Сушарка для сипких матеріалів

Корисна модель відноситься до пристроїв для сушіння сипких дрібнодисперсних матеріалів з поступальним перемішуванням матеріалу, яке здійснюється потоком газоподібного середовища, що виходить із сопел, а саме, шляхом утворення псевдо зрідженого або киплячого шару матеріалу, що висушується. Корисна модель може бути застосована у машинобудуванні, будівництві, гірничій, хімічній та інших галузях промисловості, зокрема, для висушування піску. У порівнянні з барабанними обертовими сушарками, що найбільш часто застосовуються для сушіння сипких матеріалів, пристрої, в яких утворюється псевдозріджений або киплячий шар матеріалу, що висушується, мають багато переваг. Так, сушарки з утворенням киплячого шару мають значно більший коефіцієнт теплообміну, віднесений до шару матеріалу, що висушується, забезпечують більше знімання вологи з робочого об’єму сушарки та мають достатню компактність. До того ж, сушарка з утворенням киплячого шару дозволяє одночасно в процесі сушіння здійснювати класифікацію матеріалу або віддув дрібної фракції (знепилювання). Існує багато видів сушарок для сипких матеріалів з утворенням киплячого шару, особливості елементів конструкції яких пов’язані з властивостями сипкого матеріалу, для сушіння якого вони призначені. При цьому таким сушаркам притаманні такі елементи конструкції як: камера, розділена газорозподільною решіткою на верхню сушильну і нижню підрешіткову камери; розміщені у сушильній камері завантажувальний і розвантажувальний отвори; розміщений у нижній частині сушильної камери розвантажувальний отвір; розміщений у верхній частині сушильної камери отвір для відводу відпрацьованого теплоносія; розміщений у підрешітковій камері отвір для вводу теплоносія. Всі перелічені елементи конструкції присутні, наприклад, у сушарці з киплячим шаром, наведеній в описі винаходу до патенту Російської Федерації №2301387 (МПК F01B 17/10; опубл. 20.06.2007). Даний пристрій є близьким за технічною суттю до сушарки з киплячим шаром, що заявляється, і обраний за найбільш близький аналог. Однак, вказані сушарки для сипких матеріалів з утворенням киплячого шару мають ряд спільних недоліків, які помітно знижують продуктивність цих пристроїв. Так, з урахуванням горизонтального розташування газорозподільної решітки, частина сипкого матеріалу більш крупної фракції затримується у сушильній камері, що негативно впливає на режим сушіння і знижує швидкість виходу висушеного матеріалу та призводе до частих вимушених зупинок пристрою для очищення газорозподільної решітки. При цьому, частина сипкого матеріалу дрібної фракції у вигляді пилу виходить із сушильної камери через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія, зменшуючи таким чином загальний об’єм отриманого сухого матеріалу. Крізь отвори звичайної газорозподільної решітки частина сипкого матеріалу крупної фракції під силою тяжіння потрапляє у підрешіткову камеру, зменшуючи таким чином загальний об’єм отриманого сухого матеріалу на виході сушарки а також змінюючи режим подачі теплоносія та засмічуючи і поступово утворюючи затор, що викликає необхідність періодичних зупинок пристрою для очищання підрешіткової камери, і таким чином негативно впливає на продуктивність і надійність сушарки. До того ж, термічні напруги, викликані значною різницею температур верхньої і нижньої поверхні газорозподільної решітки, призводять до відносно швидкого жолоблення і викривлення решітки, змінюючи напрямки окремих потоків теплоносія та утворюючи розриви у місцях кріплення цієї решітки, що викликає необхідність періодичних зупинок пристрою для заміни решітки та, відповідно, негативно впливає на продуктивність і надійність сушарки. Задачею корисної моделі є підвищення продуктивності сушарки для сипких матеріалів з утворенням киплячого шару, призначеної для висушування, зокрема, таких матеріалів як пісок, шляхом зміни елементів конструкції. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у сушарці для сипких матеріалів, яка має камеру, розділену газорозподільною решіткою на верхню сушильну і нижню підрешіткову камери, розміщені у сушильній камері завантажувальний і розвантажувальний отвори, розміщений у підрешітковій камері отвір для вводу теплоносія, розміщений у верхній частині сушильної камери отвір для відводу відпрацьованого теплоносія, відповідно до корисної моделі, камера має горизонтально витягнуту коробчасту форму із розташуванням завантажувального отвору та отвору для вводу носія на одному торці і розташуванням розвантажувального отвору на протилежному торці, біля завантажувального отвору встановлений механічний перемішувальний пристрій з мішалкою, яка виконана з можливістю обертання навколо вертикальної вісі або вісі, перпендикулярної поверхні газорозподільної решітки, та розташована всередині сушильної камери, у верхній частині сушильної камери встановлений сепаратор ударної дії, що виконаний, наприклад, у вигляді решітки, утвореної кутковими балками, бокові стінки сушильної камери розміщені під кутом до горизонтальної площини більше 30° таким чином, що співвідношення максимальної площі горизонтального перерізу сушильної до мінімальної площі горизонтального перерізу сушильної камери дорівнює величині, яка знаходиться у діапазоні від 2 до 5, газорозподільна решітка виконана з отворами, просторове розташування верхніх зовнішніх кромок яких запобігає вертикальному переміщенню матеріалу, що висушується, крізь газорозподільну решітку, наприклад із суцільною верхньою поверхнею з отворами, в яких вертикально встановлені циліндричні форсунки з вихідними отворами на циліндричній поверхні, до того ж площа прохідного перерізу газорозподільної решітки збільшується в напрямку завантажувального отвору, сушарка виконана таким чином, що газорозподільна решітка розташована з нахилом у бік розвантажувального отвору під кутом від 3° до 10°. До того ж, газорозподільна решітка виконана двошаровою з повітряним зазором між цими шарами, таким чином, що отвори верхнього шару з’єднані з відповідними отворами її нижнього шару. Виконання камери з горизонтально витягнутою коробчастою формою із розташуванням завантажувального отвору та отвору для вводу носія на одному торці і розташуванням розвантажувального отвору на протилежному торці дозволяє забезпечити оптимальний режим сушіння сипкого матеріалу в процесі його переміщення від завантажувального до розвантажувального отвору. При цьому, встановлення біля завантажувального отвору механічного перемішувального пристрою з мішалкою, яка виконана з можливістю обертання навколо вертикальної вісі або вісі, перпендикулярної поверхні газорозподільної решітки, та розташована всередині сушильної камери, дозволяє уникнути ймовірності злипання і спікання шарів сипкого матеріалу, який має високу вологість та схильний до злипання і налипання, особливо при нерівномірності об’ємів подачі матеріалу, у зоні його найбільшого накопичення з боку завантажувального отвору, тобто, запобігти заторам і пов’язаним з цим зупинкам процесу сушіння для очищення камери сушіння. А розташування газорозподільної решітки з нахилом у бік розвантажувального отвору під кутом від 3° до 10°, дозволяє уникнути ймовірності затримання частинок сипкого матеріалу крупної фракції у зоні сушіння, тобто, запобігти небажаному накопиченню сипкого матеріалу у сушильній камері, яке призводить до порушення режиму сушіння і пов’язаних з цим зупинкам процесу сушіння для очищення камери сушіння. До того ж, збільшення площі прохідного перерізу газорозподільної решітки в напрямку завантажувального отвору, також забезпечує відсутність заторів в зоні завантажувального отвору та стабільне переміщення сипкого матеріалу, що висушується, до розвантажувального отвору. Виконання газорозподільної решітки з отворами, просторове розташування верхніх зовнішніх кромок яких запобігає вертикальному переміщенню матеріалу, що висушується, крізь газорозподільну решітку, наприклад із суцільною верхньою поверхнею з отворами, в яких вертикально встановлені циліндричні форсунки з вихідними отворами на циліндричній поверхні, дозволяє уникнути потрапляння часток сипкого матеріалу у підрешіткову камеру під час планової або непередбаченої зупинки процесу подачі теплоносія, тобто, запобігти накопиченню сипкого матеріалу у підрешітковій камері, яке призводить до порушення режиму подачі теплоносія і пов’язаних з цим зупинкам процесу сушіння для очищення підрешіткової камери. Таким чином, всі перелічені вище особливості елементів конструкції сушарки забезпечують уникнення можливості затримання частинок сипкого матеріалу у камері сушарки, гарантоване переміщення сипкого матеріалу від завантажувального до розвантажувального отвору і стабільність режиму сушіння, що суттєво збільшує продуктивність пристрою. За рахунок розміщення бокових стінок сушильної камери під кутом до горизонтальної площини більше 30° таким чином, що співвідношення максимальної площі горизонтального перерізу сушильної камери до мінімальної площі горизонтального перерізу сушильної камери дорівнює величині, яка знаходиться у діапазоні від 2 до 5, досягається сковзання часток сипкого матеріалу по поверхні сушильної камери з одночасним зниженням швидкості потоку теплоносія у напрямку догори, що забезпечує сприятливі умови для пересування сипкого матеріалу до розвантажувального отвору та суттєво зменшує об’єм виносу корисної фракції сипкого матеріалу, захопленого потоком теплоносія, через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія. Додаткове встановлення сепаратора ударної дії у верхній частині сушильної камери, який виконаний, наприклад, у вигляді решітки, утвореної кутковими балками, дозволяє суттєво зменшити об’єм виносу більш дрібної корисної фракції сипкого матеріалу, захопленого потоком теплоносія, через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія. Завдяки зменшенню об’єму виносу дрібної корисної фракції сипкого матеріалу, захопленого потоком теплоносія, через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія збільшується загальний об’єм отриманого сухого сипкого матеріалу, тобто збільшується продуктивність пристрою. Крім того, виконання газорозподільної решітки двошаровою з повітряним зазором між цими шарами, таким чином, що отвори верхнього шару з’єднані з відповідними отворами її нижнього шару, дозволяє суттєво зменшити різницю температур верхньої і нижньої поверхні газорозподільної решітки і таким чином значно понизити термічні напруги, які призводять до швидкого жолоблення і викривлення решітки, змінюючи напрямки окремих потоків теплоносія та утворюючи розриви у місцях кріплення цієї решітки. Тобто, суттєво зменшити кількість періодичних зупинок пристрою для заміни решітки і, відповідно, збільшити продуктивність і надійність сушарки. Таким чином, виконання всіх вищеописаних елементів конструкції сушарки для сипких матеріалів з утворенням киплячого шару забезпечує підвищення продуктивності пристрою. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: - на Фіг. 1 зображений вигляд сушарки для сипких матеріалів збоку; - на Фіг. 2 зображений вигляд сушарки для сипких матеріалів спереду. Розглянемо один з можливих варіантів виконання сушарки для сипких матеріалів, що заявляється. Сушарка для сипких матеріалів має горизонтально витягнуту коробчасту камеру, розділену газорозподільною решіткою 1 на верхню сушильну камеру 2 і нижню підрешіткову камеру 3. Сушильна камера 2 виконана у вигляді короба з трапецієподібним поперечним перерізом, бокові стінки сушильної камери 2 розміщені під кутом 50° до горизонтальної площини а верхня передня частина сушильної камери 2 виконана східчастою. При цьому, співвідношення максимальної площі горизонтального перерізу сушильної камери до мінімальної площі горизонтального перерізу сушильної камери дорівнює величині, яка знаходиться у діапазоні від 2 до 5. На передній торцевій стінці сушильної камери 2 виконаний завантажувальний отвір з патрубком 4, а на протилежній торцевій стінці виконаний розвантажувальний отвір з патрубком 5. На верхній стінці сушильної камери 2 розміщений отвір з патрубком 6 для відводу відпрацьованого теплоносія та вибуховий клапан 7. Всередині сушильної камери 2, у її верхній частині, встановлений сепаратор ударної дії 8, що виконаний, у вигляді решітки, утвореної кутковими балками. На східчастій частині коробу сушильної камери 2 встановлений механічний перемішувальний пристрій 9 з мішалкою 10, яка виконана з можливістю обертання навколо вісі, перпендикулярної поверхні газорозподільної решітки, та розташована всередині сушильної камери 2 біля завантажувального отвору. Підрешіткова камера 3 виконана у вигляді короба з еліпсоподібним поперечним перерізом. На торці підрешіткової камери 3, з боку розташування завантажувального отвору з патрубком 4 сушильної камери 2, розміщений отвір з патрубком 11 для вводу теплоносія. Газорозподільна решітка 1 має суцільну верхню поверхню з наскрізними отворами, в яких вертикально встановлені грибоподібні циліндричні форсунки, з вихідними отворами, розташованими на циліндричних поверхнях форсунок. При цьому, газорозподільна решітка 1 виконана двошаровою з повітряним зазором між цими шарами шляхом поєднання двох сталевих листів з наскрізними отворами, таким чином, що отвори верхнього шару з’єднані з відповідними отворами її нижнього шару каналами форсунок. До того ж, площа прохідного перерізу газорозподільної решітки 1 збільшується в напрямку завантажувального отвору з патрубком 4, що досягається за рахунок поступового збільшення діаметра вихідних отворів форсунок. Газорозподільна решітка 1 поєднана з коробом сушильної камери 2 та коробом підрешіткової камери 3 фланцевим з’єднанням через болти з металографітовими прокладками і пружинами. Сушарка для сипких матеріалів має опори 12, які забезпечують розташування сушарки на горизонтальній поверхні таким чином, що газорозподільна решітка 1 розташована з нахилом у бік розвантажувального отвору з патрубком 5 під кутом 5°. Робота сушарки для сипких матеріалів здійснюється наступним чином. Від дуттєвого вентилятора через теплогенератор (на кресленнях не показані) у патрубок 11 під постійним тиском здійснюється подача гарячих газів, які проходять через підрешіткову камеру, потрапляють у вхідні отвори форсунок газорозподільної решітки 1 і виходять через вихідні отвори цих форсунок у сушильну камеру 2. При цьому здійснюється запуск механічного перемішувального пристрою 9, який починає обертати мішалку 10 навколо вісі, перпендикулярної поверхні газорозподільної решітки 1. Вологий сипкий матеріал подають у патрубок 4 завантажувального отвору сушильної камери 2. Осипаючись у придонну частину сушильної камери 2, вологий сипкий матеріал зустрічається з тиском потоку гарячих газів, що виходять з вихідних отворів форсунок газорозподільної решітки 1. При накопиченні сипкого матеріалу у просторі сушильної камери 2 біля завантажувального отвору з патрубком 4, мішалка 10 механічного перемішувального пристрою 9 здійснює перемішування матеріалу, що забезпечує проходження крізь всю масу сипучого матеріалу у напрямку знизу догори пухирців гарячих газів, які подаються крізь отвори газорозподільної решітки 1. Так усувається можливість злипання і спікання шарів сипкого матеріалу, який має високу вологість та схильний до злипання і налипання, особливо при нерівномірності об’ємів подачі матеріалу. В результаті сипкий матеріал опиняється у ширяючому стані на повітряній подушці і набуває текучі властивості рідини. Таким чином утворюється псевдозріджений або киплячий шар. Сипкий матеріал розповсюджується уздовж газорозподільної решітки 1 та пересувається у напрямку патрубка 5 розвантажувального отвору. Нахил газорозподільної решітки 1 у бік розвантажувального отвору, усуває небажане затримання малорухливих частинок сипкого матеріалу крупної фракції у сушильній камері 2 і забезпечує гарантоване пересування сипкого матеріалу у бік розвантажувального отвору. Поступове збільшення діаметру вихідних отворів форсунок газорозподільної решітки 1 в напрямку завантажувального отвору, також забезпечує усунення заторів в зоні завантажувального отвору та стабільне переміщення сипкого матеріалу до розвантажувального отвору. Під час пересування сипкого матеріалу у просторі сушильної камери 2 у напрямку від завантажувального до розвантажувального отвору відбувається висушування цього матеріалу. Гарячі гази, що виходить крізь вихідні отвори форсунок газорозподільної решітки 1, після проходження крізь шар сипкого матеріалу рухаються у верхню частину сушильної камери і виходять в отвір з патрубком 6 для відводу відпрацьованого теплоносія. При цьому існує ймовірність виносу корисної дрібної фракції сипкого матеріалу потоком газів через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія. Однак, за рахунок нахилу бокових стінок і збільшення об'єму верхньої частини сушильної камери 2 забезпечується сковзання часток сипкого матеріалу по поверхні сушильної камери з одночасним зниженням швидкості потоку теплоносія у напрямку догори, в результаті чого швидкість вертикального руху часток сипкого матеріалу стає менше швидкості їх витання. Таким чином, забезпечуються сприятливі умови для пересування сипкого матеріалу до розвантажувального отвору та суттєво зменшується об'єм виносу корисної дрібної фракції сипкого матеріалу, захопленого потоком теплоносія, через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія. До того ж, наявність сепаратора ударної дії 8, суттєво зменшує об'єм виносу більш дрібної корисної фракції сипкого матеріалу через отвір для відводу відпрацьованого теплоносія. Виконання газорозподільної решітки 1 з вихідними отворами, що розташовані на циліндричних поверхнях грибоподібних форсунок забезпечує, просторове розташування верхніх зовнішніх кромок вихідних отворів таким чином, що усувається ймовірність вертикального переміщення сипкого матеріалу крізь газорозподільну решітку. Таким чином усувається потрапляння часток сипкого матеріалу у підрешіткову камеру 3 під час планової або непередбаченої зупинки процесу подачі теплоносія. Завдяки виконанню газорозподільної решітки 1 двошаровою з повітряним зазором між цими шарами шляхом поєднання двох сталевих листів з наскрізними отворами, таким чином, що отвори верхнього шару з'єднані з відповідними отворами її нижнього шару каналами форсунок, суттєво зменшується різниця температур верхньої і нижньої поверхні газорозподільної решітки 1. Таким чином значно понижуються термічні напруги конструкції, які призводять до швидкого жолоблення і викривлення газорозподільної решітки 1. Пересуваючись у просторі сушильної камери 2 у напрямку від завантажувального отвору, висушений сипкий матеріал потрапляє у розвантажувальний отвір і виходить з сушарки через патрубок 5. Виконання всіх вищеописаних елементів конструкції сушарки для сипких матеріалів з утворенням киплячого шару дозволяє суттєво підвищити продуктивність цього пристрою. Описана сушарка дозволяє здійснювати ефективне висушування сипких матеріалів, наприклад таких як пісок, вологістю до 20%, з отриманням вихідного матеріалу вологістю від 0,1% до 0,5%.