Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по патенту РФ №2334184, F26B 17/10, содержащая камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертных тел, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя и форсунки, размещенные в слое инертных тел с возможностью их вращения вокруг оси камеры (прототип).

Недостаток известных установок заключается в том, что при подаче исходного материала (раствора, суспензии) через фиксированную форсунку не удается достигнуть равномерного орошения всего слоя инертных тел, вследствие чего происходит залипание отдельных участков слоя, что вызывает неравномерность псевдоожижения и снижение производительности установок.

Технический результат изобретения - повышение производительности установки и уменьшение налипания высушиваемого материала на инертные тела.

Это достигается тем, что в установке для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащей камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертных тел, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя и форсунки, размещенные в слое инертных тел с возможностью их вращения вокруг оси камеры, форсунки размещены на вертикальном полом приводном валу посредством угольника и трубок с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем они могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки, а в верхней части камеры, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка, в центре которой расположен подшипниковый узел, служащий нижней опорой полого приводного вала, при этом к конической части камеры тангенциально прикреплен по крайней мере один патрубок вторичного теплоносителя с температурой, более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя.

На фиг. 1 изображена установка в продольном разрезе; на фиг. 2 - представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя; на фиг. 3-5 - варианты выполнения инертной насадки, на фиг. 6 - схема форсунки, закрепленной на тройнике, состоящим из трубок 10, 11 и 12.

Установка содержит цилиндроконическую камеру 1, снабженную в нижней части газораспределительной решеткой 2, под которой расположен газоподводящий короб 3 с патрубком 4 для подвода свежего теплоносителя. В верхней части камеры 1, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка 9, в центре которой расположен подшипниковый узел 19, служащий нижней опорой полого приводного вала 8. Сверху камера 1 закрыта крышкой 5, имеющей патрубок 6 для отработанного теплоносителя. Пространство камеры между газораспределительными решетками 2 и 9 заполнено инертными телами 7.

По оси установки размещен полый приводной вал 8, который с помощью сальникового устройства 14 соединен с камерой 15 подвода исходного материала. В верхней части вал 8 вращается в подшипниковом узле 16 и через пару конических зубчатых колес 17 и 18 соединен с приводом переменного числа оборотов (на чертежах не показан).

После выхода вала 8 из подшипникового узла 19, служащего его нижней опорой, он соединен с тройником, состоящим из трубок 10, 11 и 12 с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Форсунки могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки.

На фиг. 2 представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя.

К конической части камеры 1 тангенциально прикреплен по крайней мере один патрубок 20 вторичного теплоносителя с температурой, более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя.

Инертная насадка (фиг. 3-5) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получены способами формования или спекания.

Каждая из форсунок (фиг. 6), закрепленная на тройнике, состоящем из трубок 10, 11 и 12, содержит полый корпус 21, состоящий из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, и закрепленную в нижней части корпуса, накидную гайку 26 с рассекателем 27 потока жидкости.

В корпусе 21, соосно ему, выполнено цилиндрическое отверстие 22, в верхней части которого установлен сетчатый фильтр 24, а в нижней части - дроссельная шайба 23 с жиклером 25. К торцевой поверхности накидной гайки 26, осесимметрично корпусу 21, крепится рассекатель 27 потока жидкости, состоящий из коаксиально расположенных перфорированных конических обечаек 28 и 29, пространство между которыми заполнено мелкоячеистой сеткой, причем вершины конических поверхностей обечаек 28 и 29 направлены в сторону от дроссельной шайбы 23, а в нижней части рассекателя 27 закреплен сферический (на чертеже не показан) или цилиндрический перфорированный сегмент 30 таким образом, что вершина внешней конической обечайки 29 совпадает с центром цилиндрической поверхности перфорированного сегмента 30. В цилиндрическом перфорированном сегменте 30, закрепленном в нижней части рассекателя 27 на перфорированных конических обечайках 28 и 29, размещен завихритель потока, выполненный в виде пружины 31.

Форсунка работает следующим образом.

При подаче жидкости в корпус форсунки 21 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа она устремляется в цилиндрическое отверстие 22 через сетчатый фильтр 24, а затем в дроссельную шайбу 23 с жиклером 25. Из жиклера 25 поток жидкости попадает в рассекатель 27, состоящий из коаксиально расположенных перфорированных конических обечаек 28 и 29, в котором поток жидкости дробится до мелкодисперсной фазы, а цилиндрический перфорированный сегмент 30, закрепленный на перфорированных конических обечайках 28 и 29, позволяет увеличить мелкодисперсность фазы распыла жидкости.

Использование форсунки как мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла поверхностно-активного вещества в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении его подачи не более 1 МПа.

Установка работает следующим образом.

Камера 1 заполняется инертными телами 7 между газораспределительными решетками 2 и 9. Через патрубок 4 в газоподводящий короб 3 подают основную часть свежего теплоносителя, откуда последний через газораспределительную решетку 2 попадает в камеру 1 и создает кипящий слой инертных тел 7, вектор которого направлен вертикально. Исходный материал из камеры 15 через полый вал 8 подают через трубки 10, 11 и 12 к форсункам для распыления в слой инертных тел. Благодаря вращению вала 8 происходит равномерное орошение всего слоя. Через патрубки 13 и 20 (или только через один из них), тангенциально камере 1, подводят вторичный теплоноситель с температурой, более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя. Вторичный теплоноситель создает в слое инертных тел зону вращающегося кольца с вектором, направленным по касательной к камере 1. Благодаря высокой температуре и большой относительной скорости теплоносителя и инертных тел процесс тепло- и массообмена в этой зоне идет весьма интенсивно, что приводит к почти мгновенной сушке пленки исходного материала на поверхности инертных тел 7. В остальной массе слоя в это время происходит досушка материала и отделение высушенного материала от инертных тел вследствие их соударений за счет пересечения векторов направления кипящего слоя от основной части свежего теплоносителя и вторичного теплоносителя.

Предлагаемая установка обеспечивает более полное орошение слоя инертных тел, а также его перемешивание. Кроме того, подвод дополнительного вторичного теплоносителя создает зону вращающегося кольца, что не только предотвращает залипание слоя в месте орошения исходным материалом, но и способствует более эффективному протеканию процессов тепло- и массообмена в этой зоне. Все это приводит к увеличению удельной производительности установки, а также позволяет повысить гидродинамическую устойчивость режима кипящего слоя.