BRPI0711419A2 - processamento térmico por calor indireto de material particulado - Google Patents
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Abstract
PROCESSAMENTO TéRMICO POR CALOR INDIRETO DE MATERIAL PARTICULADO. Trata-se de um método e aparelho para processamento térmico por calor indireto de material, tal como um secador ou evaporador para tra- tamento de material particulado. Em uma modalidade, o secador para secagem de material particulado compreende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em relacionamento espaçado para que o flu-xo do material seja seco entre as mesmas. Cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo do fluido de aquecimento através das placas. Um sistema de distribuição de fluido de purga proporciona um fluxo de fluido de purga, tal como ar, gás ou vapor entre as placas em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco. O sistema de distribuição de fluido de purga proporciona uma traje- tória de fluxo para o fluido de purga que é isolada do fluxo do fluido de aque- cimento através das placas. Também se proporciona um método para o pro- cessamento por calor indireto do material particulado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCES- SAMENTO TÉRMICO POR CALOR INDIRETO DE MATERIAL PARTICULADO".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um método e aparelho para o processamento térmico por calor indireto de material. Em particular, porém não exclusivamente, a invenção refere-se a um secador para material parti- culado. Os exemplos de material que podem ser secos através do secador, consistem em sementes de soja, canola e girassol.
Antecedentes da Invenção
Os secadores convencionais usam tipicamente apenas ar quen- te para a secagem. O material a ser seco flui com da gravidade através do secador. Todo o calor para secagem é fornecido pelo ar quente, que, à me- dida que adquire umidade, resfria rapidamente e torna-se saturado. O ar de escape é tipicamente ventilado através de um sistema de depuração até a atmosfera.
A desvantagem deste sistema é que o mesmo é muito ineficiente para utilização de energia alcançando, tipicamente, apenas cerca de 30% dos secadores antigos e entre 30 e 50% de eficiência na melhor tecnologia disponível. Onde a eficiência é medida em termos de:
Energia teórica requerida para evaporar água
Entrada de energia total
Aumentar a temperatura do ar de entrada aprimora a eficiência, entretanto, a mesma é limitada pela temperatura máxima que o produto po- de suportar sem degradação, que para produtos, tais como sementes olea- ginosas, é muito baixa. O ar de escape contém muito calor residual que é difícil recuperar.
Como uma modificação deste projeto básico, em uma tentativa de aprimorar a eficiência, foram incluídos tubos aquecidos de vapor para fornecer uma fonte de aquecimento indireto.
Durante o processo de secagem, a água do material que é seco é transformada em vapor de água que precisa ser removido. Tentou-se re- mover o vapor de água introduzindo-se um vapor de ar de purga no leito ou coluna de material que é seco para absorver o vapor de água, com uma a- proximação do ponto de saturação do ar. Em uma usina em escala comerci- al, devido à grande capacidade de secagem requerida, a mesma requer grandes quantidades de ar. Uma solução simples seria introduzir ar de purga na parte inferior da coluna e sair na parte superior da coluna. Entretanto, nesta configuração, com qualquer comprimento de coluna razoável, a queda de pressão ao longo da coluna, para a quantidade requerida de ar, torna-se muito alta, o que requer um compressor (ou soprador) e um recipiente pres- surizado, indesejáveis sob muitos pontos de vista: por exemplo, a complexi- dade de projeto, custo capital e operacional, etc.
Um objetivo da presente invenção é aliviar os problemas men- cionados acima.
Sumário da Invenção
De acordo com a invenção, proporcionou-se um método de se- cagem de material particulado que compreende as etapas de introduzir o material nas passagens de fluxo definidas entre uma pluralidade de placas de transferência de calor espaçadas; permitir que o material flua em fluxo obstruído sob a força de gravidade através das passagens de fluxo definidas entre as placas de transferência de calor; passar um fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor para submeter, deste modo, o material que flui através das passagens de fluxo ao aquecimento indireto; e fazer simultaneamente com que um fluxo de um fluido de purga através do material seja submetido ao aquecimento indireto em uma direção ao longo do fluxo do material para remover, deste modo, a umidade gerada pelo a- quecimento indireto do material, sendo que o fluxo do fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor é isolado do fluxo de fluido de purga.
Também, de acordo com a invenção, proporcionou-se um méto- do para remover voláteis de material sólido a granel que compreende as e- tapas de introduzir o material nas passagens de fluxo definidas entre uma pluralidade de placas de transferência de calor espaçadas; permitir que o material flua em fluxo obstruído sob a força de gravidade através das passa- gens de fluxo definidas entre as placas de transferência de calor; passar um fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor, para submeter, deste modo, o material que flui através das passagens de fluxo ao aquecimento indireto; e fazer simultaneamente com que um fluxo do fluido de purga através do material seja submetido ao aquecimento indireto em uma direção ao longo do fluxo do material, para remover, deste modo, os voláteis evaporados gerados pelo aquecimento indireto do material, sendo que o fluxo do fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor é isolado do fluxo de fluido de purga.
O fluido de purga pode ser ar ou um gás, tal como nitrogênio.
O fluido de purga pode ser vapor superaquecido. O vapor pode ficar em uma pressão baixa, tal como, abaixo da pressão atmosférica, na pressão atmosférica ou em uma pressão acima da pressão atmosférica.
Por uma questão de eficiência, o calor residual proveniente de qualquer lugar em um processo térmico particular pode ser recuperado e usado para aquecer o fluido de aquecimento, assim como o ar de purga, se desejado.
O método pode ser realizado sob pressão negativa, isto é, abai- xo da pressão atmosférica para aprimorar a eficiência do mesmo.
Ademais, de acordo com a invenção, proporcionou-se um seca- dor para secagem de material particulado que compreende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em relacionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mesmas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através das placas e um sis- tema de distribuição de fluido de purga disposto para proporcionar um fluxo de fluido de purga entre as placas em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco entre, sendo que o sistema de distribuição de fluido de purga proporciona uma trajetória de fluxo para o fluido de purga que é isolada do fluxo do fluido de aquecimento através das placas.
Também, de acordo com a invenção, proporcionou-se um eva- porador para remover os voláteis de material sólido a granel que compreen- dem uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em rela- cionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mes- mas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através das placas e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para proporcionar um fluxo de fluido de purga entre as placas em uma direção ao longo da direção de fluxo do material, sendo que o sistema de distribuição de fluido de purga proporciona uma trajetória de fluxo para o fluido de purga que é isolada do fluxo do fluido de aquecimento através das placas.
Ademais, de acordo com a invenção, proporcionou-se um seca- dor para secagem de material particulado que compreende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em relacionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mesmas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placa e um sis- tema de distribuição de fluido de purga disposto para proporcionar um fluxo de fluido de purga em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco, sendo que o fluxo de fluido de purga se estende através das pla- cas de transferência de calor e é isolado do fluxo de fluido de aquecimento > através das placas de transferência de calor.
Também, de acordo com a invenção proporcionou-se um evapo- rador para remover os voláteis de material sólido a granel que compreendem uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em relaciona- mento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mesmas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placa e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para propor- cionar um fluxo de fluido de purga em uma direção ao longo da direção de fluxo do material, sendo que o fluxo de fluido de purga se estende através das placas de transferência de calor e é isolado do fluxo de fluido de aque- cimento através das placas de transferência de calor. As placas de transferência de calor podem ser proporcionadas com orifícios ou aberturas nas mesmas para o fluxo do fluido de purga atra- vés das placas e o sistema de distribuição de fluido de purga pode compre- ender pelo menos um espaço cheio de matéria de entrada e pelo menos um espaço cheio de matéria de saída com as placas de transferência de calor interpostas entre os espaços cheios de matéria.
As placas de transferência de calor podem compreender placas encrespadas convencionais com orifícios cortados dentro da solda das pla- cas encrespadas. De preferência, os orifícios têm pelo menos 12 mm de di- âmetro para manter a velocidade de ar através dos orifícios abaixo de 5 m/s. Entretanto, estes valores podem variar dependendo da aplicação particular.
Cada um dos espaços cheios de matéria de entrada e saída po- de ter uma lateral permeável a ar que faz face com as placas de transferên- cia de calor.
As placas de transferência de calor podem ser dispostas em bancos de placas, cada banco compreende uma ou mais placas e o sistema de distribuição de fluido de purga pode compreender espaços cheios de ma- téria de entrada e saída interpostos entre os bancos de placas.
Cada um dos espaços cheios de matéria de entrada e saída po- de ter um par de laterais permeáveis a ar opostas. Por exemplo, as laterais podem compreender um material perfurado, telas de fios ou persiana com ângulo inclinado.
De acordo com outra modalidade, o sistema de distribuição de fluido de purga pode compreender pelo menos um cano ou tubo de entrada permeável a ar que se estende transversalmente à direção de fluxo do mate- rial e através das placas de transferência de calor para distribuição de fluido de purga para o secador ou evaporador e pelo menos um cano ou tubo de saída permeável a ar se estende transversalmente à direção de fluxo do ma- terial e através das placas de transferência de calor para a saída de fluido de purga a partir do secador ou evaporador.
Os objetivos e vantagens adicionais da invenção irão se tornar aparentes a partir da descrição das modalidades preferidas da invenção a- baixo.
Breve Descrição dos Desenhos
A invenção será descrita agora por meio de exemplos, com refe- rência aos desenhos em anexo. Os detalhes específicos de certas modali- dades do presente aparelho/método são estabelecidos na descrição deta- lhada abaixo e ilustrados nas Figuras em anexo para fornecer um entendi- mento de tais modalidades. As pessoas versadas na tecnologia envolvida irão entender, entretanto, que o presente aparelho/método tem modalidades adicionais e/ou pode ser praticado sem pelo menos alguns dos detalhes es- tabelecidos na seguinte descrição das modalidades preferidas. Nos desenhos:
A figura 1 é uma vista tridimensional, parcialmente cortada, de um secador para material particulado.
A figura 2 é uma vista lateral de uma placa de transferência de calor encrespada do secador da figura 1.
A figura 3 vista tridimensional esquemática de parte do interior do secador da figura 1, que mostra inúmeras placas de transferência de ca- lor, com espaços cheios de matéria de entrada e saída de ar associados e material particulado que flui para baixo entre as placas.
A figura 4 é uma vista tridimensional parcial de um espaço cheio de matéria de entrada e saída de ar do secador da figura 1.
A figura 5 é uma vista lateral esquemática de uma modalidade alternativa de um espaço cheio de matéria de entrada e saída de ar adequa- do para uso com o secador da figura 1.
A figura 6 é uma representação esquemática de um banco de placa de outra modalidade de um secador para material particulado, sendo que as placas de transferência de calor são mostradas em vista de extremi- dade.
A figura 7 é uma representação esquemática dos bancos de pla- ca e espaços cheios de ar de outra modalidade de um secador, mostrada em vista plana.
A figura 8 é uma vista frontal dos bancos de placa e dos espaços cheios de ar do secador da figura 7.
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
Na seguinte descrição, certos detalhes específicos são estabe- lecidos a fim de proporcionar um entendimento completo de diversas moda- Iidades da invenção. Entretanto, alguém versado na técnica irá entender que a invenção pode ser praticada sem estes detalhes. Em outros exemplos, as estruturas bem-conhecidas associadas com a tecnologia não foram descritas em detalhes para evitar obscurecer desnecessariamente as descrições das modalidades da invenção.
A não ser que o contexto requeira de outro modo, através da especificação e reivindicações a seguir, a palavra "compreende" e variações da mesma, tal como "compreendendo" e "que compreende" devem ser cons- truídas em um senso aberto, inclusive, que serve como "que inclui, mas não se limita a".
Referindo-se aos desenhos, a referência numérica 10 indica ge- ralmente um secador ou evaporador que compreende um alojamento 12 que contém diversos bancos 14 com uma ou mais placas de transferência de calor ocas 16. No presente exemplo, existem quatro placas de transferência de calor 16 em cada banco de placa 14. As placas 16 em cada banco 14 são dispostas em relacionamento espaçado paralelo ao fluxo de material particu- Iado 18, que será seco, entre as mesmas. A direção de fluxo do material 18 é indicada pelas setas 17 na figura 3.
Cada placa 16 tem uma entrada 20 para a introdução de um flui- do de aquecimento, tal como vapor e uma saída 22 para descarregar o fluido de aquecimento resfriado, por exemplo, condensado se vapor for usado co- mo fluido de aquecimento. Por exemplo, o vapor de pressão baixa as cerca de 110eC pode ser usado como o fluido de aquecimento.
As entradas 20 são conectadas a uma tubulação de fluido de aquecimento 24, que por sua vez, durante o uso, é conectada a uma fonte de fluido de aquecimento através da abertura (bocal) 26. As saídas 22 são conectadas a uma tubulação 28 a partir da qual o fluido de aquecimento gas- to é descarregado através da abertura 30. Se um líquido de aquecimento for usado, tal como água quente, as conexões podem ser revertidas, com o lí- quido que entra através da abertura 30 e que sai através da abertura 26.
Cada placa 16 é dotada de orifícios ou aberturas 32 na mesma, que são vedados ao redor de suas periferias, para o fluxo de ar de purga através das placas 16, conforme será descrito abaixo. Para aprimorar a efi- ciência, as aberturas 32 em placas adjacentes 16 são desviadas com rela- ção umas às outras, conforme mais claramente mostrado na figura 5.
Os bancos de placa 14 são dotados de espaços cheios de maté- ria de entrada de ar 34 para o fornecimento de espaços cheios de matéria de saída de ar e ar de purga 36 para expelir o ar de purga gasto.
Os espaços cheios de matéria de entrada de ar 34 são conecta- dos a uma tubulação de ar de purga 38 que é conectada a uma fonte de ar, através da abertura 40 e os cheios de matéria de saída de ar 36 são conec- tados a uma tubulação de ar de purga 42 a partir da qual o ar de purga é expelido através da abertura 44.
Os espaços cheios de matéria de entrada e saída de ar de purga 34, 36 têm suas laterais permeáveis a ar que fazem face com as placas de transferência de calor 16. As laterais permeáveis a ar podem ter qualquer formato adequado que irá permitir a passagem de ar de purga entre as mesmas, porém impede ao mesmo tempo a entrada do material 18 que é seco nos espaços cheios de matéria 34, 36.
No exemplo ilustrado nas Figuras 1, 3 e 4, as laterais permeá- veis a ar são formadas de telas de fios-cunha para a passagem de ar entre as mesmas. As telas são formadas por elementos alongados 46, conforme mostrado na figura 4, que têm perfis em corte transversal triangular ou em formato de V e são dispostos para formar uma superfície externa lisa, isto é, as bases dos perfis triangulares fazem face para fora. Existe um vão 48 de cerca de 1 a 3 mm entre os elementos adjacentes 46. O efeito desta disposi- ção é que a obstrução dos espaços cheios de matéria 34, 36 é impedida.
Embora pequenas partículas possam passar através do vão 48, as partícu- las maiores são evitadas e, devido ao perfil externo liso, estas partículas po- dem deslizar para baixo ao longo das laterais dos espaços cheios de matéria 34, 36.
Conforme mostrado nas Figuras 1 e 3, os espaços cheios de matéria 34, 36 são interpostos entre os bancos de placa 14. Deste modo, os bancos de placa adjacentes 14 compartilham o espaço cheio de matéria de entrada 34 interposto entre os mesmos e os bancos de placa adjacentes 14 compartilham o espaço cheio de matéria de saída 36 interposto entre os mesmos.
O alojamento 12 forma uma tremonha 50 acima dos bancos de placa 14 e tem uma entrada 52 para introduzir o material a ser seco na tre- monha 50. O alojamento 12 tem uma saída (não mostrada) em sua parte de baixo para a saída do material seco a partir do secador 10. Um dispositivo de fluxo de massa ou tremonha de descarga (não mostrado) é proporciona- do na saída que cria o fluxo de massa ou fluxo obstruído do material que é seco através do secador 10 e regula a taxa de fluxo do material. Um exem- pio de tal dispositivo de fluxo de massa ou tremonha de descarga é descrito na patente U.S. número 5.167.274, que é incorporada no presente documen- to a título de referência.
O termo "fluxo obstruído" nesta especificação significa um fluxo diferente de uma queda livre das partículas individuais sob a força de gravi- dade.
Durante a operação do secador 10, o material a ser seco, tal como soja, flui para baixo a partir da tremonha 50 no fluxo obstruído sob a força de gravidade entre as placas de transferência de calor 16, enquanto o fluido de aquecimento circula através das placas 16.
A fim de remover quaisquer emissões gasosas do material que é seco, tal como vapor de água no caso soja, o ar relativamente seco (ar de purga) é introduzido nos espaços cheios de matéria de entrada de ar 34, por exemplo, por meio de um ventilador (não mostrado) através da tubulação de entrada 38. A partir dos espaços cheios de matéria 34 o ar de purga flui em diagonal através das telas de fios-cunha dos espaços cheios de matéria 34 (conforme mostrado pelas setas 54 na figura 3) em uma direção ao longo da direção de fluxo do material que é seco e através das aberturas 32 nas pia- cas 16, conforme mostrado pelas setas 56 na figura 3.
A secagem do material 18 ocorre como um resultado da combi- nação do calor gerado pelo fluido de aquecimento que circula através das placas 16 e do ambiente de ar seco. A fim de aprimorar a eficiência do pro- cesso, o ar de purga pode ser ar quente.
O fluxo do fluido de aquecimento através das placas 16 é sepa- rado do fluxo de ar de purga através das aberturas 32 nas placas 16. Isto ocorre como um resultado das aberturas 32 que são vedadas ao redor de suas periferias, conforme anteriormente mencionado.
O ar de purga é sugado para dentro dos espaços cheios de ma- téria de saída de ar 36, por exemplo, através de um ventilador extrator (não mostrado) a jusante da tubulação de saída de ar 42. Durante este fluxo de ar de purga através do material 18 que é seco, as emissões gasosas durante o processo de secagem são transportadas junto com o ar de purga e são ex- pelidas com o ar de purga. Por exemplo, no caso de soja, o ar úmido será expelido a partir dos espaços cheios de matéria 36.
A profundidade do leito através do qual o ar de purga precisa fluir pode ser controlado selecionando-se um número apropriado de placas 16 entre os espaços cheios de matéria de entrada e saída 34, 36, por exem- plo, o número de placas 16 pode depender da natureza do material que é seco (permeabilidade do leito). Por exemplo, para material relativamente grosso a profundidade do leito pode ser aumentada, considerando que a mesma pode ser reduzida para material menos grosso. Deste modo, uma profundidade de leito gerenciável é alcançada para o ar de purga. O reque- rimento aqui é alcançar o equilíbrio necessário entre o fluxo de ar requerido para remover a umidade e a queda de pressão disponível a partir dos venti- ladores.
Pode ser visto a partir do que foi dito acima que a invenção pro- porciona um meio para trabalhar com profundidades de leito finas que irão operar com as quedas de pressão dentro da range de um ventilador de fluxo radial aliviando, deste modo, os problemas encontrados nos métodos con- vencionais de operação. A profundidade de leito é a distância entre um par adjacente de espaços cheios de matéria 34, 36, conforme indicado pela linha 58 na figura 3. Como um guia, a profundidade de leito pode ser selecionada para ter de cerca de 50 mm a cerca de 1000 mm, por exemplo, para as sementes de canola a profundidade de leito pode ser cerca de 750 mm.
Na figura 5 os espaços cheios de matéria alternativos, isto é, o espaço cheio de matéria de entrada de ar 80 e o espaço cheio de matéria de saída de ar 82, são mostrados.
Os espaços cheios de matéria 80, 82 diferem dos espaços chei- os de matéria 34, 36 pelo fato de que suas laterais permeáveis a ar são construídas de maneira diferente. Conforme mostrado, cada lateral permeá- vel a ar compreende uma pluralidade de persianas 84.
As persianas 84 são dispostas de maneira inclinada, por exem- plo, em um ângulo de 70° conforme mostrado em 86. Este é um ângulo típi- co para manter o fluxo de massa do material que é seco. As persianas adja- centes 84 sobrepõem, conforme mostrado em 88, porém são espaçadas em cerca de 20 mm a fim de definirem as aberturas 90 através das quais o ar pode entrar ou sair.
Os espaços cheios de matéria 80, 82 são abertos na parte infe- rior, de modo que qualquer material de produto que é seco seja sugado para dentro do espaço cheio de matéria 80, 82, o mesmo irá cair no fluxo de ma- terial de produto seco que sai da parte inferior do banco de placas 16.
O fluxo de ar a partir do espaço cheio de matéria de entrada 80 até o espaço cheio de matéria de saída 82 é mostrado pelas linhas 92.
Em uma modalidade alternativa, os espaços cheios de matéria de entrada/saída de ar 34, 36 podem ser substituídos por canos de entra- da/saída de ar, 62 e 64, respectivamente, que se estendem através das a - berturas nas placas 16, conforme mostrado na figura 6. (Na figura 6 um ban- co de placa de tal secador alternativo 60 é mostrado com as placas 16 na vista de extremidade).
Os canos de entrada/saída de ar 62, 64 são perfurados para a passagem de ar de purga através dos canos 62, 64 e são dispostos de ma- neira alternada, conforme mostrado.
Os canos de entrada de ar 62 são conectados a uma fonte de ar de purga para o fluxo de ar dentro dos canos 62 (conforme indicado pelas setas 66) e radialmente para fora a partir dos canos 62 através das perfura- ções (conforme indicado pelas setas 68). O fluxo de ar pode ser criado da maneira conhecida através do fornecimento de um ou mais ventiladores de fluxo radial ou ventiladores de extração (não mostrados).
Da mesma forma que o fluxo de ar é criado através dos canos de saída de ar 64, porém em direção oposta para extrair o ar de purga gasto de dentro dos canos 64 através das perfurações (conforme indicado pelas setas 70) e para sair dos canos 64 (conforme indicado pelas setas 72). Des- ta maneira, as emissões gasosas de material particulado que fluem para baixo entre as placas 16, conforme indicado pelas setas 74, são removidas através do fluxo de ar de purga entre os canos 62 e 64. Novamente, uma profundidade de leito gerenciável é obtida através do espaçamento apropri- ado dos canos 64, 66.
A fim de lidar com grandes capacidades, múltiplos bancos das placas 16 podem ser empilhados em série ao longo da direção de fluxo do material que é seco. Se desejado, as placas podem ser desviadas entre os bancos sucessivos.
O secador ou evaporador, de acordo com a invenção, também pode ser usado para remover os voláteis de um sólido a granel, por exem- plo, a desvolatização de produto de plástico que é contaminado com solven- tes voláteis. Por exemplo, na fabricação de produtos de plástico, o plástico é formado em péletes. Durante o processo, os péletes são purgados com ar ou nitrogênio para remover os materiais voláteis (solventes) das superfícies dos péletes, assim como, de dentro do corpo do material (péletes). Este pro- cesso também é referido como "desgaseificação". Em tal aplicação, o mate- rial particulado 18 referido na descrição do processo pode ser os péletes.
Com referência às Figuras 7 e 8, a referência numérica 100 ge- ralmente indica um secador, de acordo com outra modalidade. No exemplo mostrado, o secador 100 compreende dois bancos de placas de transferên- cia de calor 102. Embora as placas 102 sejam encrespadas, elas não têm orifícios (tais como os orifícios 32 das placas 16). Será avaliado que depen- dendo dos requerimentos, mais ou menos de dois bancos de placas 102 po- dem ser proporcionados.
Como no caso das placas 16, as placas 102 têm entradas que são conectadas às tubulações de aquecimento 24 conectadas a uma fonte de fluido de aquecimento e saídas que são conectadas às tubulações 28 a partir das quais o fluido de aquecimento gasto é descarregado.
Um par de espaços cheios de matéria de entrada de ar 104 na parte externa dos bancos de placas 102 é proporcionado e um espaço cheio de matéria de saída de ar 106 é proporcionado entre os bancos de placas 102.
Os espaços cheios de matéria de entrada de ar 104 têm laterais permeáveis a ar que fazem face com os bancos de placas 102 e o espaço cheio de matéria de saída de ar 106 tem um par de laterais permeáveis a ar opostas, sendo que cada uma faz face com um banco de placas 102.
As laterais permeáveis a ar podem ser qualquer tipo adequado, tal como, por exemplo, a fita de fio de cunha mostrada no tipo de persiana inclinada mostrado na figura 4 ou no tipo de persiana inclinada conforme mostrado na figura 5.
Na modalidade das Figuras 7 e 8, as placas 102 são dispostas em ângulos retos com relação aos espaços cheios de matéria 104, 106. O fluxo de ar a partir dos espaços cheios de matéria de entrada de ar 104 entre as placas 102 até o espaço cheio de matéria de saída de ar 106 é mostrado pelas setas 108.
A partir do que foi dito acima, pode-se ver que nos secadores 10, 60, 100, a transferência de calor indireta ocorre ao mesmo tempo em que a purga com ar. Outro equipamento de secagem convencional tem se- ções de transferência de calor e purga de ar separadas. Isto é termicamente não tão eficiente uma vez que o ar torna-se saturado à medida que a tempe- ratura cai devido à evaporação que está ocorrendo. Em contraste, o secador da presente invenção mantém ou adiciona o calor através das placas de transferência de calor para compensar a carga de calor evaporativa.
Um benefício adicional da presente invenção é que o ar de pur- ga será parcialmente reaquecido à medida que o mesmo passa através da camada fina do produto quente (material 18) que é adjacente a cada placa 16, 102 e através dos orifícios 32 na placa 16. Os orifícios 32 são desviados entre as placas adjacentes, conforme mostrado na figura 5, para aprimorar a distribuição do ar de purga e aprimorar o mecanismo do reaquecimento.
As reivindicações que se seguem devem ser consideradas como uma parte integral da presente descrição. Embora certas modalidades prefe- ridas da presente invenção tenham sido mostradas e descritas em detalhes, deve-se entender que várias alterações e modificações podem ser feitas na mesma sem sair do escopo das reivindicações em anexo. Em geral, nas rei- vindicações a seguir, os termos usados não devem ser construídos para limi- tarem a invenção às modalidades específicas descritas na especificação, porém devem ser construídos para incluírem todos os métodos e aparelhos que operam de acordo com a reivindicação. Conseqüentemente, a invenção não é limitada pela descrição, porém,, em vez disso, seu escopo deve ser totalmente determinado pelas reivindicações a seguir.
Claims (23)
1. Secador para secagem de material particulado que compre- ende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em rela- cionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mes- mas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placa, e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para pro- porcionar um fluxo de fluido de purga em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco, sendo que o fluxo de fluido de purga se es- tende através das placas de transferência de calor e é isolado do fluxo de fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor, o siste- ma de distribuição de fluido de purga compreende pelo menos um espaço cheio de matéria de entrada e pelo menos um espaço cheio de matéria de saída com as placas de transferência de calor interpostas entre os espaços cheios de matéria.
2. Secador, de acordo com a reivindicação 1, em que o fluido de purga é selecionado a partir do grupo que consiste em ar, gás e vapor.
3. Secador, de acordo com a reivindicação 1, em que cada um dos espaços cheios de matéria de entrada e saída tem um lado permeável que faz face com as placas de transferência de calor.
4. Secador, de acordo com a reivindicação 3, em que o dito lado permeável a ar é formado por elementos alongados espaçados que tem per- fis em corte transversal substancialmente triangulares, sendo que cada perfil triangular tem uma porção de base que faz face para fora substancialmente plana.
5. Secador, de acordo com a reivindicação 3, em que o dito lado permeável a ar é formado por uma pluralidade de venezianas transversais inclinadas com relação à direção horizontal, em que as passagens de ar são definidas entre as venezianas adjacentes.
6. Secador, de acordo com a reivindicação 5, em que as persia- nas são inclinadas em um ângulo de cerca de 70- com relação à horizontal.
7. Secador, de acordo com a reivindicação 1, em que as placas de transferência de calor são dispostas em bancos de placas, sendo que cada banco contém uma ou mais placas, os espaços cheios de matéria de entrada e saída interpostos entre os bancos de placas.
8. Secador, de acordo com a reivindicação 7, em que pelo me- nos alguns dos ditos espaços cheio de matéria de entrada e saída têm um par de lados permeáveis a ar opostos.
9. Secador para secagem de material particulado que compre- ende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em rela- cionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mes- mas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placa, e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para pro- porcionar um fluxo de fluido de purga em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco, sendo que o fluxo de fluido de purga se es- tende através das placas de transferência de calor e é isolado do fluxo de fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor, o siste- ma de distribuição de fluido de purga compreende pelo menos um cano ou tubo de entrada permeável a ar que se estende transversalmente com rela- ção à direção de fluxo do material a ser seco e através das placas de trans- ferência de calor para distribuição de fluido para o secador e pelo menos um cano ou tubo de entrada permeável a ar que se estende transversalmente com relação à direção de fluxo do material a ser seco e através das placas de transferência de calor para a saída de fluido de purga do secador.
10. Secador, de acordo com a reivindicação 9, que compreende uma pluralidade de cada um dos ditos canos de entrada e saída, sendo que cada um dos canos de entrada e saída é disposto em uma maneira alternada.
11. Secador, de acordo com a reivindicação 1, em que cada uma das placas de transferência de calor tem uma entrada de fluido de aqueci- mento conectada a uma tubulação de fluido de aquecimento para conexão em uma fonte de fluido de aquecimento e cada uma das placas de transfe- rência de calor tem uma saída de fluido de aquecimento conectada a uma tubulação de saída para a descarga de um fluido de aquecimento gasto.
12. Evaporador para remover voláteis do material sólido a granel que compreende uma pluralidade de placas de transferência de calor dispos- ta em relacionamento espaçado para o fluxo do material entre as mesmas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placa, e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para propor- cionar um fluxo de fluido de purga em uma direção ao longo da direção de fluxo do material, o fluxo de fluido de purga se estende através das placas de transferência de calor e é isolado do fluxo de fluido de aquecimento atra- vés das placas de transferência de calor, o sistema de distribuição de fluido de purga compreende pelo menos um espaço cheio de matéria de entrada e pelo menos um espaço cheio de matéria de saída com as placas de transfe- rência de calor interpostas entre os espaços cheios de matéria.
13. Evaporador, de acordo com a reivindicação 12, em que o fluido de purga compreende ar ou gás.
14. Secador para secagem de material particulado que compre- ende uma pluralidade de placas de transferência de calor disposta em rela- cionamento espaçado para que o fluxo do material seja seco entre as mes- mas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placas e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para pro- porcionar um fluxo de fluido de purga entre as placas em uma direção ao longo da direção de fluxo do material a ser seco, sendo que o sistema de distribuição proporciona uma trajetória de fluxo para o fluido de purga que é isolado do fluxo do fluido de aquecimento através das placas, o sistema de distribuição de fluido de purga compreende pelo menos um espaço cheio de matéria de entrada e pelo menos um espaço cheio de matéria de saída com as placas de transferência de calor interpostas entre os espaços cheios de matéria.
15. Secador, de acordo com a reivindicação 14, em que o fluido de purga é selecionado a partir do grupo que consiste em ar, gás e vapor.
16. Secador, de acordo com a reivindicação 14, em que cada um dos espaços cheios de matéria de entrada e saída tem um lado permeável que faz face com as placas de transferência de calor.
17. Secador, de acordo com a reivindicação 16, em que o dito lado permeável a ar é formado por elementos alongados espaçados que tem perfis em corte transversal substancialmente triangulares, sendo que cada perfil triangular tem uma porção de base que faz face para fora substancial- mente plana.
18. Secador, de acordo com a reivindicação 16, em que o dito lado permeável a ar é formado por uma pluralidade de venezianas inclinas com relação à direção horizontal em que as passagens de ar são definidas entre as venezianas adjacentes.
19. Secador, de acordo com a reivindicação 18, em que as ve- nezianas são inclinadas em um ângulo de cerca de 70° com relação à hori- zontal.
20. Secador, de acordo com a reivindicação 14, em que as pla- cas de transferência de calor são dispostas em bancos de placas, sendo que cada banco contém uma ou mais placas, os espaços cheios de matéria de entrada e saída interpostos entre os bancos de placas.
21. Evaporador para remover voláteis do material sólido a granel que compreende uma pluralidade de placas de transferência de calor dispos- ta em relacionamento espaçado para o fluxo do material entre as mesmas, sendo que cada placa de transferência de calor é proporcionada com uma entrada e uma saída para o fluxo de um fluido de aquecimento através da placas e um sistema de distribuição de fluido de purga disposto para propor- cionar um fluxo de fluido de purga entre as placas em uma direção ao longo da direção de fluxo do material, sendo que o sistema de distribuição propor- ciona uma trajetória de fluxo para o fluido de purga que é isolada do fluxo do fluido de aquecimento através das placas, o sistema de distribuição de fluido de purga que compreende pelo menos um espaço cheio de matéria de en- trada e pelo menos um espaço cheio de matéria de saída com as placas de transferência de calor interpostas entre os espaços cheios de matéria.
22. Método de secagem de material particulado que compreende as etapas de: introduzir o material nas passagens de fluxo definidas entre uma pluralidade de placas de transferência de calor espaçadas; permitir que o material flua em fluxo obstruído sob a força de gravidade através das passa- gens de fluxo definidas entre as placas de transferência de calor; passar um fluido de aquecimento através das placas de transfe- rência de calor para submeter, deste modo, o material que flui através das passagens de fluxo ao aquecimento indireto; e fazer simultaneamente com que um fluxo de um fluido de purga entre a partir de um espaço cheio de matéria de entrada, através do material que é submetido ao aquecimento indireto em uma direção ao longo do fluxo do material e saia através de um espaço cheio de matéria de saída para re- mover, deste modo, a umidade gerada pelo aquecimento indireto do materi- al, sendo que o fluxo do fluido de aquecimento através das placas de trans- ferência de calor é isolado do fluxo de fluido de purga.
23. Método de remoção de voláteis de material sólido a granel que compreende as etapas de: introduzir o material nas passagens de fluxo definidas entre uma pluralidade de placas de transferência de calor espaçadas; permitir que o material flua em fluxo obstruído sob a força de gravidade através das passagens de fluxo definidas entre as placas de transferência de calor; passar um fluido de aquecimento através das placas de transfe- rência de calor para submeter, deste modo, o material que flui através das passagens de fluxo ao aquecimento indireto; e fazer simultaneamente com que um fluxo de um fluido de purga entre a partir de um espaço cheio de matéria de entrada, através do material que é submetido ao aquecimento indireto em uma direção ao longo do fluxo do material e saia através de um espaço cheio de matéria de saída para re- mover, deste modo, os voláteis evaporados gerados pelo aquecimento indi- reto do material, sendo que o fluxo do fluido de aquecimento através das placas de transferência de calor é isolado do fluxo de fluido de purga.
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