Спосіб сушіння сипучих матеріалів однорідного фракційного складу у фонтануючому прошарку та аерофонтанна сушильна установка з його застосуванням

Реферат: Винахід належить до техніки сушіння сипучих матеріалів в зваженому стані фонтануючого прошарку, зокрема до техніки сушіння рослинного зернового матеріалу або однорідних гранул технологічного походження, і може бути використаний в агропромисловому комплексі, харчовій, фармацевтичній, хімічній та інших галузях промисловості UA 108695 C2 (12) UA 108695 C2 Спосіб базується на застосуванні сушильної камери з газорозподільною продовгуватою лопатково-щілинною решіткою та поворотними лопатками, що дозволяє здійснити розподіл у просторі процесів завантаження, сушіння та вивантаження, не перериваючи загальний процес у часі Аерофонтанна сушильна установка містить у собі камеру сушіння з газорозподільною продовгуватою лопатково-щілинною решіткою, у якій вмонтовано профільовані поворотні лопатки, з'єднані з силовим приводом системи контролю і керування процесом сушіння, що керує кутом повороту лопаток в процесі сушіння вологого матеріалу в фонтануючому прошарку. Перевагою винаходу є підвищення експлуатаційних характеристик сушильної установки та якості опрацьованого сипучого матеріалу. UA 108695 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до техніки сушіння сипучих матеріалів в зваженому стані фонтануючого прошарку, зокрема до техніки сушіння рослинного зернового матеріалу або однорідних гранул технологічного походження, і може бути використаний в агропромисловому комплексі, харчовій, фармацевтичній, хімічній та інших галузях промисловості. В останні роки зростає практика використання техніки зваженого (киплячого, фонтануючого) прошарку сипучих матеріалів. Впровадження в промисловість цього технологічного методу взаємодії між твердою і газовою фазами дозволяє в ряді випадків замінити деякі періодичні (циклічні) процеси безперервними, при цьому можна скоротити тривалість процесу, підвищити ефективність використання енергоносіїв та продуктивність праці. Відомі різноманітні способи сушіння сипучих матеріалів в фонтануючому прошарку, які відрізняються способами завантаження вологого матеріалу (зверху, збоку, знизу сушильної камери) в конусоподібні, циліндричні та прямокутні сушильні камери, вивантаження опрацьованого матеріалу зверху, збоку, знизу сушильної камери; відомі способи сушіння з підводом газу-теплоносія знизу, збоку тощо [1-7]. Для зазначеного вище типу матеріалу, що подається для сушіння, найбільш поширені і мають переваги способи, засновані на подачі вологого матеріалу із завантажувального контейнера збоку на газорозподільну прямокутну подову решітку з подачею газового теплоносія знизу через круглі або щілинні канали, виготовлені в решітці, та з вивантаженням опрацьованого (висушеного) продукту з решітки в приймальний контейнер. Такі способи і сушильні установки відомі з багатьох джерел, зокрема [1, 2, 3, 5], вони використовуються в різних галузях техніки і господарства і є аналогами рішення, що заявляється. Основними недоліками зазначених вище способів-аналогів є: періодичність або напівперіодичність дій етапів сушіння в установці (завантаження, сушіння, вивантаження), відносно невелика продуктивність технологічного процесу, труднощі забезпечення стійкості параметрів фонтануючого прошарку на різних етапах сушіння, можливість утворення застійних зон, складні конструктивні рішення по забезпеченню технологічності рівномірного завантаження вологого матеріалу та вивантаження висушеного продукту. Найбільш близьким аналогом (прототипом винаходу) способу, що заявляється, вибрано по ряду суттєвих ознак спосіб, описаний в [2, с. 7-13], який реалізовано в сушильній установці конструкції ВАТ "Беларуськалий" [5, с. 134-135]. По способу-прототипу винаходу, що заявляється, вологий матеріал із завантажувального контейнера через регулюючий орган подається з одного (завантажувального) боку на газорозподільну прямокутну щілинну решітку сушильної камери. Теплоносій подається в підрешітчастий простір сушильної установки. Далі через щілини газорозподільної прямокутної щілинної решітки потік теплоносія направляється в прошарок насипного матеріалу, розріджує його і формує розрахунковий аерофонтанний прошарок. Матеріал прошарку після сушіння вивантажується через отвір вивантаження сушильної камери. Відпрацьований газовий теплоносій з дрібною "сміттєвою" фракцією, яка утворюється над аерофонтанним прошарком після очищення в очисних спорудах подається до місця подальшого призначення (на утилізацію тепла, в димохід тощо). Це один із найбільш ефективних способів сушіння сипучого матеріалу, разом з тим він має ряд суттєвих недоліків, основні із них наступні: - некерованість газорозподільної щілинної решітки, що ускладнює забезпечення стійкого процесу фонтанування прошарку над решіткою на всіх режимах роботи сушильної камери; щілини газорозподільної щілинної решітки, які установлені з постійною оптимальною для номінального режиму роботи кутовою орієнтацією, не будуть оптимальними для інших режимів роботи; - міжсопловий простір між щілинами газорозподільної щілинної решітки при постійній кутовій орієнтації щілин є аеродинамічною застійною зоною, в якій процес сушіння матеріалу є уповільненим, що призводить до появи нерівномірності вологовмісту матеріалу по об'єму фонтануючого прошарку, при цьому знижується якість (рівномірність вологовмісту) опрацьованого (висушеного) матеріалу; - при технологічних змінах режиму сушіння на етапах перезавантаження сушильної камери і розвантаження її від висушеного продукту неминуче виникає порушення стабільності фонтанування матеріалу над решіткою; - при подачі порції вологого матеріалу для рівномірного розподілу його по площині уздовж газорозподільної щілинної решітки необхідно застосовувати додаткові пристрої і технологічні операції, що ускладнює конструкцію і технологічний процес; 1 UA 108695 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - передозування вологого матеріалу при завантаженні його на газорозподільну щілинну решітку призводить до нестійкого фонтанування або до утворення зон щільного прошарку з "прозорими" струменями газового теплоносія; - великий гідравлічний опір відомих газорозподільних щілинних решіток потребує потужного обладнання для подачі газового теплоносія в сушильну камеру. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення відомого способу сушіння сипучого матеріалу шляхом регулювання процесу, що дозволяє здійснити розподіл у просторі процесів завантаження, сушіння та вивантаження, не перериваючи загальний процес у часі. До загальних суттєвих ознак прототипу і способу, що заявляється, належать: - подача вологого матеріалу із завантажувального контейнера через регулюючий орган з одного (завантажувального) боку сушильної камери на газорозподільну прямокутну щілинну решітку; - нагнітаюча подача газового теплоносія потрібної температури в підрешітчастий простір сушильної камери і далі направлення його струменями в прошарок насипного матеріалу через щілини газорозподільної прямокутної щілинної решітки; - сушіння матеріалу у фонтануючому прошарку над газорозподільною прямокутною щілинною решіткою до розрахункової сухості та вивантаження його з іншого (протилежного) боку сушильної камери через отвір вивантаження і далі в приймальний контейнер; - направлення теплоносія і дрібної "сміттєвої" фракції, що утворюється у складі теплоносія над аерофонтанним прошарком матеріалу при його сушінні, до очисних споруд і подача теплоносія після очищення до місця подальшого призначення. Поставлена задача вирішується тим, що у новому способі сушіння вологий матеріал завантажується на газорозподільну продовгувату лопатково-щілинну решітку, теплоносій в підрешітчастому просторі сушильної камери проходить через перегородку вирівнювання тиску по всій площині перед газорозподільною продовгуватою лопатково-щілинною решіткою і направляється в прошарок вологого матеріалу щілинними струменями, утвореними газодинамічними каналами (соплами), вертикально вверх до стабілізації фонтануючого прошарку, після стабілізації фонтануючого прошарку матеріалу струмені теплоносія повертаються лопатками газорозподільної продовгуватої лопатково-щілинної решітки в сторону місця вивантаження для переміщення опрацьованого матеріалу та зсипання його за призначенням, одночасно в сушильну камеру засипається новий вологий матеріал, який просувається, висушуючись, до місця вивантаження. З метою підвищення якості опрацьованого матеріалу і технологічності процесу сушіння параметри фонтануючого прошарку вимірюються під час сушіння одночасно в зоні завантаження і в зоні вивантаження сипучого матеріалу, порівнюються і формуються керівні дії на зміну параметрів системи контролю і керування процесом сушіння, зокрема параметрів подачі теплоносія і зміну кута повороту лопаток газорозподільної продовгуватої лопатковощілинної решітки. Задачею винаходу є також вдосконалення конструкції аерофонтанної сушильної установки шляхом застосування нових конструктивних рішень щодо впровадження нового способу сушіння вологого сипучого матеріалу. Це досягається тим, що у відомій сушильній камері з газорозподільною прямокутною щілинною решіткою, подачею теплоносія в підрешітчастий простір, з пристроями завантаження вологого матеріалу з одного боку сушильної камери і вивантаження опрацьованого матеріалу з іншого (протилежного) боку сушильної камери, відповідно до винаходу нового способу сушіння впроваджено нижчезазначені технічні рішення: - газорозподільна решітка виготовлена лопатково-щілинною, витягнутої в довжину прямокутної форми (lд / lш > 5, де lд - довжина і lш - ширина решітки), має у своєму складі поворотні лопатки, які встановлені в одній площині на одній осі в конструктивній основі корпусу решітки, зазори між поворотними лопатками утворюють газодинамічні канали (сопла) для подачі газового теплоносія в прошарок вологого сипучого матеріалу; - в підрешітчастому просторі сушильної камери виготовлено перегородку вирівнювання тиску газового теплоносія по всій площині перед газорозподільною продовгуватою лопатковощілинною решіткою. З метою підвищення експлуатаційних характеристик сушильної установки поворотні лопатки газорозподільної продовгуватої лопатково-щілинної решітки виготовлені гексагонального профілю і з'єднані між собою та з силовим приводом системи контролю і керування процесом сушіння, що керує кутом повороту лопаток в процесі сушіння вологого матеріалу в фонтануючому прошарку, при цьому вісь повороту проходить через центр мас лопатки. З метою підвищення якості сушильного процесу нижня частина сушильної камери виготовлена з похилими бічними стінками, які утворюють лійкоподібну, витягнуту в довжину 2 UA 108695 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 форму з розрахунковим кутом (