RU2326308C1

RU2326308C1 - Spray drying and disperse materials graining plant

Info

Publication number: RU2326308C1
Application number: RU2007100048/06A
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 is related to the technique of disperse materials drying and can be used in microbiological, food and chemical and other industries. Spray drying and disperse materials graining plant includes drying chamber with spent coolant cleaning system and spray chamber located in the upper part of the plant. Spray chamber is provided with injector and collector to supply coolant. It contains granulated inert material located on gas-distributing lattice of drying chamber. Granulated material is transferred to fluidised state by horizontal oscillations applied to spring-controlled body of drying chamber from driven vibrator. Vibrator drive transmits granulated material into fluidised state through a bracket fastened reliable to the lower part of the body. At the same time body and patches of the upper and lower part make elastic and compensating displacements. Dried-out product is removed from gas-distributing lattices holes together with coolant to trapping system consisting of receiver, acoustic unit, cyclone and sleeve filter.

EFFECT: improvement of drying efficiency.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials and can be used in microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №232131, F26B 3/12, 1964 г., содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer by.with. USSR No. 232131, F26B 3/12, 1964, containing a drying chamber, a gas distribution system of a drying agent, a solution supply system and an exhaust air purification 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.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в установке для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, содержащей сушильную камеру с системой очистки отработанного теплоносителя, и с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, при этом она содержит гранулированный инертный материал, размещенный на газораспределительной решетке сушильной камеры, приводимый в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами корпус сушильной камеры посредством вибратора с приводом, согласно изобретению через серьгу, жестко укрепленную в нижней части корпуса, привод вибратора приводит в псевдоожиженное состояние гранулированный материал, при этом предусмотрены упругие, компенсирующие перемещения корпуса, вставки в верхней и нижней частях корпуса, а высушенный продукт вместе с теплоносителем удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из приемника, акустической установки, циклона и рукавного фильтра.This is achieved by the fact that in the installation for spray drying and granulation of dispersed materials, containing a drying chamber with a waste heat carrier cleaning system, and with a spray chamber located in its upper part, equipped with a nozzle and a collector for supplying a heat carrier, while it contains a granular inert material, placed on the gas distribution grid of the drying chamber, driven into a fluidized state by superimposing horizontal oscillations on the drying casing spring-loaded chambers by means of a vibrator with a drive, according to the invention, through an earring rigidly fixed in the lower part of the housing, the vibrator drive fluidizes the granular material, while elastic, compensating movements of the housing, inserts in the upper and lower parts of the housing are provided, and the dried product along with the heat carrier is removed through the openings of the gas distribution grid into a capture system consisting of a receiver, an acoustic unit, a cyclone and a bag filter.

Форсунка может быть выполнена в виде акустической форсунки для распыления жидкостей, содержащей 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, соединенный 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.The nozzle can be made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing 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 de case with a cover in the form of truncated cones connected by large bases, and in the case there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel 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 body of the distribution head, with at least three channels for solution exit, evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod, with a cut of holes located on the conic the surface of the cover of the distribution head, the angle of which determines the root angle of the spray plume.

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 показана схема установки для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов, на фиг.2 - схема акустической пневматической форсунки.In Fig.1 shows a diagram of an installation for spray drying and granulation of dispersed materials, Fig.2 is a diagram of an acoustic pneumatic nozzle.

Жидкость (исходный раствор) подают в корпус сушильной камеры 1 (фиг.1), где его распыляет форсунка 2. Прямотоком с раствором подают газообразный теплоноситель, нагнетаемый вентилятором 3 через калорифер 4. Теплоноситель и раствор материала попадают в псевдоожиженный слой 5 гранулированного инертного материала, размещенного на газораспределительной решетке 6, и приводимого в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами 13 корпус 1 сушильной камеры посредством вибратора 10 с приводом 11 через серьгу 12, жестко укрепленную в нижней части корпуса. Для того чтобы горизонтальные вибрации не нарушали целостности и прочности установки предусмотрены упругие, компенсирующие перемещения корпуса 1, вставки 8 и 9 соответственно в верхней и в нижней частях корпуса сушильной камеры. Теплоноситель движется сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/сек. При этом наиболее горячий теплоноситель взаимодействует с наиболее сырым материалом, и температура теплоносителя может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала.The liquid (initial solution) is fed into the casing of the drying chamber 1 (Fig. 1), where it is sprayed by the nozzle 2. Directly with the solution, a gaseous heat carrier is injected by the fan 3 through the air heater 4. The heat carrier and the material solution enter the fluidized bed 5 of granular inert material, placed on the gas distribution grid 6, and driven into a fluidized state by superimposing horizontal vibrations on the housing 1 of the drying chamber spring-loaded by springs 13 by means of a vibrator 10 with a drive 11 through an earring at 12, rigidly fixed at the bottom of the case. In order for horizontal vibrations not to violate the integrity and strength of the installation, elastic compensating movements of the housing 1, inserts 8 and 9, respectively, are provided in the upper and lower parts of the housing of the drying chamber. The coolant moves from top to bottom with a speed in the free section from 0.5 to 1.5 m / s. In this case, the hottest heat carrier interacts with the most raw material, and the temperature of the coolant can be close to the melting (decomposition) temperature of the dried material.

Высушенный материал вместе с теплоносителем удаляется через отверстия газораспределительной решетки 6 в систему улавливания: приемник 7, а оттуда - сначала в акустическую установку 14, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 15 и в рукавный фильтр 16.The dried material together with the coolant is removed through the openings of the gas distribution grid 6 into the capture system: receiver 7, and from there, first into the acoustic unit 14, where the fine particles are agglomerated, and then into the cyclone 15 and into the bag filter 16.

Каждый из питателей может быть выполнен в виде акустической форсунки (фиг.2), которая содержит полый корпус 17 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 25 и полостью 21 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.Each of the feeders can be made in the form of an acoustic nozzle (figure 2), which contains a hollow body 17 with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 25 and a cavity 21 for a spraying agent entering through the nozzle 19 into the manifold 18, connected through holes 20 with a cavity 21, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 23, жестко связанным с корпусом 17, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 22, при этом между стержнем 23 и корпусом 17 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 21, имеется кольцевой зазор 24. Резонатор 25 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 17, обращенной к распределительной головке 33, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 26 с зазором 24 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 33. В сечении, перпендикулярном оси стержня 23, зазор 24 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 33 выполнена в виде корпуса 30 с крышкой 29 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 33 расположен коллектор 31 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 34, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 23 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 29 и корпусе 30 распределительной головки 33, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 23 каналами 28 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 28 расположен на конической поверхности крышки 29 распределительной головки 33, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.On the hollow cylindrical rod 23, rigidly connected with the housing 17, a distribution head 32 is installed for supplying the initial solution through the fitting 22, while between the rod 23 and the housing 17 from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 21, there is an annular gap 24. Resonator 25 made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 17 facing the distribution head 33, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 26 with a gap 24 between the vertical tverstiem in the end wall of the housing 17 and the rod 23 of the dispensing head 33. In a section perpendicular to the axis of the rod 23, the gap 24 has an annular cross section and the dispensing head 33 is formed as a housing 30 with cover 29 in the form of truncated cones, connected large bases. A manifold 31 in the form of a cylindrical cavity is located in the housing of the distribution head 33, connected by an annular channel 34 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 23 and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover 29 and the housing 30 of the distribution head 33, with at least three channels 28, evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 23, for the exit of the solution. A cut of the openings of the channels 28 is located on the conical surface of the cover 29 of the distribution head 33, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Резонатор 25 может быть выполнен в виде тороидальной полости (не показано), ось которой расположена соосно стержню 23 распределительной головки 33, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 26 с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 33. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 23 распределительной головки 33, и образованный в ее крышке 29 посредством пластины 27, жестко прикрепленной к стержню 23, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 29, по крайней мере, тремя крепежными элементами 35 с образованием радиального кольцевого зазора.The resonator 25 can be made in the form of a toroidal cavity (not shown), the axis of which is located coaxially with the rod 23 of the distribution head 33, and its cavity is connected by at least one calibrated hole 26 with an annular gap between the vertical hole in the end wall of the housing 17 and the rod 23 of the distribution head 33. 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 23 of the distribution head 33, and formed in its roofs ke 29 by means of a plate 27, rigidly attached to the rod 23, perpendicular to its axis, and connected with the cover 29, at least three fasteners 35 with the formation of a radial annular gap.

Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов работает следующим образом.Installation for spray drying and granulation of dispersed materials works as follows.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости их витания и скорости теплоносителя. Установка позволяет получать тонкодисперсные порошки за счет дополнительного истирания материала в виброкипящем (псевдоожиженном) слое инертного материала. Раствор подается в камеру 1 через форсунку 2, а теплоноситель движется параллельным током с раствором.Spray dryers also work according to the principles of counterflow and mixed current. However, direct flow is especially common, as it allows drying at high temperatures without overheating of the material, and the rate of deposition of particles in this case consists of the speed of their movement and the speed of the coolant. The installation allows you to obtain fine powders due to the additional abrasion of the material in a vibro-boiling (fluidized) layer of inert material. The solution is fed into the chamber 1 through the nozzle 2, and the coolant moves in parallel with the solution.

Акустическая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом. Распыляющий агент, например воздух, подается по штуцеру 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 21 воздух направляется в кольцевой зазор 24 между стержнем 23 и корпусом 17, где встречает на своем пути резонатор 25, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 24 посредством калиброванного отверстия 26. В результате прохождения резонатора 25 распыляющим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыляющего агента способствуют более тонкому распыленно раствора, подаваемого в распределительную головку 33 через полый стержень 23, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыляющего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 25. 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 29 распределительной головки 33.The acoustic nozzle for spraying liquids is as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 19 to a manifold 18 connected through holes 20 to a cavity 21, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 21, air is directed into the annular gap 24 between the rod 23 and the housing 17, where it encounters a resonator 25 made in the form of a spherical cavity connected to the gap 24 by means of a calibrated hole 26. As a result of the passage of the resonator 25 by 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 a finer sprayed solution supplied to the distribution head 33 through the hollow rod 23, 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 25. This film is crushed by acoustic air vibrations into small drops, as a result of which a torch of a sprayed solution with air forms, the root angle of which is determined by the value of the angle of inclination of the conical the surface of the cover 29 of the distribution head 33.

Пневматические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1...1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий. Пневматические форсунки так же, как и гидравлические, могут быть установлены по одной или объединены в блоки до 50 штук.Pneumatic nozzles operate on the principle of spraying a liquid with a high-speed jet of gas or steam supplied under a pressure of 0.1 ... 1.0 MPa. The performance of pneumatic nozzles reaches 12 t / h; they are highly versatile in regulating the shape of the torch, productivity, dispersion of the spray and the ability to spray high viscosity pastes and suspensions. Pneumatic nozzles, like hydraulic nozzles, can be installed one at a time or combined into blocks of up to 50 pieces.

Claims

1. Installation for spray drying and granulation of dispersed materials, containing a drying chamber with a waste heat carrier cleaning system, and with a spray chamber located in its upper part, equipped with a nozzle and a collector for supplying a heat carrier, while it contains a granular inert material placed on a gas distribution grid the drying chamber, driven into a fluidized state by applying horizontal vibrations to the spring-loaded housing of the drying chamber by means of vibrations an actuator with a drive, characterized in that through the earring, rigidly fixed in the lower part of the housing, the vibrator drive fluidizes the granular material, while elastic, compensating for the movement of the housing, inserts in the upper and lower parts of the housing are provided, and the dried product along with the coolant is removed through the openings of the gas distribution grid into a capture system consisting of a receiver, an acoustic unit, a cyclone and a bag filter.

2. Installation for spray drying and granulation of dispersed materials according to claim 1, characterized in that the nozzle is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing 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 shaft of the distribution head, and in cross section, perpendicular the axis of the rod, the gap has an annular cross 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 collector in the form of a cylindrical cavity connected by an annular channel formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and coaxial with holes of the same diameter, respectively made in the cover and housing of the distribution head, with at least three evenly spaced perpendiculars with the ular axis of the rod, channels for the exit of the solution, and a hole cut 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 torch.

3. Installation for spray drying and granulation of dispersed materials according to claim 1, characterized in that the channel for the exit of the solution is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the rod of the distribution head, and formed in its cover by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and connected with the cover, at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.