RU2543913C2

RU2543913C2 - Spray dryer of boiling bed with passive nozzle

Info

Publication number: RU2543913C2
Application number: RU2013130947/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Игорь Георгиевич Гетия
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-03-10
Also published as: RU2013130947A

Abstract

FIELD: heating, drying.

SUBSTANCE: invention refers to disperse material drying in boiling bed and may be applied in aniline-ink industry, food, pharmaceutical, microbiological, chemical and other industries. spray boiling-bed dryer with passive includes body with gas dispersing grate, vibrating plates, passive nozzle, vibration device; collection system with acoustic unit is positioned in the lower body part; solution sprinkler includes hollow cylindrical body consisting of cylindrical part with outer thread and two hollow cylinder-conical bands connected in series and coaxial to the body, nozzle with cylindrical fillet on its conical surface with external thread for nozzle connection to the lower cylinder-conical band of the body; opposite to solution feed side, there is an additional row of jets formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels for solution flow and horizontal channels forming output holes of each jet; conical side surface of the nozzle has 90° top angle; cylinder-conical band features two rows of throttle holes, so that hole axis projections on a horizontal surface in these rows are separated by an angle within optimum 7.5-60° range, and internal surfaces of throttle holes on cylinder-conical bands have helical surfaces.

EFFECT: improved dryer performance.

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 патенту РФ №2328665, F26B 17/10, содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer for drying solutions, suspensions and pastes in a fluidized bed according to the patent of Russian Federation №2328665, F26B 17/10, containing a housing with a perforated motionless jammed gas distribution grill with an inert nozzle, a spray, a vibration mechanism made in the form plates installed in the dryer body with the possibility of rotation relative to the axes kinematically connected with the cam and controlled by it according to a given law (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке ожижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя ожижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product, since in the known installation, the liquefaction of a layer of inert bodies is achieved due to the shock effects of the vibrating plates. However, the vibration of the plates is transmitted only to the layer of inert bodies adjacent to them, therefore the remaining mass of the layer liquefies less intensively, which is especially evident when working on installations with large dimensions.

Технический результат - повышение производительности сушки.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в распылительной сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей корпус с газораспределительной решеткой, вибрирующие пластины, инертную насадку, форсунку, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, 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 форсунка выполнена акустической и содержит резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенки корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенки 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.This is achieved by the fact that in a spray dryer of a fluidized bed with an inert nozzle containing a housing with a gas distribution grid, vibrating plates, an inert nozzle, nozzle, and a vibration mechanism made in the form of plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation relative to the axes on vibrating plates in additional plates of different lengths are rigidly fixed in a checkerboard pattern at an angle to vibrating plates lying in the range, for example, 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates at the right the vibrating plate face up and the left side down, and in the lower part of the housing there is a capture system, which includes an acoustic installation, where acoustic agglomeration of small particles occurs, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the nozzle is made acoustic and contains a resonator made in 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 a hole in the end 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 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 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 lid and core truncated distribution head, with at least three uniformly arranged along the circumference and perpendicular to the axis of the rod to exit channels solution and the cut holes located on the conical surface of the dispensing head cover, the slope of which determines the angle of the root flame sprayed solution.

На фиг. 1 изображена распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг. 2 - схема распылителя раствора.In FIG. 1 shows a fluidized bed spray dryer with an inert nozzle, general view; in FIG. 2 is a diagram of a solution atomizer.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для паст или распылитель 3 растворов.The spray dryer of the fluidized bed with an inert nozzle consists of a drying chamber 1 of a cone-shaped rectangular section, in the upper part of which there is a feeder for pastes or a spray of 3 solutions.

Сушильная камера 1 с газораспределительной решеткой 2 снабжена патрубками ввода 4 и вывода 12 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 6, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30…40°. Вибрирующие пластины 6 на расстоянии примерно

²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 7 в корпусе сушильной камеры с инертной насадкой 5, что позволяет им колебаться относительно осей вала 7. На вибрирующих пластинах 6 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 11 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 6, лежащим в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 11 у правой вибрирующей пластины 6 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) - вниз. Дополнительные пластины 11 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.The drying chamber 1 with a gas distribution grid 2 is equipped with nozzles for input 4 and output 12 of the coolant. Inside the chambers there are two (left and right) vibrating plates 6 mounted at a certain angle to the inert material layer, for example 30 ... 40 °. Vibrating plates 6 at a distance of approximately

^_2/3 from the upper end pivotally mounted on the shaft 7 in a drying chamber with inert packing body 5, allowing them to oscillate about the shaft axis 7. On the vibrating plates 6 in a staggered rigidly secured additional plates 11 of different length at an angle to the vibrating plates 6 lying in the range, for example, 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates 11 at the right vibrating plate 6 are facing up, and at the left (not shown) - down. Additional plates 11 serve for more intensive mixing of the inert nozzle.

Пластины 6 штангами 8 связаны с кулачком 9, а штанги прижимаются к кулачку пружиной 10. Вибрирующие пластины 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала 5 и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 6, профилем кулачка 9 и числом его оборотов. Кулачок 9 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 6.The plates 6 with the rods 8 are connected to the cam 9, and the rods are pressed against the cam by a spring 10. The vibrating plates 6 transmit dynamic and static effects to the inert material layer 5 and give it a certain law of motion, which is achieved by the angle of the vibrating plates 6, the profile of the cam 9 and its number revolutions. Cam 9 is mounted on a drive shaft (not shown). The cam is used to set a specific, for example sinusoidal, law of motion of the vibrating plates 6.

В качестве питателя влажного исходного продукта в данном аппарате используется распылитель раствора (фиг. 2), который содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 16 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода раствора, и двух, последовательно соединенных и соосных с ним, полых цилиндроконических поясов 17 и 18.As a feeder for the wet initial product, this apparatus uses a solution sprayer (Fig. 2), which contains a hollow body consisting of a cylindrical part 16 with an external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe for supplying the solution, and two serially connected and coaxial with it hollow cylindrical conical belts 17 and 18.

Соосно корпусу в его нижней части закреплено сопло 19, образованное наружной конической поверхностью и торцевой, перпендикулярной оси сопла, глухой перегородкой 20, в которой выполнены центральное дроссельное отверстием 21 и, по крайней мере три, наклонных отверстия 22 под углом 45° к оси сопла. На конической поверхности сопла 19 выполнен цилиндрический буртик с наружной резьбой для соединения сопла с нижним цилиндроконическим поясом 18 корпуса.A nozzle 19 is formed coaxially with the housing in its lower part and is formed by the outer conical surface and the end, perpendicular to the axis of the nozzle, a blind partition 20, in which a central throttle hole 21 and at least three inclined holes 22 are made at an angle of 45 ° to the nozzle axis. On the conical surface of the nozzle 19, a cylindrical flange with an external thread is made for connecting the nozzle to the lower cylinder-conical belt 18 of the housing.

Корпус и сопло 19 образуют между собой несколько соосных внутренних цилиндрических камер 23, 25, 26, 27 и коническую камеру 24.The housing and the nozzle 19 form among themselves several coaxial inner cylindrical chambers 23, 25, 26, 27 and a conical chamber 24.

Камера 23 служит для подвода раствора, камеры 24, 25 и 27 являются расширительными камерами, а камера 26 выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления.The chamber 23 serves to supply the solution, the chambers 24, 25 and 27 are expansion chambers, and the chamber 26 performs the functions of a pressure chamber.

На сопле 19 со стороны, противоположной подводу раствора, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 31 для прохода раствора и горизонтальных каналов 30, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла 19 и образуют выходные отверстия каждого из жиклера. Парные каналы 30 и 31 расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса. Коническая боковая поверхность 19 сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°.An additional row of nozzles is made on the nozzle 19 from the side opposite to the solution supply, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels 31 for the passage of the solution and horizontal channels 30 that intersect on the conical lateral surface of the nozzle 19 and form the outlet openings of each from the jet. Paired channels 30 and 31 are located at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing. The conical lateral surface 19 of the nozzle is made with an angle at the apex equal to 90 °.

На цилиндроконическом поясе 17, жестко соединенном с цилиндрической частью 16 корпуса с внешней резьбой, выполнены два ряда дроссельных отверстий: один ряд представляет собой, по крайней мере, три горизонтальных отверстия 28, выполненных на цилиндрической поверхности, другой ряд представляет собой, по крайней мере, три наклонных отверстия 32 под углом 45°, выполненных на конической поверхности. При этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий 28 и 32 в этих рядах отстоят друг от друга на угол 7,5…60°.On the cylindrical conical belt 17, rigidly connected to the cylindrical part 16 of the housing with an external thread, two rows of throttle holes are made: one row is at least three horizontal holes 28 made on a cylindrical surface, the other row is at least three inclined holes 32 at an angle of 45 °, made on a conical surface. Moreover, in the horizontal plane of the projection of the axes of the holes 28 and 32 in these rows are separated from each other by an angle of 7.5 ... 60 °.

На цилиндроконическом поясе 18, соединенном с соплом 19 посредством внутренней резьбы, выполнен ряд, состоящий, по крайней мере, из трех горизонтальных дроссельных отверстий 29. При этом в горизонтальной плоскости проекции осей отверстий 29 и жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных 31 и горизонтальных 30 каналов на конической боковой поверхности сопла 19, отстоят друг от друга на угол, лежащий в оптимальном диапазоне величин: 7,5…60°.A row consisting of at least three horizontal throttle holes 29 is made on the cylinder conical belt 18 connected to the nozzle 19 by means of an internal thread. Moreover, in the horizontal plane of the projection of the axes of the holes 29 and the nozzles, which are formed by at least three pairs mutually perpendicular vertical 31 and horizontal 30 channels on the conical lateral surface of the nozzle 19, are separated from each other by an angle lying in the optimal range of values: 7.5 ... 60 °.

На внутренних поверхностях дроссельных отверстий 28,29 и 32, расположенных на цилиндроконических поясах 17 и 18, выполнены винтовые поверхности. Это позволяет повысить мелкодисперность распыляемого раствора за счет образования вихревого потока в этих отверстиях.On the inner surfaces of the throttle holes 28.29 and 32 located on the cylinder conical belts 17 and 18, helical surfaces are made. This allows you to increase the fineness of the sprayed solution due to the formation of a vortex flow in these holes.

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

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 3 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала. После равномерного нагрева сушильной камеры 1 через питатель для паст или пневматическую форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит через газораспределительную решетку 6 и патрубок 11 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.The required amount of inert material is loaded into the drying chamber 1, then the drive is turned on, from which the cam 7 rotates. The latter, through the rods mounted on the axis of the shaft 5 of the vibrating plates 4, transmits the movement to the vibrating plates and the gas distribution grid 6. Shock-vibration effects of the vibrating plates 4 s additional plates 9 and 10 and the springs of the gas distribution grid 6 are transferred to the layer of particles of inert material, which, when impacted, make complex circulation movements in the drying chamber 1. the heat transfer medium is fed to the jam 3, which heats the drying chamber 1 and a layer of inert material. After uniformly heating the drying chamber 1, a dried material is fed through the paste feeder or pneumatic nozzle 2 into the drying chamber 1, which is sprayed or smeared on the top layer of inert material, then dried, chipped and leaves through the gas distribution grid 6 and pipe 11 to the recovery system: first in the acoustic installation 12, where there is an acoustic agglomeration of small particles, and then in the cyclone 13 and the bag filter 14 with the hopper 15.

Работа мелкодисперсного распылителя раствора осуществляется следующим образом.The work of a fine spray of the solution is as follows.

Распылитель устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении. При подаче раствора в корпус 16 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в каналах и дроссельных отверстиях образуются капиллярные турбулентные потоки раствора, устремляющиеся к выходным сечениям этих отверстий.The sprayer is installed in an upright position. When the solution is supplied to the housing 16 under the action of a pressure drop of 0.4 ... 0.8 MPa, capillary turbulent flows of the solution are formed in the channels and throttle openings, rushing to the outlet sections of these holes.

После столкновения потоков раствора в каналах 30 и 31 и истечения через выходные отверстия жиклеров происходит образование веерообразного газорастворного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель раствори, но генерируемый пеленообразный поток отклоняется от горизонтальной плоскости на больший угол, в диапазоне от 45 до 60°, в направлении к центральной области орошаемой поверхности, расположенной непосредственно под центральным дроссельным отверстием 21 в глухой перегородке 20 распылителя. Такое распределение распыляемого раствора позволяет повысить равномерность распыления раствора над центральной частью орошаемой поверхности.After the collision of the solution flows in the channels 30 and 31 and the outflow through the nozzle outlet openings, a fan-shaped gas-solution flow in the form of a shroud occurs, i.e. a solution droplet crushing mechanism is implemented, but the generated swell-like flow deviates from the horizontal plane by a larger angle, in the range from 45 to 60 °, in the direction of the central region of the irrigated surface located directly under the central throttle hole 21 in the blind partition 20 of the atomizer. This distribution of the sprayed solution allows to increase the uniformity of spraying the solution over the Central part of the irrigated surface.

В предложенной установке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (на чертеже не показано), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.In the proposed installation, the gas distribution grid 6 is made in the form of a package of grids assembled from metal springs (not shown in the drawing), connected or in contact with one another, which are connected to vibrating plates.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.Such a gas distribution lattice makes it possible to more evenly liquefy a layer of inert bodies due to the oscillatory movement of the vibrating plates and the influence of inertia on them arising from the pulsating compressive-tensile movements of the gas distribution lattice. This design of the gas distribution grid solves the problem of its cleaning when drying sticky materials. The continuous regeneration of the mesh lattice occurs as a result of the constant displacement of the individual elements of the lattice relative to each other during vibration.

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

An inert fluidized bed spray dryer containing a housing with a gas distribution grid, vibrating plates, an inert nozzle, a solution spray, a vibration mechanism made in the form of plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation relative to the axes, additional vibrational plates are stiffly fixed to the vibrating plates plates of different lengths at an angle to the vibrating plates lying in the range, for example, 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates at the right are vibrating the first plate is facing up, and the left - down, and in the lower part of the housing there is a capture system, which includes an acoustic installation, where the acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper, characterized in that the solution sprayer contains a hollow cylindrical body consisting of a cylindrical part with an external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe and two hollow cylindrical-conical belts connected in series and coaxial with it, and coaxially to the body in e the lower part of the nozzle is fixed, formed by the outer conical surface and the end, perpendicular to the axis of the nozzle, a blind partition in which the central throttle hole and at least three inclined holes are made at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle, with a cylindrical a flange with an external thread for connecting the nozzle to the lower cylindrical conical belt of the housing, while on the nozzle, from the side opposite to the solution supply, an additional row of nozzles are formed, which are formed at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels for the passage of the solution and horizontal channels that intersect on the conical lateral surface of the nozzle and form the outlet openings of each of the nozzles, and the paired channels are located at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing, the conical lateral surface of the nozzle is made with an apex angle of 90 °, and on the cylinder conical belt rigidly connected to the cylindrical part of the body, two rows of throttle openings are made s: one row represents at least three horizontal holes made on a cylindrical surface, the other row represents at least three inclined holes at an angle of 45 °, made on a conical surface, while in the horizontal plane of the projection of the axes of the holes in these rows, they are spaced apart from each other by an angle lying in the optimal range of 7.5 ... 60 °, and a row consisting of at least three horizons is made on the cylinder conical belt connected to the nozzle by means of an internal thread throttle holes, while in the horizontal plane of the projection of the axes of the holes and nozzles, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical and horizontal channels on the conical side surface of the nozzle, are separated from each other by an angle lying in the optimal range of values: 7 , 5 ... 60 °, and on the inner surfaces of the throttle holes located on the cylinder-conical belts, helical surfaces are made.