SU748099A1 - Способ термообработки дисперсных материалов и установка дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике сушки и термообработки сыпучих мате риалов, преимущественно зерна. Известны способы термообработки дисперсных материалов, например зер на, путехм их сушки во взвешенном состо нии, контактного теплог-saccoобмена , промежуточного и окончатель ного охлаждени , первое из которых ведут в восход щем потоке наружного воздуха с последующей подачей в этот поток сырого материала при наг реве полученной аэросмеси с помощью рекуперативного теплоподвода. Дл  осуществлени  этого способа известны установки, содержащие пневмотрубу , подключенную через тепломассообменник к параллельно расположенным рециркул ционной колонке и охладительной шахте. Колонка выполнена в виде массопровода, подсоединен ного к нижней части пневмотрубы, основание которой подключено к исто нику холодного воздуха, а средн   часть пневмотрубы выполнена в виде кожухотрубного рекуперативного тепл обменника . Недостаток способа и установки заключаетс  в технологической и кон . структивной слох ностй. Известны также способы термообработки дисперсных материалов путем их продувки воздухом во взвешенном состо нии при кондуктивном теплоподводе от смеси высокотемпературного теплоносител  и циркулирующей по замкнутому контуру промежуточной дисперсной насадки. Предусмотрена многократна  циркул ци  материала с промежуточным охлаждением. Дл  осуществлени  данного способа существуют установки, содержащие оборудованный загрузочной и разгрузочной течками корпус со встроенным теплообменником, состо щим .по крайней мере из четырех последовательно соединенных промежуточными коллекторами (одинакового сечени ) секций и с сепаратором дл  отделени  дисперсной насадки, установленным на выходе из трубной полости теплообменника и подключенным трубопроводом к линии св зи источника теплоносител  с трубной полостью теплообменника 2. Однако дл  сушки зерна до кондиционной влажности необходимо осуществл ть неоднократную циркул цию материала с промежуточным охлаждением. Неоднократна  циркул ци  материала в этом случае необходима, так как

зерно в зоне сушки находитс  в течение нескольких секунд и материал подсушиваетс  лишь на- 1-2%. Однако это приводит к усложнению процесса. Кроме того, такой способ и соответсюща  установка не могут быть применены дл  последующей термообработ|ки зерна (обжарки) так как при многократной циркул ции в процессе обжарки происходит измельчение зерна и его частичный унос; дл  обжарки необходимо поддерживать более высокую температуру поверхности стенок теплообменника и, следовательно, высокую температуру уход щих газов, нпример , при сушке зерна продукты сграни  охлаждаютс  до 200-250°С, что примерно на 150-200С выше температуры зерна. При обжарке температура зерна должна быть равна примерно 95-105°С, а разница между температурами зерна и дымовыми газами (наход щимис  внутри трубок теплообменника ) должна достигать 300-350°С, т.е. выходна  температура дымовых газов будет в пределах 400-450°С, что значительно снижает экономичность установки; при обжарке температура транспортирующего воздуха должна быть выше температуры термообрабатываемого зерна, а его количево должно быть достаточным дл  осуществлени  пневмотранспорта; в услови х пневмотранспорта (воздух в зне нагрева находитс  менее секунды) нагреть на таком теплообменнике достаточное количество воздуха до 250-300°С невозможно.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  тепломассообмена и обеспечени  обжарки материала.

Цель достигаетс  тем, что продувку ведут при последовательном перемещении материала сначала в плотном падающем слое, а затем в кип щем слое, причем смесь высокотемпературного теплоносител  и дисперсной насадки предварительно охлаждают холодным воздухом, направл емым затем на продувку.

В известной установке между секци ми теплообменника установлена горизонтальна  газораспределительна решетка, и промежуточные коллекторы выполнены с уменьшающимс  по ходу движени  теплоносител  сечением, причем загрузочна  течка расположена ndi теплообменником, а разгрузочна  - примыкает к решетке.

На фиг. 1 схематически изображена установка, разгрузочна  течка примыкает к периферии решетки; на фиг. 2 - то. же., разгрузо на  течка примыкает к. центру решетки.

Установка содержит течку 1 дл  загрузки материала с питателем 2, патрубок 3 дл  отвода уход щего воздуха (псевдоожижающего), вертикальный корпус 4, суживающийс  в

зоне кип щего сло ,четырехсекционный теплообменник 5, коллекторы б, переменного сечени , горизонтальную газораспределительную решетку 7, течку 8 дл  выгрузки материала, трубопровод 9, соедин ющий источник (не показан) теплоносител  с трубной полостью теплообменника 5, шибер 10, отвод 11 с шибером 12 дл  замены дисперсной насадки, трубопровод 13, течку 14 с питателем 15 и бункером 16 дл  пополнени  дисперсной насадки, питатели 17 и 18, наклонную перфорированную перегородку 19, сепаратор 20, соединенный с выходом из трубной полости теплообменника и патрубком 21 уход щих газов.

Установка работает следующим образом.

Исходный материал (сырое зерно) по течке 1 питателем 2 направл ют в верхнюю часть корпуса 4. Зерно, дв.рга сь вниз плотным слоем, поступает в межтрубное пространство первой по ходу материала секции теплообменника 5 и предварительно подогреваетс . Затем зерно передвигаетс  по наклонной перфорированной перегородке 19 и питателем 18 додаетс  на газораспределительную решетку 7 в кип щий слой где происходит его окончательна  сушка и термообработка (обжарка). Высокотемпературный теплоноситель (продукты сгорани  топлива) по трубопроводу 9 с температурой 800-900°С поступает последовательно во все секции теплообменника 9. Одновременно из сепаратора 20 по трубопроводу 13 при.открытом шибере 10 и закрытом 12 поступает дисперсна  насадка, например частицы алюмини  или кварцевого песка со средним диаметром, частиц 1-3 мм, котора  смешиваетс  с теплоносителем, нагреваетс  и транспортируетс  вверх по секци й теплообменника 5. В сепараторе 20 теплоноситель отдел етс  от дисперсной насадки и через патрубок 21 выбрасываетс  в атмосферу, а насадка через питатель 17 возвращаетс  в теплообменник 5. Таким образом, дл  дисперсной насадки создаетс  циркул ционный контур. Регулировка, количества циркулирующей насадки осуществл етс  лопастным питателем 17, одновременно служащим затвором. Дл  замены дисперсной насадки шибер 10 закрывают, а шибер 12 открывают. Холодный воздух пступает в нижнюю часть вертикального корпуса 4, предварительно нагреваетс  до 300-350 0 в межтрубном пространстве секций теплообменника 5, расположенных ниже газораспределительной решетки 7, псевдоожижает слой материала, наход щийс  на решетке 7, затем пронизывает материал, движущийс  в плотном слое в межтрубном пространстве . секций теплообменника 5 и по накЛОННОЙ перфорированной перегородке. 19, отдава  ему тепло, и через патрубок 3 выбрасываетс  в атмосферу с температурой 70-80с. При этом воздух, нагрева сь, предварительно снижает температуру смеси теплоносител  и дисперсной насадки, движущейс  по трубной полости теплообменника 5 с 800-900°С до 450-500с, Дальнейшее снижение температуры смеси до 180-220С происходит в кип щем слое, а окончательное - до БО-ЮО С при передаче тепла плотному слою материала, движу;демус  в межтрубном пространстве секций теплообменника , расположенных над кип щим слоем. Поскольку происходит резкое снижение температуры теплоносител  с 800-900С до 80-100°С, то скорость его значительно уменьшаетс , поэтому дл  предотвращени  выпадани  дисперсной насадки коллекторы , соедин ющие секции теплооб1менника , выполнены с уменьшающимс  по ходу движени  теплоносител  сечением . Такое выполнение коллекторов позвол ет кроме того, значительно снизить начальную скорость теплоносител  дл  уменьшени  гидравлического сопротивлени  (в данном случае из-за многочисленных поворотов потока теплоносител  это имеет большое значение) и использовать высокотемпературную смесь, что способствует расширению области применени  описанной установки. Так как скорость движени  воздуха через плотный слой материала должна выбиратьс  с учетом наименьшего гидравлического сопротивлени  и обеспечени  заданной степени нагрева или охлаждени  и отличаетс  (в меньшую сторону) от скорости воздуха, обеспечивающей псевдоожижение сло , то вертикальный корус в зоне кип щего сло  выполнен меньшего сечени . Оптимальна  скорость псевдоожижени , например дл  зерна, равна 2,4-3,0 м/с, скорость движени  воздуха через плотный слой iaтepиaлa должна быть в пределах 0,5-1,0 м/с, чтобы обеспечить небольшое гидравлическое сопротивление. Дл  других материалов это соотношение может быть несколько другим. Исход  из этого, а также учитыва  конструктивные соображени , площадь наименьшего сечени  вертикального корпуса в зоне псевдоожиженного сло  должна составл ть 0,2-0,4 площади поперечного сечени  вертикального корпуса.

В кип щем слое имеет место некотора  неравномерность термообработки материала. Дл  устранени  этого в случае необходимости устройства может быть выполнено по схеме, изображенной на фиг. 2. Течка дл  разгрузки материала (фиг. 2) расположена в

зоне кип щего сло . В этой установ ке после кипени  материал плотным слоем движетс  в межтрубном пространстве секций теплообменника, расположенных ниже газораспределительной решетки. Такое осуществление процесса приводит к более равномерной термообработке материала и кроме этого , позвол ет охладить термообработанный материал окружающим воздухом. Эта установка, однако, имеет более

0 высокое гидравлическое сопротивление, В зависимости от требований может примен тьс  как установка, изображенна  на фиг. 1, так и установка, изображенна  на фиг. 2.

5

Приведен конкретный пример осуществлени  предлагаемого способа термообработки дисперсных материалов.Испытани  провод тс  на крупнолабораторной установке. В качестве мате0 риала используетс  зерно. Зерно с начальной влажностью и начальной температурой 20°С в течение 2,5 мин нагреваетс  при движении в плотном слое до , при этом влаж5 ность зерна снижаетс  на 1,8%. Затем в кип щем слое в течение 11 мин происходит термообработка зерна при 102°С,при этом зерно полностью высушиваетс  (со 0,0%) и приобретает корич0 невую окраску. Дымовые газы (продукты сгорани ) поступают в смеси с промежуточной дисперсной насадкой в установку с температурой , предварительно (до кип щего сло ) температура их снижаетс  до 420°С наруж5 ным воздухом, который при этом нагреваетс  от 20°С до 300°С, затем в секции теплообменника, наход щейс  в кип щем слое, смесь дымовых газов и дисперсной насадки охлаждаетс 

0 до , отдава  тепло слою материала . Дальнейшее снижение температуры смеси дымовых газов и дисперсной насадки происходит до 85°С за счет отдачи тепла плотному дви5 жущемус  слою материала в верхней части установки. Температура воздуха в кип щем и плотном сло х постепенно снижаетс  до на выходе из установки. Приведенный

0 пример свидетельствует, что предлагаемые способ и установка позвол ют производить полную термообработку зерна без его рециркул ции при высоком термическом КПД процес5 са.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Способ термообработки дисперсных материалов, преимущественно зерна, путем их продувки воздухом при кондуктивном теплоподводе от смеси высокотемпературного теплоносител 

   и циркулирующей по замкнутому контуру промежуточной дисперсной насадки отличающийс  тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена и обеспечени  обжарки матери ала, продувку ведут при последовательном перемещении материала, сначала в плотном падающем слое, а затем в кип щем слое, причем смесь высокотемпературного теплоносител  и дисперсной насадки предварительно охлаждают холодным воздухом, подаваемым затем на продувку. 2, Установка дл  термообработки дисперсных материалов.способом по п. 1, содержаща  оборудованный загр зочной и разгрузочной течками корпус со встроенным, теплообменником, состо щим по крайней мере из четырех последовательно соединенных про межуточными коллекторами секций, с сепаратором дл  отделени  дисперс ной насадки, установленным на выходе из трубной полости теплообменника и подключенным трубопроводом к линии св зи источника теплоносител  с трубной полостью теплообменника, отличающа с  тем, что между секци ми теплообменника установлена горизонтальна  газораспределительна  решетка, и промежуточные коллекторы выполнены с уменьшающимс  по ходу движени  теплоносител  сечением, причем загрузочна  течка расположена над теплообменником, а разгрузочна  - примыкает к решетке. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 427217, кл. F 26 В 17/10, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 1 547621, кл. F 26 В 17/10, 1975.