including the content of mechanical impurities , in particular in the form of fine solid particles, liquid droplets or other substances. In this case, the velocity of each gas flow in the vibrolayer of the material can be both lower than the critical gas velocity at which the layer of granular material passes into an aero-fluidized state, and higher than the critical gas velocity, at which the particles from the processed material during the dedusting operation.
Подачу газового потока в виброслой материала предпочтительно осуществляют с возможностью регулирования, в том числе в автоматическом режиме, его свойств, например таких как температура и (или) аэродинамические параметры каждого потока газа, состав газа, включая содержание в нем механических примесей в виде мелкодисперсных твердых частиц или капель жидкости, что позволяет обеспечить управлением ходом технологического процесса переработки зернистых материалов в течение всего времени нахождения материала в устройстве.The supply of the gas flow in the vibro-layer of the material is preferably carried out with the possibility of adjusting, including automatically, its properties, for example, such as the temperature and (or) aerodynamic parameters of each gas flow, the composition of the gas, including the content of mechanical impurities in the form of finely dispersed solid particles or drops of liquid, which makes it possible to provide control over the course of the technological process of processing granular materials during the entire time the material is in the device.
Регулирование свойств газового потока и аэродинамического режима его барботирования через виброслой предпочтительно осуществляют изменением упомянутых параметров потока газа перед их подачей раздельно в каждый барботер либо во все барботеры одновременно или непосредственно в самих барботерах или их патрубках перед выпуском из них газа в виброслой материала.The control of the properties of the gas flow and the aerodynamic mode of its bubbling through the vibrolayer is preferably carried out by changing the above parameters of the gas flow before they are fed separately to each bubbler or to all bubblers simultaneously or directly in the bubblers themselves or their nozzles before the gas is released from them into the vibratory layer of the material.
Для возможности получения многокомпонентной смеси из отдельных зернистых материалов на грузонесущую вибрирующую поверхность первоначально подают один или несколько видов отличающихся свойствами зернистых материалов и производят переработку этих материалов, включая смешивание их компонентов, путем барботирования виброслоя материала газом, после чего в этот виброслой материала дополнительно подают один или несколько видов отличающихся по свойствам материалов и производят дальнейшую их переработку, включая смешивание всех компонентов, путем вибрирования и барботирования слоя материала газом, при необходимости изменяя режим вибрирования слоя, аэродинамический режим его барботирования и свойства газов от первоначальных параметров процесса переработки материалов, и далее повторяют эти действия до обеспечения требуемых свойств полученной таким образом многокомпонентной смеси материала, после чего его выгружают из установки, при этом процесс переработки зернистых материалов может осуществляться как периодическим, так и непрерывным способом. При непрерывном способе получения многокомпонентной смеси загрузку и выгрузку материала из установки осуществляют одновременно. Непрерывную подачу материалов можно осуществлять одновременно как на вибротранспортирующую поверхность, так и в транспортируемый виброслой материала, непрерывно добавляя новый вид материала в слой в любом месте по ходу его транспортирования вдоль грузонесущей поверхности. При периодическом способе загрузку материалов в установку осуществляют периодически путем подачи на вибрирующую поверхность порции первого вида материала и его переработки, поочередной подачи нового вида материала в виброслой и их переработки и повторения таких операций до полной переработки всех материалов, после чего переработку материалов прекращают и готовый многокомпонентный материал удаляют из установки.To make it possible to obtain a multicomponent mixture from individual granular materials, one or more types of granular materials differing in properties are initially fed to the load-bearing vibrating surface and these materials are processed, including mixing their components, by bubbling the vibrational layer of the material with gas, after which one or more several types of materials differing in properties and produce their further processing, including mixing all components, by vibrating and bubbling the material layer with gas, if necessary, changing the vibration mode of the layer, the aerodynamic mode of its bubbling and the properties of gases from the initial parameters of the material processing process, and then repeat these actions until the required properties of the multicomponent mixture of material obtained in this way are ensured, after which it is unloaded from the installation, while the process of processing granular materials can be carried out i in both periodic and continuous way. With a continuous method of obtaining a multicomponent mixture, loading and unloading of material from the installation is carried out simultaneously. Continuous supply of materials can be carried out simultaneously both on the vibro-conveying surface and into the transported vibro-layer of material, continuously adding a new type of material to the layer at any place during its transportation along the load-bearing surface. With the periodic method, the loading of materials into the installation is carried out periodically by feeding a portion of the first type of material onto the vibrating surface and processing it, alternately feeding a new type of material into the vibratory layer and processing them and repeating such operations until all materials are completely processed, after which the processing of materials is stopped and the finished multicomponent the material is removed from the installation.
Для лучшего распределения в виброслое зернистого материала дополнительно вводимых в него материалов или жидкостей их подают в поток газа, проходящий через внутреннее пространство барботера. При этом подаваемые в барботер материалы могут отличаться между собой своими свойствами, представлять собой мелкодисперсные твердые частицы или капли жидкости, подаваемые предпочтительно с распылением их в потоке газа, проходящего через барботер, а также с возможностью регулирования темпа их подачи, в том числе в автоматическом режиме.For better distribution of the granular material additionally introduced into it into the vibrolayer, they are fed into the gas flow passing through the inner space of the bubbler. In this case, the materials supplied to the bubbler can differ in their properties, be fine solid particles or liquid droplets, supplied preferably with their spraying in a gas stream passing through the bubbler, and also with the possibility of adjusting the rate of their supply, including in automatic mode ...
Вибрирование слоя зернистого материала осуществляют грузонесущей вибрирующей поверхностью с колебаниями, которые в зависимости от свойств слоя материала и конструкции аппарата могут быть негармоническими (бигармоническими, виброударными и т.п.) или гармоническими, иметь круговую, эллиптическую, прямолинейную или иную траекторию колебаний. Колебания могут быть направлены вертикально или под углом к вибрирующей поверхности, а грузонесущая вибрирующая поверхность может быть расположена горизонтально или под углом к горизонту, с возможностью регулирования упомянутых параметров колебаний и расположения поверхности, в том числе в автоматическом режиме. Кроме указанного, регулирование колебаний может осуществляться путем изменения их частоты и амплитуды, в том числе в автоматическом режиме. Для интенсификации перемешивания частиц материала в слое и взаимодействия их с газом колебания грузонесущей вибрирующей поверхности предпочтительно осуществлять с величиной ускорения более 9,8 м/с.Vibration of a layer of granular material is carried out by a load-carrying vibrating surface with vibrations, which, depending on the properties of the material layer and the design of the apparatus, can be nonharmonic (biharmonic, vibro-shock, etc.) or harmonic, have a circular, elliptical, rectilinear or other trajectory of oscillations. The vibrations can be directed vertically or at an angle to the vibrating surface, and the load-bearing vibrating surface can be located horizontally or at an angle to the horizontal, with the possibility of adjusting the above-mentioned vibration parameters and surface location, including in automatic mode. In addition to the above, the regulation of oscillations can be carried out by changing their frequency and amplitude, including in automatic mode. To intensify the mixing of the material particles in the layer and their interaction with the gas, the vibrations of the load-carrying vibrating surface are preferably carried out with an acceleration of more than 9.8 m / s.
Применение предложенной совокупности существенных признаков в способе переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое и устройстве для его осуществления позволяет получить новый технический результат, заключающийся в снижении энергоемкости и повышении эффективности и эксплуатационной надежности осуществления способа и устройства, а также расширении области применения способа и устройства для переработки зернистых материалов при проведении тепло- и (или) массообменных процессов (нагревание, охлаждение, сушка, обжиг и др.), а также механических процессов, таких как обеспыливание песка, щебня и др. материалов, очистка газов фильтрованием через виброожиженный слой зернистого материала, перемешивание зернистых сред, и др. подобных процессов, осуществляемых в аэровиброожиженном слое сыпучих материалов.The use of the proposed set of essential features in a method for processing granular materials in a vibration-sparged layer and a device for its implementation allows obtaining a new technical result, which consists in reducing energy consumption and increasing the efficiency and operational reliability of the method and device, as well as expanding the scope of application of the method and device for processing granular materials during heat and (or) mass transfer processes (heating, cooling, drying, roasting, etc.), as well as mechanical processes, such as dedusting sand, crushed stone and other materials, cleaning gases by filtration through a vibro-fluidized bed of granular material, mixing granular media, and other similar processes carried out in a vibro-fluidized bed of bulk materials.
Это достигается тем, что в способе переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое воздействие потока газа на частицы вибротранспортируемого слоя материала осуществляют барботированием его через виброслой материала путем подачи газа вглубь вибрируемого слоя материала через зазор, образованный сплошной (без перфораций) грузонесущей вибрирующей поверхностью и кромкой среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботера. При таком способе ввода газа в виброслой зернистого материала, находящийся на сплошной вибрирующей грузонесущей поверхности, газ распространяется во всем объеме слоя материала, проникая как в нижнюю его часть до грузонесущей поверхности, так и в поперечном к высоте слоя направлениях от кромки среза стенок патрубка барботера на расстояние, равное величине высоты части слоя материала, расположенного выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера. Указанная величина погружения патрубка выпускного отверстия барботера в виброслой материала исключает нежелательные проскоки газа вдоль высоты погружения в слой стенок патрубка и обеспечивает равномерное аэроожижение значительного объема виброслоя зернистого материала, что снижает энергоемкость и повышает эффективность процесса переработки зернистых материалов в аэровиброожиженном слое.This is achieved by the fact that in the method of processing granular materials in a vibration-bubbling layer, the effect of a gas flow on the particles of the vibration-transported layer of material is carried out by bubbling it through the vibro-layer of the material by supplying gas deep into the vibrated layer of material through a gap formed by a continuous (without perforations) load-carrying vibrating surface and the cut edge of the walls the outlet branch pipe of the bubbler, not exceeding the height of the part of the material layer located above the cut edge of the walls of the outlet branch pipe of the said bubbler. With this method of gas injection into a vibratory layer of a granular material, located on a continuous vibrating load-carrying surface, the gas spreads throughout the entire volume of the material layer, penetrating both into its lower part to the load-carrying surface, and in directions transverse to the layer height from the edge of the bubbler pipe wall cut to a distance equal to the height of the part of the layer of material located above the shear edge of the walls of the outlet branch pipe of the bubbler. The specified value of the immersion of the bubbler outlet branch pipe in the vibration layer of the material excludes unwanted gas leaks along the immersion height into the layer of the branch pipe walls and ensures uniform aero-liquefaction of a significant volume of the vibro-layer of granular material, which reduces the energy consumption and increases the efficiency of the process of processing granular materials in the aero vibrated layer.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:
- на фиг. 1 - схема устройства для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое, выполненного в виде установки, на которой показаны возможные конструкции барботеров, варианты их размещения над грузонесущей поверхностью желоба вибролотка различной формы и варианты подключения барботеров к средствам подачи газа и регулирования его параметров;- in Fig. 1 is a diagram of a device for processing granular materials in a vibration-sparged layer, made in the form of an installation, which shows possible designs of bubblers, options for their placement above the load-carrying surface of a trough, a vibrating tray of various shapes and options for connecting bubblers to gas supply and regulation of its parameters
- на фиг. 2 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг. 1 (разрез выполнен по линии А-А), на котором показана одна из возможных схем размещения двух барботеров между бортами вибролотка;- in Fig. 2 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 1 (the section is made along the line A-A), which shows one of the possible schemes for placing two bubblers between the sides of the vibrating tray;
- на фиг. 3 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг, 1 (разрез выполнен по линии Б-Б), на котором показано одно из возможных исполнений конструкции барботера с подключенным к патрубку его выпускного отверстия средством для ввода дополнительных материалов;- in Fig. 3 is a cross-sectional view of the installation shown in FIG. 1 (the section is made along the line B-B), which shows one of the possible designs of the bubbler with a means for introducing additional materials connected to the branch pipe of its outlet;
- на фиг. 4 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг. 1 (разрез выполнен по линии В-В), на котором показано одно из возможных исполнений конструкции вибролотка с двумя желобами с размещенными над ними барботерами;- in Fig. 4 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 1 (the section is made along the line B-B), which shows one of the possible designs of a vibrating tray with two troughs with bubblers located above them;
- на фиг. 5 - вид в поперечном сечении барботера, приведенного на фиг. 3 (разрез выполнен по линии Г-Г), на котором показаны возможные варианты исполнения формы поперечного сечения патрубка выпускного отверстия барботера;- in Fig. 5 is a cross-sectional view of the bubbler of FIG. 3 (the section is made along the line Г-Г), which shows possible variants of the shape of the cross-section of the branch pipe of the outlet of the bubbler;
- на фиг. 6 - конструктивная схема устройства для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое, выполненного в виде установки, показывающая вариант исполнения конструкции барботера с патрубком его выпускного отверстия, выполненного в виде колпака, установленного над отверстием грузонесущей поверхности желоба вибролотка;- in Fig. 6 is a structural diagram of a device for processing granular materials in a vibrobarbotable layer, made in the form of an installation, showing an embodiment of the design of a bubbler with a branch pipe of its outlet, made in the form of a cap, installed above the opening of the load-carrying surface of the vibrating chute;
- на фиг. 7 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг. 6 (разрез выполнен по линии Д-Д), на котором показано возможное исполнение барботера, впускное отверстие которого выполнено в грузонесущей поверхности вибролотка;- in Fig. 7 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 6 (the section is made along the line D-D), which shows a possible execution of the bubbler, the inlet of which is made in the load-carrying surface of the vibrating tray;
- на фиг. 8 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг. 6 (разрез выполнен по линии Е-Е), на котором показано возможное исполнение барботера с впускным патрубком, стенки которого закреплены на вибрирующей грузонесущей поверхности вибролотка;- in Fig. 8 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 6 (the section is made along the line E-E), which shows a possible execution of the bubbler with an inlet pipe, the walls of which are fixed on the vibrating load-carrying surface of the vibrating tray;
- на фиг. 9 - вид в поперечном сечении установки, приведенной на фиг. 6 (разрез выполнен по линии Ж-Ж), на котором показано возможное исполнение барботера, стенки впускного патрубка которого с зазором установлены в отверстии грузонесущей поверхности вибролотка.- in Fig. 9 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 6 (the section is made along the line Zh-Zh), which shows a possible version of the bubbler, the walls of the inlet pipe of which are installed with a gap in the hole of the load-carrying surface of the vibrating tray.
Устройство для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое в исполнении, приведенном на фиг. 1, выполнено в виде установки, содержащей виброконвейер, вибротранспортирующий орган которого выполнен в виде вибролотка 1, установленного на неподвижном основании на амортизаторах 2 и снабженного вибратором 3, который может быть эксцентриковым, дебалансным или другой конструкции. Вибролоток 1 выполнен в виде корытообразного желоба со сплошной (не перфорированной) грузонесущей поверхностью 4, расположенной в данном исполнении горизонтально. В альтернативном исполнении упомянутая грузонесущая поверхность 4 может быть расположена с наклоном вверх или вниз. Кроме того, грузонесущая поверхность 4 желоба вибролотка 1 может быть выполнена плоской (фиг. 2), многоугольной (фиг. 3), полуовальной или иной формы в поперечном сечении желоба вибролотка 1. В настоящем описании устройства для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое на фиг. 2 и 3, как и на всех других приведенных фигурах конструктивные элементы устройства аналогичного функционального назначения обозначены одинаковыми позициями.A device for processing granular materials in a vibration-sparged layer in the design shown in FIG. 1, is made in the form of an installation containing a vibrating conveyor, the vibration-transporting body of which is made in the form of a vibrating
Устройство в исполнении, показанном на фиг. 1, содержит два средства ввода материала 5 на грузонесущую поверхность 4 желоба вибролотка 1, одно из которых расположено на краю желоба (на фиг. 1 показано слева), а второе - в средней части длины желоба. При этом средство ввода материала 5 может быть выполнено с возможностью регулирования темпа подачи материала. Для выгрузки материала из установки предусмотрено средство выпуска материала 6 с упомянутой поверхности 4, которое может быть выполнено с возможностью регулирования высоты материала на транспортирующей грузонесущей поверхности 4 желоба вибролотка 1, например заслонкой, установленной в средстве выпуска материала 6, как это показано на фиг. 1.The device in the embodiment shown in FIG. 1, contains two means for introducing
Таких средств ввода 5 и выпуска материала 6 с грузонесущей поверхности 4 может быть установлено несколько как по длине желоба вибролотка 1, так и на его концах.There are several such means of
В устройстве в исполнении, показанном на фиг. 1, над грузонесущей поверхностью 4 желоба вибролотка 1 размещено несколько различных по конструкции барботеров 7, 8,9 и 10 и патрубков 11 их выпускных отверстий, расположенных над грузонесущей вибрирующей поверхностью 4 вибролотка 1 и погруженных в вибротранспортируемый слой зернистого материала.In the device of the embodiment shown in FIG. 1, above the load-carrying
Представленное на фиг. 1 исполнение устройства приведено исключительно для упрощения описания возможных вариантов реализации способа и исполнения конструкции отдельных агрегатов и самого устройства с применением барботеров и патрубков их выпускных отверстий и их размещения над грузонесущей поверхностью 4 вибролотка 1. В реальных конструкциях установки количество и конструктивные исполнения вибролотка, барботеров, патрубков их выпускных отверстий, средств ввода и выпуска материала из установки и других агрегатов устройства могут отличаться от приведенной конструкции установки, показанной на фиг. 1.Shown in FIG. 1, the design of the device is provided solely to simplify the description of possible options for implementing the method and design of individual units and the device itself using bubblers and nozzles of their outlet openings and their placement above the load-carrying
Между бортами желоба вибролотка 1 может быть размещен один или несколько барботеров, например как это представлено на фиг. 2, где показано размещение между бортами желоба вибролотка 1 двух барботеров 10, и на фиг. 3, где между бортами желоба вибролотка 1 размещен один барботер 9. Кроме того, вибролоток 1 может быть выполнен с несколькими желобами, над каждым из которых размещен по меньшей мере один барботер, например как это показано на фиг. 4.One or more bubblers can be placed between the sides of the chute of the vibrating
Во всех упомянутых случаях патрубки 11 выпускных отверстий любых по конструкции барботеров должны быть расположены над сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью с образованием зазора «Б» (фиг. 1, 2, 3 и 4) между кромкой среза 12 стенок патрубков 11 выпускных отверстий барботеров и грузонесущей поверхностью 4 желоба вибролотка 1. При этом величина зазора «Е» не должна превышать величину высоты части слоя материала «h», расположенной выше упомянутой кромки среза стенок патрубка, т.е. должно выполняться условие: Е≤h (фиг, 2). Соблюдение этого условия обеспечивает равномерное распределение газа в виброслое материала, находящегося на грузонесущей вибрирующей поверхности. При подаче в виброслой нескольких газовых потоков через отдельные патрубки барботеров для равномерного распределения газа в виброслое предпочтительно располагать эти патрубки относительно друг друга таким образом, чтобы кратчайшее расстояние «к» (фиг. 2) между кромками срезов стенок соседних друг к другу патрубков выпускных отверстий барботеров не превышало величину двойной высоты части виброслоя материала, расположенной выше кромок среза стенок упомянутых патрубков, т.е. предпочтительно должно быть выполнено условие: k≤2h. Кратчайшее расстояние «b» от каждого из бортов вибролотка или вибростола до кромки среза стенок ближайшего к нему патрубка выпускного отверстия барботера, как например показано на фиг. 2 и 4, предпочтительно устанавливать меньше высоты части виброслоя материала «h», расположенной выше кромки среза стенок упомянутых патрубков, т.е. предпочтительно должно быть выполнено условие b≤h.In all the cases mentioned, the
Устройство, приведенное на фиг. 1, также содержит средство подачи потока газа 13, которых может быть несколько с возможностью подачи газа в разные барботеры, как это показано например для барботеров 7,9 и 8 на фиг. 1.The device shown in FIG. 1 also contains means for supplying a
Средство подачи потока газа 13 может быть оборудовано дутьевым устройством, например вентилятором 14, и средством для регулирования параметров потока газа 15 с возможностью его работы в том числе в автоматическом режиме. При этом средство для регулирования параметров потока газа 15 может быть выполнено с возможностью регулирования различных параметров потока газа, например таких как изменение давления, параметров пульсации, темпа подачи газа, его влажности и температуры, концентрации содержащихся в газовом потоке механических примесей, например пыли и других сред, и других свойств газа.The gas flow supply means 13 can be equipped with a blowing device, for example a
Средство подачи потока газа 13 и средство для регулирования параметров потока газа 15 могут быть подсоединены к барботерам через коллектор 16 (например к барботерам 7 и 9) или напрямую с помощью трубопровода 17 (например к барботеру 8), как это показано на фиг. 1 и на фиг. 2, 3 и 4.The gas flow supply means 13 and the gas flow control means 15 can be connected to the bubblers through the manifold 16 (for example, to the bubblers 7 and 9) or directly via the pipeline 17 (for example to the bubbler 8), as shown in FIG. 1 and FIG. 2, 3 and 4.
Для отвода отработанных отходящих газов из установки над желобом вибролотка 1 вдоль его длины может быть установлен несколько или один газоотводящий зонт 18, как это показано на фиг. 1. Также в поперечном сечении одного или нескольких желобов вибролотка 1 может быть размещен один или несколько газоотводящих зонтов 18, как это показано на фиг. 2, 3 и 4.To remove the exhaust flue gases from the installation above the chute of the vibrating
Газоотводящий зонт 18 для выпуска из него газа может быть снабжен несколькими или одним простым выпускным патрубком 19 или выпускным патрубком 20, выполненным с регулирующим устройством для возможности регулирования темпа выхода из установки отходящих газов. Газоотводящий зонт 18 может быть соединен с вибролотком 1 эластичной вставкой 21 для исключения передачи вибрации от вибролотка к газоотводящему зонту.The
Для очистки отходящих газов из установки перед их выбросом в атмосферу установка может быть снабжена пыле- и (или) газоочистным устройством 22, которое соединено посредством трубопровода 17 с выпускными патрубками 19 или 20 газоотводящих зонтов 18 и с вытяжным вентилятором 23. При необходимости регулирования темпа отходящих газов из установки в трубопроводе 17 могут быть установлены устройства-регуляторы параметров потока газа 24 (фиг. 1).To clean the exhaust gases from the installation before they are released into the atmosphere, the installation can be equipped with a dust and (or)
Барботеры могут быть выполнены с одним патрубком 11 для подачи через него газов вглубь виброслоя материала, например в исполнении барботеров 9 и 10 (фиг. 1), или с несколькими патрубками 11, например в исполнении барботера 7 и 8. Также барботеры для подачи в них газа могут быть оборудованы простыми впускными патрубками 25, или патрубками 26, выполненными с возможностью регулирования параметров потока газа, поступающего в барботер. При этом любой из барботеров может содержать один или несколько впускных патрубков 25 или 26, как это показано на фиг. 1, например в исполнении барботера 7. Барботер, содержащий несколько впускных патрубков 25 или 26 и несколько выпускных патрубков 11, например барботер 7 (фиг. 1), может быть оборудован перегородкой 27 для разделения внутренней полости барботера на отсеки с целью возможности раздельного регулирования потока газов в каждом патрубке 11 выпускных отверстий барботера 7. В барботере 8 (фиг. 1 ), содержащим два патрубка 11 для выпуска из барботера газов с целью возможности раздельного регулирования параметров каждого потока газа, вводимого в виброслой материала, один из его патрубков оборудован индивидуальным впускным патрубком 26, выполненным с возможностью регулирования параметров потока газа, поступающего в него из барботера.Bubblers can be made with one
Форма контура среза стенок каждого патрубка 11 выпускного отверстия барботера предпочтительно должна быть приспособлена к форме грузонесущей поверхности 4 желоба вибролотка 1 для обеспечения равномерной подачи газа в вибротранспортируемый слой материала через зазор, образованный контуром среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера и грузонесущей поверхностью вибролотка. При этом поперечное сечение патрубка 11 выпускного отверстия барботера может иметь круглую, овальную или многоугольную форму (фиг. 5), или иметь иную форму, приспособленную к форме желоба вибролотка 1.The shape of the shear contour of the walls of each
Барботер может быть выполнен с возможностью ввода в него или в патрубок его выпускного отверстия зернистых, жидких, газообразных или других сред, в том числе с регулированием параметров этих сред (температуры, темпа подачи этих сред, концентрации содержания примесей в них, состава газов и др. свойств этих сред), включая возможность регулирования в автоматическом режиме. Один из возможных вариантов исполнения конструкции такого барботера показан на фиг. 1, где барботер 9 выполнен с устройством для ввода различных сред 28 в патрубок 11 выпускного отверстия барботера, которое может быть оснащено устройством для регулирования 29 параметров вводимого потока среды (фиг. 3). При подаче в барботер или патрубок его выпускного отверстия жидких или газообразных сред, в том числе содержащих мелкодисперсные частицы, например пыль, устройство для ввода таких сред предпочтительно выполнять в виде форсунки, обеспечивающей распыление этих сред в потоке газа, поступающего в барботер из основного средства подачи газа 13.The bubbler can be made with the possibility of introducing into it or into the branch pipe of its outlet of granular, liquid, gaseous or other media, including with the regulation of the parameters of these media (temperature, rate of supply of these media, concentration of impurities in them, composition of gases, etc. . properties of these media), including the possibility of automatic regulation. One of the possible design variants of such a bubbler is shown in FIG. 1, where the
Кроме того, барботер может быть выполнен в виде погружной горелки 30, патрубок 11 выпускного отверстия которого погружен в слой вибротранспортируемого материала с образованием зазора «Е<h» между кромкой 12 среза стенок упомянутого отверстия и грузонесущей поверхностью 4 желоба вибролотка 1. При этом факел горения или его часть может выходить из отверстия патрубка 11 в виброслой зернистого материала с возможностью сжигания топлива непосредственно в виброслое материала. Такая погружная горелка может быть выполнена с возможностью регулирования расхода топлива, воздуха, подаваемого для его горения, и режимов его горения.In addition, the bubbler can be made in the form of a
Альтернативные исполнения барботеров приведены на фиг. 6, 7, 8 и 9, на которых показаны конструкции барботеров с патрубками их выпускных отверстий, выполненных в виде колпаков, установленных над грузонесущей поверхностью вибролотка.Alternative embodiments of the bubblers are shown in FIG. 6, 7, 8 and 9, which show the designs of bubblers with branch pipes of their outlet openings, made in the form of caps, installed above the load-carrying surface of the vibrating tray.
На фиг. 6 и 7 показан барботер, содержащий впускное отверстие 31, выполненное в грузонесущей вибрирующей поверхности 4 вибролотка 1, и патрубок выпускного отверстия, выполненный в виде колпака 32, установленного на стойках 33 над упомянутым отверстием 31 с образованием зазора «Е» между грузонесущей поверхностью и кромкой 12 среза стенок колпака 32 величиной не более высоты части слоя материала «h», расположенного выше упомянутой кромки среза стенок колпака 32.FIG. 6 and 7 show a bubbler containing an
На фиг. 8 (сечение Е-Е) показано другое возможное исполнение барботера, содержащего в грузонесущей вибрирующей поверхности 4 вибролотка 1 впускное отверстие, служащее для подачи газа в барботер, выполненное в виде впускного патрубка 34, жестко закрепленного в вибрирующей грузонесущей поверхности 4 вибролотка 1, стенки которого выступают над упомянутой поверхностью 4. При этом патрубок выпускного отверстия барботера, выполненный в виде колпака 35, жестко прикреплен с помощью стоек 33 к грузонесущей поверхности 4 желоба вибролотка 1 с образованием зазора «Е» между грузонесущей поверхностью 4 и кромкой 12 среза стенок колпака 35 величиной не более высоты части слоя материала «h», расположенного выше упомянутой кромки среза стенок колпака 35, как это показано на фиг. 8.FIG. 8 (section E-E) shows another possible version of the bubbler, containing in the load-carrying vibrating surface 4 a vibrating
Еще одно из возможных исполнений барботера показано на фиг. 9 (сечение Ж-Ж), где в отверстие грузонесущей поверхности установлен впускной патрубок 36 барботера с зазором, предотвращающим передачу вибрации на него от грузонесущей поверхности 4 вибролотка 1. Патрубок выпускного отверстия барботера, выполненный в виде колпака 37, может быть закреплен с помощью стоек 38 на стенках впускного патрубка 36, как это показано на фиг. 9, а зазор между стенками упомянутого впускного патрубка 36 и вибрирующей грузонесущей поверхностью 4 может быть перекрыт гибкой вставкой 39 для предотвращения подсосов через этот зазор или засорения его зернами материала.Another possible embodiment of the bubbler is shown in FIG. 9 (section Zh-Zh), where the
Конструкция представленных на фиг. 6, 7, 8 и 9 впускного отверстия 31 и впускных патрубков 34, 36 и патрубков выпускных отверстий барботеров, выполненных в виде колпаков 32, 35 и 37, а также их взаимное расположение и расположение упомянутого отверстия 31 должны выполняться с учетом обеспечения достаточной величины скоростного напора потока газа на выходе его из под колпаков 32, 35 и 37, который позволяет образовывать пневмозатвор, препятствующий прохождению в зазор «Е» зерен материала. При этом предпочтительно, чтобы кромки среза впускных отверстий патрубков 34 и 37 были расположены выше кромок среза патрубков выпускных отверстий барботеров, выполненных в виде колпаков 35 и 37, на некоторую величину «е», показанную на фиг. 8 и 9.The construction shown in FIG. 6, 7, 8 and 9 of the
Возможные конструктивные исполнения барботеров и в целом устройства для переработки зернистых материалов в вибробарбатируемом слое не исчерпываются приведенными выше вариантами их исполнения, которые показаны здесь исключительно для того, чтобы подчеркнуть основной отличительный признак устройства данного изобретения, заключающийся в том, что стенки патрубка, образующие выпускное отверстие для выхода газа из барботера, погружены в вибротранспортируемый слой зернистого материала с образованием зазора между сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью и кромкой среза стенок патрубка выпускного отверстия барботера величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше упомянутой кромки среза.Possible designs of bubblers and, in general, a device for processing granular materials in a vibrobarbated layer are not limited to the above options for their execution, which are shown here solely in order to emphasize the main distinctive feature of the device of the present invention, which consists in the fact that the walls of the nozzle forming the outlet for gas outlet from the bubbler, immersed in the vibrotransportable layer of granular material with the formation of a gap between the continuous load-carrying vibrating surface and the cut edge of the walls of the outlet nozzle of the bubbler no more than the height of the part of the material layer located above the said cut edge.
Реализация заявленного способа осуществляется с помощью устройства для непрерывной переработки зернистых материалов.The implementation of the claimed method is carried out using a device for continuous processing of granular materials.
Исходный зернистый материал через средство ввода материала 5 (фиг. 1), расположенное в начале желоба вибролотка 1 установки (слева на фиг. 1), подают на вибрирующую грузонесущую поверхность 4 вибролотка 1, колебания которого сообщаются вибратором 3 с параметрами, обеспечивающими транспортирование слоя материала по грузонесущей поверхности 4 вдоль желоба вибролотка 1 с последующей выгрузкой материала из установки через средство выпуска материала 6. Регулирование высоты слоя материала, перемещаемого по грузонесущей поверхности 4, может осуществляться как изменением темпа подачи материала, поступающего через средство ввода материала 5, или изменением параметров колебаний грузонесущей поверхности 4, так и положением затвора средства выпуска материала 6. Кроме того, в транспортируемый слой материала предусмотрена возможность дополнительно вводить такой же или другой материал через средство ввода материала 5, расположенное в любом месте по длине желоба вибролотка 1, например в средней части длины установки. Также предусмотрена возможность вводить различные среды, включая зернистый материал, в транспортируемый слой через барботер или патрубок его выпускного отверстия посредством устройства для ввода различных сред 28.The initial granular material through the material input means 5 (Fig. 1), located at the beginning of the chute, the vibrating
В процессе вибротранспортирования слоя зернистого материала его подвергают аэродинамическому воздействию потока газа. Газ, например под давлением, создаваемым вентилятором 14, через средство подачи 13 подают сначала в воздуховод 17, а затем в барботер 9 через впускной патрубок 25 или впускной патрубок 26, после чего вводят вглубь слоя зернистого материала через зазор «Е», образованный сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью 4 и кромкой среза стенок патрубка 11 выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботера. Регулирование различных параметров потока газа, например давления, параметров пульсации, темпа подачи газа, температуры и других его параметров может осуществляться как в трубопроводе 17 с помощью средства 15, так и непосредственно на входе барботера в его впускном патрубке 26. Кроме того, при оснащении установки несколькими барботерами, подключенными к одному средству подачи потока газа 13, соответствующее распределение газовых потоков в барботеры осуществляется через коллектор 16, который также может быть оборудован средством для регулирования параметров потока газа 15 как на входе газа в коллектор, так и на выходе из его выпускных патрубков.In the process of vibratory transportation of a layer of granular material, it is subjected to aerodynamic action of a gas flow. Gas, for example, under pressure created by
Использование барботеров для ввода газа в виброслой материала через зазор «Е≤h» позволяет привести виброслой зернистого материала в аэровиброожиженное состояние с равномерным распределением в нем газовой среды и тем самым обеспечить развитую поверхность контакта частиц материала е газовой средой, а следовательно, высокую эффективность протекания различных технологических процессов, осуществляемых в аэровиброожиженном слое.The use of bubblers to inject gas into the vibrolayer of the material through the gap "E≤h" allows the vibrolayer of the granular material to be brought into an aero vibro-fluidized state with a uniform distribution of the gaseous medium in it and thereby provide a developed contact surface of the material particles with the technological processes carried out in a vibro-fluidized bed.
После барботирования слоя зернистого материала отработанные отходящие газы удаляют из устройства. Газы отводятся из слоя материала и в целом из устройства через газоотводящий зонт 18, проходят через его выпускной патрубок 19 или 20 и по трубопроводу 17 и поступают в пыле- и (или) газоочистное устройство 22, где производится их очистка, после чего они выбрасываются в атмосферу.After bubbling the bed of granular material, the waste exhaust gases are removed from the device. Gases are removed from the material layer and as a whole from the device through the
Применение в конструкции устройства газоотводящего зонта 18 позволяет осуществлять аэродинамический режим работы установки как под давлением путем подачи газа дутьевым вентилятором 14 в средство подачи потока газа 13 и далее в барботер и виброслой материала с дальнейшим удалением отходящих из виброслоя материала газа из газоотводящего зонта 18 установки с выбросом газов в атмосферу, так и под разряжением без применения дутьевого вентилятора 14. В этом случае отвод отходящих газов из газоотводящего зонта 18 установки осуществляют исключительно с помощью вытяжного вентилятора 23, обеспечивающего в газоотводящем тракте трубопровода 17 достаточное разряжение, вызывающее принудительную тягу потока газа, с последующим выбросом очищенных в пыле- и (или) газоочистном устройстве 22 газов в атмосферу. Также устройство может работать в комбинированном аэродинамическом режиме, когда аэродинамическое сопротивление средства подачи потока газа 13 преодолевается дутьевым вентилятором 14, а весь дальнейший тракт прохождения газового потока через установку включая выброс его в атмосферу осуществляется за счет тяги, развиваемой вытяжным вентилятором 23.The use of a
Как отмечалось ранее, предлагаемые способ и устройство для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое может эффективно применяться как для проведения тепло- и (или) массообменных процессов, так и для механических процессов, осуществляемых в аэровиброожиженном слое.As noted earlier, the proposed method and device for processing granular materials in a vibro-sparged layer can be effectively used both for heat and (or) mass transfer processes, and for mechanical processes carried out in an aero-vibrated bed.
Работу устройства непрерывного действия для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое для осуществления тепло- и массообменных процессов, например таких, как сушка, размораживание, нагрев, охлаждение, обжиг зернистых материалов и других подобных процессов опишем на следующем примере.The operation of a continuous device for processing granular materials in a vibro-bubbly bed for carrying out heat and mass transfer processes, such as drying, defrosting, heating, cooling, firing granular materials and other similar processes, will be described in the following example.
Допустим, что технологией предусматривается получение продукта в виде сухой трехкомпонентной смеси, состоящей из гранул с зернами размером от 3 до 5 мм (материал №1), мелкозернистого сыпучего материала с размерами частиц от 0,5 до 3 мм (материал №2) и порошка с частицами размером от ОД до 0,6 мм (материал №3). При этом материалы №1 и №2 должны быть подвергнуты обжигу путем их конвективного нагрева до 800°С, а конечный продукт (3-х компонентная смесь) иметь температуру не более 60°С.Suppose that the technology provides for a product in the form of a dry three-component mixture, consisting of granules with grains ranging in size from 3 to 5 mm (material No. 1), fine-grained bulk material with particle sizes from 0.5 to 3 mm (material No. 2) and powder with particles ranging in size from OD to 0.6 mm (material No. 3). In this case, materials No. 1 and No. 2 must be fired by convective heating to 800 ° C, and the final product (3-component mixture) must have a temperature of no more than 60 ° C.
Поступающие на переработку компоненты имеют следующие исходные характеристики:The components received for recycling have the following initial characteristics:
- гранулы материала №1 имеют отрицательную температуру и содержат в гранулах влагу в замороженном состоянии;- granules of material No. 1 have a negative temperature and contain moisture in the granules in a frozen state;
- мелкозернистый материал (материал №2) имеет температуру 20°С и содержит внутреннюю влагу до 3%;- fine-grained material (material No. 2) has a temperature of 20 ° C and contains internal moisture up to 3%;
- порошок (материал №3) не содержит влаги, имеет температуру 20°С и не допускает нагрева свыше 200°С.- powder (material No. 3) does not contain moisture, has a temperature of 20 ° C and does not allow heating over 200 ° C.
Технологический процесс осуществляется переработкой материала путем проведения технологических операций в следующей последовательности: 1 этап - размораживание с частичной подсушкой материала №1; 2 этап - окончательная сушка материала №1 (гранул) с нагревом до 250°С для удаления содержащейся в гранулах внутренней влаги; 3 этап - смешивание материала №1 с материалом №2 с одновременным высушиванием материала №2 с нагревом 2-х компонентной смеси до 300°С; 4 этап - обжиг 2-х компонентной смеси при нагреве материала до температуры 800°С; 5 этап - двухстадийное охлаждение обожженной смеси материалов №1 и №2: на первой стадии - интенсивное охлаждение смеси материалов до 300°С, на второй стадии - медленное охлаждение до 200°С; 6 этап - смешивание 2-х компонентной обожженной смеси с порошковым материалом №3; 7 этап - охлаждение 3-х компонентной смеси.The technological process is carried out by processing the material by carrying out technological operations in the following sequence: Stage 1 - defrosting with partial drying of material No. 1; Stage 2 - final drying of material No. 1 (granules) with heating to 250 ° C to remove internal moisture contained in the granules; Stage 3 - mixing material No. 1 with material No. 2 with simultaneous drying of material No. 2 with heating the 2-component mixture to 300 ° C; Stage 4 - firing a 2-component mixture when heating the material to a temperature of 800 ° C; Stage 5 - two-stage cooling of the fired mixture of materials No. 1 and No. 2: at the first stage - intensive cooling of the mixture of materials to 300 ° С, at the second stage - slow cooling to 200 ° С; Stage 6 - mixing a 2-component fired mixture with powder material No. 3; Stage 7 - cooling of the 3-component mixture.
Для проведения указанного технологического процесса может быть использована установка в конструктивном исполнении, показанным на фиг. 1, описание работы которой приведено ниже.To carry out the specified technological process, an installation with the design shown in FIG. 1, the operation of which is described below.
На первом этапе процесса исходный гранулированный материал (материал №1) через средство ввода материала 5, расположенное в начале желоба вибролотка 1 (слева на фиг. 1), непрерывно с определенным темпом подается на вибрирующую грузонесущую поверхность 4 желоба вибролотка 1 и под действием прямолинейных колебаний, направленных под углом к грузонесущей поверхности 4, генерируемых вибратором 3, слой гранул перемещается слева направо по вибрирующей грузонесущей поверхности 4 вдоль желоба вибролотка 1. Одновременно с началом транспортирования материала вдоль желоба из средства подачи потока газа 13 по трубопроводу 17 и коллектор 16 подается нагретый до 800°С газ или воздух во впускной патрубок 26 барботера 7, который далее поступает вглубь виброслоя гранул через зазор «Е» из выпускного отверстия упомянутого первого по ходу движения материала патрубка 11, установленного над грузонесущей поверхностью 4, как это показано на фиг. 1.At the first stage of the process, the initial granular material (material No. 1) through the material input means 5, located at the beginning of the chute, the vibratory chute 1 (on the left in Fig. 1) is continuously fed at a certain rate to the vibrating load-carrying
В данном примере впускной патрубок 26 выполнен с возможностью регулирования темпа подачи потока газа, поступающего в барботер, с целью обеспечения максимально возможного темпа подачи газа в виброслой, с ограничением верхнего предела темпа подачи газа в виброслой материала условием недопущения выноса из слоя газовым потоком мелких зерен, содержащихся в материале №1. Поток горячего газа, выходя из выпускного отверстия патрубка 11, через зазор «Е» барботирует виброслой зернистого материала и совместно с вибрационным воздействием приводит его в аэровиброожиженное состояние. Такое состояние слоя обеспечивает интенсивное перемешивание частиц материала в слое и благоприятные условия для интенсивного взаимодействия частиц с газовой средой, и, как следствие, эффективного протекания тепло- и массообменных процессов, в результате чего материал №1 размораживается, подогревается до 80-100°С и частично подсушивается.In this example, the
На втором этапе технологического процесса частично подсуженные гранулы (материал №1) подогревают до более высокой температуры, например до 250°С, при которой происходит полное удаление из гранул влаги, в том числе внутренней, т.е. производится окончательная сушка гранул.At the second stage of the technological process, partially narrowed granules (material No. 1) are heated to a higher temperature, for example, up to 250 ° C, at which moisture is completely removed from the granules, including internal moisture, i.e. the final drying of the granules is performed.
Этот процесс осуществляется в период,, когда слой гранул, перемещаясь далее по вибролотку 1, поступает в зону, где в его слой погружен патрубок 11 выпускного отверстия правого относительно разделительной стенки 27 отсека упомянутого барботера 7. Аналогично описанному процессу сушки горячие газы с температурой до 800°С, поступающие из средства подачи 13 через коллектор 16 и впускной патрубок 26 правого отсека барботера 7, через соответствующий патрубок 11 также вводятся вглубь вибротранспортируемого слоя материала через зазор «Е», барботируют его и подогревают высушенный материал №1 до температуры 250°С. При этом ввиду того, что аэродинамическое сопротивление слоя материала №1, находящегося в замороженном и влажном состоянии на первом этапе переработки, несколько выше, чем сопротивление слоя подсушенного материала при его переработке на втором этапе, аэродинамический режим барботирования газа через виброслой на втором этапе переработки соответственно должен быть снижен для предотвращения выноса мелких зерен из слоя материала. Необходимый аэродинамический режим барботирования газа через виброслой на упомянутом втором этапе технологического процесса переработки материала №1 поддерживается с помощью регулирующего устройства патрубка 26.This process is carried out during the period when the layer of granules, moving further along the vibrating
На третьем этапе технологического процесса осуществляют смешивание материала №1 с материалом №2 с одновременным удалением внутренней влаги из материала №2 путем его нагрева до 300°C, до которой также нагревается образованная 2-х компонентная смесь.At the third stage of the technological process, material No. 1 is mixed with material No. 2 with the simultaneous removal of internal moisture from material No. 2 by heating it to 300 ° C, to which the formed 2-component mixture is also heated.
Данный процесс осуществляется в период, когда слой материала №1, перемещаемый грузонесущей поверхностью 4 желоба вибролотка 1, достигает патрубка 11 выпускного отверстия барботера 9. В этот период через устройство для ввода материала 28 в патрубок 11 барботера 9 подают сыпучий материал №2. Перед подачей материала №2 в барботер 9 вводится горячий газ, поступающий во впускной патрубок 26 барботера 9 из коллектора 16. Материал №2 вместе с горячими газами из патрубка 11 барботера 9 равномерно поступает в вибротранспортируемый слой материала №1 и под действием вибрации и потока газа интенсивно перемешивается в аэровиброожиженном слое, образуя гомогенную 2-х компонентную смесь по мере перемещения слоя такого материала по вибрирующей грузонесущей поверхности 4 желоба вибролотка 1. При этом происходит одновременное высушивание материала №2 с нагревом 2-х компонентной смеси до 300°С.This process is carried out during the period when the layer of material No. 1, moved by the load-
На четвертом этапе процесса высушенная и нагретая 2-х компонентная смесь материалов поступает в зону, где в ее слой погружен патрубок И выпускного отверстия барботера 30, выполненного в виде погружной горелки. Генерируемые горелкой 30 дымовые газы температурой до 1000÷1200°С, образующиеся в результате сжигания топлива, например природного газа, в смеси с атмосферным воздухом, через патрубок 11 поступают в виброслой материала и барботируют его, нагревая слой до 800°С. Тем самым осуществляется процесс обжига 2-х компонентной смеси материалов.At the fourth stage of the process, the dried and heated 2-component mixture of materials enters the zone where the branch pipe And the outlet of the
На пятом этапе технологического процесса производится двухстадийное охлаждение обожженной смеси материалов №1 и №2.At the fifth stage of the technological process, a two-stage cooling of the fired mixture of materials No. 1 and No. 2 is performed.
На первой стадии слой 2-х компонентной смеси зернистых материалов поступает в зону, где в него погружен патрубок 11 выпускного отверстия левого отсека барботера 8. В этот период для охлаждения материала в него поступает газ с температурой 20°С, который подается во впускной патрубок 25 барботера 8 из средства подачи газа 13 через трубопровод 17. При этом регулирование темпа подачи газовых потоков, поступающих в патрубки 11 барботера 8, осуществляется раздельно за счет применения средства для регулирования темпа подачи газа 15 и регулирующего устройства патрубка 26. Поток газа из левого патрубка 11 барботера 8 с более высоким темпом его подачи по сравнению с потоком газа в правом патрубке 11 упомянутого барботера подается вглубь слоя вибротранспортируемого материала, барботируя его и тем самым осуществляя интенсивное охлаждение 2-х компонентной смеси материалов до 300°С.At the first stage, a layer of a 2-component mixture of granular materials enters the zone where the
На второй стадии транспортируемый слой 2-х компонентной смеси материалов поступает в зону правого патрубка 11 выпускного отверстия барботера 8. Здесь в слой материала из указанного патрубка 11 подается поток газа с температурой 20°С с более низким темпом его подачи по сравнению с потоком газа в правом патрубке 11 барботера 8, как это задано вышеупомянутыми условиями технологического процесса, осуществляемого на этапе 5. При этом происходит барботирование слоя 2-х компонентной смеси материалов холодным воздухом и ее медленное охлаждение до 200°С.At the second stage, the transported layer of the 2-component mixture of materials enters the zone of the
Отработанные отходящие из слоя газы на каждом из описанных пяти этапов технологического процесса поступают в пространство под газоотводящим зонтом 18, установленным над поверхностью вибробарботируемого слоя материала, из которого через выпускной патрубок 20 они удаляются из установки, поступая по трубопроводу 17 в пылегазоочистное устройство 22, и выбрасываются в атмосферу с помощью вентилятора 23, обеспечивающего необходимую тягу для прохождения газового потока через виброслой от патрубков 11 выпускных отверстий барботеров до сброса его в атмосферу. Преодоление аэродинамического сопротивления прохождению потока газа через газовый тракт от средства подачи потока газа 13 до упомянутых патрубков 11 обеспечивается дутьевым вентилятором 14.The exhaust gases from the layer at each of the described five stages of the technological process enter the space under the
На шестом этапе технологического процесса охлажденная до 200°С 2-х компонентная смесь материалов транспортируется вибролотком 1 в зону патрубка средства ввода материала 5. В этот период в виброслой материала через патрубок упомянутого устройства непрерывно с заданным темпом загружают порошковый материал №3 с температурой 20°С, который под действием колебаний грузонесущей поверхности 4 транспортируется перемешивается в виброожиженном слое, образуя гомогенную 3-х компонентную смесь.At the sixth stage of the technological process, a 2-component mixture of materials cooled to 200 ° C is transported by a vibrating
На седьмом этапе процесса транспортируемая 3-х компонентная смесь материалов достигает зоны, где в ее слой погружен патрубок 11 выпускного отверстия барботера 10. Здесь для охлаждения смеси материалов в нее поступает газ с температурой 20°С, который подается во впускной патрубок 25 барботера 10. Поток газа из упомянутого патрубка 11 барботирует виброслой материала, тем самым обеспечивая охлаждение 3-х компонентной смеси материалов до 60°С. При этом темп подачи потока газа, поступающего в патрубок И барботера 8, поддерживается достаточно низким с целью недопущения выноса легкого порошкообразного материала из барботируемой 3-х компонентной смеси.At the seventh stage of the process, the transported 3-component mixture of materials reaches the zone where the
Отходящие из слоя газы на указанном седьмом этапе процесса поступают в пространство под газоотводящим зонтом 18, установленным над поверхностью вибробарботируемого слоя материала, из которого через выпускной патрубок 19 они удаляются из установки в атмосферу, проходя трубопровод 17 и пылегазоочистное устройство 22, с помощью вытяжного вентилятора 23. Весь газовый тракт прохождения газа от впускного патрубка 25 до вытяжного вентилятора 23 работает под разряжением, создаваемым упомянутым вентилятором 23, а регулировка скорости воздушного потока осуществляется регулятором параметров потока газа 24.The gases leaving the layer at the specified seventh stage of the process enter the space under the
После выполнения всех технологических операций готовый продукт (охлажденная 3-х компонентная смесь) непрерывно выгружается из установки через средство выпуска материала 6.After completing all technological operations, the finished product (cooled 3-component mixture) is continuously unloaded from the installation through the
Отработанные отходящие из слоя газы на указанном седьмом этапе процесса поступают в пространство под газоотводящим зонтом 18, установленным над поверхностью вибробарботируемого слоя материала, из которого через выпускной патрубок 19 они удаляются из установки, поступая по трубопроводу 17 в пылеосадительное устройство (циклон) 22, и выбрасываются в атмосферу с помощью вентилятора 23.The exhaust gases from the layer at the specified seventh stage of the process enter the space under the
Отметим, что в реальности конструктивное исполнение установки, показанной на фиг. 1, целесообразнее выполнять из нескольких отдельных агрегатов (установок), каждый из которых предназначен для последовательного осуществления отдельных, например двух технологических процессов (этапов) переработки зернистых материалов в вибробарбатируемом слое, например операций размораживания и подогрева, сушки и обжига и т.п.Note that, in reality, the embodiment of the plant shown in FIG. 1, it is more expedient to perform from several separate units (installations), each of which is intended for the sequential implementation of separate, for example, two technological processes (stages) of processing granular materials in a vibrobarbated layer, for example, operations of defrosting and heating, drying and firing, etc.
Ниже опишем работу устройства непрерывного действия для переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое для осуществления механических процессов, например таких, как перемешивание, обеспыливание щебня, песка и других зернистых материалов, очистка газов фильтрованием через слой зернистого материала.Below we will describe the operation of a continuous device for processing granular materials in a vibro-sparged layer for performing mechanical processes, for example, mixing, dedusting crushed stone, sand and other granular materials, cleaning gases by filtering through a layer of granular material.
При применении устройства непрерывного действия для перемешивания неоднородных зернистых материалов в вибробарботируемом слое принцип работы устройства для переработки зернистых материалов подобен реализации процесса перемешивания, эффективно осуществляемого в виброкипящем слое с продувкой воздуха через вибрирующую решетку и находящийся на ней слой материала [7]. Отличительной особенностью процесса переработки материалов является то, что материал подается не на решетку, а на сплошную грузонесущую вибрирующую поверхность 4 (фиг. 1), по которой слой материала транспортируется вдоль желоба вибролотка 1 и продувается потоком воздуха, поступающего вглубь виброслоя через зазор «Е», образованный сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью 4 и кромкой среза 12 стенок патрубка 11 выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботераWhen using a continuous device for mixing inhomogeneous granular materials in a vibration-sparged layer, the principle of operation of a device for processing granular materials is similar to the implementation of the mixing process effectively carried out in a vibrating-boiling layer with air blowing through a vibrating grate and a layer of material located on it [7]. A distinctive feature of the processing of materials is that the material is fed not to the grate, but to a solid load-carrying vibrating surface 4 (Fig. 1), along which the material layer is transported along the chute of the vibrating
Для перемешивания неоднородного зернистого материала в вибробарботируемом слое может применяться установка упрощенной конструкции, выполненной с одним барботером, конструктивно подобным барботеру 10 (фиг. 1) и размещенным вдоль всей длины желоба вибролотка 1, на концах которого расположены средства ввода неоднородного материала 5 и выпуска перемешенного материала 6 с грузонесущей вибрирующей поверхности 4. Над желобом вибролотка 1 и барботером 10 установлен газоотводящий зонт 18 с простым выпускным патрубком 19.To mix the inhomogeneous granular material in the vibro-bubbling layer, a simplified installation can be used, made with one bubbler, structurally similar to the bubbler 10 (Fig. 1) and placed along the entire length of the chute a vibrating
Работа вышеописанной установки осуществляется следующим образом. С помощью средства ввода материала 5 неоднородный или несколько видов материалов подаются на вибрирующую грузонесущую поверхность 4 вибролотка 1 установки и транспортируется вдоль упомянутого вибролотка с одновременной продувкой виброслоя потоком воздуха или другого газа, поступающего через упомянутый зазор «Б», образуя тем самым аэровиброожиженный слой, в котором осуществляется интенсивное перемешивание транспортируемых зернистых материалов. После окончания процесса перемешивания материал выгружается из установки с помощью средства выпуска материала 6. Подачу воздушного потока в барботер 10 производят через простой впускной патрубок 25, который, проходя через барботер 10, патрубок его выпускного отверстия 11 и вибрирующий транспортируемый слой зернистых материалов, удаляется из установки по тракту отвода отходящих газов (газоотводящий зонт 18 - выпускной патрубок 19 - воздуховод 17 - пылегазоочистное устройство 22-регулятор параметров потока газов 24) с помощью вытяжного вентилятора 23 (фиг. 1). Аэродинамический режим работы установки осуществляется под разряжением, создаваемым вытяжным вентилятором 23, обеспечивающим достаточное разряжение для создания принудительной тяги воздушного потока при его прохождении по тракту от места его ввода во впускной патрубок 25 барботера до выброса в атмосферу.The operation of the above installation is carried out as follows. With the help of the material input means 5, heterogeneous or several types of materials are fed to the vibrating load-
В случае применения устройства непрерывного действия для обеспыливания зернистых материалов, например таких как щебень или песок в вибробарботируемом слое, принцип работы устройства для переработки зернистых материалов подобен осуществлению процесса очистки песчаных материалов от пыли путем продувки снизу вверх воздухом слоя материала, находящегося на вибрирующей решетке, с применением вибрационного очистителя для песчаных материалов [8]. Отличительной особенностью процесса переработки материалов является то, что с помощью средства ввода материала 5 слой материала подается не на решетку, а на сплошную грузонесущую вибрирующую поверхность 4 (фиг. 1), по которой слой материала транспортируется вдоль желоба вибролотка 1 и продувается потоком воздуха, поступающего вглубь виброслоя через зазор «Б», образованный сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью 4 и кромкой среза 12 стенок патрубка 11 выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботера В процессе виброперемещения слоя зернистого материала по желобу вибролотка 1 и воздействия на него потоком воздуха материал эффективно обеспыливается в вибробарботируемом слое. При этом скорость потока газа, выходящего из патрубка И выпускного отверстия барботера, назначается достаточной для обеспечения выноса пылевидных частиц из обеспыливаемого материалаIn the case of using a continuous device for dedusting granular materials, for example, such as crushed stone or sand in a vibrobubbled layer, the principle of operation of the device for processing granular materials is similar to the process of cleaning sandy materials from dust by blowing a layer of material located on a vibrating grate from the bottom up with air, with using a vibration cleaner for sandy materials [8]. A distinctive feature of the material processing process is that with the help of the material input means 5, the material layer is fed not onto the grate, but onto the continuous load-carrying vibrating surface 4 (Fig. 1), along which the material layer is transported along the chute of the vibrating
Принцип работы устройства для обеспыливания зернистых сред в вибробарботируемом слое осуществляется аналогично работе вышеописанной установки упрощенной конструкции, используемой для перемешивания зернистых материалов.The principle of operation of the device for dedusting granular media in the vibrobubble layer is carried out similarly to the operation of the above-described installation of a simplified design used for mixing granular materials.
При применении установки с вибробарботируемым слоем для очистки запыленных газовых потоков принцип работы устройства для переработки зернистых материалов подобен осуществлению процесса осаждения пыли в зернистом слое влажного материала при прохождении через него пылесодержащего потока газа, используемом например в скрубберах с насадкой из зернистого увлажненного материала, через которую продувается запыленный газ с частицами меньшего размера [9]. Отличительной особенностью работы установки для переработки материалов является то, что с помощью средства ввода материала 5 слой увлажненного материала подается не на решетку, а на сплошную фузонесущую вибрирующую поверхность 4 (фиг. 1), по которой слой материала транспортируется вдоль желоба вибролотка 1 и продувается потоком запыленного газа, поступающего вглубь виброслоя через зазор «Е», образованный сплошной грузонесущей вибрирующей поверхностью 4 и кромкой среза 12 стенок патрубка 11 выпускного отверстия барботера, величиной не более высоты части слоя материала, расположенной выше кромки среза стенок патрубка выпускного отверстия упомянутого барботера.When using an installation with a vibro-bubbly bed for cleaning dusty gas streams, the principle of operation of a device for processing granular materials is similar to the implementation of the process of dust deposition in a granular layer of wet material when a dust-containing gas stream passes through it, used, for example, in scrubbers with a nozzle made of a granular wet material through which it is blown dusty gas with smaller particles [9]. A distinctive feature of the operation of the installation for processing materials is that with the help of the material input means 5, the layer of moistened material is fed not to the grate, but to the continuous fuson-carrying vibrating surface 4 (Fig. 1), along which the material layer is transported along the chute of the vibrating
В процессе прохождения запыленных газов с относительно невысокой скоростью воздушного потока через вибротранспортируемый слой влажных зернистых материалов мелкие частицы пыли осаждаются в слое на влажной поверхности его зерен, после чего загрязненный зернистый материал выгружается из установки.In the process of passing dusty gases with a relatively low air flow rate through the vibration-transported layer of wet granular materials, fine dust particles are deposited in the layer on the wet surface of its grains, after which the contaminated granular material is discharged from the installation.
Принцип работы устройства для очистки запыленных газовых потоков в вибробарботируемом слое осуществляется аналогично работе вышеописанной установки упрощенной конструкции, используемой для перемешивания зернистых материалов или для их обеспыливания, за исключением того, что во впускной патрубок 25 барботера 10 вместо атмосферного воздуха поступает запыленный воздух или другой пылесодержащий газ.The principle of operation of the device for cleaning dusty gas streams in a vibro-bubbly layer is carried out similarly to the operation of the above-described installation of a simplified design used for mixing granular materials or for dedusting them, except that dusty air or other dust-containing gas enters the
Отметим, что повысить эффективность очистки газовых потоков от пыли описанной выше установки упрощенной конструкции возможно, если барботер 10 выполнить аналогично конструкции барботера 9 с одним или несколькими устройствами для ввода жидких сред 28 с их распылением в пылевом газовом потоке, проходящем через барботер. Это обеспечивает коагуляцию мелкодисперсной пыли с каплями диспергированной жидкости и тем самым повышает эффективность осаждения из потока газа образующихся конгломератов увлажненной пыли в виброслое.Note that it is possible to increase the efficiency of cleaning gas streams from dust of the above-described installation of a simplified design if the
Также отметим, что подобно вышеописанному принципу работы установки для пылеочистки газов упрощенной конструкции с применением барботера 10 может осуществляться химическая очистка газов. В этом случае во впускной патрубок 25 барботера 10 упомянутой установки подается газ, содержащий химические примеси, например с низким содержанием примеси SO2, а в средство ввода материала 5 подается зернистый материал, увлажненный например известковым молоком. Дальнейшее прохождение газа через зазор «Е» и вибротранспортируемый слой предварительного увлажненного химическим реагентом материала и его удаление из установки осуществляется аналогично описанному выше процессу работы установки для пылеочистки газов. При прохождении химически загрязненного газа, например с содержанием примеси SO2, через виброслой зернистого материала, зерна которого смочены например гидратом окиси кальция, происходит химическая очистка газа, в рассматриваемом случае протекающая в результате реакции SO2 с гидратом окиси кальция (Са(ОН)2), подобно тому, как описан в работе [9] процесс очистки газа, содержащего SO2.We also note that, similar to the above-described principle of operation of the installation for dust cleaning of gases of a simplified design, using the
При этом отметим, что процесс химической очистки газов может быть совмещен с процессом их пылеочистки.It should be noted that the process of chemical cleaning of gases can be combined with the process of dust cleaning.
Проведенные испытания опытного образца установки для сушки кварцевого песка в вибробарботируемом слое производительностью до 15 т/ч, конструктивно выполненной подобно установке упрощенной конструкции с применением одного барботера 10 (фиг. 1), устройство которой описано в вышеприведенных примерах осуществления механических процессов переработки зернистых материалов в вибробарботируемом слое, показали высокую эффективность и эксплуатационную надежность ее работы в режиме сушки при подаче дымовых газов из теплогенератора с температурой до 1000°С во впускной патрубок 25 барботера 10 и далее через зазор величиной Е=40 мм в виброслой песка высотой 150-200 мм. При работе установки нагрев сплошной грузонесущей поверхности 4 желоба вибролотка 1 не превышал температуры нагрева слоя материала, которая в зоне выхода материала из установки не превышала 90-100°С при полном высушивании песка. Температура выходящих из виброслоя газов по всей длине грузонесущей поверхности желоба вибролотка отличалась от температуры материала в слое не более чем на 1-2°С, что свидетельствует о полном поглощении материалом тепла из дымовых газов, поступающих через зазор «Е» вглубь виброслоя песка, и подтверждает высокую эффективность протекания тепло- и массообменных процессов, осуществляемых в вибробарботируемом слое.Conducted tests of a prototype installation for drying quartz sand in a vibration-sparged layer with a capacity of up to 15 t / h, structurally made similar to a simplified installation using a single bubbler 10 (Fig. 1), the device of which is described in the above examples of mechanical processes for processing granular materials in a vibro-sparged layer, showed high efficiency and operational reliability of its operation in the drying mode when flue gases are fed from a heat generator with a temperature of up to 1000 ° C to
Также были проведены испытания 2-х отличающихся по конструкции опытных образцов установки для охлаждения сухого строительного песка с температурой 90-100°С с его одновременным обеспыливанием в вибробарботируемом слое производительностью от 10 до 15 т/ч. Конструкция одной из установок, также как и вышеописанная опытная установка для сушки кварцевого песка была выполнена по упрощенной схеме с применением одного барботера 10, во впускной патрубок 25 которого поступал воздушный поток с температурой 18-20°С. Другая опытная установка для охлаждения и обеспыливания песка конструктивно была выполнена по схеме, показанной на фиг. 6, с применением приведенного на фиг. 7 барботера 32, в который также поступал воздух с температурой 18-20°С. Аэродинамический режим подачи воздушного потока в виброслой через зазор «Е» в каждой установке обеспечивал скорость отходящих газов на выходе из слоя на уровне 0,6-0,8 м/с, что обеспечивало вынос свыше 90% содержащихся в исходном песке пылевидных частиц размером менее 0,15-0,16 мм и охлаждение песка до 40-60°С. Проведенные испытания опытных установок для осуществления процессов охлаждения и обеспыливания песка в вибробарботируемом слое показали высокую эффективность и эксплуатационную надежность их работы.Also, tests were carried out on 2 prototypes of different design for cooling dry building sand with a temperature of 90-100 ° C with its simultaneous dedusting in a vibro-sparged layer with a capacity of 10 to 15 t / h. The design of one of the installations, as well as the above-described pilot installation for drying quartz sand, was made according to a simplified scheme using one
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. РФ, патент №2175426: МПК F26B 3/10, F26B 3/092, заявл. 25.02.2000, опубл. 27.10.2001.1. RF, patent No. 2175426:
2. СССР, авторское свидетельство №412450: МПК F26B 3/092, F26B 17/24, заявл. 27.10.1971, опубл. 25.01.1974.2. USSR, copyright certificate No. 412450:
3. Латыпов Р.Ш., Шарафиев Р.Г. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. М.: Энергоатомиздат, 1998.344 с.3. Latypov R.Sh., Sharafiev R.G. Technical thermodynamics and energy technology of chemical production. Moscow: Energoatomizdat, 1998, 344 p.
4. СССР, авторское свидетельство №937893: МПК F23G 7/04, заявл. 11.08.1980, опубл. 23.06.1982.4. USSR, copyright certificate No. 937893: IPC F23G 7/04, Appl. 08/11/1980, publ. 06/23/1982.
5. РФ, патент №2284847: МПК B01D 47/02, B01D 53/18, заявл. 21.03.2005, опубл. 10.10.2006.5. RF, patent No. 2284847: IPC B01D 47/02, B01D 53/18, Appl. March 21, 2005, publ. 10.10.2006.
6. РФ, патент №2166712: МПК F26B 3/092, F26B 3/08, A23L 3/50, заявл. 05.09.1996, опубл. 10.05.2001. - прототип.6. RF, patent No. 2166712:
7. Членов В. А., Михайлов Н. В. Сушка сыпучих материалов в виброкипящем слое. М.: Стройиздат, 1967.224 с.7. Chlenov VA, Mikhailov NV Drying bulk materials in a vibro-boiling layer. Moscow: Stroyizdat, 1967, 224 p.
8. Руководство по обогащению отсевов дробления и разнопрочных каменных материалов. М.: СоюзДорНИИ, 1992.98 с.8. Guidelines for the beneficiation of crushing screenings and various-strength stone materials. Moscow: SoyuzDorNII, 1992, 98 p.
9. Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1977.456 с.9. Gordon G.M., Peisakhov I.L. Dust collection and gas cleaning in nonferrous metallurgy. Moscow: Metallurgy, 1977, 456 p.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116149A RU2736838C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116149A RU2736838C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736838C1 true RU2736838C1 (en) | 2020-11-20 |
Family
ID=73461073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020116149A RU2736838C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736838C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204983U1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-06-22 | Анвар Юсуфович Боташев | INSTALLATION FOR DRYING BULK MATERIALS WITH BOILING LAYER |
CN115406804A (en) * | 2022-09-13 | 2022-11-29 | 台州学院 | Method for measuring influence of jet bubble crying on turbulent flow of gas-liquid bubbling fluidized bed |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696254A1 (en) * | 1978-04-18 | 1979-11-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Fluidised -bed dryer |
RU2010623C1 (en) * | 1991-03-05 | 1994-04-15 | Анатолий Кузьмич Бровцын | Aerodynamic grain dryer |
RU2166712C2 (en) * | 1995-09-06 | 2001-05-10 | Сосьете Де Продюи Нестле С.А. | Method and device for prevention of agglomeration of viscous particles at their drying |
RU2275234C1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-04-27 | Юрий Яковлевич Гайтанов | Method of production of the granulated sodium percarbonate and the installation for the method realization |
JP4074631B2 (en) * | 2005-11-07 | 2008-04-09 | 株式会社日立製作所 | Transmission path system, frame transmission apparatus in the system, and transmission path switching method |
RU2553628C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный математический институт Владикавказского научного центра Российской академии наук и Правительства Республики Северная Осетия-Алания (ЮМИ ВНЦ РАН и РСО-А) | Method of drying of loose material in fluidised bed |
-
2020
- 2020-04-24 RU RU2020116149A patent/RU2736838C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696254A1 (en) * | 1978-04-18 | 1979-11-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Fluidised -bed dryer |
RU2010623C1 (en) * | 1991-03-05 | 1994-04-15 | Анатолий Кузьмич Бровцын | Aerodynamic grain dryer |
RU2166712C2 (en) * | 1995-09-06 | 2001-05-10 | Сосьете Де Продюи Нестле С.А. | Method and device for prevention of agglomeration of viscous particles at their drying |
RU2275234C1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-04-27 | Юрий Яковлевич Гайтанов | Method of production of the granulated sodium percarbonate and the installation for the method realization |
JP4074631B2 (en) * | 2005-11-07 | 2008-04-09 | 株式会社日立製作所 | Transmission path system, frame transmission apparatus in the system, and transmission path switching method |
RU2553628C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный математический институт Владикавказского научного центра Российской академии наук и Правительства Республики Северная Осетия-Алания (ЮМИ ВНЦ РАН и РСО-А) | Method of drying of loose material in fluidised bed |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204983U1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-06-22 | Анвар Юсуфович Боташев | INSTALLATION FOR DRYING BULK MATERIALS WITH BOILING LAYER |
CN115406804A (en) * | 2022-09-13 | 2022-11-29 | 台州学院 | Method for measuring influence of jet bubble crying on turbulent flow of gas-liquid bubbling fluidized bed |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2736838C1 (en) | Method of processing granular materials in a vibro-bubbled layer and device for its implementation | |
US8192706B2 (en) | Method and device for purifying the flue gases of a sintering process of ores and/or other material-containing materials in metal production | |
EP0446295B1 (en) | Process and apparatus for the dry removal of polluting material from gas streams | |
US4035170A (en) | Granular filter | |
US11067273B2 (en) | Process for pneumatically conveying a powdery material | |
US6511637B2 (en) | Air pollution control assembly and method | |
US20100202948A1 (en) | Reverse Flow Reactor | |
US5060584A (en) | Fluidized bed combustion | |
US5624644A (en) | Apparatus for acid gas emission control | |
US6440198B1 (en) | Cost effective moving granular bed filters for particulates and contaminants removal | |
US5769009A (en) | Method of disposing of combustion residue and an apparatus therefor | |
KR19980086563A (en) | Exhaust gas treatment equipment and exhaust gas treatment equipment | |
US9227157B2 (en) | Spray dryer absorption apparatus with flat-bottomed chamber | |
US4256045A (en) | Apparatus and method for treating a gas with a liquid | |
JP6716398B2 (en) | Exhaust gas treatment device | |
RU2303756C1 (en) | Drier with movable tanks | |
JP7129410B2 (en) | Method for pneumatically conveying powdered material | |
WO2009005411A2 (en) | Sorbent producing method and a device for carrying out said method | |
JPS6219208B2 (en) | ||
JP6976221B2 (en) | Crushing equipment and exhaust gas treatment equipment | |
WO2018095553A1 (en) | Process for pneumatically conveying a powdery material | |
JP2003326131A (en) | Gas cleaning apparatus | |
WO1997012659A1 (en) | A fume-filtration system having a moving bed of stone chippings | |
JPS6136148A (en) | Method of expanding particle of expandable lightweight aggregate material | |
SU1586769A1 (en) | Gas distributing grate for fluidized-bed apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220119 |