Установка для сушки сипучих матеріалів в завислому стані

Изобретение относится к технике сушки и может быть применено в химической, пищевой, фармацевтической и других смежных отраслях промышленности. Известны сушилки для обработки сыпучих, тонкодисперсных материалов во взвешенном состоянии, сушильные камеры которых выполнены в виде системы сопряженных в верхней части кольцевых воронок со щелями у оснований, подключенных к газораспределительному коробу. Кольцевые воронки расположены по концентрическим окружностям, по центру которых размещен загрузочный патрубок, а разгрузочный патрубок подключен к воронке, расположенной по внешней окружности, посредством кольцевой течки, причем газоподводящий короб разделен перегородками на автономные отсеки, каждый из которых через дискретную щель в основании подключен к индивидуальной воронке. Для улучшения структуры взвешенного слоя кольцевые воронки снабжены механическим перемешивающим устройством [Авт.св. СССР № 1002772, кл. F 26 В 17/10, 1983, Бюл. №9]. Такое конструктивное решение позволяет значительно повысить единичную мощность установки увеличением объема сушильной камеры путем подключения новых секций в виде концентрически расположенных кольцевых воронок. В силу конструктивных особенностей рабочих камер в такой сушилке быстро достигается одинаковый динамический уровень материала во всех кольцевых воронках сушильного узла, однако режим движения твердых частиц в таком устройстве при небольшом количестве кольцевых воронок близкий к идеальному смешению, что может привести к неравномерной обработке частиц в процессе сушки. Известна также установка для сушки сыпучих материалов во взвешенном состоянии, содержащая размещенные одна над другой химеры с воронкообразными днищами, каждое из которых имеет перепускную щель у основания для подвода теплоносителя и устройство для изменения проходного сечения щелей в виде системы конических клапанов, укрепленных на индивидуальных штоках телескопически один в другом1 и взаимодействующих с копиром [Авт.св. СССР № 625104. кл. F 26 В 17/10,1978, Бюл. № 35], которая является наиболее близкой к предполагаемому изобретению. Камеры подключены сверху к питателю высушиваемого материала, а снизу - к теплогенератору. Такие установки близки к аппаратам идеального вытеснения, поэтому позволяют производить равномерную обработку частиц высушиваемого материала. Однако они не позволяют осуществлять подачу свежего сушильного агента в каждую воронкообразную коническую камеру. В последующую камеру подается агент сушки, уже отработавший в предыдущей камере и имеющий высокое влагосодержание, что снижает эффективность сушки в вышерасположенных камерах и может даже привести к увлажнению материала', находящегося в верхних камерах, вследствие конденсации паров. Температура сушильного агента вследствие интенсивного теплообмена с материалом в одной камере практически снижается до величины температуры нагрева материала, и такой отработанный агент сушки направляется в последующие камеры-секции, практически не обеспечивает высушивание материала до требуемой влажности. Для поддержания материала во взвешенном состоянии на протяжении всего каскада воронкообразных камер необходим высоконапорный вентилятор, что приводит к большой энергоемкости сушилки. Данное изобретение позволяет интенсифицировать процесс сушки путем расширения интервала рабочих скоростей газового потока, повышения температурного напора, осуществления направленного движения частиц материала по длине сушильного тракта, повышения качества сушки, особенно термолабильных материалов, путем регулирования режимов сушки, выравнивания степени их обработки, повышения эксплуатационной надежности. Такой результат достигается тем, что каждая пара секций-модулей вертикального каскада воронкообразных конических камер снабжена смесительным тепловлагообменником, являющимся одновременно разгрузочным порогом, регулирующим время пребывания материала в зоне сушки, а следовательно, и производительность аппарата, а также автономной подачей теплоносителя в каждую секцию по высоте аппарата, что позволяет вести сушку в заданном тепловом режиме с использованием свежего сушильного агента, т.е. применять теплоноситель с оптимальной температурой для быстрого нагревания высушиваемого материала до предельно допустимой температуры в течение времени, необходимого для интенсификации протекания тепломассообменных процессов. Автономная подача теплоносителя в каждую секцию по высоте аппарата с использованием отработанного агента сушки позволяет упростить процесс сушки и снизить энергозатраты на сушку, дифференцировать температуру сушильного агента по высоте вертикально расположенных секций-модулей. Две верхние секции сушильного каскада оснащены ступенчатым перемешивающим устройством, стабилизирующим режим устойчивого фонтанирования в начальный период сушки, когда исходный материал может быть сильно увлажнен. На чертеже схематически изображена предлагаемая установка для сушки сыпучих материалов во взвешенном состоянии. На схеме стрелками показаны пути продвижения частиц высушиваемого материала через установку. Установка может состоять из требуемого количества секций-модулей (на чертеже - 3), снабженных сушильными камерами, выполненными из системы прямых и обратных конусов 4-11, причем конусы 4,6,7 и 11 снабжены перфорированными газораспределительными кольцами 12-15 для тангенциального подвода теплоносителя. Между каждой парой секций-модулей встроены смесительные тепловлагообменники 16. В двух верхних секциях - модулей встроено перемешивающее устройство 17, состоящее из двух крестовин со штангами и лопатками, установленное в подшипниках на крышке цилиндрического корпуса, получающее вращение от электродвигателя 18 через редуктор 19. Установка содержит патрубки 20 с питателем 21 и трубой 22 для загрузки и 23 - для выгрузки материала, патрубки 24,25 и 26 для подвода теплоносителя и патрубок 27 для отвода отработанного теплоносителя, а также разгрузочный порог 28. Работа сушильной установки осуществляется следующим образом. Высоковлажный тонкодисперсный или гранулированный материал загружается сверху через патрубок 20, питатель 21 и трубу 22 в нужном количестве. Теплоноситель подают в патрубки 24,25 и 26 определенных параметров и в количестве, необходимом для установления в верхнем коническом желобе оптимального динамического уровня фонтанирующего материала. Происходит нагрев и сушка высушиваемого материала во взвешенном состоянии в первой секции с одновременной загрузкой питателем 22 влажного материала. По мере высыхания частицы материала становится легче, увеличивается высота их полета, вследствие чего они пересыпаются из верхней секции в нижнюю - вторую секцию, через находящийся в центре тепловлагообменник, по которому навстречу им движется сушильный агент с другой температурой и влажностью, достаточной для эффективного протекания тепломассопередачи. Смесительный тепловлагообменник 16 является также и разгрузочным порогом, высота которого регулирует производительность. Во второй секции по мере высыхания частицы из центрального конического желоба, образованного конусами 6 и 8, пересыпаются во второй желоб, образованный конусами 7 и 8, из которого перебрасываются по мере высыхания через регулируемый разгрузочный порог 28 в третью нижерасположенную секцию. Так постепенно заполняются материалом все секции вертикального каскада. При установившемся режиме процесс сушки происходит во всех секциях-модулях. По окончании сушки материал поступает в охладительную часть, отличающуюся тем, что в эту секцию вертикального каскада подается охлажденный воздух. Работа сушильной установки такой конструкции позволяет для нагрева высушиваемого материала и испарения влаги с его поверхности применять свежий сушильный агент оптимальной температуры в каждой секции-модуле, нагревать высушиваемый материал до предельно допустимой температуры с помощью тепловлагообменника - разгрузочного порога, в течение времени, необходимого для того, чтобы внутренняя влага диффундировала к поверхности, а поверхность несколько охлаждалась при испарении влаги, когда материал периодически замедленно движется по одной из образующих конусов конических воронок, где реализуется осциллирующий режим сушки. Верхняя пара секций-модулей оснащена ступенчатым перемешивающим устройством, стабилизирующим режим устойчивого фонтанирования при повышенной влажности исходного высушиваемого материала. Работа сушильной установки: - ускоряет процесс переноса влаги из поверхностного слоя влажного материала путем использования свежего агента сушки в каждой секции-модуле с низким влагосодержанием; - использует сушильные свойства теплоносителя в одной секции; - производит сушку материалов любой дисперсности и влажности; - увеличивает производительность вследствие того, что сушка материала происходит одновременно во всех секциях; - производит необходимый съем влаги за один пропуск высушиваемого материала через сушилку; - может производить сушку суспензий, тонкодисперсных, зернистых и пастообразных материалов; - в зависимости от физико-химических свойств высушиваемого материала, гидрофильных и адгезионных свойств, конечной влажности частиц и т.д позволяет изменять порядок расположения секций-модулей до установления оптимального гидродинамического и температурного режима сушки. Сушильная установка отличается компактностью, простотой изготовления и монтажа, не требует специальных фундаментов. Установка изготовляется в виде сварной конструкции из конструкционных., углеродистых или легированных сталей. Высокая надежность агрегата обусловливается отсутствием сложных механизмов и практически полным отсутствием подвижных соединений в аппарате. Сушильная установка упрощает процесс управления режимом, дифференцирует температуру сушильного агента по высоте сушилки Сушилку легко автоматизировать.