Результат интеллектуальной деятельности: ВИХРЕВАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к распылительной сушилке дисперсных материалов в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна распылительная сушилка по патенту РФ №2513077, F26B 17/10, содержащая камеру цилиндрической формы с хордально размещенными соплами для подачи теплоносителя, оси которых расположены по касательной к мнимой окружности, и распылитель, установленный по оси камеры (прототип). Данная сушилка является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком известной распылительной сушилки является возможность налипания материала на стенки камеры, неэкономичность и низкое качество сушки.

Технический результат - повышение экономичности и качества сушки путем предотвращения налипания материала на стенки камеры.

Это достигается тем, что в вихревой распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру цилиндрической формы с хордально размещенными соплами для подачи теплоносителя (например, газов), оси которых расположены по касательной к мнимой окружности, и распылитель, установленный по оси камеры, причем сушильная камера выполнена в виде двух последовательно соединенных цилиндров разного диаметра, меньший из которых составляет 1,0…1,5 диаметра вышеуказанной мнимой окружности, причем сопла расположены от выходного сечения меньшего цилиндра на расстоянии, не превышающем два диаметра сопла, в ней на уровне сопел в плоскостях, параллельных ее оси, на расстоянии от нее h=aR установлены лопатки, наклоненные навстречу потоку выходящих из сопел газов, где а - хордальность сопел, R - радиус камеры, причем лопатки установлены с возможностью перемещения вдоль оси камеры и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры, в сушилке предусмотрены по крайней мере два щелевых сопла, расположенные на внутренней стенке большого цилиндра, причем сопла расположены в коллекторах, соединенных посредством трубопроводов с коллектором для подачи нагретых газов, и направлены по касательной к окружности большого цилиндра в точке контакта коллектора с внутренней стенкой большого цилиндра, а распылитель жидкости содержит корпус, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой, в цилиндрической гильзе расположена расширительная камера, соосная корпусу, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с по крайней мере двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в днище сопла, в котором выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий, взятые в совокупности, и центрального отверстия равны между собой.

На фиг. 1 изображена вихревая распылительная сушилка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - схема распылителя.

Вихревая распылительная сушилка содержит сушильную камеру в виде большого цилиндра 2, малый цилиндр 1, коллектор 3 для нагрева газов, сопла 4 для подачи теплоносителя, распылитель 5, систему 6 отсоса и узел 7 выгрузки. Для интенсификации вихревой подачи теплоносителя и предотвращения налипания материала на стенки большого цилиндра 2 в сушилке предусмотрены, по крайней мере, два щелевых сопла 10, расположенные на внутренней стенке большого цилиндра 2. Сопла 10 расположены в коллекторах 9, соединенных посредством трубопроводов 8 с коллектором 3 для подачи нагретых газов. Сопла 10 направлены по касательной к окружности большого цилиндра 2 в точке 11 контакта коллектора с внутренней стенкой большого цилиндра 2.

Лопатки 14, служащие для отвода части потока нагретых газов в приосевую область 13 (условную окружность 13) камеры, расположены на уровне сопел 4 в плоскостях, параллельных оси камеры, и скреплены с опорной пластиной посредством фиксаторов (на чертеже не показано), ослабление которых обеспечивает возможность поворота лопаток вокруг оси на необходимый угол. Труба 12, жестко скрепленная с опорной пластиной, установлена с возможностью свободного перемещения по направляющей трубе для поднятия или опускания лопаток 14 относительно сопел 4.

Распылитель жидкости (фиг. 3) содержит корпус 15, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 22 и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 21 с внутренней резьбой 19. В цилиндрической гильзе 21 расположена расширительная камера 18, соосная корпусу 15. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 21 посредством резьбы 19 сопло 20, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 17 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с по крайней мере двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 23 и 24, расположенных в днище 17 сопла 20. В днище 17 сопла 20 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 16, соединенное со смесительной камерой 25 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 26. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 23 и 24, взятые в совокупности, и центрального отверстия 16 равны между собой.

Вихревая распылительная сушилка работает следующим образом.

Нагретые газы из топочного устройства поступают в коллектор 3, далее через сопла 4 в объем малого цилиндра 1, где в результате взаимодействия между собой хордальных струй нагретого газа образуют основной интенсивный вихрь, исходящий из малого цилиндра 1. Сушильный материал и сжатый воздух поступают в распылитель (пневматическую форсунку) 5, где происходит распыление материала. Распыленный материал смешивается с нагретыми газами и далее в процессе совместного движения высушивается, поступает в нижнюю часть цилиндра 2, откуда удаляется через узел 7 выгрузки. При этом сопла 10 в результате истечения из них струй нагретого газа, направленных по касательной к окружности большого цилиндра 2, образуют дополнительный интенсивный вихрь, исходящий из большого цилиндра 2 и соединяющийся с основным вихрем. Направление основного и дополнительного вихрей организовано одинаковым для того, чтобы получить максимальную энергию суммарного вращающегося вихря, который вместе с высушиваемым материалом выходит на оптимальный режим вращающегося кольца, наиболее предпочтительный для распылительных сушилок.

Нагретые газы через большой цилиндр 2 подают в коллектор 3 и далее через сопла 4 в объем малого цилиндра 1. Газы перемещаются вдоль осевых линий сопел 4, являющихся касательными к условной окружности 13, и формируют в объеме камеры основной вихрь, диаметр которого равен диаметру условной окружности 13. Основной вихрь перемещается вдоль камеры по винтовой линии, постепенно расходящейся под действием центробежных сил. Часть потока от основного вихря отбирается лопатками 14 и направляется на меньший радиус вращения с образованием дополнительного вихря, диаметр которого равен диаметру условной окружности 13. Дополнительный вихрь перемещается вдоль камеры по винтовой линии, также постепенно расходящейся за счет центробежных сил.

Распылитель 5 устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении.

Распыляемая жидкость поступает в корпус 15 через центральное отверстие 22, затем в расширительную камеру 18, соосную корпусу 15. После камеры 18 жидкость направляется к соплу 20, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 16 в смесительную камеру 25, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 23 и 24, также соединенных со смесительной камерой 25 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 26, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.

Теплоноситель, насыщенный водяным паром, удаляется через систему 6 отсоса.

При выполнении камеры в виде двух последовательно установленных соосных цилиндров 1 и 2 различного диаметра обеспечивается сосредоточенный подвод потока теплоносителя к корню факела распыления, при этом создаются наилучшие условия для интенсивного взаимодействия потока теплоносителя с факелом распыляемого материала в его корне за счет уменьшения расстояния от сопла для нагретых газов до корня факела распыления. Кроме того, такая конструкция позволяет подавать нагретые газы из меньшего цилиндра в больший в виде сформированного вихря определенных размеров, обеспечивающего наилучшие условия по тепломассообмену в объеме большого цилиндра. При этом значительно уменьшаются размеры зоны рециркуляции вокруг места выхода каждой струи подаваемого потока теплоносителя, что снижает потери тепла через крышку и стенки, ограничивающие размеры зоны рециркуляции.

Предложенная конструкция вихревой сушильной камеры обеспечивает сосредоточенный подвод потока теплоносителя к корню факела распыления при температуре нагретых газов, превышающей допустимую для сухого материала, способствует уменьшению налипания материала на стенки камеры и снижению потерь тепла через стенку, исключает зоны рециркуляции в области подачи теплоносителя, уменьшает потери на трение и площадь высокотемпературной поверхности камеры, снижает гидравлическое сопротивление за счет простого оформления входного участка.