CZ391692A3 - Apparatus for drying moist materials in loose form by means of superheated steam - Google Patents

Description

Zařízení na vysoušení vlhkých sypkých materiálů přehřátou párou

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká zařízení na vysoušení vlhkých sypkých materiálů majících nejednotné rozměry částic přehřátou párou, kdy toto zařízení obsahuje válcovou nádobu mající určitý počet paralelních, celkově vertikálně podlouhlých komor uspořádaných v kruhovém postavení, přičemž jedna nebo i více takových komor má uzavřené dno a zbývající komory mají prostupná dna pro účel průniku páry, tyto k sobě přiléhající komory jsou vzájemně propojeny otvory v komorových stěnách u dolních konců komor a horní konce komor jsou spojeny průchozí zónou, dále toto zařízení obsahuje prostředky pro plnění komory mající prostupné dno pro průnik páry vlhkým sypkým materiálem, prostředky pro vybírání vysušeného materiálu z komory mající uzavřené dno, prostředky pro dodávání přehřáté páry do oblasti pod dny komor propouštějícími páru, prostředky pro odvádění páry z průchozí zóny a prostředky pro opětný ohřev odvedené páry a její recirkulaci do oblasti pod páru propouštějícími dny komor.

Dosavadní stav techniky

Zařízení shora uvedeného typu je vysvětleno v patentové specifikaci EP No. 0153704. Toto známé zařízení je zvláště vhodné pro vysoušení řepné kaše získané vyluhováním cukru z řízků cukrové řepy vodou, avšak toto zařízení je rovněž vhodné pro odstraňování tekutin, a to i jiných než je voda, z řady druhů citlivých organických materiálů.

Toto známé zařízení přináší výhodu v tom, že sypké materiály jsou vysušovány bez přístupu vzduchu, takže je eliminována možnost vzniku oxidace takového materiálu při procesu vysoušení. Další důležitá výhoda tohoto zařízení spočívá v tom, že z hlediska ochrany životního prostředí je vysoce přijatelné, protože proces vysoušení probíhá ve zcela uzavřeném systému. Navíc přebytek páry, jenž například vzniká při vysoušení řepné cukrové kaše, je velmi čistý a následně může být použit pro koncentraci cukrové štávy a takto vytvářené kondenzáty nemohou způsobovat pachová znečištění ve srovnání s účinkem emisí vznikajících například při bubnovém vysoušení kaše z cukrové řepy.

Při vysoušení sypkých vodu obsahujících organických materiálů je důležité získat vysoce suchý hmotný obsah, tj. asi 90%, ve všech částech takových materiálů, aby byla zajištěna jeho dlouhodobá skladovatelnost.

Jinými slovy to znamená, že není dostačující získat materiál, který má pouze v průměru vysoce suchý hmotný obsah.

Jestliže jsou částice s rozdílnými velikostmi vysoušeny v zařízení shora uvedeného typu, pak jsou nejlehčí částice vhodně vysoušeny v horních částech vysoušečích komor, žatímco hrubší částice jsou hlavně vysoušeny u dna těchto komor, přičemž se přemisřují z komory do komory skrz otvory v nejnižších úsecích stěn komor.

V praxi bylo zjištěno, že hrubší částice materiálu někdy prošly příliš rychle tímto známým zařízením, výsledkem čehož bylo nedostačující vysušení částí těchto velkých částic ještě před jejich vstupem do komory sloužící ke konečnému vybrání. Aby byl tento problém vyřešen, byl proveden pokus zvýšit poměr náporu páry při vysoušení vlhkých materiálů, ale výsledkem bylo nežádoucí zvýšení spotřeby materiálu.

Stejně tak bylo vyzkoušeno prodloužení doby zadržení materiálu ve vysoušečích komorách zmenšením otvorů ve stěnách těchto komor ve směru postupu materiálu, ale toto opatření zvýšilo riziko vzniku pokrytí stěn vysoušečích komor vrstvou materiálu, jehož důsledkem může být postupné zablokování postupu materiálu.

Podstata vynálezu

Cílem předkládaného vynálezu je vyprodukovat vysušený sypký materiál, přičemž všechny jeho Částice získají požadovaný vysoce suchý hmotný obsah při vynaložení přijatelného množství energie.

V souladu s předkládaným vynálezem je tento cíl dosažen při použití shora uvedeného zařízení, kdy toto zařízení se vyznačuje tím, že prostředky pro vypouštění směrovaných proudů páry jsou prakticky paralelní ve vztahu ke dnům komor a jsou umístěny v nejnižších částech přinejmenším některých komor majících prostupná dna pro průnik páry.

Vynález je založen na zjištění, že prostřednictvím vedení části celkového objemu páry tryskající do komor majících párou pro stupná dna v podobě proudů směrovaných paralelně se dny komor je možné ovlivnit pohyb materiálu v jednotlivých komorách takovým způsobem, že hrubší částice jsou zadrženy v každé komoře požadovanou dobu, takže všechny jejich části plně získají vysoce suchý hmotný obsah před tím, než opustí poslední vysoušeči komoru a přemístí se do komory, z níž jsou vybírány.

V zájmu získání požadovaného vysušeného produktu při vysoušení řízků cukrové řepy je obvykle rozhodující prodloužit čas zadržení tohoto materiálu v poslední vysoušeči komoře a toto je dosaženo nasměrováním proudů páry směrem k otvorům ve stěnách komory na protější straně.

Materiál může mít tendenci hromadění v prvních vysoušečích komorách, a proto může být v těchto komorách rozhodující využití proudů páry nasměrovaných na otvory ve stěnách komor ve směru postupu, čímž je kladně ovlivněno omezení času zadržování materiálu v těchto komorách.

Jak je zřejmé z právě provedeného rozboru, mohou být uvedené prostředky v některých případech použity pro účely prodloužení či v jiných případech pro účely zkrácení času zadržení materiálu v komorách a v naprosto stejném zařízení mohou být zavedeny prostředky omezující čas zadržení v určitých komorách, zatímco v jiných může být čas zadržení prodloužen. Navíc tyto uvedené prostředky mohou být v některých vysoušečích komorách zcela vynechány. Proudy páry řízené zmiňovanými prostředky neovlivňují pouze čas zadržení materiálu, ale navíc dodávají přehřátou energii do materiálu, a proto uplatnění těchto proudů páry nevede k nepřijatelnému prohospodařování tepla.

Obr. 1 znázorňuje, jak bude vzápětí vysvětleno, vztah mezi příslušným množstvím materiálu a časem zadržení při vysoušení řízků cukrové řepy v zařízení podle vynálezu.

Studium obr. 1 ozřejmí, že čas zadržení rozhodující části materiálu je krátký a stejný, a bude zjištěno, že dokonce i v případě relativně krátkého času zadržení je možno dosáhnout rovnoměrného a dostačujícího vysušení všech částic.

Obzvláště upřednostňované uspořádání zařízení podle vynálezu je to, které obsahuje distanční prvek, mající horní stranu svažující se dolů a vnějším směrem, přičemž tento distanční prvek je umíspáry a vyznačuje se tím, že jeho spodní strana je situována v malé Vzdálenosti nad dnem komory a tím, že vodicí prostředky jsou upevněny v oblasti mezi uvedenou spodní stranou a dnem komory.

V takovém uspořádání zařízení podle vynálezu bude část páry dodávané pod komory mající dna umožňující průnik páry proudit do oblasti pod distančním prvkem a z této oblasti bude vedena směrovacími prostředky, jako jsou například vodicí břity, ve směru odpovídajícímu pozici těchto směrovacích prostředků ve formě proudů Páry.

Několik směrovacích prostředků v podobě vodicích břitů je vhodně umístěno v každé funkční komoře. Tyto směrovací prostředky mohou být upevněny ke spodní straně distančního prvku nebo ke dnu komory a v případě nejupřednostňováhějšíhó uspořádání podle vynálezu je jeich úhlová pozice seřizovatelná.

Směrovací prostředky mohou být například spojeny se seřizovacími prostředky, které mohou být ovládány z vnějšku zařízení. Toto obzvláště upřednostňované 2ařízení umožňuje nastavování úhlové pozice, usnadňuje postupný pohyb materiálu a může být seřizováno podle charakteristik vstupního materiálu, například obsahu tekutiny, velikosti částic, citlivosti na teplotu apod.

Při vysoušení sypkého materiálu obsahujícího vodu je využita přehřátá pára, zatímco při vysoušení materiálu s jiným než vodným rozto kem je použit přehřátý výpar právě toho roztoku, který je v materiálu obsažen.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní detailně popsán s odkazy na připojené nákresy, na nichž :

Obr. 1 předvádí křivkový diagram vztahu mezi příslušným množstvím materiálu a časem zadržení takového materiálu, konkrétně v případě vysoušení řízků cukrové řepy v průmyslovém zařízení podle vynálezu. Obr. 2 předvádí perspektivní a částečný průřez upřednostňovaného uspořádání zařízení podle vynálezu.

Obr. 3 předvádí vertikální průřez zařízení podle obr. 2.

Obr. 4 znázorňuje horizontální průřez podle přímky IV - IV zařízení podle obr. 3.

Obr. 5 znázorňuje horizontální průřez podle přímky V - V zařízení podle obr. 3.

Obr. 6 předvádí schematický perspektivní pohled na vysoušeči komoru zařízení podle vynálezu.

Obr. 7 předvádí vertikální průřez nejnižší části vysoušeči komory podle vynálezu.

Obr. 8 znázorňuje horizontální průřez podle přímky VIII - VIII vysoušeči komory podle obr. 7.

Příklad provedení vynálezu

Křivka předvedená na obr. 1 znázorňuje výsledek testu provedeného s přidáním určitého množství chloridu lithného do určitého množství řízků cukrové řepy a při intervalovém měření obsahu lithia v materiálu vybraném ze zařízení zobrazením obsahu lithia vyjádřeného jako rozmezí lithia v závislosti na čase.

Jak je z obr. 1 zřejmé, žádný z řízků cukrové řepy nezůstal v zařízení déle než 12 minut a čas zadržení převážné části řízků cukrové řepy se pohyboval od 3 do 7 minut.

Zařízení předvedené na nákresu obsahuje dolní část všeobecně označenou jako 1, válcovou část všeobecně označenou jako 2» kuželovou část všeobecně označenou jako 2 ^a horní část všeobecně označenou jako 2·

Válcová část 2 je rozdělena do patnácti vysoušečích komor 2» které jsou propojeny sériově prostřednictvím vertikálních komorových stěn 5^ a vyprazdňovací komora T_ je umístěna mezi první a poslední vysoušeči komorou jj. Dna vysoušečích komor j6 jsou vymezena perforovaným komorovým dnem 8 a distanční prvek 2 je umístěn centrálně nad komorovým dnem 2» přičemž tento distanční prvek má horní hranu, která se svažuje dolů a vnějším směrem, a dolní stranu, jež je situována v malé vzdálenosti nad perforovaným komorovým dnem 2· Vysoušeči komory 2 zasahují do kuželové části 2 zařízení, přičemž každá vysoušeči komora 6 je rozdělena do směrem dolů se zužujících menších komor 10 pomocí oddělujících desek 11, jež jsou vybaveny oteplujícími články ( nejsou předvedeny ). Sousedící vysoušeči komory 2 a vyprazdňovací komora 7_ jsou propojeny v průchozí zóně mezi válcovou částí 2 ^a kuželovou částí 2 P^es otvory 12 v komorových stěnách 2·

U dna vyprazdňovací komry T_ je otáčivě ve vyprazdňovací rouře umístěn šnekový dopravník 12· Horní díl válcové části 2 zařízení je opatřen příslušným šnekovým dopravníkem 15 umístěným v plnicí rouře 16 vstupující do horního úseku první vysoušeči komory 8_.

Potrubní tepelný výměník 20 vyplňuje středovou oblast válcové části 2, kuželové části 2 ^a částečně horní části £, přičemž uvedený tepelný výměník je napojen na potrubí 21 za účelem zásobování přehřátou párou, která prochází, jak bude později vysvětleno, z horní části £ do dolní části 1 zařízení přes velký počet tepelných výměníkových trubek 22 za situace, kdy jsou tyto výměníkové trubky 22 současně ohřívány přehřátou párou dodávanou potrubím 21. Navíc tepelný výměník 20 je napojen na potrubí { není předvedeno ) za účelem odvádění kondenzátů z oblasti kolem trubek 22 tepelného výměníku.

Horní část £ je rozdělena na středovou komoru 31 a průchozí komoru 32 pomocí prostředků plátu 30. Ve středové komoře 31 je u horního konce tepelného výměníku 20 umístěn stacionární plnicí prvek 33, jenž je na vnějším obvodu opatřen určitým počtem vodicích lopatek 34 majících takový tvar a uspořádání, aby bylo vytvořeno vířivé podtlakové pole v prostoru vymezeném plátem 30 působením páry vedené z průchozí komory 32 do tohoto prostoru mezi plnicím prvkem 33 a plátem 30.

Plát 30 přiléhá na podtlakový sběrač 40 a středová komora 31 je spojena s vnitřkem podtlakového sběrače 40 prostřednictvím otvoru 41 v plátu 30 a v podtlakovém sběrači 40. Tento podtlakový sběrač má kuželovou dolní část vcházející do mírně nálevkovitě tvarované části 43, která je zavedena do jedné z komor 10 vyprazdňovací komory Τ_· V průchozí zóně mezi kuželovou dolní částí 42 a nálevkovitě tvarovanou částí 43 je umístěna trubka 44 za účelem přivádění stlačeného plynu vytvářejícího vypuzovací efekt v porůchozí zóně mezi dolní kuželovou částí 42 podtlakového sběrače a nálevkovitě tvarovanou částí 43.

Trubice 45 pro uvolňování přebytečné páry je účelně umístěna na vrcholu horní části £ zařízení.

Dolní část 1 zařízení obsahuje nálevkovitě tvarovanou část 50 směřující dolů od dolního konce tepelného výměníku 20 do vnitřku odstředivého ventilátoru 51 majícího rotor nesoucí dvě kruhové desky 52 a 22' přičemž mezi těmito deskami jsou namontovány listy 54.

Rotor 51 je namontován na hřídeli 55, která je opatřena převodem 56 pro klínový řemen, který je poháněn motorem 58 prostřednictvím dvojice klínových řemenů 57. Rotor 51 je obklopen páru rozdělující komorou 59, jejíž vodicí opláštění 60 je opatřeno otvory 61.

Jak bude zřejmé z obr. 6,7 a 8, jsou komorové stěny 2 vysoušečích komor 2 opatřeny otvory £2» jimiž může nevysušený materiál procházet z jedné vysoušeči komory 6 do následující. Tyto otvory 62 nebo některé z těchto otvorů mají zmenšený rozměr ve směru postupu materiálu, pro znázornění viz obr. 8, na němž je směr pohybu materiálu vyznačen šipkou 71.

Jak se také objeví na obr. 8, je spodní strana plnicíno distančního prvku 2 opatřena vodícími břity 63, které slouží k usměrňování proudů přehřáté páry procházejících dny komor na otvory 62 v komorových stěnách ji na protější straně komor v podobě horizontál nich proudů páry.

Zařízení funguje následujícím způsobem :

Sypký vstupní materiál je vpraven do horní části první z vysoušečích komor £, jež jsou sériově propojeny, pomocí šnekového dopravníku 15 a plnicí roury 16. Ve vysoušeči komoře je dodaný materiál vystaven účinkům přehřáté páry, která je do vysoušeči komory dodávána skrz perforované dno Q. Distanční prvky 2 dodávají materiá lu vířivý pohyb, jak je znázorněno na obr. 6 šipkami 70. Část materiálu bude příliš těžká na to, aby se udržela ve stavu vznášení, a klesne směrem ke komorovému dnu 3. V průběhu takového sestupného pohybu, jenž se především objevuje ve střední části komory, se materiál střetne s šikmou horní stranou distančního prvku 2 ^a sklouzne dolů po této straně.

Při míjení nejnižšího konce distančního prvku 2 bude materiál zasažen proudy přehřáté páry vycházejícími:.ze dna komor pod distančním prvkem 2» přičemž tyto proudy jsou směrovány proti komorové stěně 2 sousední vysoušeči komory £ pomocí vodicích břitů 63, což umožňuje, že část tohoto relativně hrubšího materiálu projde do této sousední ( druhé ) vysoušeči komory skrz otvor 62 v komorové stěně 5.

Relativně hrubší materiál, jenž byl takto zaveden do druhé vysoušeči komory 2 bude směrován stejným způsobem do třetí vysoušeči komory a tak dále.

V průběhu vysoušení materiálu v komorách £ budou částice postupně ztrácet váhu a nejlehčí částice se přemístí nahoru do kuželové části 2 zařízení. Po dosažení této části zařízení se část materiálu usadí na oddělujících deskách 12/ kde je směrem nahoru postupující proudění slabé. Z tohoto důvodu bude materiál nadále zahříván a vysoušen a v suchém stavu pak sjede dolů k válcové části 2 zařízení a skrz otvory 12 postoupí do následující komory a tak dále

Při provozu bylo zjištěno, že více než 90% materiálu ( na bázi suché hmotnosti ) je přemistováno skrz otvory 62 u nejnižšího konce komor a skrz otvory 12 v průchozí zóně mezi kuželovou částí

3. a válcovou částí 2^. Takto se pouze relativně malé množství materiálu dostane do přepravní zóny a jeho větší část vstoupí do středové komory 31.

V oblasti nad vyprazdňovací komorou 2 nebude působit žádný vzhůru směřující proud páry, protože dno této komory je neprostupně uzavřeno a materiál vstupující do této vyprazdňovací komory T_ se bude pohybovat směrem k jejímu dnu.

Materiál, který vstoupí do vyprazdňovací komory T_ skrz otvory 62 u nejnižších konců vysoušečích komor, skrz otvory 12 v průchozí zóně mezi válcovou částí a kuželovou částí 2 nebo přes přepravní komoru 32 je vybírán u dna vyprazdňovací komory 1_ prostředky šnekového dopravníku 13, jenž je zamontován do vyprazdňovací roury 14.

Z průchozí komory 32 bude proud páry postupovat směrem vzhůru do středové komory 31 a takto se dostane k vodicím lopatkám 34, které dodají tomuto proudu páry vířivý pohyb podél vnitřní stěny plátu 30, přičemž bude strhávat částice proti uvedenému plátu 30 a po průchodu otvorem 41 budou tyto částice vtlačeny do podtlakového sběrače 40, kde se usadí na dně, a odtud budou vytlačeny do vyprazdňovací komory Ί_ pomocí dodávaného plynu přiváděného trubkou 44.

Pára oproštěná od pevných částic je pumpována ze středové komory 31 dolů přes tepelný výměník 20 pomocí prostředků odstředivého ventilátoru 51. V době průchodu tepelným výměníkem 20 je pára přehřívána pomocí prostředků zásobovaných párou nebo jiným ohřívacím médiem, které je dodáváno do tepelného výměníku 20 potrubím 21.

Proud páry vyvolaný odstředivým ventilátorem 51 prochází přes páru distribuující komoru 59 do oblasti pod perforovanými komorovými dny ÍJ vysoušečích komor £ a následně proniká do vysoušečích komor 2*

Přebytek páry vytvořený odpařováním tekutin ze sypkého materiálu odchází skrz trubici 45 na vrcholu horní části 4 zařízení.

3 3 2.

.1

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY rtcu

   1. Zařízení j*» vysoušení vlhkých sypkých materiálů majících nejednotné rozměry částic přehřátou párou, kdy toto zařízení obsahuje válcovou nádobu (2) mající určitý počet paralelních, celkově vertikálně podlouhlých komor (6,7) uspořádaných v kruhovém postavení, přičemž jedna nebo i více takových komor (7) má uzavřené dno a zbývající komory (6) mají prostupná dna (8) pro účel průniku páry, tyto k sobě přiléhající komory (6) jsou vzájemně propojeny otvory (62) v komorových stěnách (5) u dolních konců komor (6) a horní konce komor jsou spojeny průchozí zónou ( 32), dále toto zařízení obsahuje prostředky (15) pro plnění komory (6) mající prostupné dno (8) pro průnik páry vlhkým sypkým materiálem, prostředky (13) pro vybírání vysušeného materiálu z komory (7) mající uzavřené dno, prostředky (51) pro dodávání přehřáté páry do oblasti pod dny komor propouštějícími páru, prostředky (51) pro odvádění páry z průchozí zóny (32) a prostředky (20) pro opětný ohřev odvedené páry a její recirkulaci do oblasti pod páru propouštějícími dny (8) komor (6), vyznačující se tím , že prostředky (9,63) pro vypouštění páry nasměrované výrazně paralelně ke dnům komor (6) jsou umístěny v nejnižší části přinejmenším některé z komor opatřených dny (8) umožňujícími průnik páry.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, obsahující distanční prvek (9) v každé komoře (6) mající páru propouštějící dno (8), kdy tento distanční prvek (9) má horní stranu, která se svažuje dolů a vnějším směrem, přičemž uvedený distanční prvek (9) je umístěn ve středové části komory (6) mající páru propouštějící dno (8), vyznačující se tím , že spodní strana tohoto distančního prvku (9) se nachází v malé vzdálenosti nad dnem komory a že vodicí prostředky (63) jsou uspořádány v oblasti mezi zmíněnou spodní stranou a komorovým dnem (8).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím , že vodicí prostředky (63) obsahují jeden nebo více vodicích břitů namontovaných na spodní straně distančního prvku (9).
4. 4. Zařízení podle bodu 2 nebo 3, vyznačující se tím , že vodicí prostředky (63) jsou seřizovatelné.
5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím , že vodicí prostředky (63) mohou být seřizovány zvenčí zařízení

   - 92.