CS215987B1

CS215987B1 - Method of drying granular materials

Info

Publication number: CS215987B1
Application number: CS690579A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Tichy; Radovan Richtermoc
Original assignee: Vaclav Tichy; Radovan Richtermoc
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1982-10-29

Abstract

Cílem vynálezu je optimalizace sušení zrnitých materiálů proudem sušicího plynu, který při průchodu vrstvou materiálu (nebo následném ochlazeni) nasytí vodní párou. Tohoto cíle se dosahuje přiváděním suchého předehřátého plynu do proudu plynu vystupujícího z vrstvy materiálu.The aim of the invention is to optimize the drying of granular materials by a stream of drying gas which, when passing through a layer of material (or subsequent cooling), becomes saturated with water vapor. This aim is achieved by feeding a dry preheated gas into the gas stream emerging from the layer of material.

Description

Vynález se týká způsobu sušení zrnitého materiálu v systému, v němž probíhá přestup tepla a hmoty (vlhkosti) mezi zrnitým materiálem ve fluidní, popřípadě zčeřené vrstvě a předehřátým sušicím plynným prostředím, a v němž plynné prostředí po výstupu z vrstvy zrnitého materiálu prochází trasou, v níž se popřípadě provádí odlučování prachových podílů zrnitého materiálu a v níž dochází k přestupu tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému.The invention relates to a method of drying granular material in a system in which heat and mass (moisture) transfer takes place between the granular material in a fluidized, or possibly rippled, layer and a preheated drying gaseous medium, and in which the gaseous medium, after exiting the layer of granular material, passes through a route in which dust fractions of the granular material are optionally separated and in which heat is transferred from this gaseous medium to the surroundings of the system.

Fluidní sušení se velmi často používá k sušení zrnitých materiálů, popřípadě i suspenzí nebo k odpařování roztoků. Obvykle je uspořádáno tak, že se sušicí prostředí, nasávané ventilátorem, předehřívá ve výměníku tepla nebo mísí se spalinami a nato se uvádí do styku se sušeným materiálem, popřípadě promíchávaným mechanickým čeřidlem, v sušicí komoře, kterou protéká zdola nahoru. Průtok sušicího prostředí se obvykle volí jako několikanásobek prahové rychlosti fluidace, někdy - např. při větším rozsevu velikosti částic zrnitého materiálu - se pracuje poblíž prahu fluidace. V některých případech se pracuje při menších tlakových ztrátách, než odpovídá prahu fluidace, přičemž dochází částečně k fluidaci, částečně k čeření materiálu. Periodické nebo kontinuální uspořádání sušení se volí s ohledem na charakter celého technologického souboru. Při periodickém sušení se nejprve ustálí prakticky konstantní teplota sušicího prostředí vystupujícího z vrstvy materiálu (období konstantní rychlosti sušení), v další fázi (období klesající rychlosti sušení) jeho teplota vzrůstá. Odcházející plyn je v první fázi prakticky nasycen vodní párou.Fluid drying is very often used for drying granular materials, or suspensions, or for evaporating solutions. It is usually arranged in such a way that the drying medium, sucked in by a fan, is preheated in a heat exchanger or mixed with flue gases and then brought into contact with the dried material, or with a stirred mechanical clarifier, in a drying chamber through which it flows from bottom to top. The flow rate of the drying medium is usually chosen as a multiple of the fluidization threshold speed, sometimes - e.g. with a larger particle size distribution of the granular material - it is operated near the fluidization threshold. In some cases, it is operated at lower pressure losses than the fluidization threshold, with partial fluidization and partial clarification of the material. The periodic or continuous arrangement of drying is chosen with regard to the character of the entire technological set. During periodic drying, the temperature of the drying medium emerging from the material layer first stabilizes at a practically constant temperature (period of constant drying rate), and in the next phase (period of decreasing drying rate) its temperature increases. The exiting gas is practically saturated with water vapor in the first phase.

Při sušení zrnitých materiálů unáší s sebou sušicí prostředí, vystupující z vrstvy materiálu, prachové podíly, které se před výstupem sušicího prostředí ze sušicího systému od něho odlučují, obvykle v cyklónech. Není proto možno odvádět plynné prostředí ze sušicího systému ihned za vrstvou materiálu a toto prostředí prochází před výstupem ze systému ještě poměrně dlouhou trasou. Někdy je délka této trasy ovlivněna ještě konstrukčními parametry celého technologického souboru. Je-li plynné prostředí vystupující z vrstvy materiálu prakticky nasyceno vodní párou, může docházet ke kondenzaci vodní péry této trasy a ztékající kondenzát pak působí zalepení cyklónu a prodloužení první fáze periodického sušení, resp. prodloužení nutné doby prodlení materiálu v kontinuálně pracujících sušicích systémech. Tato nevýhoda se odstraňuje tepelnou izolací trasy a cyklónů. Nicméně i přes to dochází, zejména při periodickém sušení, ke kondenzaci vodní páry a tím i k nepříznivému ovlivňování procesu sušení.When drying granular materials, the drying medium emerging from the material layer carries with it dust particles, which are separated from it before the drying medium exits the drying system, usually in cyclones. Therefore, it is not possible to discharge the gaseous medium from the drying system immediately after the material layer and this medium still passes through a relatively long route before exiting the system. Sometimes the length of this route is also influenced by the design parameters of the entire technological system. If the gaseous medium emerging from the material layer is practically saturated with water vapor, condensation of the water vapor of this route may occur and the flowing condensate then causes the cyclone to clog and prolong the first phase of periodic drying, or prolong the necessary material residence time in continuously operating drying systems. This disadvantage is eliminated by thermal insulation of the route and cyclones. However, despite this, especially during periodic drying, condensation of water vapor occurs and thus adversely affects the drying process.

Tento nedostatek sušení zrnitých materiálů odstraňuje způsob sušení zrnitých materiálů podle vynálezu. Tento způsob spočívá v tom, že se do plynného prostředí po jeho výstupu z vrstvy zrnitého materiálu přivádí předehřáté plynné prostředí průtokem 0,05 až 25 % objemového průtoku sušicího plynného prostředí vrstvou zrnitého materiálu. Je výhodné, jestliže se předehřátým plynným prostředím do plynného prostředí po výstupu z vrstvy zrnitého materiálu přivádí teplo nejméně rovné teplu ztracenému plynným prostředím během jeho dráhy trasou od povrchu vrstvy zrnitého materiálu k výstupu ze sušicího systému přestupem tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému. Rovněž s výhodou se postupuje tak, že se před vlastním přiváděním sušicího plynného prostředí do styku s vrstvou zrnitého materiálu přivádí do trasy mezi povrchem vrstvy zrnitého materiálu a výstupem ze sušicího systému po dobu 5 až 30 minut předehřátý plyn, s výhodou plyn použitý jako sušicí plynné prostředí, průtokem 5 až 300 % průtoku sušicího plynného prostředí při vlastním sušení.This deficiency of drying granular materials is eliminated by the method of drying granular materials according to the invention. This method consists in that a preheated gaseous medium is supplied to the gaseous medium after its exit from the granular material layer at a flow rate of 0.05 to 25% of the volumetric flow rate of the drying gaseous medium through the granular material layer. It is advantageous if the preheated gaseous medium supplies heat to the gaseous medium after its exit from the granular material layer, at least equal to the heat lost by the gaseous medium during its path along the route from the surface of the granular material layer to the outlet of the drying system by heat transfer from this gaseous medium to the surroundings of the system. It is also preferable to proceed in such a way that, before the actual bringing of the drying gaseous environment into contact with the layer of granular material, a preheated gas, preferably the gas used as the drying gaseous environment, is supplied to the path between the surface of the layer of granular material and the outlet from the drying system for a period of 5 to 30 minutes at a flow rate of 5 to 300% of the flow rate of the drying gaseous environment during the actual drying.

Postupem podle vynálezu se omezí nebo zcela zamezí kondenzace vodní páry v trase plynného prostředí a tím i vracení kondenzátu zpět do vrstvy sušeného materiálu v sušicí komoře a v cyklónech. Dosud popsanými prostředky lze toho dosáhnout jen volbou vhodných podmínek procesu, při nichž má plynné prostředí vystupující z vrstvy zrnitého materiálu malý obsah vlhkosti. Takové řešení je však neefektivní, nebot předpokládá nízkou vrstvu zrnitého materiálu a vysoký průtok předehřátého sušicího prostředí. Postupem podle vynálezu se dosáhne zkrácení první fáze periodického sušení zrnitých materiálů až na polovinu i více, s čímž je spojena i úspora energie k ohřevu sušicího média. Dalšího zkrácení sušení se dosáhne předběžným předehřátím výstupní trasy ze sušicího systému, nebot pak nedochází ke kondenza3 ci vodní páry ani v počátku sušení. To má význam zejména v případech, kdy se po ukončení sušení vrstva materiálu chladl proudem studeného plynu.The process according to the invention reduces or completely prevents condensation of water vapor in the gaseous medium path and thus also the return of condensate back to the layer of dried material in the drying chamber and in cyclones. With the means described so far, this can only be achieved by choosing suitable process conditions, in which the gaseous medium emerging from the layer of granular material has a low moisture content. However, such a solution is inefficient, since it assumes a low layer of granular material and a high flow rate of preheated drying medium. The process according to the invention achieves a shortening of the first phase of periodic drying of granular materials by up to half or more, which is also associated with energy savings for heating the drying medium. A further shortening of drying is achieved by preliminary preheating of the outlet path from the drying system, since then there is no condensation of water vapor even at the beginning of drying. This is especially important in cases where, after drying, the layer of material was cooled by a stream of cold gas.

Postup podle vynálezu je vhodný zejména pro periodické sušení zrnitých materiálů, přináší však zkrácení doby sušení i při kontinuálním uspořádání sušení, pracuje-li se v okolí prahu fluidace.The process according to the invention is particularly suitable for periodic drying of granular materials, but it also shortens the drying time in a continuous drying arrangement, if the operation is carried out in the vicinity of the fluidization threshold.

Příklad 1Example 1

V nuči s hrablem o vnitřním průměru 1,7 m a výšce 0,9 m, opatřené děrovaným dnem potaženým sítem, se umístí 600 kg mokrého perlového styrendivinylbenzenového kopolymeru a suší se proudem vzduchu o teplotě 100 °C a objemovém průtoku 2 520 m3 (_za normálních podmínek), přiváděného pod síto nuče za míchání kopolymeru hrablem. Vzduch a úlet prochází ocelovým potrubím o průměru 300 mm do cyklónu umístěného 12 m nad nučí a vzduch z cyklónu odchází potrubím téhož průměru o délce 10 m, které tvoří výstup ze sušicího systému. Potrubí je izolováno 50 mm vrstvou skelné vaty a 5 mm vrstvou betonové mazaniny.In a sieve-type hopper with a rake of internal diameter 1.7 m and height 0.9 m, equipped with a perforated bottom covered with a screen, 600 kg of wet pearl styrene-divinylbenzene copolymer are placed and dried by a stream of air at a temperature of 100 °C and a volume flow of 2,520 m3 ( _under normal conditions), supplied under the sieve of the hopper while stirring the copolymer with a rake. The air and drift pass through a steel pipe with a diameter of 300 mm to a cyclone located 12 m above the hopper and the air from the cyclone leaves through a pipe of the same diameter and a length of 10 m, which forms the outlet of the drying system. The pipe is insulated with a 50 mm layer of glass wool and a 5 mm layer of concrete screed.

Na počátku sušení se teplota vzduchu nad vrstvou kopolymeru ustáli na 40 až 45 °C (měřeno 0,3 m nad nučí), po době t (viz tab. 1) začne teplota vzrůstat. Na popsaném zařízení bylo uskutečněno střídavě 5 pokusů sušení bez využití předmětu vynálezu a 5 pokusů, při nichž se část (objemový zlomek x, vztažený na průtok vzduchu vrstvou) přiváděného sušicího vzduchu odvětvila a zaváděla do trasy mezi nuči a cyklónem ve výšce 0,8 m nad nučí. Teplota měřená 1,0 a nad nučí činilo u těchto pokusů 55 až 65 °C.At the beginning of drying, the air temperature above the copolymer layer stabilizes at 40 to 45 °C (measured 0.3 m above the nozzle), after a time t (see Table 1) the temperature begins to increase. On the described device, 5 drying experiments were carried out alternately without using the subject of the invention and 5 experiments in which a part (volume fraction x, based on the air flow through the layer) of the supplied drying air was branched off and introduced into the path between the nozzle and the cyclone at a height of 0.8 m above the nozzle. The temperature measured 1.0 and above the nozzle was 55 to 65 °C in these experiments.

Výsledky jsou zpracovány v tab. 1, kde n značí číslo pokusu, A je pokus bez využití předmětu vynálezu, B je pokus, při němž se do vzduchu vystupujícího z vrstvy přivádí horký vzduch. Symboly t, x byly již vysvětleny v předchozím odstavci, V je celkový objem použitého horkého vzduchu (za normálních podmínek). Z tabulky vyplývá, že změna x v rozmezí asi 5 až 20 % nemá podstatný vliv na dobu sušení. Ke zkrácení doby sušení dochází již při x = 0,05 kdy ještě dochází v trase ke kondenzaci vodní péry, nicméně výsledky jsou podstatně horší než v ostatních případech a také spotřeba vzduchu je vyšší.The results are presented in Table 1, where n is the number of the experiment, A is an experiment without the use of the subject matter of the invention, B is an experiment in which hot air is introduced into the air emerging from the layer. The symbols t, x have already been explained in the previous paragraph, V is the total volume of hot air used (under normal conditions). The table shows that a change in x in the range of about 5 to 20% has no significant effect on the drying time. The drying time is shortened already at x = 0.05, when water vapor still condenses in the path, however the results are significantly worse than in other cases and the air consumption is also higher.

Příklad 2Example 2

Zařízeni i postup je shodný se sušením v příkladu 1, s tím, že se po dobu t_Q (viz tab. 2) uvádí do potrubí nad nučí před vlastním sušením vzduch o teplotě 100 °C a v množství 50 % průtoku vzduchu při sušení. Byly provedeny dva pokusy, jejichž výsledky jsou zpracovány v táb. 2, význam symbolů byl již vysvětlen. Doba t₀ spadá do období vyprazdňování nebo plnění nuče, takže neznamená prodloužení sušení.The equipment and procedure are identical to the drying in example 1, except that for a period of time t _Q (see Table 2) air at a temperature of 100 °C and in an amount of 50% of the air flow during drying is introduced into the pipe above the hopper before the actual drying. Two experiments were carried out, the results of which are presented in Table 2; the meaning of the symbols has already been explained. The period t ₀ falls within the period of emptying or filling the hopper, so it does not mean an extension of the drying.

Tabulka 1Table 1

n n t(min) t(min) A A V(100 m3) V(100 m3) 100 x 100 times B B t(min) t(min) V(1000 m²) V(1000 m ² ) 1 1 240 240 5,1 5.1 0,05 0.05 215 215 4,4 4.4 2 2 220 220 4,6 4.6 1,0 1.0 170 170 3,6 3.6 3 3 240 240 5,0 5.0 5,0 5.0 ,35 .35 3,0 3.0 4 4 250 250 5,2 5.2 15,0 15.0 140 140 3,35 3.35 5 5 270 270 5,6 5.6 20,0 20.0 150 150 3,95 3.95

Tabulka 2Table 2

n n 100 x 100 times t_o(min) _to (min) t(min) t(min) V(1000 m²) V(1000 m ² ) 1 1 5,0 5.0 5 5 125 125 3,05 3.05 2 2 20,0 20.0 15 15 135 135 4,1 4.1

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method for drying granular materials in a system in which heat and mass transfer between the granular material takes place in a fluidized or fluidized bed. a gaseous layer and a preheated drying gaseous medium, such as air, a mixture of air and flue gas, nitrogen or other inert gas, and wherein the gaseous medium passes through the granular material layer through a path where it optionally performs dust separation of the granular material and heat is transferred from the gaseous medium to the surroundings of the system, characterized in that a preheated gaseous medium, preferably a gaseous medium used for drying, is fed into the gaseous medium after passing it through a layer of granular material at a flow rate of 0.05 to 25% environment by a layer of granular material.

2. A method according to claim 1, characterized in that heat is at least equal to the heat lost by the gaseous medium during its travel from the surface of the layer of granular material to the gaseous medium after passing it through the granular material layer. to exit the drying system by transferring heat from the gaseous medium to the surroundings of the system.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that, before the drying gas is brought into contact with the granular material layer, preheated gas is brought into the path between the surface of the granular material layer and the drying system outlet for 5 to 30 minutes. preferably, the gas used as a drying gas medium, at a flow rate of 5 to 300% of the flow rate of the drying gas medium during its own drying.