RU2064850C1

RU2064850C1 - Aerocooler for polydispersing materials

Info

Publication number: RU2064850C1
Application number: RU93042061A
Authority: RU
Inventors: Олег Львович Черных
Original assignee: Олег Львович Черных
Priority date: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: cooling and classification of mineral fertilizers, sands, concentrates, etc; classification of granular materials in grain size. SUBSTANCE: aerocooler-classifier has housing made of set of vertical separating gas columns, distributing grate on the ends of which charging and discharging branch pipes, branch pipes for air supply and removal of dust-air mixture are mounted. Eddy pipes are fastened with their cold ends to above grate space of internal part of the housing. Operational columns are equipped with ring-shaped members and dissectors. Bars hang on rocker arms connected with vibrating drives. In operation, ring-shaped members are periodically shaken up and purified from adhering material. As cooling agent supplied to the apparatus only air is used. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области термообработки сыпучих материалов и предназначено для охлаждения минеральных удобрений, песков, концентратов и т.д. Может быть использовано для классификации различных полидисперсных материалов по границе крупности 0,07-3,0 мм. The invention relates to the field of heat treatment of bulk materials and is intended for cooling mineral fertilizers, sand, concentrates, etc. It can be used to classify various polydisperse materials according to the grain size boundary of 0.07-3.0 mm.

Известен аппарат для проведения процессов в псевдоожиженном слое (а.с. N 1067331, кл. F 27 B 15/00, опубл. Б.И. N 2, 1984), содержащий рабочую камеру с высокотемпературным и низкотемпературным теплоносителями, газораспределительную решетку, загрузочное и разгрузочное устройства и сопла, установленные на боковой стенке камеры под углом к ней в горизонтальной плоскости с возможностью изменения угла их наклона в горизонтальной же плоскости, при этом загрузочное устройство расположено в месте ввода высокотемпературного теплоносителя. A known apparatus for carrying out processes in a fluidized bed (a.s. N 1067331, class F 27 B 15/00, publ. B.I. N 2, 1984), comprising a working chamber with high-temperature and low-temperature coolants, a gas distribution grill, a loading and an unloading device and nozzle mounted on the side wall of the chamber at an angle to it in the horizontal plane with the possibility of changing the angle of their inclination in the horizontal plane, while the loading device is located at the inlet of the high-temperature coolant.

Недостатком данной конструкции является низкий коэффициент охлаждения, особенно в летнее время, когда температура атмосферного воздуха превышает +30^oС.The disadvantage of this design is the low cooling coefficient, especially in the summer, when the temperature of the air exceeds +30 ^o C.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является охладитель кипящего слоя (Казакова Е.А. Гранулирование и охлаждение азотсодержащих удобрений. М. Химия, 1980. 288 с. Рис. VII-10a, стр. 257), включающий корпус прямоугольного сечения, внутри которого расположена наклонная газораспределительная решетка, на концах которой выполнены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха под решетку и отвода пылевоздушной смеси из аппарата. Closest to the set of essential features is a fluidized bed cooler (Kazakova EA Granulation and cooling of nitrogen-containing fertilizers. M. Chemistry, 1980. 288 p. Fig. VII-10a, p. 257), including a rectangular housing, inside of which there is inclined gas distribution grill, at the ends of which there are loading and unloading nozzles, nozzles for supplying air under the grill and for removing the dust-air mixture from the apparatus.

Недостатком таких аппаратов является низкий коэффициент охлаждения, не превышающий 1, а также низкая эффективность классификации, т.к. мелкая фракция (улавливаемая системой пылеочистки) содержит значительное количество частиц, превышающих размер граничного зерна. В таких аппаратах невозможно охладить полидисперсные материалы ниже температуры окружающей среды и эффективно их классифицировать. The disadvantage of such devices is the low cooling coefficient, not exceeding 1, as well as the low classification efficiency, because the fine fraction (captured by the dust cleaning system) contains a significant amount of particles exceeding the size of the boundary grain. In such devices, it is impossible to cool polydisperse materials below ambient temperature and classify them effectively.

Задача повышения эффективности процесса охлаждения полидисперсных материалов без использования дополнительных (кроме воздуха) хладоагентов решается предложенным изобретением, сущность которого заключается в следующем. The task of increasing the efficiency of the cooling process of polydisperse materials without the use of additional (except air) refrigerants is solved by the proposed invention, the essence of which is as follows.

В аэроохладителе, включающем корпус, внутри которого расположена газораспределительная решетка беспровального типа, на концах которой выполнены загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси, к боковым стенкам корпуса холодными концами закреплены вихревые трубы (Мартынов А.В. Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М. Энергия, 1976. 152 с.), расположенные снаружи корпуса и сообщаемые с надрешетным пространством внутренней части корпуса, при этом надрешетная часть корпуса выполнена из набора сепарационных колонок, внутри которых на штангах закреплены кольцевые элементы с рассекателями потока, а штанги висят на коромыслах, которые соединены с виброприводами. In the aero cooler, which includes a casing, inside which there is a gas-free gas distribution grill, at the ends of which there are loading and unloading pipes, air supply pipes and dust-air mixture exhaust pipes, vortex tubes are fixed to the side walls of the housing with cold ends (Martynov A.V. Brodyansky V.M. What is a vortex tube? M. Energia, 1976. 152 p.) Located outside the casing and communicating with the oversize space of the inner part of the casing, while the oversize casing is made of a set of sep radio columns, inside of which annular elements with flow dividers are fixed on the rods, and the rods hang on the rocker arms, which are connected to vibro drives.

Существенными признаками заявляемого устройства являются: корпус, загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки подвода воздуха и отвода пылевоздушной смеси, распределительная решетка, вихревые трубы, закрепленные на боковых стенках аппарата снаружи корпуса и сообщаемые с надрешетным пространством внутренней части корпуса, сепарационные колонки с подвешенными внутри них штангами, на которых закреплены кольцевые элементы с увеличивающимися снизу вверх размерами и рассекатели потока. The essential features of the claimed device are: a housing, loading and unloading nozzles, air supply and dust-air mixture nozzles, a distribution grill, vortex tubes fixed to the side walls of the apparatus outside the housing and communicating with the oversize space of the inside of the housing, separation columns with rods suspended inside them on which ring elements are fixed with dimensions increasing from bottom to top and flow dividers.

Отличительными признаками предложенного изобретения от известного являются: установка вихревых труб на боковых стенках аппарата снаружи корпуса, которые сообщены с надрешетным пространством внутренней части корпуса. Distinctive features of the proposed invention from the known are: the installation of vortex tubes on the side walls of the apparatus outside the casing, which are in communication with the oversize space of the inner part of the casing.

Закрепление на боковых стенках аппарата вихревых труб позволяет вводить в кипящий слой дополнительное количество хладагента в виде высокоинтенсивных струй холодного воздуха. Причем температура этих струй может достигать минус 30^oС, что, в принципе, позволяет охлаждать обрабатываемые полидисперсные материалы до температур ниже температуры атмосферного воздуха. Струи холодного воздуха улучшают структуру слоя, повышая его порозность, дезагрегируют обрабатываемый материал, т. к. скорость их истечения составляет 120-150 м/м. Мелкодисперсные частицы, вынесенные потоки воздуха из слоя материала, ударившись о кольцевые элементы и рассекатели потока, теряют свою скорость. Частицы материала, имеющие крупность, значительно превышающую крупность граничного зерна, ссыпаются из сепарационных колонок в кипящий слой. Частицы материала, имеющие крупность меньше граничного зерна, вновь разгоняются потоком воздуха в сепарационной колонке, т.к. имеют скорость витания меньше скорости восходящего воздушного потока. Сепарационные колонки обеспечивают многократную перечистку мелкого продукта.The fastening of the vortex tubes on the side walls of the apparatus allows the additional amount of refrigerant to be introduced into the fluidized bed in the form of high-intensity jets of cold air. Moreover, the temperature of these jets can reach minus 30 ^o C, which, in principle, allows you to cool the processed polydisperse materials to temperatures below ambient temperature. The jets of cold air improve the structure of the layer, increasing its porosity, disaggregate the material being processed, since their flow rate is 120-150 m / m. Finely dispersed particles carried out by the air flows from the material layer, having hit the annular elements and flow dividers, lose their speed. Particles of material having a particle size significantly exceeding the grain size of the boundary grain are poured from the separation columns into a fluidized bed. Particles of material having a particle size smaller than the boundary grain are again accelerated by the air flow in the separation column, because have a soaring speed less than the speed of the ascending air stream Separation columns provide multiple refining of the fine product.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид аэроохладителя, на фиг. 2 вид сверху на распределительную решетку, на фиг. 3 конструкция газораспределительной решетки беспровального типа, на фиг. 4 рассекатель потока, на фиг. 5 конструкция установки кольцевых элементов и рассекателя потока в сепарационной колонке, на фиг. 6 вид аппарата с торца. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the air cooler; FIG. 2 is a plan view of the distribution grid, in FIG. 3 design of a gas distribution grid of a wireless type, in FIG. 4 flow divider, in FIG. 5 the design of the installation of the annular elements and the flow divider in the separation column, FIG. 6 end view of the apparatus.

Аэроохладитель включает: корпус 1, состоящий из сепарационных колонок 2 с подвешенными внутри них штангами 3, распределительную решетку 4 П-образной формы, вихревые трубы 5, патрубок загрузки 6 с загрузочным приспособлением 7, патрубок разгрузки охлажденного, крупного (К) продукта 8 с разгрузочным приспособлением 9, патрубок подвода воздуха 10 (В), патрубок отвода пылевоздушной смеси 11 (В + М), кольцевые элементы с увеличивающимися снизу вверх размерами 12, рассекатели потока 13, пружины 14 (фиг. 5), коллекторы сжатого воздуха 15 (фиг. 6), коллекторы отвода теплого воздуха (ТВ) 16, коллекторы воды 17 (фиг. 6), коромысла 18 (фиг. 1), вибропривод 19, амортизаторы 20. The air cooler includes: a housing 1, consisting of separation columns 2 with rods 3 suspended inside them, a U-shaped distribution grid 4, vortex tubes 5, a loading nozzle 6 with a loading device 7, an unloading nozzle for a cooled, large (K) product 8 with an unloading fixture 9, an air inlet pipe 10 (B), a dust-air mixture outlet pipe 11 (B + M), ring elements with dimensions 12 increasing from bottom to top, flow dividers 13, springs 14 (FIG. 5), compressed air manifolds 15 (FIG. 6), collectors tap warm air (TV) 16, the water manifolds 17 (Fig. 6), the rocker arm 18 (FIG. 1), vibratory drive 19, the shock absorbers 20.

Рекомендуемые соотношения размеров кольцевых элементов и рассекателей потока показаны на фиг. 5. Recommended aspect ratios of the annular elements and flow dividers are shown in FIG. 5.

Аэроохладитель работает следующим образом. The air cooler operates as follows.

Исходный материал (ИМ) через загрузочный патрубок 6 поступает на распределительную решетку 4, сквозь щели которой проходит воздух. Воздух засасывается в аппарат через патрубок 10 (В) при работе вентилятора, установленного после сухой пылеочистки (не показаны). На распределительной решетке 4 беспровального типа образуется кипящий слой, в который затоплены струи холодного воздуха, выходящего из вихревых труб 5. В кипящем слое при струйной обработке материала происходит интенсивный теплообмен между твердой и газовой фазами. Твердые частицы, проходя вдоль распределительной решетки, эффективно охлаждаются, а воздух, фильтруясь сквозь кипящий слой, нагревается и выносит в сепарационные колонки мелкодисперсные частицы. The source material (IM) through the loading pipe 6 enters the distribution grid 4, through the slits of which air passes. Air is sucked into the apparatus through the nozzle 10 (B) during operation of the fan installed after dry dust cleaning (not shown). A fluidized bed is formed on the distribution grid 4 of a wireless type, into which jets of cold air leaving the vortex tubes 5 are flooded. Intensive heat exchange between the solid and gas phases occurs in the fluidized bed during the blasting of the material. Solids passing along the distribution grid are effectively cooled, and the air, filtered through a fluidized bed, heats up and carries out fine particles into the separation columns.

Частицы материала крупностью более граничного зерна, вынесенного пылегазовым потоком в сепарационные колонки, при ударе о кольцевые элементы и рассекатели потока теряют свою скорость и вдоль стенок сепарационных колонок, где скорость восходящего потока меньше, чем в ядре, ссыпаются на распределительную решетку 4, в кипящий слой. Мелкодисперсная фракция (В + М) удаляется из аппарата с потоком теплого воздуха через патрубок 11. Particles of material with a grain size larger than the boundary brought out by the dust and gas stream to the separation columns, when they hit the annular elements and flow dividers, lose their speed along the walls of the separation columns, where the velocity of the upward stream is lower than in the core, they are poured onto the distribution grid 4 into a fluidized bed . The finely dispersed fraction (B + M) is removed from the apparatus with a stream of warm air through the pipe 11.

Очистка кольцевых элементов и рассекателей потока осуществляется периодически путем их встряхивания при включении виброприводов 19 без прерывания процесса обработки материала в аппарате. The cleaning of the annular elements and flow dividers is carried out periodically by shaking them when the vibrating actuators 19 are turned on without interrupting the material processing in the apparatus.

Для изменения границы разделения достаточно изменить расход воздуха, проходящего через патрубок 10. To change the boundary of separation, it is enough to change the flow rate of air passing through the pipe 10.

П-образный вид распределительной решетки 4 обеспечивает более равномерное распределение скоростей потока воздуха по сепарационным колонкам, компактность аппарата. Беспровальный тип газораспределительной решетки (фиг. 3) не позволяет частицам обрабатываемого материала попасть в подрешетное пространство. U-shaped distribution grid 4 provides a more uniform distribution of air flow rates over the separation columns, the compactness of the apparatus. A gas-free type gas distribution grid (Fig. 3) does not allow particles of the processed material to get into the under-grid space.

В АО "Уралкалий" проведены испытания опытно-промышленного образца заявляемого аэроохладителя для охлаждения и обеспыливания хлорида калия. Uralkali JSC has tested a pilot sample of the inventive air cooler for cooling and dust removal of potassium chloride.

Техническая характеристика аэроохладителя
Производительность, т/ч 80
Граница разделения, мм 0,1-0,2
Площадь распределительной решетки, м² 5
Расход воздуха через аппарат, тыс.м³/ч 20-30
Живое сечение распределительной решетки, 12
Габариты: длина, м 12
ширина, м 4,2
высота, м 5,5
Угол наклона распределительной решетки, град 10
Испытания аппарата (без использования вихревых труб) показали, что при температуре атмосферного воздуха 10^oС и температуре исходного материала 100^oС температура охлажденного продукта составила 40^oС, т.е. коэффициент охлаждения 0,67. При использовании вихревых труб коэффициент охлаждения значительно увеличится.Air Cooler Specifications
Productivity, t / h 80
Separation boundary, mm 0.1-0.2
Distribution grid area, m ² 5
Air flow through the apparatus, thousand m ³ / h 20-30
Live section of the distribution grid, 12
Dimensions: length, m 12
width, m 4.2
height, m 5.5
Distribution grid tilt angle, deg 10
Tests of the apparatus (without the use of vortex tubes) showed that at a temperature of atmospheric air of 10 ^° C and a temperature of the starting material of 100 ^° C, the temperature of the chilled product was 40 ^° C, i.e. cooling coefficient of 0.67. When using vortex tubes, the cooling coefficient will increase significantly.

Эффективность классификации по критерию Ханкока-Луйкена составила 80% а граница разделения 0,2 мм, выход мелкого продукта 34%
Грансоставы исходного материала и продуктов классификации представлены в таблице.The classification efficiency according to the Hankok-Luiken criterion was 80% and the separation boundary was 0.2 mm, the yield of small product was 34%
Granular compositions of the source material and classification products are presented in the table.

Claims

1. An aero cooler for polydisperse materials, comprising a housing inside which a gas distribution grill is located, at the ends of which there are loading and unloading pipes, air supply pipes and a dust-air mixture outlet, characterized in that it is additionally equipped with vortex tubes that are attached to the side walls with cold ends from the outside of the case and communicated with the oversize space of the inner part of the case.

2. The aero cooler according to claim 1, characterized in that the oversize part of the housing is made of a set of separation columns, inside of which annular elements are fixed on the rods, with increasing dimensions and flow dividers, while the rods hang on rocker arms that are connected to vibro wires.

3. The aero cooler according to claim 1, characterized in that the distribution grid is made in a U-shape.