RU2334186C1

RU2334186C1 - Drier of boiling layer with inertial nozzle

Info

Publication number: RU2334186C1
Application number: RU2007103020/06A
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; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-09-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: in drier of boiling layer with inertial nozzle, which contains casing that consists of cylindrical and conical parts, in which gas distributing grid and systems of solution and coolant supply are installed, according to invention, baffle is additionally installed for cleaning of inertial nozzle, which is made in the form of perforated grid fixed in the point of transition of casing cylindrical part into conical part, and at least two nozzles are installed on the side surface of casing conical part, to which high temperature coolant is supplied, they are installed tangentially to the casing and create rotating flow of inertial bodies, at that gas distributing grid contains pneumatic acoustic nozzles, which are installed in nozzles, to which high temperature coolant is supplied, and casing cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles, which are installed in nozzles for high temperature coolant, at that nozzles are enclosed into cooling jacket, and for unloading of dried granules there is a calibrated opening provided in the grid, at that there is a catching system installed in the lower part of the casing, which includes acoustic plant, where acoustic agglomeration of minor particles is carried out, cyclone and sleeve filter with bunker, and acoustic nozzles contain resonator made in the form of toroidal cavity or at least one spherical cavity, which is installed in the end wall of casing that faces distributing head, at that spherical cavity is connected by calibrated opening with clearance between vertical opening in the end wall of casing and rod of distributing head, at that in the section that is perpendicular to rod axis, the clearance has annular section, and distributing head is made in the from of casing with cover in the form of truncated cones, which are connected with their large bases, at that in casing there is a header installed in the form of cylindrical cavity, which is connected with annular channel formed by external cylindrical surface of hollow rod and identical diameter openings that are coaxial with it, which are made accordingly in cover and casing of distributing head, with at least three channels for solution discharge that are evenly distributed along circumference and perpendicular to rod axis, at that cut of openings is installed on the conical surface of distributing head cover, the incline angle of which determines root angle of sprayed solution torch.

EFFECT: increase of drying efficiency.

6 cl, 5 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 17/10, 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 17/10, 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, согласно изобретению дополнительно содержится отбойник для очистки инертной насадки, 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, 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 корпуса также оборудована пневматическими акустическими форсунками, вставленными в сопла для высокотемпературного теплоносителя, причем сопла заключены в охлаждающий кожух, а для выгрузки высушенных 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 акустические форсунки содержат резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, 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.This is achieved by the fact that in the fluidized bed dryer with an inert nozzle containing a housing consisting of a cylindrical and conical parts, in which a gas distribution grill and solution and coolant supply systems are placed, according to the invention, an inlet nozzle chipper, made in the form of a perforated grate, is additionally contained 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, into which give a high-temperature coolant, they are installed tangentially to the casing and create a rotating stream of inert bodies, while the gas distribution grill contains pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles, into which the high-temperature coolant is supplied, and the housing cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles for the high-temperature coolant moreover, the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules, a calibrated a hole, 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 acoustic nozzles contain a resonator made in the form of a toroidal cavity or 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 casing of the housing and the rod of the distribution head, and in the 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 connected by an annular cavity is located a 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 and 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 в виде инертных тел, общий вид; на фиг.2 - схема пневматической форсунки; на фиг.3-5 - варианты выполнения инертной насадки в виде инертных тел.Figure 1 shows a spray dryer fluidized bed with an inert nozzle in the form of inert bodies, General view; figure 2 is a diagram of a pneumatic nozzle; figure 3-5 - embodiments of the inert nozzle in the form of inert bodies.

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.

Инертная насадка (фиг.3-5) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получены способами формования или спекания.The inert nozzle (Figs. 3-5) can be made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut in the form of a helical line formed on a spherical surface and having in cross section perpendicular to the helical line, a profile such as a circle, polygon, “saddles” Berl "or saddles" Italloks "; or in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, or the nozzle is made in the form of a helix formed on a cylindrical surface and having in cross section perpendicular to the helical line, a profile such as a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle ; either in the form of toroidal rings, or in the form of toroidal rings having a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle, or an Itallox saddle. Inert particles can be made of elastic polymeric materials, composite materials and obtained by molding or sintering.

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 распыливающего 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 a spraying agent entering through the nozzle 18 into the manifold 17 connected through holes 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 стенке корпуса 16, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 25 с зазором 23 между вертикальным отверстием в торцевой стенке 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 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 (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 стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (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), the axis of which is coaxial to 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 roof neck 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.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

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.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 further comprises an inert nozzle chipper, made in the form of a perforated grate, 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, into which high temperature heat carrier, they are installed tangentially to the casing and create a rotating flow of inert bodies, while the gas distribution grid contains pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles into which the high-temperature coolant is supplied, and the housing cover is also equipped with pneumatic acoustic nozzles inserted into the nozzles for the high-temperature coolant, the nozzles are enclosed in a cooling casing, and for unloading the dried granules, a calibrated hole is provided in the grate, and in the lower a part of the housing is located the capture system, which includes an acoustic installation, where there is an acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the acoustic nozzles contain a resonator made in the form of a toroidal cavity or 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 p 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 connected by 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 t emya 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.

2. The dryer according to claim 1, characterized in that the axis of the toroidal cavity of the resonator is aligned with the rod of the distribution head, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod of the distribution head.

3. The dryer 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 associated with the cover, at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.

4. The dryer according to claim 1, characterized in that the inert nozzle is made in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut or the inert nozzle is made in the form of a helix formed on a spherical surface and having a cross-section perpendicular to the helix such as a circle, polygon, Berl saddle, or Itallox saddle.

5. The dryer according to claim 1, characterized in that the inert nozzle is made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, or the inert nozzle is made in the form of a helix formed on a cylindrical surface and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, polygon, Berl saddle, or Itallox saddle.

6. The dryer according to claim 1, characterized in that the inert nozzle is made in the form of toroidal rings, or the inert nozzle is made in the form of toroidal rings having a profile such as a circle, polygon, Berl saddle, or Itallox saddle.

7. The dryer according to claim 1, characterized in that the inert nozzle is made of elastic polymeric materials, composite materials and obtained by molding or sintering.