Устройство для непрерывной сушки частиц - RU2623349C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к промышленной сушке для высушивания органических частиц, например в области аграрной промышленности, таких как крупы или отходы, применяемые в качестве топлива.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Для множества промышленных процессов необходима сушка частиц перед их конечным использованием, либо перед упаковкой гранулированных агропромышленных или промышленных продуктов, либо перед сжиганием измельченных отходов, применяемых в качестве топлива. Разумеется, возможно выполнить сушку частиц партиями, путем осаждения частиц на тарелках или во вращающемся барабане, предпочтительно перфорированных для возможности пропускания через них горячего газа и выхода воды и водяных паров. В некоторых случаях создается псевдоожиженный слой из частиц, взвешенных под действием потока горячего газа. Однако большинство случаев промышленного применения требуют мощностей, не достижимых в процессе сушки партиями. По этой причине такой же принцип осаждения требующих сушки частиц на перфорированной основе и воздействия на них потоком горячего газа был применен в устройствах для непрерывной сушки с непрерывной подачей, предназначенных для сушки частиц на входе сушилки и непрерывным отводом высушенных частиц ниже по потоку.

[0003] В частности, на фиг. 1(а) схематически показана ленточная сушилка (конвейерная сушилка), содержащая перфорированную гибкую ленту, натянутую между двумя моторизованными роликами с образованием контура. Воздух или другой горячий газ нагнетают под верхнюю сетку, на которую затем помещают частицы для сушки. Пример ленточной сушилки представлен по ссылке: http://vishakanindustry.com/p_beltdryer.html (2012). Длина ленточной сушилки зависит от типа частиц для сушки и их насыщенности водой. Обычно, если для сушки частиц при желаемых скоростях необходима площадь 120 м², лента должна иметь площадь по меньшей мере в два раза больше, порядка 250 м², поскольку частицы сушатся только на верхней поверхности контура, образуемого двумя роликами. При ширине 2,5 м потребуется лента длиной 200 м, связывающая два ролика, отстоящих друг от друга примерно на 80 м. Лента таких размеров имеет очень высокую стоимость и представляет сложность при монтаже/демонтаже устройства. Таким образом, ленточная сушилка обычно предназначена для сушки исключительно одного типа частиц, поскольку неэкономично менять ленту для изменения типа перфорации в соответствии с новым типом частиц. В случае повреждения ленты требуется остановка всего устройства на длительное время, необходимое для замены или ремонта ленты. Для сохранения длины ленты необходима установка множества поддерживающих роликов на подшипниках, что увеличивает расходы, а также вероятность поломки такого устройства. Ленточная сушилка, таким образом, является очень дорогостоящей и имеет низкую эффективность в плане габаритов, поскольку частицы сушатся менее чем на половине длины ленты.

[0004] Также существуют сушилки с перфорированными тарелками, например, схематически показанные на фиг. 1(b), которые похожи на ленточные сушилки, за исключением того, что лента заменена перфорированными тарелками, соединенными между собой с образованием подобия гусеничной ленты. Их отличие от ленточных сушилок заключается в том, что тарелки соединены между собой шарнирно, образуя таким образом одинаковую поверхность на верхней и на нижней ленте контура. Это позволяет сократить почти на половину длину сушилки, поскольку поток горячего газа воздействует на частицы два раза: первый раз, когда они проходят в верхней части контура, и второй раз, когда они проходят в противоположном направлении в нижней его части. Несмотря на преимущество по сравнению с ленточной сушилкой с этой точки зрения, понятно, что механические приспособления, необходимые для перемещения тарелок, являются сложными, и, следовательно, дорогими и хрупкими, особенно при воздействии мелкими частицами, способными блокировать ролики. Кроме того, промежутки, образованные между двумя смежными тарелками, и особенно открытые участки в механизме перемещения тарелок во время каждого перемещения тарелки из верхней части гусеницы в нижнюю образуют такое же количество проходов с меньшим сопротивлением для потока горячего газа, что вызывает значительное снижение эффективности этого типа сушилок.

[0005] В документе EP197171 описана сушилка, схематически показанная на фиг. 1(c) (для упрощения фигуры показана без устройств распределения и рекуперации порошка) и содержащая несколько перфорированных расположенных друг над другом круглых тарелок (1a, 1b), установленных с возможностью вращения на полой центральной оси. Каждая тарелка окружена индивидуальной цилиндрической камерой, имеющей крышку [18] и дно, отделяющее ее от других тарелок. Устройства (4a) перемещения порошка в сушилку предусмотрены между каждой смежной тарелкой (см. серую стрелку (4a)). Каждая камера, с одной стороны, содержит первое отверстие ввода горячего воздуха, находящееся в связи по текучей среде с полостью полой центральной оси, при этом указанное первое отверстие, расположенное над тарелкой, находится в соответствующей камере, а, с другой стороны, второе отверстие отведения воздуха в периферической стенке камеры, сообщающееся со внешней средой (или системой отведения горячего воздуха), при этом указанное второе отверстие находится под соответствующей тарелкой. Горячий воздух нагнетается в полость полой оси в направлении черных стрелок на фиг. 1(c) и распределяется параллельно в каждой камере через первое отверстие ввода горячего воздуха. Горячий воздух должен проходить через круглые перфорированные тарелки перед отведением через второе отверстие, расположенное на периферической стенке каждой камеры. Действительно, такая система в принципе похожа на ленточную сушилку (см. фиг. 1(a)), в которой линейное движение было замещено круговым движением, и разделенную на несколько уровней посредством устройств перемещения порошка с одной тарелки на другую. Конечно, такая вращательная система имеет значительное преимущество, экономя пространство на полу, по сравнению с линейной ленточной сушилкой, но такой системе не хватает эффективности. В результате, если горячий воздух, проходящий через первые тарелки, загруженные частицами с большим содержанием влаги, на выходе относительно насыщен влагой, то горячий воздух, проходящий через последние тарелки, загруженные уже частично высушенными на предыдущих тарелках частицами, выходит лишь с небольшим содержанием влаги, что составляет значительный перерасход энергии.

[0006] Таким образом, существует необходимость в промышленной сушилке для непрерывной сушки частиц, которая была бы эффективной, простой в обращении, занимала бы меньшую площадь и была бы менее дорогостоящей. Настоящее изобретение предлагает такую промышленную сушилку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Настоящее изобретение определяется независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определяются зависимыми пунктами формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение относится к сушилке для сушки частиц, содержащей:

(a) первую круглую тарелку, установленную по существу горизонтально с возможностью вращения в первом направлении вокруг вертикальной оси Z, при этом поверхность указанной тарелки является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду,

(b) вторую круглую тарелку, установленную по существу горизонтально на определенном расстоянии от первой тарелки с возможностью вращения вокруг указанной вертикальной оси Z в направлении, противоположном направлению вращения первой тарелки, при этом поверхность указанной тарелки является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду,

(c) устройство нагнетания горячего газа в направлении потока, по существу параллельного оси Z, проходящего сначала через вторую тарелку, а затем непосредственно после этого через первую тарелку,

(d) первое устройство распределения указанных частиц для сушки, выполненное с возможностью распределения указанных частиц перед сушкой вдоль радиуса первой тарелки,

(e) устройство рекуперации частиц, оседающих на первой тарелке после поворота последней на определенный угол, при этом указанное устройство рекуперации расположено ниже по потоку, предпочтительно смежно с первым устройством распределения,

(f) устройство перемещения частиц, собранных с первой тарелки устройством рекуперации, в сторону второго устройства распределения, выполненного с возможностью распределения указанных частиц вдоль радиуса второй тарелки.

[0008] В первом варианте изобретения первая тарелка расположена под второй тарелкой, и горячий газ, предпочтительно горячий воздух, циркулирует сверху вниз, тогда как во втором варианте первая тарелка расположена над второй тарелкой, и горячий газ циркулирует снизу вверх. Одно из прочих преимуществ первого варианта заключается в том, что горячий газ прижимает частицы к поверхности тарелок, что может быть преимущественным с точки зрения снижения количества частиц пыли, образующихся при работе с мелкими частицами. Преимуществом второго варианта является то, что перемещение частично высушенных частиц из первой верхней тарелки на вторую нижнюю тарелку осуществляется под собственным весом, что может быть особенно предпочтительным для частиц высокой плотности.

[0009] Каждая тарелка преимущественно может иметь жесткую самонесущую конструкцию с высокой пропускающей способностью типа решетчатого настила, в которой расположен фильтрующий слой, содержащий отверстия с размером и плотностью размещения согласно желаемой пропускающей способности в соответствии с типом и размером частиц для сушки. Такое решение обладает большой универсальностью, поскольку очень легко заменить перфорированный лист, сито, решетку или любое другое сетчатое полотно на решетчатом настиле для последовательной сушки частиц с сильно различающимися размерами гранул, что практически невозможно для ленточной сушилки или сушилки с тарелками.

[0010] Предпочтительно каждое из первого и второго устройств распределения частиц для сушки на первой и второй тарелках, соответственно, содержит по меньшей мере один архимедов винт, проходящий вдоль радиуса первой и второй тарелок, соответственно. Архимедовы винты заключены в корпус с одним или несколькими отверстиями, проходящими вдоль указанного радиуса тарелок и позволяющими осуществлять рассеивание частиц по тарелкам, расположенным непосредственно под ними.

[0011] Также устройство рекуперации первой тарелки предпочтительно содержит по меньшей мере один архимедов винт, проходящий вдоль радиуса указанной тарелки и заключенный в корпус с одним или несколькими отверстиями, проходящими вдоль указанного радиуса первой тарелки. Отверстия соединены со скребком или щеткой, приспособленными для сбора и направления частиц, доставленных в результате вращения тарелок в направлении архимедова винта. Предпочтительно вторая тарелка также содержит устройство рекуперации частиц, расположенных на второй тарелке и подвергаемых сушке после поворота последней на определенный угол, при этом указанное устройство рекуперации расположено ниже по потоку от второго устройства распределения, предпочтительно смежно с ним. Предпочтительно устройство рекуперации второй тарелки подобно такому же устройству первой тарелки, описанному выше.

[0012] Третья круглая тарелка может быть установлена по существу горизонтально на определенном расстоянии от первой тарелки и отделена от нее второй тарелкой с возможностью вращения вокруг указанной вертикальной оси Z в направлении, противоположном направлению вращения второй тарелки, при этом поверхность указанной тарелки является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду. Устройство перемещения позволяет перемещать частицы, собранные со второй тарелки вышеописанным вторым устройством рекуперации в сторону третьего устройства распределения, способного распределять указанные частицы вдоль радиуса третьей тарелки. Такая конфигурация позволяет уменьшить радиус тарелок, а следовательно, и площадь пола, занимаемую сушилкой, но она, очевидно, имеет большую высоту.

[0013] Для того чтобы собрать мелкие частицы, прошедшие через нижнюю тарелку и накопленные на дне сушилки, предпочтительно в сушилке выполнено выпускное отверстие для частиц. Кроме того, на нижней тарелке несъемно закреплен скребок, способный вращаться вместе с ней, проталкивая осевшие на тарелке частицы к указанному выпускному отверстию для частиц.

[0014] В частности, зона сушки предпочтительно находится между внешней цилиндрической стенкой, диаметр которой соответствует диаметру дисков, и внутренней цилиндрической стенкой, соосной с внешней стенкой, образуя полый корпус с центром на оси Z вращения тарелок. Внутренняя стенка проходит непрерывно, по меньшей мере, от верхней тарелки до нижней тарелки. Предпочтительно корпус имеет соответствующие размеры для размещения вентиляторов, необходимых для создания потока газа, или мотора, приводящего во вращение тарелки, а также гасящего нежелательные звуковые шумы. Также он обеспечивает возможность доступа оператора к различным механическим элементам изнутри для обслуживания и ремонта устройства.

[0015] Вторая или третья сушилка, такие как описаны выше, могут быть установлены над первой сушилкой, увеличивая таким образом эффективность сушилки, при этом занимая такую же площадь пола. Источник частиц для сушки, такой как бункер, может быть соединен выше по потоку с первым устройством распределения частиц для сушки на первой тарелке. Например, частицы для сушки могут быть агропромышленными продуктами, такими как крупы, компост или чайные листья, измельченные органические отходы, подлежащие сушки для их использования в качестве топлива, а также косметическими или фармацевтическими продуктами в виде частиц, красителями, полимерными гранулами, керамическими порошками, и т.д. Вниз по потоку может быть предусмотрен блок хранения и/или расфасовки.

[0016] В случае сушки частиц, применяемых в качестве топлива, выше по потоку сушилка может быть соединена с котлом, в который подаются высушенные частицы в качестве топлива. Этот котел может быть связан с паровой турбиной, которую котел снабжает паром с температурой T1, и который приводит в действие электрогенератор. Пар или жидкость, выходящая из турбины, может транспортироваться при температуре T2 меньше T1 к теплообменнику для нагревания воздуха посредством нагнетания горячего газа из данной сушилки и/или другой сушилки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0017] Для лучшего понимания сущности настоящего изобретения выполнена ссылка на следующие графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показано: (a) ленточная сушилка, (b) сушилка с тарелками из известного уровня техники и (c) сушилка согласно документу EP197171.

На фиг. 2 схематически показаны два варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 показан вариант осуществления по фиг. 2(a).

На фиг. 4 показан вариант осуществления по фиг. 2(b).

На фиг. 5 показано осуществление настоящего изобретения.

На фиг. 6 показан график изменения содержания воды (сплошная линия) и температуры (пунктирная линия) частиц, а также газа, входящего (AIR IN) и выходящего (AIR OUT) из тарелки, в зависимости от углового положения на первой и второй тарелках.

На фиг. 7 показана иллюстративная установка, содержащая сушилку согласно настоящему изобретению для сушки отходов с целью их использования в качестве топлива.

На фиг. 8 показана установка согласно настоящему изобретению, содержащая дополнительную тарелку для охлаждения высушенных частиц.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0018] В отличие от линейного движения ленточных сушилок или сушилок с перфорированными тарелками, представленных в настоящее время на рынке, предназначенных для сушки частиц, схематически показанных на фиг. 1, сушилка согласно настоящему изобретению основана на вращательных движениях в противоположных направлениях по меньшей мере одной первой и одной второй расположенных друг над другом тарелок (1a, 1b). Эта концепция позволяет выполнить сушилку более компактной, чем сушилки с линейным движением. В частности, как показано на фиг. 2–4, сушилка согласно настоящему изобретению содержит первую круглую тарелку (1a), установленную по существу горизонтально с возможностью вращения в первом направлении вокруг вертикальной оси Z, при этом поверхность указанной тарелки является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду. Мотор (7a) обеспечивает вращение первой тарелки (1a). Первое устройство (2a) распределения указанных частиц для сушки установлено над первой тарелкой для обеспечения распределения указанных частиц перед сушкой вдоль радиуса первой тарелки (1a). Первое устройство (3a) рекуперации частиц, оседающих на первой тарелке (1a) после поворота последней на определенный угол, расположено далее по потоку относительно первого устройства (2a) распределения. Для продления времени сушки частиц, осевших на первой тарелке (1a), первое устройство (3a) рекуперации предпочтительно расположено смежно с первым устройством (2a) распределения, при этом оба устройства предпочтительно проходят вдоль радиусов дисков.

[0019] Устройство (4a) перемещения частиц, собранных с первой тарелки (1a) устройством (3a) рекуперации, позволяет перемещать их ко второй тарелке посредством второго устройства (2b) распределения, способного распределять указанные частицы вдоль радиуса второй круглой тарелки (1b). Вторая круглая тарелка (1b) подобна первой тарелке (1a) и установлена по существу горизонтально на определенном расстоянии от первой тарелки с возможностью вращения вокруг указанной вертикальной оси Z, но в направлении, противоположном направлению вращения первой тарелки. Как и поверхность первой тарелки (1b), поверхность второй тарелки (1b) является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду. Вращение второй тарелки (1b) также обеспечивается посредством мотора (7b), который может быть тем же или отличным от мотора (7a), приводящего во вращение первую тарелку (1a).

[0020] В предпочтительном варианте осуществления изобретения вторая тарелка (1b) также содержит устройство (3b) рекуперации частиц, оседающих на второй тарелке после поворота последней на определенный угол, при этом указанное устройство рекуперации расположено далее по потоку, предпочтительно смежно со вторым устройством (2b) распределения, и предпочтительно является устройством, подобным устройству рекуперации первой тарелки.

[0021] Сушка частиц, осевших на первой перфорированной тарелке (1a) и перемещаемых после определенного поворота указанной первой тарелки ко второй перфорированной вращающейся тарелки (1b), обеспечивается посредством нагнетания горячего газа (5), следующего в потоке, по существу параллельном оси Z, проходящего через вторую тарелку (1b) перед прохождением через первую тарелку (1a), образуя таким образом противоточную систему сушки. Важно, чтобы поток горячего и сухого газа проходил сначала через вторую тарелку, где частицы уже частично высушены благодаря их нахождению в первой тарелке, что, в свою очередь, достигается благодаря потоку горячего газа, параллельно насыщаемому влагой при прохождении через вторую тарелку. Преимущество такой противоточной системы сушки схематически показано на фиг. 3, 4 и 6. На фиг. 6 схематически показано содержание воды (сплошная линия) и температура (пунктирная линия) частиц (средний график «particules»), а также газа (обычно, воздуха) выше по потоку (верхний график «air in») и ниже по потоку (нижний график «air out») каждой тарелки для положений

для первой и второй тарелок (1a, 1b), таких как показанные на фиг. 3(a) и 4(a). По оси ординат относительной влажности указано соотношение содержания воды в частицах при их прохождении через сушилку, а также в воздухе выше по потоку (air in) и ниже по потоку (air out) на первой и второй тарелках, соответственно, для указанных угловых положений и начального содержания в них воды, вычисляемое по формуле (H – H₀) / (H₁ - H₀), где H - содержание воды в частицах, а также в воздухе выше по потоку для первой и второй тарелок в определенном угловом положении, H₀ – содержание воды до контакта газа и частиц, и H₁ – содержание воды в конце процесса сушки, т.е. когда частицы достигли второго устройства (3b) рекуперации и воздуха ниже по потоку первой тарелки (1a).

[0022] Частицы (средний график «particules») распределены на первой тарелке (1a) с максимальным начальным содержанием воды, H₀,_part,показанным слева на графике, в положении

первой тарелки (1a) на фиг. 6 (сплошная линия). На фиг. 3(a) это соответствует положению слева от устройства (2a) распределения первой верхней тарелки (1a), тогда как на фиг. 4(a) это соответствует положению справа от устройства (2a) распределения первой нижней тарелки (1a). Частицы сначала удаляются посредством вращения первой тарелки (1a) путем перемещения к правой части графика на фиг. 6, проходя через положения и до рекуперации с помощью устройства (3а), и перемещаются в положение второй тарелки посредством устройства (4а) перемещения. В ходе вращения первой тарелки и находящихся в ней частиц показатель влажности указанных частиц снижается под действием потока горячего газа (непрерывная кривая на графике «particules» на фиг. 6). Частицы достигают положения на второй тарелке уже частично высушенными и приводятся во второе вращение в противоположном направлении, при котором поток горячего воздуха завершает их сушку, пока они не достигнут окончательного показателя влажности, H_1,part, в положении , показанном с правого края графика на фиг. 6, после прохождения положения второй тарелки (1b).

[0023] Горячий газ, например, горячий воздух или любой другой газ, образуемый в процессе сгорания, проходит в противоположном направлении потока частиц. На графике по фиг. 6 газ выходит с правой половины графика с начальным содержанием влаги H_0,air, постоянным и низким выше по потоку второй тарелки (см. AIR IN, вторая тарелка (1b)). Когда воздух проходит через вторую тарелку (1b), он передает часть своей тепловой и кинетической энергии частицам второй тарелки (1b), которые нагреваются (см. пунктирную линию на графике «particulesS» на второй тарелке (1b)), и насыщается, увлекая за собой часть влаги частиц (см. «air out» на второй тарелке (1b)). Воздух, выходящий со второй тарелки (1b), является воздухом, поступающим в первую тарелку (1a) (AIR OUT (1b)= AIR IN (1a)), но поскольку первая тарелка вращается в направлении, противоположном направлению вращения второй тарелки, кривые являются зеркально противоположными. Показано, что воздух, поступающий в положение

, в котором частицы обладают наибольшей влажностью, является более сухим, чем воздух, поступающий в положение , в котором частицы являются уже частично высушенными. Таким образом, проходя через первую тарелку (1a), наиболее сухой воздух проходит через наиболее влажные частицы в положении и, таким образом, насыщается водой, а частично влажный воздух проходит через частично высушенные частицы в положении и также насыщается водой, оптимизируя таким образом передачу энергии воздуха частицам, и отдавая влагу частиц воздуху. Эта оптимизация достигается, прежде всего, обеспечением особенно компактного оборудования, легкости использования, простоты обслуживания, главным образом, позволяя облегчить сушку частиц с сильно отличающимися размерами гранул.

[0024] В заявке EP197171, указанной вначале, описана сушилка, схематически показанная на фиг. 1(c), которая, на первый взгляд, похожа на сушилку согласно настоящему изобретению. В действительности она отличается от сушилки согласно настоящему изобретению, в частности тем, что горячий газ проходит только через одну тарелку до его отведения. В результате, крышки [18], отделяющие вторую тарелку (1b) от первой тарелки (1a), не пропускают воздух из указанной второй тарелки (1b) на первую тарелку (1a). Поскольку горячий воздух поднимается в полость центральной оси вращения, где он распределяется на первую, вторую и остальные тарелки, через которые до своего отведения он проходит отдельно, это можно назвать параллельной системой распределения горячего воздуха (см. фиг. 1(c)). И наоборот, система распределения горячего воздуха в сушилке согласно настоящему изобретению является последовательной, что позволяет достичь оптимизации сушки, такой как описано выше, которая значительно превосходит качество сушки в параллельной системе, например в сушилке, раскрытой в документе EP197171.

[0025] Последовательность расположения первой и второй тарелок (1a, 1b) друг над другом зависит от применения и предпочтений. Например, как показано на фиг. 2(a) и 3, первая тарелка (1a) может быть расположена над второй тарелкой (1b), при этом горячий газ (например, горячий воздух) циркулирует снизу вверх. Преимуществом такого варианта является то, что перемещение частично высушенных частиц из первой верхней тарелки (1a) во вторую нижнюю тарелку (1b) устройствами (4a) перемещения осуществляется сверху вниз под собственным весом. И наоборот, когда поток горячего газа циркулирует снизу вверх через вторую и первую тарелки, соответственно, частицы могут разлетаться, создавая пыль. Легкий псевдоожиженный слой частиц может быть предпочтителен для их сушки, но следует избегать образования облаков из мелкой пыли, взвешенной в воздухе. Эта конфигурация больше подходит для тяжелых частиц, которые не склонны к образованию пылевого облака.

[0026] И наоборот, для более легких или более мелких частиц первая тарелка (1a) может быть расположена под второй тарелкой (1b), при этом горячий газ будет циркулировать сверху вниз, как показано на фиг. 2(b) и 4. В этой конфигурации частицы прилипают к тарелке, на которой они находятся, что значительно уменьшает взвешивание пыли. Поток горячего газа, направленный сверху вниз, может образовывать спрессованные комки частиц, которые образуют агломераты и усложняют сушку. Однако эти спрессованные комки разбиваются во время рекуперации частиц первой тарелки и их перемещения во вторую тарелку, что позволяет дополнительно повысить эффективность сушки путем отделения и перемешивания частиц, образовавших агломераты. Эта конфигурация также является предпочтительной для мелких частиц, которые свободно образуют пылевые облака, которые могут быть взрывоопасными, поскольку горячий воздух проходит сначала через вторую верхнюю тарелку (1b) перед прохождением через первую нижнюю тарелку (1a). Поскольку вторая верхняя тарелка загружена уже частично высушенными частицами, мелкая сухая и летучая пыль может проходить через отверстия второй перфорированной тарелки и образовывать облака под ней. Однако горячий воздух проталкивает эти облака пыли к первой тарелке (1a), которая находится непосредственно под ними и загружена влажными частицами. Можно видеть градиент влажности частиц в толщине слоя, в котором частицы, находящиеся снизу ближе к поверхности первой тарелки, сильно насыщены влагой. Таким образом, в результате образуется своего рода масса, действующая в качестве фильтра, не позволяющего облакам из мелких частиц проходить в первую тарелку (1a) и теряться в нижней части сушилки.

[0027] Особым преимуществом сушилки согласно настоящему изобретению является возможность ее применения для сушки частиц с сильно отличающимися размерами гранул, начиная от мелких частиц, таких как опилки, мелкие гранулы, керамические, полимерные или металлические порошки, до более крупных частиц, таких как древесные отходы, стружка, пеллеты, сельскохозяйственные отходы, кожура кукурузы, ячменя и т.д., посредством быстрого и несложного изменения диаметра отверстий тарелок следующим образом. Первая и вторая тарелки (1a, 1b) имеют жесткую самонесущую конструкцию с высокой пропускающей способностью типа решетчатого настила, на которой расположен фильтрующий слой, содержащий отверстия с размером и плотностью размещения согласно желаемой пропускающей способности в соответствии с типом и размером частиц для сушки. Фильтрующий слой может быть перфорированным листом, ситом, решеткой или любым другим сетчатым полотном. Для облегчения установки такого фильтрующего слоя его можно вырезать угловыми секторами, которые могут быть установлены и прикреплены бок о бок непосредственно к решетчатому настилу или другой самонесущей конструкции с высокой пропускающей способностью. Это было бы неосуществимо на практике для ленточных сушилок или сушилок с перфорированными тарелками, предназначенными для сушки частиц только одного размера.

[0028] Целью первого и второго устройств (2a, 2b) распределения частиц для сушки на первой и второй тарелках (1a, 1b), соответственно, является равномерное распределение частиц вдоль радиуса соответствующих тарелок. По сути, устройства (2a, 2b) распределения, таким образом, содержат:

- конструкцию, проходящую от внешней периферии к внутренней периферии тарелок, предпочтительно по их радиусу,

- устройства перемещения частиц от внешней периферии к внутренней периферии тарелок, и наконец

- устройства осаждения указанных частиц от устройств перемещения к тарелкам.

[0029] Возможно множество решений. Например, перемещение частиц от внешней периферии к внутренней периферии тарелок может осуществляться посредством конвейерной ленты, либо перфорированной, либо наклоненной в поперечном направлении для возможности рассеивания частиц на тарелку, расположенную под ней. В целях рассеивания ленте может сообщаться вибрация. В альтернативном и предпочтительном варианте осуществления устройства (2a, 2b) распределения содержат по меньшей мере один архимедов винт, проходящий вдоль радиуса первой и второй тарелок (1a, 1b), соответственно, для перемещения частиц от внешней периферии к внутренней периферии соответствующих тарелок. Указанный по меньшей мере один архимедов винт заключен в корпус с одним или несколькими отверстиями, проходящими вниз и вдоль указанного радиуса тарелок (1a, 1b) и позволяющими осуществлять рассеивание частиц на указанные тарелки.

[0030] Устройство (3a) рекуперации первой тарелки (1a) и устройство (3b) рекуперации второй тарелки (1b), если такие имеются, предпочтительно содержат по меньшей мере один архимедов винт, проходящий вдоль радиуса указанных тарелок и заключенный в корпус с одним или несколькими отверстиями, проходящими вдоль указанного радиуса соответствующей тарелки. Отверстия соединены со скребком или щеткой, приспособленными для сбора и направления частиц, доставляемых вращением тарелки в направлении архимедова винта. Тип устройства (4a) перемещения частиц из первой тарелки (1a) во вторую тарелку (1b) зависит от конфигурации сушилки. Если первая тарелка (1a) является верхней тарелкой, устройство перемещения может быть простой трубой, соединяющей устройство (3a) рекуперации первой тарелки с устройством (2b) распределения второй тарелки, в которой частицы падают под собственным весом. Если, наоборот, первая тарелка является нижней тарелкой, предпочтительно, чтобы устройство (4a) перемещения содержало архимедов винт, позволяющий поднимать частицы из первой нижней тарелки на вторую верхнюю тарелку.

[0031] На фигурах показаны сушилки, содержащие две тарелки. Однако для уменьшения занимаемой оборудованием площади пола вполне возможно установить:

- по меньшей мере третью круглую тарелку, устанавливаемую по существу горизонтально на определенном расстоянии от первой тарелки (1a) и отделенную от нее второй тарелкой (1b), с возможностью вращения вокруг указанной вертикальной оси Z в направлении, противоположном направлению вращения второй тарелки, при этом поверхность указанной тарелки является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду, и

- устройство перемещения частиц, собранных со второй тарелки (1b) устройством (3b) рекуперации, в сторону третьего устройства распределения, способного распределять указанные частицы вдоль радиуса третьей тарелки.

[0032] Понятно, что можно установить по желанию и в целях конкретного применения любое другое количество параллельных тарелок, вращающихся вокруг оси Z. Однако сушилка, содержащая две тарелки (1a, 1b), подходит для большинства применений. Применение нескольких располагаемых друг над другом тарелок позволяет уменьшить внешний диаметр дисков.

[0033] При распределении частиц с одинаковой гранулометрией частиц трудно предотвратить прохождение фракции самых мелких частиц через перфорированные отверстия в тарелках и попадания на одну или несколько нижних тарелок, а затем на дно корпуса, вмещающего тарелки. Во избежание большого скопления частиц на дне, а также для их рекуперации, предпочтительно выполнить на дне выходные отверстия для самых мелких частиц, которые оседают на дне. Кроме того, скребок, несъемно закрепленный на нижней тарелке и способный вращаться вместе с ней, служит для проталкивания осевших на тарелке частиц к указанному выпускному отверстию для частиц. Поскольку скребок или щетка прикреплены к нижней тарелке, нет необходимости в их отдельной моторизации.

[0034] Как показано на фиг. 5, тарелки (1a, 1b) предпочтительно заключены во внешний корпус (10) с диаметром, соответствующим диаметру тарелок с достаточным запасом для предотвращения затирания, а также достаточно малым для обеспечения герметизации границы между тарелкой и внешней стенкой (10). Герметичность может обеспечиваться, например, посредством гибкой юбки, прикрепленной ко внешней стенке и опирающейся на приподнятую закраину окружности тарелки. Таким образом, слой частиц, находящихся на вращающемся диске, не соприкасается с неподвижной юбкой, обеспечивая тем самым хорошую герметичность и целостность слоя частиц на тарелке. Это невозможно осуществить, используя ленточную сушилку, в которой уплотнительная юбка расположена между перемещающейся лентой и частицами, находящимися по краям ленты. Таким образом, имеется полоса частиц, контактирующая с неподвижной юбкой с каждого края ленты, которая не перемещается с той же скоростью, что и частицы, находящиеся на середине ленты.

[0035] Центральная часть тарелок предпочтительно является полой и окружена внутренним цилиндрическим корпусом (6) с центром на оси Z вращения, как показано на фиг. 2 и 5. Такой корпус, проходящий практически по всей высоте сушилки, по меньшей мере между верхними и нижними тарелками, имеет множество преимуществ, полностью компенсирующих уменьшение поверхности сушки. Действительно, если внешний диаметр дисков равен D1, а диаметр цилиндрического внутреннего корпуса (6) составляет n x D1, где n меньше 1, потеря поверхности для сушки на каждой тарелке между полным диском и диском, содержащим внутренний корпус, составляет всего n². Например, если диаметр внутреннего корпуса в три раза меньше диаметра внешнего корпуса, потеря поверхности для сушки составляет всего 1/9 ≃ 11%. Внутренний корпус (6), прежде всего, предоставляет оператору простой доступ ко всем механическим элементам устройства, таким как подшипники, редукторные двигатели, цилиндры и т.д. Он также облегчает замену гибких пористых слоев для расположения и крепления на сетчатых полотнах, придавая тарелкам их механическую целостность. Внутренний корпус (6) может также служить для размещения моторов (7, 7a), приводящих во вращение тарелки, а также вентиляторов, служащих для создания потока горячего газа, с возможностью существенного снижения нежелательных звуковых шумов, производимых сушилкой. В случае потока газа, направленного сверху вниз, как показано на фиг. 2(b) и 4, окна (6a), выполненные в нижней части внутреннего корпуса (6), расположенные под нижней тарелкой, позволяют осуществлять рекуперацию горячего газа и отводить его из корпуса через его верхнюю часть. Кроме того, он позволяет закреплять устройства (2a, 2b) распределения и устройства (3a, 3b) рекуперации с обоих концов во избежание необходимости их крепления исключительно на опорах внешнего корпуса. Кроме того, это освобождает место на внутренних концах указанных устройств, расположенных бок о бок, для вмещения их ширины. Наконец, такая конструкция придает жесткость поверхности, расположенной между внутренними корпусами (6) и внешними корпусами (10), позволяя сохранять тарелки ровными. Это важно для их очистки и рекуперации частиц посредством скребка или щетки, которые эффективны, только если поверхность тарелок идеально ровная.

[0036] Сушилка согласно настоящему изобретению может быть встроена в установку для обработки частиц. Например, первое устройство (2a) распределения частиц для сушки сушилки согласно настоящему изобретению может быть соединено выше по потоку с источником (11) указанных частиц для сушки, таким как бункер. В бункере также могут храниться частицы, включающие древесные отходы лесопильного производства, древесные отходы строительных материалов, бумажные или картонные отходы, агропромышленные продукты, такие как крупы. Эти частицы могут быть в виде порошка, гранул, стружки, пеллет, жмыха или кусков, в основном не превышающих в длину 10 см. Сушилка ниже по потоку может быть соединена с блоком хранения сухих частиц, таким как бункер, или с линией расфасовки. В случае использования установки для сушки отходов с целью их применения в качестве топлива, как показано на фиг. 7, сушилка ниже по потоку может быть соединена с котлом (12) для подачи в него высушенных на сушилке частиц органического материала в качестве топлива. Сам указанный котел (12) ниже по потоку может быть соединен с электрогенератором (14) посредством паровой турбины (13), на которую от котла поступает пар температурой T1. Пар, потерявший часть своей энергии в турбине, теперь имеет температуру T2 меньше T1 и может транспортироваться к теплообменнику (5A, 5B) для нагревания воздуха посредством нагнетания горячего воздуха (5) из сушилки (1) и/или для нагревания любой другой установки, включая другую сушилку (15). Если в одной установке содержится более одной сушилки, возможно получить дополнительное место на полу путем установки двух или более сушилок согласно изобретению друг над другом.

[0037] На фиг. 8 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором сушилка (1), такая как показанная на фиг. 3(a), соединена последовательно с третьей вращающейся тарелкой (1c), расположенной ниже по потоку от второй тарелки (1b) и помещенной в камеру (100) охлаждения. В конце операции сушки частицы, выходящие из второй тарелки (1b), имеют высокую температуру (см. температуру частиц в точке

по фиг. 6). Определенные виды порошков, особенно пищевых, невозможно фасовать при высокой температуре, например, во избежание образования значительного количества конденсата. Для исключения необходимости ожидания остывания порошков и для обеспечения возможности расфасовки непосредственно после сушки, высушенные порошки могут быть направлены в камеру (100) охлаждения, куда через третью тарелку (1c) нагнетают холодный воздух при температуре T0 порядка от 0 до 20°C. Воздух, существенно подогретый до температуры T1 больше T0 порядка 40-55°C, затем рекуперируют и вводят в систему (101) нагревания воздуха, позволяющую нагревать воздух до температуры T2 больше T1, а T1 больше T0, порядка 100-110°C, который нагнетают в сушилку, как подробно описано выше. Рекуперированный после сушки воздух также может быть направлен в систему (101) нагревания, но поскольку он насыщен влагой, в конкретных случаях следует определять, целесообразно это или нет. Следует отметить, что одна и та же установка, показанная на фиг. 8, может быть выполнена с одной сушилкой (1), как показано на фиг. 4(a), просто с расположением камеры (100) охлаждения над сушилкой (1) по фиг. 4(a).

Реферат

Изобретение относится к промышленной сушке органических частиц, например, в области аграрной промышленности, таких как крупы или отходы, применяемые в качестве топлива. Сушилка для сушки частиц содержит две круглые тарелки (1a, 1b), установленные, по существу, горизонтально с возможностью вращения в противоположных направлениях вокруг общей вертикальной оси, при этом поверхность указанных тарелок является перфорированной и способна пропускать газ, такой как воздух и водяной пар, а также воду, устройство нагнетания горячего газа в направлении потока, по существу, параллельного оси, проходящего сначала через вторую тарелку (1b), а затем через первую тарелку (1a), устройство (2a) распределения указанных частиц для сушки по первой и второй тарелкам и устройство (3a, 3b) рекуперации частиц после вращения каждой тарелки, устройство (4a) перемещения частиц, собранных с первой тарелки (1a) устройством (2a) рекуперации, в сторону второго устройства (2b) распределения, способного распределять указанные частицы вдоль радиуса второй тарелки (1b). Изобретение должно обеспечить непрерывную эффективную сушку частиц. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула