Установка барабанного типа для сушки сыпучего материала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА БАРАБАННОГО ТИПА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Акулич Петр Васильевич Горбачев Николай Михайлович Драгун Владимир Леонидович Лузин Михаил Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Установка барабанного типа для сушки сыпучего материала, содержащая коаксиально расположенные внутренний и наружный барабаны, установленные горизонтально и снабженные лопастями, расположенными по горизонтальной линии на барабанах, загрузочным устройством для сыпучего материала и патрубком ввода агента сушки во внутреннем барабане, разгрузочным устройством для вывода высушенного материала и патрубком вывода отработанного агента сушки в наружном барабане, отличающаяся тем, что наружный и внутренний барабаны дополнительно снабжены расположенными по винтовой линии лопастями, причем во внутреннем барабане - в зоне ввода сыпучего материала, а в наружном барабане - со стороны, противоположной разгрузочному устройству, а 13916 1 2010.12.30 на лопастях, расположенных по горизонтальной линии на барабанах, установлены активаторы в виде пластин с отбортовкой, расположенные с наклоном в сторону разгрузочного устройства, при этом внутренний барабан снабжен цилиндрической вставкой с лопатками,расположенными по горизонтальной линии на ее поверхности, а также лопатками, расположенными по горизонтальной линии на его внешней поверхности. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что отбортовка пластин выполнена с наклоном в сторону разгрузочного устройства. Изобретение относится к технике сушки сыпучего материала, например измельченной древесины, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Известна установка 1 для сушки дисперсных материалов (измельченной древесины),которая содержит три коаксиально установленных один внутри другого цилиндрических барабана с насадками в виде горизонтальных лопастей. Внутренний барабан подключен к горизонтальному патрубку, через который поступают влажный материал и агент сушки(горячие газы). Наружный барабан подключен к коническому патрубку и далее к вентилятору (дымососу). Высушенный материал удаляется из сушильной установки с потоком отработанного сушильного агента. Данная установка работает в режиме пневмотранспорта высушиваемого материала, т.е. влажный материал поступает в установку с потоком сушильного агента и выводится вместе с ним. Вращение барабанов и наличие горизонтальных лопастей необходимы для обновления межфазной поверхности влажных тяжелых частиц и предотвращения залегания материала. Недостатком данной установки является неравномерность сушки или тепловой обработки сильно полидисперсных материалов с наличием крупных и тяжелых частиц, например древесной щепы. Это обусловлено тем, что перемещение материала в установке осуществляется только за счет аэродинамической силы со стороны сушильного агента и перемешивания материала при вращении барабанов и пересыпании его горизонтальными лопастями. Следует отметить, что барабан установлен горизонтально, так как материал совершает движение последовательно в противоположных направлениях в кольцевых зазорах. Для крупных и тяжелых частиц силы аэродинамического сопротивления частиц может быть недостаточно для обеспечения требуемой скорости перемещения частиц. Движение частиц вследствие перемешивания создает большую неравномерность частиц по временам пребывания в сушильной установке, а следовательно, неравномерность сушки. Кроме того, скорость движения частиц при перемешивании ограничена некоторым значением. При низкой скорости движения частиц возрастает заполнение барабана материалом и увеличивается время его пребывания, что приводит к недопустимо низкой конечной влажности материала и перерасходу энергии. К тому же, при быстропротекающих процессах, например подсушке, это ограничивает производительность установки. В результате указанные обстоятельства снижают эффективность процесса сушки и качество высушиваемого материала. Известна установка 2, содержащая цилиндрический вращающийся барабан, снабженный отдельными лопастями, наклоненными таким образом, чтобы передавать высушиваемый материал в направлении впускного отверстия при нормальном вращении барабана или передавать этот материал в сторону выпускного отверстия при вращении барабана в обратном направлении. Недостатком данной установки являются большие габариты, поскольку барабан выполнен одноходовым и для обеспечения требуемого времени пребывания частиц в барабане необходима большая длина по сравнению с двухходовой (или многоходовой) барабанной установкой, состоящей из нескольких барабанов. Транспортирующие лопасти 2 13916 1 2010.12.30 установлены не по всей длине барабана, а только лишь с одной стороны, что снижает равномерность и эффективность сушки сильно полидисперсных материалов. Известна барабанная сушилка 3 с периферийной лопастной насадкой, состоящая из барабана, содержащего лопатки, которые выполнены с профилем, построенным в полярных координатах по уравнению,где- радиус кривизны лопатки, м- максимальное значение радиуса, м- угол поворота лопатки,и ориентированы относительно корпуса барабана таким образом, что прямая, проведенная через ось вращения барабана и начало координат профиля лопатки, образует угол с касательной к профилю лопатки, проведенной из начала координат, равный углу естественного откоса сыпучего материала, причем от начала координат профиля лопатки до точки касания профиля лопатки с корпусом барабана в направлении против часовой стрелки лопатка имеет открытый участок. Недостатком данной сушилки является низкая эффективность процесса сушки вследствие малого съема влаги с единицы объема барабана. Это обусловлено тем, что барабан выполнен одноходовым без внутренней секторной насадки и имеет большие габариты по сравнению с двух и трехходовыми установками. Наиболее близкой к предлагаемой установке (прототип) является двухходовая барабанная сушилка 4, которая содержит два коаксиально расположенных барабана - внутренний и наружный. Внутренняя насадка обоих барабанов подъемно-лопастная,представляющая собой лопасти, расположенные по горизонтальной линии барабанов. К внутреннему барабану подключены загрузочное устройство для сыпучего материала и патрубок ввода агента сушки, а к наружному барабану - разгрузочное устройство и патрубок вывода отработанного агента сушки. Недостатком известной сушильной установки является низкая эффективность процесса сушки вследствие неравномерности сушки частиц сыпучего материала. Это вызвано неравномерностью времени пребывания частиц сыпучего материала в сушильной установке, особенно для материалов с высокой степенью полидисперсности и наличием крупных и тяжелых частиц. В данной установке материал перемещается во внутреннем барабане в одну сторону, а затем поступает в наружный барабан (кольцевой зазор) и далее в разгрузочное устройство. Поскольку материал совершает движение в противоположных направлениях, то установку располагают горизонтально. Движущей силой перемещения материала является аэродинамическая сила потока газа и перемешивание материала вследствие вращения барабана. Для крупных и тяжелых частиц материала аэродинамической силы сопротивления частиц недостаточно для их равномерной и устойчивой транспортировки. Перемещение частиц за счет перемешивания не всегда обеспечивает требуемое время их пребывания в сушильной установке, что обуславливает длительное пребывание крупных и тяжелых частиц материала, особенно в зоне поступления частиц из внутреннего барабана в наружный, перегрев частиц материала, неравномерность сушки,приводящие к снижению эффективности процесса. Кроме того, наличие во внутреннем барабане только горизонтальных лопастей (подъемно-лопастной насадки) не обеспечивает эффективного контакта фаз при сушке хорошо сыпучих материалов, так как сушильный агент протекает преимущественно через центральную зону, в которой низкая концентрация дисперсной фазы. Задачей изобретения является повышение эффективности процесса сушки и качества высушиваемого материала за счет увеличения равномерности тепловой обработки частиц. Задача решается следующим образом. В установке барабанного типа для сушки сыпучего материала, содержащей коаксиально расположенные внутренний и наружный барабаны, установленные горизонтально и снабженные лопастями, расположенными по 3 13916 1 2010.12.30 горизонтальной линии на барабанах, загрузочным устройством для сыпучего материала и патрубком ввода агента сушки во внутреннем барабане, разгрузочным устройством для вывода высушенного материала и патрубком вывода отработанного агента сушки в наружном барабане, согласно предлагаемому изобретению, наружный и внутренний барабаны дополнительно снабжены расположенными по винтовой линии лопастями, причем во внутреннем барабане - в зоне ввода сыпучего материала, а в наружном барабане - со стороны, противоположной разгрузочному устройству, а на лопастях, расположенных по горизонтальной линии на барабанах, установлены активаторы в виде пластин с отбортовкой, расположенные с наклоном в сторону разгрузочного устройства, при этом внутренний барабан снабжен цилиндрической вставкой с лопатками, расположенными по горизонтальной линии на ее поверхности, а также лопатками, расположенными по горизонтальной линии на его внешней поверхности. Кроме того, отбортовка пластин выполнена с наклоном в сторону разгрузочного устройства. Снабжение наружного и внутреннего барабанов дополнительно лопастями, расположенными по винтовой линии барабанов во внутреннем барабане - в зоне ввода сыпучих материалов, а в наружном барабане - со стороны, противоположной разгрузочному устройству, позволяет избежать скопления материала в зоне ввода сыпучих материалов и в зоне поступления материала из внутреннего барабана в наружный. Это улучшает равномерность пребывания материала в барабанах. Установка на лопастях, расположенных по горизонтальной линии на барабанах, активаторов в виде пластин с отбортовкой, расположенных с наклоном в сторону разгрузочного устройства, позволяет создать равномерное устойчивое продольное движение материала как во внутреннем, так и наружном барабанах. Частицы материала практически независимо от размера и плотности при ссыпании с лопастей, расположенных по горизонтальной линии на барабанах, попадают на активаторы и вследствие наклона активаторов в сторону разгрузочного устройства перемещаются в направлении последнего. Выполнение отбортовки пластин с наклоном в сторону разгрузочного устройства создает и усиливает направленное движение материала при повороте лопастей. Отбортовка пластин предотвращает ненаправленное ссыпание материала с активаторов при повороте лопастей в верхней области барабанов. Кроме того, снабжение внутреннего барабана цилиндрической вставкой с лопатками,расположенными по горизонтальной линии на ее поверхности, а также лопатками, расположенными по горизонтальной линии на его внешней поверхности, позволяет более равномерно распределить материал по его объему и тем самым увеличить активную поверхность контакта фаз, и повысить эффективность сушки. Таким образом, создание равномерного направленного движения материала во внутреннем и наружном барабанах позволяет увеличить равномерность времени пребывания полидисперсных частиц материала в установке и тем самым повысить эффективность процесса сушки и качество высушиваемого материала. На фиг. 1 схематично представлен общий вид предлагаемой установки барабанного типа. На фиг. 2 показано расположение горизонтальных лопастей и активаторов в поперечном сечении установки (разрез А-А). На фиг. 3 показана горизонтальная лопасть с активатором в увеличенном масштабе . На фиг. 4 показано расположение активаторов относительно лопастей (разрез В-В). На фиг. 5 показан наклон активаторов относительно передней плоскости лопастей(вид С). Установка содержит коаксиально расположенные наружный барабан 1 и внутренний барабан 2, установленные горизонтально, снабженные лопастями 3, расположенными по горизонтальной линии на барабанах (фиг. 1). На лопастях 3 установлены активаторы в виде пластин 4 с отбортовкой 5 (фиг. 4, 5) для направленного перемещения материала в 13916 1 2010.12.30 наружном и внутреннем барабанах 1, 2. Патрубок 6 ввода агента сушки и загрузочное устройство 7 для сыпучих материалов подсоединены к внутреннему барабану 2. Патрубок 8 вывода отработанного агента сушки и разгрузочное устройство 9 для вывода высушенного материала подсоединены к наружному барабану 1. Лопасти 10 и 11 для перемещения обрабатываемого материала расположены по винтовой линии барабанов во внутреннем барабане 2 - в зоне ввода сыпучих материалов, а в наружном барабане 1 - со стороны, противоположной разгрузочному устройству. Для увеличения равномерности распределения материала внутренний барабан 2 снабжен цилиндрической вставкой 13 с лопатками 14,расположенными по горизонтальной линии на ее поверхности. На внешней поверхности внутреннего барабана 2 установлены лопатки 12, расположенные по горизонтальной линии барабана (фиг. 2). Установка работает следующим образом. С помощью загрузочного устройства 7 во внутренний барабан 2 подают влажный сыпучий материал, который перемещается лопастями 10, расположенными по винтовой линии барабанов, при вращении внутреннего барабана 2. Далее обрабатываемый материал порциями попеременно подхватывается лопастями 3, расположенными по горизонтальной линии на барабанах, поднимается на них и в верхней области внутреннего барабана ссыпается вниз. При ссыпании материал перемещается активаторами в виде пластин 4 с отбортовкой 5 в сторону разгрузочного устройства 9. Наличие во внутреннем барабане 2 цилиндрической вставки 13 с лопатками 14, расположенными по горизонтальной линии на ее поверхности, увеличивает равномерность распределения материала в барабане 2, особенно в центральной его области. Из внутреннего барабана 2 материал поступает в наружный барабан 1, после чего попадает на лопасти 11, расположенные по винтовой линии барабанов, посредством которых материал перемещается в продольном направлении. Наличие лопастей 10 и 11 предотвращает скопление материала в зоне ввода сыпучих материалов и в зоне поступления материала из внутреннего барабана 2 в наружный барабан 1. Далее при вращении барабанов 1, 2 материал перемещается в кольцевой зоне лопастями 3 с помощью активаторов в виде пластин 4 с отбортовкой 5. При ссыпании сверху вниз материал попадает на внутренний барабан 2,на внешней поверхности которого установлены лопатки 12, с помощью которых материал распределяется и перемещается на поверхности внутреннего барабана 2. В результате многократного пересыпания и перемещения вдоль наружного барабана 1 материал достигает разгрузочного устройства 9. Агент сушки поступает через патрубок 6 во внутренний барабан 2 и в режиме прямотока взаимодействует с обрабатываемым материалом, в результате чего происходит процесс сушки. Отработанный сушильный агент удаляется из установки через патрубок 8, подсоединенный к наружному барабану 1. Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить эффективность процесса сушки полидисперсных материалов с содержанием крупных частиц. Данная установка может быть использована для сушки дисперсных и гранулированных материалов в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Источники информации 1. Архангельский В.Д. Аппараты для сушки сыпучей древесины. - М. Лесная промышленность, 1970. - С. 115-116. 2. Заявка Японии 3625411 В 2, МПК 26 11/04, 2005. 3. Патент РФ 2204772, МПК 26 11/04, 2003. 4. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М. Химия, 1970. - С. 189-190 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.