RU2326302C1

RU2326302C1 - Fluidised-bed dryer with passive nozzle

Info

Publication number: RU2326302C1
Application number: RU2007100022/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова; Сергей Савельевич Кочетов (RU); Сергей Савельевич Кочетов; Сергей Сергеевич Кочетов (RU); Сергей Сергеевич Кочетов; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-06-10

Abstract

FIELD: mechanic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the technique of disperse materials drying in fluidised bed and can be used in dye-making and dye-using industries as well as in food, pharmaceutical, microbiological, chemical and other industries. Fluidised-bed dryer with passive nozzle consists of a body made of cylindrical and conical parts. Dryer body includes gas-distributing lattice and solution and coolant supply system. In addition, the system contains inert body and chisel to remove inert bodies. Chisel is a perforated grate fixed to the place where cylindrical part joins conical part. At least, two nozzles are located on the side surface of conical part. High temperature coolant is supplied to those nozzles. Tangential position of nozzles with regard to body creates swivel flow of inert bodies. Gas-distributing lattice includes pneumatic acoustic injectors inserted into nozzles to be supplied with high temperature coolant. Dryer lid is also provided with pneumatic acoustic injectors inserted into nozzles for high temperature coolant. Nozzles are enclosed into cooling casing and calibrated hole is provided in grate to discharge dried granules. Trapping system is located in the lower part of the body and includes acoustic unit where acoustic sintering of small particles takes place, cyclone and sleeve filter with spout. Injectors are acoustic and include resonator in the shape of at least one spherical void located in the end wall of the body. End wall is directed to distributing head and spherical void is connected with clearance by means of calibrated hole. Clearance is located between vertical hole in end wall of the body and distributing head rod. It has annular cross-section and distributing head is in the shape of the body with lid represented by flattened cone combined by large foundations. There is a collector in the shape of cylindrical void with annular channel resulting from a combination of external cylindrical surface of hollow rod and coaxial holes with similar diameters made in lid and body of distributing head respectively. Distributing head body is provided with at least, three circular channels for solution discharge being perpendicular to rod axis. Edge of hole is located on conical surface of distributing head lid and pitch angle of lid determines rooted angle of sprayed solution jet.

EFFECT: improvement of drying efficiency.

2 cl, 2 dwg

Description

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.The invention relates to techniques for drying dispersed materials in a fluidized bed and can be used in aniline-colorful, food, pharmaceutical, microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №201233, F26B, 1975 г., содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer for drying solutions, suspensions and pastes in a fluidized bed by.with. USSR No. 201233, F26B, 1975, containing a housing consisting of a cylindrical and conical parts, which contains a gas distribution grill and a solution and coolant supply system (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product.

Технический результат - повышение производительности сушки за счет интенсификации тепло- и массообмена путем подачи материала в смеси с теплоносителем двумя встречными потоками, один из которых формируется в кипящем слое.The technical result is an increase in drying productivity due to the intensification of heat and mass transfer by feeding the material in a mixture with a coolant by two counter flows, one of which is formed in a fluidized bed.

Это достигается тем, что в сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка и системы подачи раствора и теплоносителя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит инертные тела и отбойник для очистки инертных тел, выполненный в виде перфорированной решетки, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса в коническую часть, а на боковой поверхности конической части корпуса размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, и они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел, при этом газораспределительная решетка содержит пневматические акустические форсунки, вставленные в сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, а крышка сушилки также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушиваемых гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунки выполнены акустическими и содержат резонатор, выполненный в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости с кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.This is achieved by the fact that in a fluidized bed dryer with an inert nozzle containing a housing consisting of cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grid and solution and coolant supply systems are placed, characterized in that it additionally contains inert bodies and a chipper for cleaning inert bodies made in the form of a perforated lattice fixed at the junction of the cylindrical part of the body into a conical part, and at least two nozzles are placed on the side surface of the conical part of the body which are supplied with a high-temperature coolant, and they are installed tangentially to the casing and create a rotating stream of inert bodies, the gas distribution grid contains pneumatic acoustic nozzles inserted into nozzles, into which a high-temperature coolant is supplied, and the dryer cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into nozzles for a high-temperature coolant, and the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules in the grate a calibrated hole, and in the lower part of the housing there is a capture system that includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles occurs, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the nozzles are made acoustic and contain a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing the distribution head, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end the wall of the housing and the rod of the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of truncated cones connected by large bases, and a collector in the form of a cylindrical cavity with an annular channel is located in the housing formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover and housing of the distribution head, s, at least three channels for outlet of the solution evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod, the cut of the holes being located on the conical surface of the cover of the distribution head, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray gun.

Канал для выхода раствора может представлять собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора.The solution exit channel may be a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the distribution head rod and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and connected with the cover by at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.

На фиг.1 изображена распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 - схема пневматической форсунки.Figure 1 shows a spray dryer fluidized bed with an inert nozzle, General view; figure 2 is a diagram of a pneumatic nozzle.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой содержит корпус 1, состоящий из цилиндрической и конической частей, в котором размещены газораспределительная решетка 2, инертные тела 11, отбойник для очистки инертных тел, выполненный в виде перфорированной решетки 10, закрепленной в месте перехода цилиндрической части корпуса 1 в коническую часть. Инертные тела 11 находятся между газораспределительной решеткой 2 и перфорированной решеткой 10. На боковой поверхности конической части корпуса 1 размещены, по крайней мере, два сопла, в которые подают высокотемпературный теплоноситель, причем они установлены тангенциально корпусу и создают вращающийся поток инертных тел 11.An inert fluidized bed spray dryer contains a housing 1 consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grid 2, inert bodies 11, an inert body cleaning chipper, made in the form of a perforated grate 10, fixed at the junction of the cylindrical part of the housing 1, are placed in the conical part. Inert bodies 11 are located between the gas distribution grid 2 and the perforated grate 10. At least two nozzles are placed on the lateral surface of the conical part of the housing 1, into which a high-temperature coolant is supplied, and they are installed tangentially to the housing and create a rotating flow of inert bodies 11.

Газораспределительная решетка 2 содержит пневматические акустические форсунки 3, вставленные в сопла 4, в которые подают высокотемпературный теплоноситель. Крышка 5 аппарата также оборудована пневматическими акустическими форсунками 6, вставленными в сопла 7 для высокотемпературного теплоносителя. Сопла заключены в охлаждающий кожух 8. Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке предусмотрено калиброванное отверстие 9. Отбойник для очистки инертных тел 11 может быть выполнен в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (на чертеже не показано), связанных или соприкасающихся одна с другой.The gas distribution grill 2 contains pneumatic acoustic nozzles 3 inserted into nozzles 4 into which a high-temperature coolant is supplied. The cover 5 of the apparatus is also equipped with pneumatic acoustic nozzles 6 inserted into nozzles 7 for a high-temperature coolant. The nozzles are enclosed in a cooling casing 8. For unloading the dried granules, a calibrated hole is provided in the grate 9. The chipper for cleaning inert bodies 11 can be made in the form of a packet of grids assembled from metal springs (not shown in the drawing), connected or in contact with each other.

Акустическая форсунка (фиг.2) содержит полый корпус 16 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 24 и полостью 20 для распиливающего агента, поступающего через штуцер 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.The acoustic nozzle (figure 2) contains a hollow body 16 with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 24 and a cavity 20 for sawing agent passing through the nozzle 18 into the manifold 17 connected through openings 19 to the cavity 20, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 22, жестко связанном с корпусом 16, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 21, при этом между стержнем 22 и корпусом 16 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 20, имеется кольцевой зазор 23. Резонатор 24 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенки корпуса 16, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 25 с зазором 23 между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. В сечении, перпендикулярном оси стержня 22, зазор 23 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 32 выполнена в виде корпуса 29 с крышкой 28 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 32 расположен коллектор 30 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 33, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 22 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 28 и корпусе 29 распределительной головки 32, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 22 каналами 27 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 27 расположен на конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.On the hollow cylindrical rod 22, rigidly connected with the housing 16, a distribution head 32 is installed for supplying the initial solution through the fitting 21, while there is an annular gap 23. There is an annular gap 23. Between the rod 22 and the housing 16 from the smaller base of the truncated cone forming the cavity 20 made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 16 facing the distribution head 32, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 25 with a gap 23 between the vertical tverstiem in the end wall of the housing 16 and the rod 22 of the dispensing head 32. In a section perpendicular to the axis of the rod 22, the gap 23 has an annular cross section and the dispensing head 32 is formed as a housing 29 with cover 28 in the form of truncated cones, connected large bases. A manifold 30 in the form of a cylindrical cavity is located in the housing of the distribution head 32, connected by an annular channel 33 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 22 and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover 28 and the housing 29 of the distribution head 32, with at least , three channels 27 evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 22 for the exit of the solution. A cut of the openings of the channels 27 is located on the conical surface of the cover 28 of the distribution head 32, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Резонатор 24 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 22 распределительной головки 32, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 25 с кольцевым зазором 8 между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 22 распределительной головки 32, и образованный в ее крышке 28 посредством пластины 26, жестко прикрепленной к стержню 22, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 28, по крайней мере, тремя крепежными элементами 34 с образованием радиального кольцевого зазора.The resonator 24 can be made in the form of a toroidal cavity (not shown in the drawing), the axis of which is located coaxially with the rod 22 of the distribution head 32, and its cavity is connected by at least one calibrated hole 25 with an annular gap 8 between the vertical hole in the end wall of the housing 16 and the rod 22 of the distribution head 32. The channel for the exit of the solution can be made in the form of a radial annular gap (not shown) lying in a plane perpendicular to the axis of the rod 22 of the distribution head 32, and formed in its cover 28 by means of a plate 26, rigidly attached to the rod 22, perpendicular to its axis, and connected with the cover 28, at least three fasteners 34 with the formation of a radial annular gap.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой работает следующим образом.Spray fluidized bed dryer with an inert nozzle operates as follows.

Раствор (суспензию, пульпу) подают с помощью форсунок 3 и 6 во встречно направленные потоки высокотемпературного теплоносителя. Основное удаление влаги происходит над кипящим слоем, а досушку образующихся гранул осуществляют в кипящем слое, что позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена и грануляции.The solution (suspension, pulp) is fed using nozzles 3 and 6 into counter-directed flows of a high-temperature coolant. The main moisture removal occurs over the fluidized bed, and the drying of the granules formed is carried out in the fluidized bed, which allows to intensify the processes of heat and mass transfer and granulation.

Для выгрузки высушиваемых гранул в решетке 2 предусмотрено калиброванное отверстие 9. Исходный раствор распыляется, высушивается, скалывается и уходит через патрубок 12 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 13, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 14 и рукавный фильтр 15 с бункером.For unloading the dried granules in the grate 2, a calibrated hole 9 is provided. The initial solution is sprayed, dried, chipped and leaves through the nozzle 12 into the collection system: first to the acoustic unit 13, where the fine particles are agglomerated, and then to the cyclone 14 and bag filter 15 with a hopper.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 20 воздух направляется в кольцевой зазор 23 между стержнем 22 и корпусом 16, где встречает на своем пути резонатор 24, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 23 посредством калиброванного отверстия 25. В результате прохождения резонатора 24 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 32 через полый стержень 22, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 24. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 18 to a manifold 17 connected through holes 19 to a cavity 20, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 20, air is directed into the annular gap 23 between the rod 22 and the housing 16, where it meets a resonator 24 in its way, made in the form of a spherical cavity connected to the gap 23 by means of a calibrated hole 25. As a result of the passage of the resonator 24 with a spray agent (for example, air ) in the latter, pressure pulsations arise, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the distribution head 32 through the hollow shaft 22, from which the solution is supplied in the form of a liquid film blocking the output of the spraying agent from the sound generator generated by the resonator 24. This film is crushed by acoustic air vibrations into small drops, as a result of which a torch of a sprayed solution with air is formed, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the horse eskoy surface of the lid 28 of the dispensing head 32.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.As a result of drying, fine powders of products with a moisture content of up to 0.8% are obtained.

Claims

1. A fluidized bed dryer with an inert nozzle, comprising a housing consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grill and solution and coolant supply systems are located, characterized in that it additionally contains inert bodies and a chipper for cleaning inert bodies, made in the form perforated grating, fixed at the junction of the cylindrical part of the body into the conical part, and at least two nozzles are placed on the lateral surface of the conical part of the body temperature coolant, and they are installed tangentially to the casing and create a rotating flow of inert bodies, while the gas distribution grill contains pneumatic acoustic nozzles inserted into nozzles that supply a high-temperature coolant, and the dryer cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into nozzles for a high-temperature coolant moreover, the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules in the grate a calibrated hole is provided e, and in the lower part of the housing there is a capture system that includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles occurs, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the nozzles are made acoustic and contain a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing the distribution head, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod m of the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of truncated cones connected by large bases, and in the housing there is a manifold in the form of a cylindrical cavity with an annular channel formed by an external the cylindrical surface of the hollow rod and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least three equal channels for outlet of the solution evenly arranged around the circumference and perpendicular to the axis of the rod; moreover, a cut of the holes is located on the conical surface of the cover of the distribution head, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray gun.

2. The fluidized bed dryer with an inert nozzle according to claim 1, characterized in that the solution outlet channel is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the distribution head rod and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and associated with the cover, at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.