(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA. (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl6: F26B 17/00

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: F26B 17/00 (54) Suszarka parowa dwustopniowa (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 26/96 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/99 (72) Twórcy wynalazku: Krzysztof Urbaniec, Warszawa, PL Jerzy Malczewski, Warszawa, PL Jerzy Wiejacha, Płock, PL (74) Pełnomocnik: Woźnicki Jerzy PL B1 (57) 1. Suszarka parowa dwustopniowa, złożona z pionowej kolumny, podajnika materiału suszonego w górnej części kolumny, podajnika dolnego w dnie kolumny do odbioru materiału, oraz stopnia fluidalnego i stopnia talerzowego w układzie pionowym, znamienna tym, że stopień fluidalny umieszczony jest nad stopniem talerzowym, przy czym króciec wlotowy (K4) pary wodnej umieszczony jest na wysokości komory rozdzielającej (3) pod dnem sitowym (4), która to komora połączona jest ze stopniem talerzowym poprzez strumienicę parową (10), w osi której umieszczony jest kró ciec ssawny (K2) doprowadzający suszony materiał ze stopnia fluidalnego, zaś w osi kolumny (1) osadzony jest wał rurowy (8) łączący przestrzeń nad stopniem fluidalnym z komorą pod dolną półką stopnia talerzowego zaopatrzoną w króciec wylotowy (K8) pary wodnej. FIG. 1

2 Suszarka parowa dwustopniowa Zastrzeżenia patentowe 1. Suszarka parowa dwustopniowa, złożona z pionowej kolumny, podajnika materiału suszonego w górnej części kolumny, podajnika dolnego w dnie kolumny do odbioru materiału, oraz stopnia fluidalnego i stopnia talerzowego w układzie pionowym, znamienna tym, że stopień fluidalny umieszczony jest nad stopniem talerzowym, przy czym króciec wlotowy (K4) pary wodnej umieszczony jest na wysokości komory rozdzielającej (3) pod dnem sitowym (4), która to komora połączona jest ze stopniem talerzowym poprzez strumienicę parową (10), w osi której umieszczony jest króciec ssawny (K2) doprowadzający suszony materiał ze stopnia fluidalnego, zaś w osi kolumny (1) osadzony jest wał rurowy (8) łączący przestrzeń nad stopniem fluidalnym z komorą pod dolną półką stopnia talerzowego zaopatrzoną w króciec wylotowy (K8) pary wodnej. 2. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że stopień fluidalny jest przedzielony nad dnem sitowym (4) pionową przegrodą (6) na dwie komory, pierwszą (01), nad którą umieszczony jest wylot podajnika (5), oraz drugą (02), zaopatrzoną w przelew (7) połączony rurą (9) z króćcem ssawnym (K2). 3. Suszarka według zastrz. 2, znamienna tym, że przegroda (6) i przelew (7) mają przy dnie sitowym (4) otwory do przemieszczania cząstek suszonego materiału. 4. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że do wału rurowego (8) przymocowane są mieszadła (12) usytuowane nad każdą półką (11) stopnia talerzowego, przy czym półki (11), zaopatrzone są w szczeliny wykonane w kolejnych półkach (11) na przemian na zewnątrz i wewnątrz talerza, zaś dolna półka ma otwór wewnętrzny z krótką rurą (14), w której umieszczony jest wylot wału rurowego (8). 5. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że króciec ssawny (K2) zaopatrzony jest w tuleję zaworową (Z1) przesuwną w kierunku osiowym, do regulacji wydatku pary wodnej dostarczanej do stopnia talerzowego przez strumienicę. 6. Suszarka według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że wylot wału rurowego (8) zaopatrzony jest w zawór regulacyjny (Z2), korzystnie stożkowy. 7. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że w komorze pod dolną półką umieszczony jest cyklon (16) z króćcem wlotowym (K5), przy czym króciec wylotowy (K6) cyklonu (16) połączony jest poprzez przewód (18) z króćcem ssącym wentylatora (19) tłoczącego parę wodną do króćca wylotowego (K8), zaś dolny podajnik (17) do odbioru materiału, korzystnie celkowy, usytuowany jest poniżej cyklonu (16). 8. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że w komorze pod dolną półką umieszczona jest ukośna przegroda (15) kierująca materiał ze stopnia talerzowego do dolnego podajnika (17). 9. Suszarka według zastrz. 1, znamienna tym, że króciec wylotowy (K8) i króciec wlotowy (K4) pary wodnej połączone są na zewnątrz kolumny (1) poprzez przegrzewacz pary wodnej (2), przy czym rurociąg łączący króciec wylotowy (K8) z przegrzewaczem pary wodnej (2) zaopatrzony jest w króciec (K9) do odprowadzania nadmiaru pary wodnej. * * * Przedmiotem wynalazku jest suszarka parowa dwustopniowa do suszenia rozdrobnionych ciał stałych, zwłaszcza w przemyśle chemicznym i spożywczym. Znane są suszarki konwekcyjne, w których proces suszenia prowadzony jest częściowo w warstwie fluidalnej, a częściowo w warstwie względnie nieruchomej, przegamianej i mieszanej okresowo. W suszarkach tych jako czynnik suszący stosuje się gorące powietrze lub parę wodną przy ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego.

3 Do tego typu rozwiązań należą suszarki fluidyzacyjne wielostopniowe ze złożeni fluidalnym w układzie pionowym, w których materiał jest wprowadzany na szereg półek z obrotowymi skrobakami, a podsuszone cząstki materiału kierowane są następnie do złoża (Czesław Strumiłło, "Podstawy teorii i techniki suszenia", Warszawa, 1983, str. 282). Wadą tego typu rozwiązań jest znaczna energochłonność procesu fluidyzacji i brak odrębnej regulacji procesu na poszczególnych stopniach suszenia. Znane są także suszarki talerzowe złożone z szeregu zamocowanych do cylindrycznej obudowy półek. Materiał doprowadzany jest do górnej półki, skąd za pomocą obracających się wraz z wałem zgarniaczy przemieszczany jest kolejno na niższe półki. Wadą tego typu rozwiązań jest znaczna materiałochłonność konstrukcji wynikająca z dużej liczby półek koniecznych do osiągnięcia odpowiedniej wydajności suszenia. Znane jest także suszarka fluidalna firmy Niro, w której suszenie materiału odbywa się wewnątrz pionowego ciśnieniowego zbiornika o charakterystycznym gruszkowatym kształcie, zwężonym od dołu. Wewnątrz zbiornika znajduje się szesnaście komór rozmieszczonych wokół wymiennika ciepła - przegrzewacza pary wodnej. Przegrzana para jest wprowadzana od dołu do komór suszących, przez które transportowany jest suszony materiał. Nad szesnastą komorą umieszczony jest cyklon, w którym następuje oddzielenie pyłu od pary wodnej i jej skierowanie do przegrzewacza. Suszarka ta ma znaczne gabaryty wpływające na materiałochłonność konstrukcji oraz duże zużycie energii elektrycznej na napęd wentylatora. Suszarka według wynalazku, złożona z pionowej kolumny, podajnika materiału suszonego w górnej części kolumny, podajnika dolnego w dnie kolumny do odbioru materiału, oraz stopnia fluidalnego i stopnia talerzowego w układzie pionowym, charakteryzuje się tym, że stopień fluidalny umieszczony jest nad stopniem talerzowym, przy czym króciec wlotowy pary wodnej umieszczony jest na wysokości komory rozdzielającej pod dnem sitowym stopnia fluidalnego. Między komorą rozdzielającą a stopniem talerzowym znajduje się strumienica parowa. W osi strumienicy umieszczony jest króciec ssawny doprowadzający suszony materiał ze stopnia fluidalnego. Ponadto w osi kolumny osadzony jest wał rurowy łączący przestrzeń nad stopniem fluidalnym z komorą pod dolną półką stopnia talerzowego. W komorze tej umieszczony jest króciec wylotowy pary wodnej. W korzystnym wykonaniu suszarki stopień fluidalny jest przedzielony nad dnem sitowym pionową przegrodą na dwie komory, pierwszą - nad którą umieszczony jest wylot podajnika materiału suszonego, oraz drugą - zaopatrzoną w przelew połączony rurą z króćcem ssawnym doprowadzającym suszony materiał do strumienicy, przy czym przegroda i przelew mają przy dnie sitowym otwory do przemieszczania cząstek suszonego materiału. Natomiast do wału rurowego przymocowane są mieszadła usytuowane nad każdą półką stopnia talerzowego. Półki zaopatrzone są w szczeliny wykonane w kolejnych półkach na przemian na zewnątrz i wewnątrz talerza, zaś dolna półka ma otwór wewnętrzny z krótką rurą, w której umieszczony jest wylot wału rurowego. Suszarka posiada tuleję zaworową przesuwną w kierunku osiowym, umieszczoną na króćcu ssawnym usytuowanym w osi strumienicy, oraz zawór regulacyjny, zwłaszcza stożkowy, do regulacji wydatku pary wodnej na poszczególnych stopniach suszenia umieszczony w dolnym końcu wału. Ponadto w komorze pod dolną półką stopnia talerzowego umieszczony jest cyklon z króćcem wlotowym, którego króciec wylotowy połączony jest przewodem z króćcem ssącym wentylatora tłoczącego parę wodną do króćca wylotowego pary wodnej. Dolny podajnik do odbioru materiału' korzystnie celkowy, zamocowany jest w dnie kolumny cyklonu, przy czym w komorze pod dolną półką umieszczona jest ukośna przegroda kierująca materiał ze stopnia talerzowego do otworu wlotowego dolnego podajnika. Króciec wlotowy i króciec wylotowy pary wodnej połączone są na zewnątrz kolumny z przegrzewaczem pary wodnej, przy czym rurociąg łączący króciec wylotowy z przegrze waczem zaopatrzony jest w króciec do odprowadzania nadmiaru pary wodnej. Suszarka według wynalazku, wykorzystująca w procesie suszenia przegrzaną parę wodną, umożliwia precyzyjną regulację podstawowych parametrów procesu suszenia jakimi

4 są wydatki przegrzanej pary wodnej w pierwszym i drugim stopniu suszenia, dzięki czemu proces suszenia można prowadzić w warunkach zbliżonych do optymalnych. Ponadto pozwala na znaczne zmniejszenie ilości energii elektrycznej pobieranej przez wentylator, a także zajmuje niewielką powierzchnię dzięki pionowemu układowi stopni suszenia. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia suszarkę w przekroju poprzecznym, a fig. 2 przedstawia przekrój A-A suszarki z fig. 1. Suszarka składa się z dwóch podstawowych zespołów: pionowej kolumny 1 i przegrzewacza pary wodnej 2 wykonanego w postaci pionowego płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła. Kolumna 1 składa się z dwóch cylindrów o różnej średnicy. Górny cylinder o mniejszej średnicy zawiera w sobie stopień fluidalny suszarki, dolny o większej średnicy - stopień talerzowy. U góry kolumny 1 jest umieszczony podajnik celkowy 5 z króćcem K1 i motoreduktor 13, napędzający pionowy, rurowy wał 8. Nad wlotem rurowego wału 8 znajduje się osiowosymetryczny element o kształcie zmniejszającym opory przepływu pary wodnej. Cylindryczny stopień fluidalny przedzielony jest pionową przegrodą 6 na dwie komory, pierwszą 01 i drugą 02. Przegroda 6 przy dnie sitowym 4 posiada niewielkie otwory, umożliwiające poziome przemieszczanie się dużych cząstek suszonego materiału. Po lewej stronie komory 02 znajduje się przelew 7, który również na dole przy dnie sitowym 4 ma niewielkie otwory. Przelew 7 połączony jest od dołu rurą 9, służącą do transportu podsuszonego materiału, z króćcem ssawnym K2 usytuowanym w osi strumienicy parowej 10. Na króćcu ssawnym K2 znajduje się tuleja zaworowa Z1 przesuwna w kierunku osiowym, usytuowana w osi strumienicy parowej 10. Pod dnem sitowym 4 znajduje się komora 3 rozdzielająca strumień przegrzanej pary wodnej na strumień górny, który płynie do stopnia fluidalnego i strumień dolny, który płynie do stopnia talerzowego poprzez wlot do strumienicy 10. Komora rozdzielająca 3 zasilana jest parą wodną poprzez króciec wlotowy K4, do którego podłączony jest wylot przegrzewacza pary 2 znajdującego się na zewnątrz kolumny 1. W cylindrze o większej średnicy znajduje się szereg dwóch typów półek 11, o szczelinach na przemian na zewnątrz i wewnątrz talerza. Nad każdym talerzem znajdują się mieszadła 12 z łopatkami przegarniająco-mieszającymi. W otworze wewnętrznym ostatniej półki umieszczona jest krótka rura 14 i wylot rurowego wału 8 z zaworem regulacyjnym Z2. Z ostatniej dolnej półki tym otworem wygarniany jest wysuszony materiał i wypływa przegrzana para wodna, zawierająca odparowaną wilgoć. W komorze pod dolną półką znajduje się cyklon 16, przewód ssący 18, wentylator promieniowy 19 i przegroda 15. Po lewej stronie tej komory znajduje się króciec K8 odprowadzający parę wodną z wentylatora 19 do przegrzewacza 2. W rurociągu podłączonym do króćca K8 umieszczono króciec K9 służący do odprowadzania nadmiaru pary wodnej, która jest nośnikiem energii niezbędnym do działania suszarki. W przegrzewaczu 2 króćcem K10 dopływa para grzewcza, natomiast króciec K11 służy do odprowadzenia skroplin. Działanie aparatu Wilgotny materiał (na przykład wysłodki) podawany jest króćcem K1 do podajnika celkowego 5, który pokonując różnicę ciśnień rzędu kilku bar wprowadza go do komory fluidalnej 01. W niej materiał ulega wstępnemu podsuszeniu, a następnie przez górną krawędź i dolne otwory przegrody 6 trafia do komory fluidalnej 02. Po dalszym podsuszeniu materiał przez górną krawędź i dolne otwory przelewu 7 dostaje się do rury 9, a następnie do króćca ssawnego K2 strumienicy parowej 10, która wytwarzając odpowiednią wartość podciśnienia częściowo zasysa podsuszony materiał wprowadzając go do drugiego stopnia suszarki o konstrukcji talerzowej. W stopniu talerzowym materiał przemieszcza się w dół, przy czym na półkach 11 porusza się głównie w kierunku promieniowym na przemian na zewnątrz i do wewnątrz, przesypując się przez odpowiednie krawędzie zewnętrzne i wewnętrzne półek 11. Ruch materiału na półkach i jego mieszanie wymuszają mieszadła 12. Z ostatniej półki wysuszony materiał poprzez rurę 14 dostaje się na przegrodę 15, skąd trafia do podajnika celkowego 17, który wyrzuca materiał króćcem K3 na zewnątrz, gdzie panuje ciśnienie atmosferyczne.

5 Obieg pary jest następujący. Para wodna pod ciśnieniem kilku bar zostaje przegrzana w przegrzewaczu 2 i przez króciec K4 dopływa do komory rozdzielającej 3. Większa część strumienia pary przepływa przez dno sitowe 4 i powoduje fluidyzację oraz suszenie materiału w komorach 01, 02. Następnie opuszcza złoże fluidalne, wznosi się do góry aparatu, zakręca o 180 stopni i wpływa do wnętrza wału rurowego 8. W wale przepływa do dołu aparatu i rurą 14 poprzez zawór regulacyjny Z2 wypływa do komory dolnej, a później do króćca wlotowego K5 cyklonu 16. Z cyklonu 16 para wodna wypływa króćcem K6 i przewodem 18 trafia do króćca ssącego K7 wentylatora 19. Oddzielone od pary wodnej cząstki stałe wysypują się z cyklonu 16 dolnym otworem i trafiają do podajnika celkowego 17. Wentylator 19 poprzez króciec K8 tłoczy parę wodną do wlotu przegrzewacza 2. Nadmiar pary wodnej (odparowanej z materiału suszonego) odprowadzany jest króćcem K9. Z komory rozdzielającej 3 mniejsza część strumienia pary przepływa przez stru mienicę 10, wytwarzając po drodze odpowiednie podciśnienie w rurze 9, którą zsypuje się materiał podsuszony w stopniu fluidalnym. Tuleja zaworowa Z1 umożliwia regulację wydatku pary wodnej przepływającej przez strumienicę 10 do drugiego stopnia suszarki. W tym stopniu para wodna poruszając się współprądowo z suszonym materiałem przepływa w dół kolumny 1 i trafia do rury 14, gdzie miesza się ze strumieniem pary opuszczającej wał rurowy 8.

6 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.