Способ термообработки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое и установка для его осуществления

ОП И,ЦИ ЗОБРЕТЕН Ия Союз СоветскихСоциалистическихРесвублнк пц 661222 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 Дополнительно т,свид-ву(21) 2451243/24-0и2450427/24-06 асудорстввнный наинтвт СССР оо делам нзобрвтвннй н отнрытнй, Л., Парнас, М. П. 2) Авторы изобретени Заявите Ордена Трудового Красного Знамени институ тепло- и массообмена им. А. В, ЛыковаСПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике термообработки, например сушки, дисперсных материалов, преимущественно таких, которые одновременно с термообработкой должны быть подвергнуты дроблению, и может найти применение в энергетической, пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности,Из известных способов термообработки , дисперсных материалов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термообработки в аппаратах с псевдоожиженным в поле центробежных сил слое, Согласно этому способу в полость пористого цилиндра, боковые стенки которого представляют собой цилиндрическую газораспределительную решетку, засыпают зернистый материал, подлежащий термообработке, приводят во вращение ротор и подают через газораспределительную решетку нагретый воздух. Последний, проходя через решетку, образует кольцевой псевдоожиженный слой дисперсного материала и через поль 1 й вал уходит из аппарата 1,Указанный способ позволяет существенно повысить интенсивность внешнего тепло- и массообмена на границе системы частицыкий, А. И. Любошиц, В. Л. Мельцераченок и И. Н. Шидловский газ за счет регулируемого повышения относительных скоростей последних.Недостатком известного способа является сравнительно низкая интенсивность процесса термообработки крупнодисперсного материала с размером частиц более 1 - 2 мм, так как при указанном размере частиц снижение общей интенсивности процесса термообработки вызвано малыми коэффициентами тепло- и массопереноса внутри дисперсных частиц,Другим недостатком известного способа является невозможность совмещения процесса термообработки с дроблением материала в одном аппарате, В то же время и в ряде случаев, например при термообработке таких пищевых продуктов, как,какао-бобы в соответствии с технологией, необходимо помимо термообработки осуществлять и дробление. Эти операции производятся отдельно в разных аппаратах, что значительно усложняет технологию и делает процесс громоздким и малопроизводительным.С целью интенсификации процесса термообработки и обеспечения совмещения его с дроблением материал нагрев и продувку материала ведут в две стадии, на первой из22 661 которых поддерживают скорость газа, превышающую скорость начала псевдоожижения частиц материала в поле центробежных сил, а на второй осуществляют дробление материала вводимыми в слой лопатками, и газ продувают со скоростью, равной скорости витания частиц раздробленного материала,Обе стадии осуществляют одновременнов различных зонах слоя.Кроме того, материал дополнительно нагревают путем подвода к нему тепла от поверхности лопаток.Установка для осуществления описываемого способа термообработки дисперсных материалов, содержащая размещенный в неподвижном кожухе ротор с полым валом, несущий цилиндрическую газораспределительную решетку, дополнительно содержит лопатки, помещенные внутрь ротора, концы которых расположены в прирешеточной зоне.Лопатки укреплены на кожухе.Другим вариантом выполнения установки предусматривается в полости вала размещен дополнительный вал, снабженный ин"дивидуальным приводом, и лойатки укреплены на этом дополнительном валу.25Кроме того, валы соединены между собойпри помощи управляемой муфты, напримерэлектромагнитной.Лопатки выполнены полыми и их полостиподключены к источнику теплоносителя.На фиг. 1 схематически изображена установка для реализации описываемого способа при последовательном ведении его стадий; на фиг. 2 - то же, при одновременномведении стадий в различных зонах слоя,Установка содержит неподвижный герметичный кожух 1, в котором расположен ротор посаженный на вал 2, Ротор состоитиз дисков 3, скрепленных-с-осйовным" валом 2, и цилиндрической газораспределительной решетки 4, которая (фиг. 2) разделенаперегородкой 5. Вал 2 установлен в подшипниках 6,В полость ротора соосно валу 2 введендополнительный полый вал 7 с насаженными на него лопатками 8, концы которыхвведены в прирешеточную зону. Полый вал7 имеет окна 9 для вывода потока газовзвеси, Полый вал 7 с лопатками 8 при помощи переключающего устройства, например электромагнитной муфты 1 О, может бытьнеподвижным относительно кожуха 1, вращаться совместно с валом 2 или вращатьсяот индивидуального привода.В верхней части установки вал 2 охватывает конически-цилиндрический бункер 11,служащий для ввода термообрабатываемогоматериала в прирешеточную зону через направляющие диски 12,"В кожухе 1 имеется один (фиг. 1) илидва (фиг. 2) патрубка 13 для ввода газа 2, 4теплоносителя, направляемого на псевдоожижение материала. В необходимых местахмежду вращающимися элементами и кожухом находятся уплотнения 14, препятствующие перетечкам газа.Установка работает следующим образом,Газ-теплоноситель через патрубки 13 подается в кожух 1, откуда проникает черезрешетку 4 во внутреннюю полость ротора,Туда же, в прирешеточную зону, из бункера11 с помощью направляющих дисков 12вводится исходный материал.На фиг, 1 представлен вариант, когда обе стадии нагрева и продувки ведут водном обьеме псевдоожиженного слоя, последовательноих чередуя, при этом после подачи материала на первой стадии осуществляют ввод газа-теплоносителя со скоростью,необходимой для псевдоожижения исходного дисперсного материала. В этот периодобеспечивают жесткое соединение вала 7,несущего лопатки 8, с валом 2 за счетвключения электромагнитной муфты 1 О, причем через полые лопатки 8 может пропускаться теплоноситель для дополнительного подвода тепла к материалу через поверхностьлопаток 8.После предварительной термообработкиматериала начинают вращать вал 7 со скоростью, отличной от скорости вращения вала 2 за счет переключения электромагнитной муфты 10. Величина этой скорости определяется свойствами материала и особенностями технологического процесса. Последним предусматривается вариант, когда вращение валу 7 передают от индивидуальногопривода, причем возможно вращение вала7 в направлении, противоположном направлению вращения вала 2,В ч а стном случае мож но доб иться высоких относительных скоростей лопаток 8 иротора за счет жесткого соединения вала 7с кожухом 1, при этом материал с высокойотносительной скоростью соударяющийся слопатками 8 эффективно дробится. На этойстадии через решетку 4 подают газ-теплоноситель со скоростью, равной определеннойзаранее скорости витания раздробленного материала, который вследствие этого выносится из установки через окна 9 в вале 7 иулавливается за пределами установки в осадительном устройстве любого известного типа.По окончании завершения второй стадии,в процессе осуществления которой материалне только дробится, но и интенсивно термообрабатывается за счет увеличения поверхности контакта фаз и уменьшения размеровчастиц материала, вал 7 останавливают (со-единяют с валом 2), и газ подают опять соскоростью, превышающей скорость началапсевдоожиженйя- исходного материала.Таким образом, в этом варианте работыустройства обе стадии термообработки последовательно чередуют за счет периодичес= "- кого изменения скорости продуваемого Газа и включения в работу лопаток 8.При другом варианте работы установки (фиг. 2) обе стадии обработки матерйала ведут одновременно путем секционирования перегородкой псевдоожиженного слоя на две зоны (зону предварительной термообработки и зону термообработки и дробления) и подачи, газа раздельно в каждую зону, В этом случае область псевдоожиженного слоя разделяют перпендикулярной валу 7 перегородкой, выполненной с возможностью перетока слоя через нее. Перегородка (фиг. 2) отделяет прилопаточную зону псевдоожиженно. го слоя от зоны предварительной термообработки материала и препятствует переходу частично раздробленных частиц из прилопаточной зоны в зону предварительной термооб работки, Материал вводят через направляющие диски 12 в примыкающую к ним часть псевдоожиженного слоя.В процессе предварительной термообра ботки материал смещается до перегородки, продуваясь газом со скоростью, необходимой для псевдоожижения исходного материала. При перетоке материала через перегородку он попадет в зону окончательной термообработки и дробления, опатки 8, неподвижные относительно кожуха 1 или движущиеся со скоростью, отличной от скорости ротора, дробят исходный материал до размеров конечного продукта и последний, благодаря заданной скорости газа-теплоносителя, равной ско З 0 рости витания конечного продукта, выносится из установки, при этом во время дробления материала и его транспортирования в потоке газовзвеси завершается термообработка.Подача газа-теплоносителя с разными скоростями к газораспределительной решетке 4 осуществлена за счет разделения кожуха 1 на две полости с подачей в каждую из них регулируемых количеств газа-теплоносителя через патрубки 13, при этом стенка, 40 делящая кожухна две полости, примыкает к ротору в области разделения псевдоожиженного слоя перегородкой на две зоны термообработки материала.Эффективность предложенного способа термообработки дисперсных материалов определяется интенсификацией процесса термообработки и возможностью совмещения его с регулируемым дроблением в одном аппарате. формула изобретения1, Способ термообработки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое, создаваемом в поле центробежных сил, путем их нагрева и продувки теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса термообработки, нагрев и продувку материала ведут в две стадии, на первой из которых поддерживают скорость газа, превышаюшую скорость начала псевдоожижения частиц материала в поле центробежных сил, а на второй осуществляют дробление материала вводимыми в слой лопатками, и газ продувают со сКоростью, равной скорости витания частиц раздробленного материала.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обе стадии осуществляют одновременно в различных зонах слоя,3, Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что материал дополнительно нагревают путем подвода к нему тепла от поверхности лопаток.4, Установка для термообработки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое способом по п. 1, содержащая размещенный в неподвижном кожухе ротор с полым валом, несущий цилиндрическую газораспределительную решетку, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит лопатки, помещенные внутрь ротора, концы которых расположены в прирешеточной зоне.5. Установка по и. 4, отличающаяся тем, что лопатки укреплены на кожухе.6. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что в полости вала размещен дополнительный вал, снабженный индивидуальным приводом, и лопатки укреплены на этом дополнительном валу.7. Установка по пп. 4 и 6, отличающаяся тем, что валы соединены между собой при помощи управляемой муфты, например электромагнитной.8. Установка по пп. 4, 5, 6 и 7, отличающаяся тем, что лопатки выполнены полыми и их полости подключены к источнику теплоносителя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Гельперин Н. И, и др. Основы техники псевдоожижения, Химия, М., 1967, с. 41 - 42.661222 г Фиг ь В. Вакаоная митета СС открытий ая наб., д ул. Прое4/5ктная, 4 едактор М. Афанасьевааказ 24 8/33 Гос по делам 13035, Москва илиал ППП ПатСоставител Техред О. Лу Тираж 721 дарственного ко изобретений и ж - 35, Раушс нт, г. Ужгород