RU2650251C1

RU2650251C1 - Dryer for solutions and suspensions

Info

Publication number: RU2650251C1
Application number: RU2017122303A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2018-04-11

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the drying of dispersed materials and can be used in microbiological, food, chemical and other industries. Solutions and suspensions dryer contains a housing in which an acoustic pneumatic nozzle is located for the drying material supply, which is sprayed under the action of flue gases with a temperature of up to 900 °C, formed during the drying process granules of the material fall onto the gas distribution grid and finish drying in the fluidized bed created by the heat carrier entering the housing lower part under the grate with a temperature of up to 200 °C, which comes through the lower part of the body, separated from the body conical part by a gas distribution grid by means of a cup with a perforated bottom, through which comes a heat carrier with a temperature of up to 200 °C, and the heat carrier is removed through the gas distribution grid holes into a trapping system consisting of an acoustic installation, a cyclone and a bag filter. External diffuser is coaxially attached to nozzle casing, and to fastening element of annular cavity resonator with resonator rod inner perforated diffuser is coaxially attached in such a way, that external and internal diffusers output sections lie in one plane perpendicular to the axis of the annular volumetric resonator.

EFFECT: increase in drying performance.

1 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 патенту РФ №232131, F26B 3/12, 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 according to the patent of the Russian Federation No. 232131, F26B 3/12, 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 сушилке для растворов и суспензий, содержащей корпус, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка для подачи высушиваемого материала, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C, при этом образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку с температурой до 200°C, который поступает через нижнюю часть корпуса, отделенную от конической части корпуса газораспределительной решеткой посредством стакана с перфорированным дном, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C, а теплоноситель удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, патрубков для подвода воздуха и жидкости, генератор акустических колебаний выполнен в виде конического сопла, соосного с корпусом и имеющего кольцевое дроссельное отверстие с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем диаметром d_ст, и кольцевого объемного резонатора длиной h, образованного резонаторным стержнем и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p в крепежном элементе, при этом полость объемного резонатора отстоит от среза сопла на расстоянии b, а патрубок для подачи воздуха расположен перпендикулярно оси корпуса и соединен с кольцевой полостью, образованной валиком и внутренней поверхностью корпуса, при этом на валике закреплена обойма с дроссельными отверстиями, соосными с кольцевым дроссельным отверстием, а также соосно закреплен резонаторный стержень, а распыляемая жидкость подается через патрубок, расположенный перпендикулярно оси корпуса, в кольцевую полость, образованную кожухом и внешней поверхностью сопла, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом, а в другом торце, охватывающем коническое сопло, выполнены дроссельные отверстия, соосные с кольцевым дроссельным отверстием, при этом со стороны, противоположной объемному резонатору, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка с сальником, которое установлено на свободном конце валика, а отношение длины h кольцевого объемного резонатора к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора до среза сопла лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3; отношение внешнего диаметра d_p кольцевого объемного резонатора к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9; отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия сопла к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня лежит в оптимальном интервале величин: d_c/d_ст=1,1÷1,7, а к кожуху форсунки, соосно прикреплен внешний диффузор, а к крепежному элементу кольцевого объемного резонатора с резонаторным стержнем соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора.This is achieved by the fact that in the dryer for solutions and suspensions containing a housing in which there is an acoustic pneumatic nozzle for supplying a dried material that is sprayed under the influence of flue gases with a temperature of up to 900 ° C, the granules of the material formed during the drying process fall onto the gas distribution the lattice and are dried in a fluidized bed created by the coolant entering the lower part of the casing under the lattice with a temperature of up to 200 ° C, which enters through the lower part of the casing, separated from part of the body of the gas distribution grill by means of a glass with a perforated bottom through which a coolant with a temperature of up to 200 ° C enters, and the coolant is removed through the openings of the gas distribution grill into a capture system consisting of an acoustic unit, a cyclone and a bag filter, the nozzle is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing a housing with an acoustic oscillation generator located in the form of a nozzle and a resonator, nozzles for supplying air and liquid and, a generator of acoustic vibrations is designed as a conical nozzle, coaxial with the housing and having a circular orifice with an outer diameter d _c, formed by the nozzle exit and the resonator rod diameter d _v, and the annular cavity length h, formed by the resonator rod and the cylindrical cavity with the outside diameter d _p in the mounting element, while the cavity of the cavity resonator is spaced from the nozzle exit at a distance b, and the pipe for air supply is perpendicular to the axis of the housing and connected to the ring the cavity formed by the roller and the inner surface of the housing, while the holder is fixed to the throttle holes coaxial with the annular throttle hole, and the resonator rod is coaxially fixed, and the sprayed liquid is fed through a pipe located perpendicular to the axis of the housing into the annular cavity formed the casing and the outer surface of the nozzle, while one end of the casing is made continuous and connected with the housing, and in the other end covering the conical nozzle, throttle openings are made, with axial with a throttle aperture, while on the side opposite to the volume resonator, an adjustment device is provided in the form of a handwheel with an oil seal, which is mounted on the free end of the roller, and the ratio of the length h of the ring volume resonator to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator to the nozzle exit lies in the optimal range of values h / b = 0.7 ÷ 1.3; the ratio of the outer diameter d _{p of the} annular volume resonator to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _p / d _st = 1.2 ÷ 1.9; the ratio of the diameter dc of the annular throttle hole of the nozzle to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _c / d _st = 1.1 ÷ 1.7, and an external diffuser is coaxially attached to the nozzle casing, and to the fastener An annular volume resonator with a resonator rod is coaxially attached to the internal perforated diffuser so that the output sections of the external and internal diffusers lie in the same plane perpendicular to the axis of the annular volume resonator.

На фиг. 1 показана схема сушилки для растворов и суспензий, на фиг. 2 - схема акустической пневматической форсунки.In FIG. 1 shows a diagram of a dryer for solutions and suspensions; FIG. 2 is a diagram of an acoustic pneumatic nozzle.

Сушилка для растворов и суспензий содержит корпус 1, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка 2 для подачи высушиваемого материала, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°C. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C.The dryer for solutions and suspensions contains a housing 1, in which an acoustic pneumatic nozzle 2 is located for supplying a dried material, which is sprayed under the influence of flue gases with temperatures up to 900 ° C. Most of the moisture is removed at a constant drying speed, which protects the material from thermal decomposition. The granules of material formed during the drying process fall on the gas distribution grid 3 and are dried in the fluidized bed created by the heat transfer agent entering the lower part of the body under the grid 3 with a temperature of up to 200 ° C. This coolant flow enters through the lower part of the housing 11, which is separated from the conical part 10 of the housing 1 by the gas distribution grill 3 by means of a glass with a perforated bottom 12, through which the coolant with a temperature of up to 200 ° C enters.

Для стабилизации процесса роста гранул форсунка 2 заключена в цилиндрический стакан 4, обеспечивающий направленное движение газов и высушиваемого материала во встречном потоке с теплоносителем, подаваемым под решетку. Отработанные газы отводятся через коллектор 5, выполненный в виде охватывающей перфорированную часть 7 цилиндрический стакан 4 обечайки 8. Коллектор 5 связывает верхнюю часть корпуса 1 через патрубок 9 с акустической установкой 13, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, которые затем поступают в циклон 14 и в рукавный фильтр 15, а затем в общий бункер (на чертеже не показан). За счет равномерного отсоса отработанных газов по всему периметру камеры уменьшается унос мелких частиц, образующих пылевую завесу на пути материала, падающего в кипящий слой. Высушенный материал отводится из центральной части аппарата через течку 6, а теплоноситель удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра.To stabilize the growth process of the granules, the nozzle 2 is enclosed in a cylindrical glass 4, which provides directional movement of gases and the dried material in the oncoming flow with the coolant supplied under the grate. The exhaust gases are discharged through the collector 5, made in the form of a cylindrical cup 4 of the shell 8 surrounding the perforated part 7. The collector 5 connects the upper part of the housing 1 through the pipe 9 to the acoustic unit 13, where the acoustic agglomeration of small particles occurs, which then enter the cyclone 14 and bag filter 15, and then into a common hopper (not shown in the drawing). Due to the uniform suction of exhaust gases around the entire perimeter of the chamber, the entrainment of small particles forming a dust curtain in the path of the material falling into the fluidized bed is reduced. The dried material is discharged from the central part of the apparatus through estrus 6, and the coolant is removed through the openings of the gas distribution grid to a recovery system consisting of an acoustic unit, a cyclone and a bag filter.

Акустическая форсунка (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 16 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде конического сопла 25, соосного с корпусом 16 и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27 диаметром d_ст, и кольцевого объемного резонатора 29 длиной h, образованного резонаторным стержнем 27 и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p в крепежном элементе 28, при этом полость объемного резонатора 29 отстоит от среза сопла 25 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 18, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 22, образованную валиком 19 и внутренней поверхностью корпуса 16. На валике 19 закреплена обойма 20 с дроссельными отверстиями 21, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 26, а также соосно закреплен резонаторный стержень 27. Обойма 20 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 25. Распыляемая жидкость подается через патрубок 17, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 16, а в другом торце, охватывающем коническое сопла 25, выполнены дроссельные отверстия 24, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 26.The acoustic nozzle (Fig. 2) contains a cylindrical housing 16 with an ultrasonic frequency range acoustic oscillation generator located in the form of a conical nozzle 25 coaxial with the housing 16 and having an annular throttle aperture 26 with an outer diameter d _c formed by a nozzle exit and a resonator rod _Article 27 diameter d, and the annular cavity 29 long h, formed by the resonator rod 27 and a cylindrical cavity with an outer diameter d _p in the fastening element 28, the cavity volume reason torus 29 is spaced from the nozzle section 25 in the region b. Air is supplied under pressure through a pipe 18, perpendicular to the axis of the housing 16, into the annular cavity 22 formed by the roller 19 and the inner surface of the housing 16. A cage 20 is fixed to the roller 19 with throttle holes 21, coaxial with the annular throttle hole 26, and also coaxially fixed resonator rod 27. The holder 20 contacts in a sliding fit with the cylindrical shank of the nozzle 25. The sprayed liquid is supplied through a pipe 17 located perpendicular to the axis of the housing 16, into the annular cavity 30, is formed the casing 23 and the outer surface of the nozzle 25, while one end of the casing is solid and connected with the housing 16, and in the other end, covering the conical nozzle 25, are made throttle holes 24, coaxial with the annular throttle hole 26.

Для изменения степени распыла раствора в корпусе 16 со стороны, противоположной объемному резонатору 29, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 31 с сальником, которое установлено на свободном конце валика 19.To change the degree of dispersion of the solution in the housing 16 from the side opposite to the volume resonator 29, an adjustment device is provided in the form of a handwheel 31 with an oil seal, which is mounted on the free end of the roller 19.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed:

Отношение длины h кольцевого объемного резонатора 29 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 29 до среза сопла 25 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;The ratio of the length h of the annular volume resonator 29 to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator 29 to the nozzle exit 25 lies in the optimal range of values h / b = 0.7 ÷ 1.3;

Отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора 29 к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9;The ratio of the outer diameter dp of the annular cavity resonator 29 to the diameter dst of the outer cylindrical surface of the resonator rod 27 lies in the optimal range of values: d _p / d _article = 1.2 ÷ 1.9;

Отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия 26 сопла к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d_c/d_ст=1,1÷1,7.The ratio of the diameter dc of the annular throttle hole 26 of the nozzle to the diameter dst of the outer cylindrical surface of the resonator rod 27 lies in the optimal range of values: d _c / d _article = 1.1 ÷ 1.7.

К кожуху 23 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 32, а к крепежному элементу 28 кольцевого объемного резонатора 29 с резонаторным стержнем 27 соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 33 таким образом, что выходные сечениявнешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора 29.An external diffuser 32 is coaxially attached to the nozzle casing 23, and an internal perforated diffuser 33 is coaxially attached to the fastener 28 of the annular volume resonator 29 with the resonator rod 27 so that the output sections of the external and internal diffusers lie in the same plane perpendicular to the axis of the ring volume resonator 29.

Акустическая форсунка работает следующим образом.The acoustic nozzle operates as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 18 в полость 22, затем через дроссельные отверстия 21 обоймы 20 в кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 29. В результате прохождения резонатора 29 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 жидкости, подаваемой через патрубок 17 в полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, откуда она попадает на дроссельные отверстия 24 в торце кожуха 23 и затем 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 сопла 25. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.The spraying agent, for example air, is supplied through the nozzle 18 to the cavity 22, then through the throttle holes 21 of the cage 20 into the annular throttle hole 26 with an outer diameter dc formed by the nozzle exit and the resonator rod 27, and then encounters an annular volume resonator 29 in its path. As a result of the passage of the resonator 29 by a spraying agent (for example, air), pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the fluid supplied through the pipe 17 to the cavity 30 formed by the casing 23 and the outer surface of the nozzle 25, from where it enters the throttle holes 24 in the end face of the casing 23 and then breaks up into small droplets under the influence of acoustic air vibrations, as a result, a torch of the sprayed solution with air forms, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface of the nozzle 25. Experiments have shown that at an air pressure of 100 kPa, the average diameter of the droplets is 90 microns, with an increase in air pressure by about 4 times (up to 400 kPa), the average diameter of the droplets decreases slightly and amounts to 87 microns.

Сушилка для растворов и суспензий работает следующим образом.A dryer for solutions and suspensions works as follows.

Теплоноситель движется сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/с. При этом наиболее горячий теплоноситель взаимодействует с наиболее сырым продуктом и температура теплоносителя может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала. Через форсунку 2 подается высушиваемый материал, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°C. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C.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 product and the temperature of the coolant can be close to the melting point (decomposition) of the dried material. Through the nozzle 2 is fed a dried material, which is sprayed under the influence of flue gases with temperatures up to 900 ° C. Most of the moisture is removed at a constant drying speed, which protects the material from thermal decomposition. The granules of material formed during the drying process fall on the gas distribution grid 3 and are dried in the fluidized bed created by the heat transfer agent entering the lower part of the body under the grid 3 with a temperature of up to 200 ° C. This coolant flow enters through the lower part of the housing 11, which is separated from the conical part 10 of the housing 1 by the gas distribution grill 3 by means of a glass with a perforated bottom 12, through which the coolant with a temperature of up to 200 ° C enters.

Claims

A drier for solutions and suspensions containing a housing in which an acoustic pneumatic nozzle is located for supplying a dried material that is sprayed under the influence of flue gases at temperatures up to 900 ° C, while the granules of the material formed during the drying process fall onto the gas distribution grid and are dried in a fluidized bed created by the coolant entering the lower part of the casing under the grill with a temperature of up to 200 ° C, which flows through the lower part of the casing, which is separated from the conical part of the casing by gas distribution grid by means of a glass with a perforated bottom through which a coolant with a temperature of up to 200 ° C enters, and the coolant is removed through the openings of the gas distribution grill into a recovery system consisting of an acoustic installation, a cyclone and a bag filter, characterized in that the nozzle is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids, comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, nozzles for supplying air and liquid, g generator of acoustic vibrations is designed as a conical nozzle, coaxial with the housing and having a circular orifice with an outer diameter d _c, formed by the nozzle exit and the resonator rod diameter d _v, and the annular cavity length h, formed by the resonator rod and the cylindrical cavity with an outside diameter d _p in the fastening element, wherein the cavity of the cavity resonator is separated from the nozzle section in the region b, and the air supply pipe is perpendicular to the axis of the housing and is connected to an annular the cavity formed by the roller and the inner surface of the housing, while the holder is fixed to the throttle apertures coaxial with the annular throttle aperture, and the resonator rod is coaxially fixed, and the sprayed liquid is supplied through a nozzle located perpendicular to the axis of the housing into the annular cavity formed by the casing and the outer surface of the nozzle, while one end of the casing is made continuous and connected with the body, and in the other end covering the conical nozzle, throttle holes are made, coaxial e with an annular throttle hole, while on the side opposite to the volume resonator, an adjustment device is provided in the form of a handwheel with an oil seal, which is installed on the free end of the roller, and the ratio of the length h of the ring volume resonator to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator to the nozzle exit lies in the optimal range of values h / b = 0.7 ÷ 1.3; the ratio of the outer diameter d _{p of the} annular volume resonator to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _p / d _st = 1.2 ÷ 1.9; the ratio of the diameter dc of the annular throttle aperture of the nozzle to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _c / d _st = 1.1 ÷ 1.7, and an external diffuser is coaxially attached to the nozzle casing, and to the fixing element of the annular of a volume resonator with a resonator rod, an internal perforated diffuser is coaxially attached so that the output sections of the external and internal diffusers lie in the same plane perpendicular to the axis of the annular volume resonator.