Центрифуга с выворачиваемым фильтром

Центрифуга с выворачиваемым фильтром

Реферат

 

Изобретение касается центрифуги (1) с выворачиваемым фильтром, предназначенной для разделения состоящих из жидкой и твердой фаз смесей, с последовательно установленной за ней сушилкой (10) для твердых веществ. В этой центрифуге центрифугированием, продувкой сжатым газом и/или конвективным теплообменом с потоком сушильного газа, а в сушилке для твердых веществ контактным и/или конвективным теплообменом с потоком сушильного газа происходит обезвоживание и сушка твердой фазы. Указанные центрифуга и сушилка объединены в единый агрегат, связующим звеном между которыми служит запорное устройство (18). Предусмотрены также датчики (35, 63-69) для измерения достигнутой в центрифуге и сушилке степени обезвоживания и сушки, а также других рабочих параметров. Измеренные указанными датчиками значения параметров подаются в общий блок (71) управления, который осуществляет регулирование указанных рабочих параметров. При этом блок управления осуществляет регулирование этих рабочих параметров в автоматическом режиме, обеспечивая взаимное согласование затрачиваемых на обезвоживание и сушку в центрифуге и в сушилке периодов времени и одновременно с этим обеспечивая экономически оптимальное распределение механической энергии центрифугирования и термических энергий в центрифуге и сушилке соответственно. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к центрифуге с выворачиваемым фильтром, предназначенной для разделения состоящих из жидкой и твердой фаз смесей, с последовательно установленной за ней сушилкой для твердых веществ, причем в этой центрифуге центрифугированием, продувкой сжатым газом и конвективным теплообменом с потоком сушильного газа, а в сушилке для твердых веществ конвективным теплообменом с потоком сушильного газа происходит обезвоживание и сушка твердой фазы.

Известны центрифуги с выворачиваемым фильтром (DE 4316081 C1), во вращающемся барабане которых происходят механическое обезвоживание и сушка прилипшего к стенке барабана фильтровального осадка, который с целью его дальнейшего обезвоживания продувают сушильным газом, при этом эффективность обезвоживания и сушки, как очевидно, зависит от температуры и скорости газа, продуваемого через осадок. Кроме того, в таких центрифугах с выворачиваемым фильтром, как известно, перед пропусканием сушильного газа через фильтровальный осадок последний продувают подаваемым под относительно высоким давлением газом для образования в нем капилляров, создавая таким образом пути для прохождения сушильного газа.

Далее известны решения, согласно которым в тех случаях, когда центрифуга с выворачиваемым фильтром не обеспечивает достаточного обезвоживания и сушки, последовательно за центрифугой устанавливают термические агрегаты типа сушилки для твердых веществ, в которой для достижения заданной окончательной степени обезвоживания и сушки выгруженную из центрифуги твердую фазу подвергают контактной тепловой обработке нагреванием и/или конвективному теплообмену с потоком сушильного газа. Однако во многих случаях для достижения требуемой степени окончательного обезвоживания (остаточного влагосодержания) требуется также применять стадию окончательной сушки в вакууме. Агломераты твердой фазы можно также дополнительно подвергать разрыхлению путем попеременного приложения вакуума и повышенного давления. Как правило, окончательную сушку или разрыхление агломератов осуществляют под вакуумом в сушилке для твердых веществ, хотя в принципе эти процессы можно проводить и непосредственно в центрифуге с выворачиваемым фильтром.

В качестве сушильного газа можно использовать воздух или другой газ, прежде всего инертный газ. Если в процессе обезвоживания и сушки как в центрифуге с выворачиваемым фильтром, так и в сушилке для твердых веществ сушильный газ загрязняется вредными примесями, то его необходимо либо удалять из процесса в виде отходящего газа, либо направлять в установку для очистки, соответственно регенерации, после чего очищенный сушильный газ можно возвращать в цикл для повторного использования в процессе обезвоживания и сушки в центрифуге и сушилке, сводя тем самым к минимуму расход свежего газа.

При перемещении твердой фазы, предварительно высушенной в центрифуге с выворачиваемым фильтром, в сушилку для твердых веществ крупные агломераты твердой фазы, которые могут образовываться вследствие слишком высокого уплотнения или под действием слишком высоких сил капиллярного сцепления, часто затрудняют такую транспортировку. В этом случае перед поступлением твердых веществ в сушилку агломераты твердой фазы необходимо предварительно разрыхлять, т.е. размельчать.

В обычном режиме центрифуга с выворачиваемым фильтром и сушилка для твердых веществ работают каждая автономно, т.е. для достижения определенного результата при обработке соответствующего конкретного продукта параметры работы каждого из этих аппаратов выбираются независимо от параметров работы другого аппарата, и управление каждым из этих аппаратов также осуществляется независимо. При этом в каждом конкретном случае применения размеры каждого аппарата следует выбирать с учетом возможности получения наихудших результатов, при этом время пребывания в центрифуге или в сушилке может оказаться слишком продолжительным, например, из-за необходимости принимать во внимание возможность загрузки материала неправильного состава.

Поскольку в известных установках ни обезвоживание и сушка, проводимые в центрифуге с выворачиваемым фильтром, ни обезвоживание и сушка, проводимые в сушилке для твердых веществ, не могут быть согласованы друг с другом в отношении достигаемых в них результатов обработки, агрегаты, состоящие из центрифуги с выворачиваемым фильтром и сушилки для твердых веществ, часто работают с относительно низкой производительностью из-за различной для каждого из этих аппаратов продолжительности интервала между периодически выполняемыми операциями, т. е. из-за вынужденного простоя одного из аппаратов при продолжающейся работе другого. Кроме того, такие агрегаты часто проектируют также с излишним запасом прочности в расчете на соблюдение определенных технологических требований, что отрицательно сказывается непосредственно на себестоимости агрегатов и расходах на их эксплуатацию.

Кроме того, при механическом центрифугировании в центрифуге с выворачиваемым фильтром достигается лишь ограниченная степень обезвоживания, что, например, в силу тиксотропных свойств отделенной от смеси твердой фазы может приводить к налипанию, соответственно "припеканию" последней к стенкам в нежелательных местах, и тем самым затруднять дальнейшее перемещение продукта в сушилку. Это обстоятельство также может приводить к нежелательным простоям оборудования. Кроме того, может потребоваться дополнительное оборудование, которое также увеличивает необходимые капиталовложения.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать известную центрифугу с выворачиваемым фильтром указанного в начале описания типа с последовательно установленной за ней сушилкой для твердых веществ таким образом, чтобы и центрифуга, и сушилка для достижения определенной степени обезвоживания в процессе работы взаимно дополняли друг друга, обеспечивая создание синергетического эффекта, при этом необходимо прежде всего оптимизировать использование тепловой энергии сушильного газа.

Указанная задача решается с помощью п.1 формулы изобретения.

Таким образом, основная идея предлагаемого в изобретении решения заключается в том, чтобы при эксплуатации всей установки в зависимости от целевых свойств продукта оптимально распределять работу по сушке между центрифугой с выворачиваемым фильтром и сушилкой для твердых веществ, при необходимости с проведением процессов обезвоживания и сушки не в центрифуге, а в сушилке, и наоборот.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере предпочтительных вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг.1 - схематичное изображение центрифуги с выворачиваемым фильтром с закрытым барабаном и с последовательно установленной за ней сушилкой для твердых веществ и на фиг.2 - центрифуга по фиг.1 с открытым барабаном.

Показанная на чертеже центрифуга 1 с выворачиваемым фильтром имеет кожух 2, внутри которого расположен вращающийся полый вал 3, установленный в подшипниках и приводимый в быстрое вращение двигателем (не показан). Этот полый вал 3 проходит через закрывающую спереди кожух 2 перегородку 4, выходя из нее, и имеет проходящий в осевом направлении шпоночный паз (также не показан на чертеже), который служит направляющей для перемещающейся в осевом направлении шпонки 5. Эта шпонка 5 жестко соединена с валом 6, установленным внутри полого вала 3 с возможностью перемещения в нем. Таким образом этот подвижный вал 6 вращается вместе с полым валом 3, но при этом может перемещаться в последнем в осевом направлении.

С выступающим из перегородки 4 фланцевым концом полого вала 3 жестко соединен вращающийся вместе с этим валом стаканообразный барабан 7 центрифуги. В цилиндрической боковой стенке этого барабана 7 имеются проходящие в радиальном направлении сквозные отверстия. Барабан 7 закрыт с одной стороны дном 8, а с противоположной этому дну 8 торцовой стороны открыт. К краю барабана, окружающему его открытый торец, с обеспечением плотного прилегания крепится один край имеющего в основном форму полого цилиндра тканевого фильтра 9, другой край которого соответствующим образом плотно соединен с основанием 11. Это основание 11 в свою очередь жестко соединено с подвижным валом 6, свободно проходящим сквозь дно 8.

С основанием 11 через распорные пальцы 12, оставляя свободной соответствующую центробежную камеру, жестко соединена закрывающая эту камеру крышка 13, которая в примере по фиг.1 герметично закрывает внутреннее пространство барабана 7, а в примере по фиг.2 вместе с основанием 11 отодвинута от барабана 7 в результате осевого выдвижения вала 6 из полого вала 3. На фиг. 1 тканевый фильтр 9 втянут внутрь барабана 7 и прилегает к его внутренней стенке, а на фиг.2 этот фильтр вывернут наружу.

Закрытый барабан 7 (фиг.1) вращается в определенном отсеке кожуха 2. Жидкость (фильтрат), которая под действием центробежных сил выдавливается из барабана 7, попадает в отводящий трубопровод 14, присоединенный к кожуху 2 гибким сильфоном 15. Отводящий трубопровод 14 можно перекрывать запорным клапаном 16. В другом отсеке кожуха 2, в каковом отсеке, как показано на фиг.2, находятся отодвинутая от барабана крышка 13 с вывернутым наружу тканевым фильтром 9, под действием центробежных сил происходит сброс с этого тканевого фильтра 9 задержанной им твердой фазы, отделенной от жидкости. Этот отсек кожуха 2 соединен гибким сильфоном 17 с сушилкой 10 для твердых веществ. Сушилку 10 с помощью запорного устройства, которым в рассматриваемом примере служит запорный клапан 18, можно герметично отсоединять от кожуха 2. В показанном варианте выполнения между кожухом 2 и сушилкой 10 (над запорным клапаном 18) также предусмотрен дезинтегратор 19, служащий для предварительного измельчения поступающей в сушилку твердой фазы 20. Однако наличие этого дезинтегратора не является обязательным.

Собственно сушилка 10, служащая для приема отделенной центрифугированием и при определенных условиях измельченной твердой фазы 20, имеет емкость 21, нагреваемую, например, электронагревателем 22. При этом тепло от этого электронагревателя путем теплового контакта передается твердой фазе 20, благодаря чему происходит сушка твердой фазы 20.

Снизу емкость 21 закрывается откидной крышкой 23, снабженной перфорацией 24. При открытой крышке 23 высушенная твердая фаза 20 попадает в следующую емкость 25, горловина которой по мере необходимости плотно перекрывается запорным клапаном 26. К горловине емкости 25 может быть присоединен приемный резервуар для продукта, который при открытом запорном клапане 26 заполняется окончательно высушенной твердой фазой 20. Емкость 25 имеет впускной патрубок 27 для сушильного газа, который, поступая в емкость 21 через перфорацию 24 в крышке 23, проходит через находящуюся в этой емкости 21 высушиваемую твердую фазу 20 и отводится из нее по трубопроводу 28.

Центрифуга 1 имеет далее загрузочную трубу 29, служащую для подачи внутрь барабана 7 разделяемой на жидкую и твердую фазы суспензии (фиг.1) и входящую в показанном на фиг.2 рабочем состоянии в отверстие 31 подвижного вала 6, при этом перемещение вала 6, а тем самым и открытие и закрытие барабана 7 осуществляется, например, гидравлически, с помощью (не показанных и расположенных на чертеже справа) приводных двигателей.

При работе, т. е. в процессе центрифугирования, центрифуга 1 занимает положение, показанное на фиг.1. Подвижный вал 6 при этом отведен в полый вал 3, в результате чего тканевый фильтр 9 втянут внутрь барабана, где он перекрывает сквозные отверстия в стенке последнего. Крышка 13 центробежной камеры при этом закрывает открытый торец барабана 7. При быстром вращении барабана 7 по загрузочной трубе 29 непрерывно подается фильтруемая суспензия. Жидкие компоненты этой суспензии проходят в виде фильтрата сквозь тканевый фильтр 9 и сквозные отверстия в стенке барабана, попадая в полость, ограниченную кожухом 2, откуда затем они поступают в отводящий трубопровод 14. Твердые частицы суспензии задерживаются тканевым фильтром 9 в виде фильтровального осадка.

Затем при последующем, обычно более медленном, вращении барабана 7 и после отключения подачи суспензии по загрузочной трубе 29 с помощью клапана 30 вал 6 в соответствии с фиг.2 перемещается (влево), в результате чего тканевый фильтр 9 выворачивается наружу, а задержанные им твердые частицы фильтровального осадка под действием центробежных сил отбрасываются радиально наружу. Твердые частицы при открытом запорном клапане 18 попадают, необязательно после прохождения через дезинтегратор 19, если он предусмотрен, в емкость 21 сушилки 10, где вышеуказанным образом происходят дальнейшие обезвоживание и сушка твердой фазы 20.

По окончании обусловленного действием центробежных сил сброса твердой фазы 20 с тканевого фильтра 9 центрифуга при отводе вала 6 назад снова переводится в показанное на фиг.1 рабочее положение, а тканевый фильтр 9 при этом втягивается в противоположном направлении обратно в барабан 7. Таким образом центрифуга может работать с постоянно вращающимся барабаном 7.

Описанная установка, включая кожух 2 и барабан 7, имеет жесткую конструкцию и опирается на горизонтальную ось 32 с возможностью поворота вокруг нее. Ось 32 в свою очередь расположена на упругом амортизирующем элементе 33, который установлен на стационарном, например, соединенном с грунтом, цоколе 34. Между кожухом 2 и цоколем 34 на некотором расстоянии от оси 32 расположен динамометрический элемент 35. Таким образом вся эта конструкция действует по типу рычажных весов следующим образом: при подаче субстанции по загрузочной трубе 29 в барабан 7 та сторона центрифуги 1, которая расположена слева от оси 32, нагружается, и эта нагрузка соответствующим образом передается на расположенный справа от оси 32 динамометрический элемент 35, работающий, например, на растяжение. Измеряемый таким путем вес может использоваться для контроля количества суспензии, загружаемой в барабан 7. Динамометрический элемент 35 может использоваться также в качестве датчика, измеряющего достигнутую на текущий момент степень обезвоживания твердой фазы, поскольку по мере отделения жидкости центрифугированием происходит, как очевидно, уменьшение веса этой твердой фазы.

Вышеупомянутые сильфоны 15, 17 на отводящем фильтрат трубопроводе 14 и на сушилке 10 исключают возникновение препятствующих взвешиванию помех, поскольку они устраняют жесткие кинематические связи "рычажных весов" с неподвижными трубопроводом 14 и сушилкой 10. Аналогичное устраняющее жесткие кинематические связи устройство (на чертеже не показано), как очевидно, предусмотрено и на загрузочной трубе 29 и представляет собой, например, также выполненный в виде сильфона рукав, который расположен вне кожуха 2 и образует часть загрузочной трубы 29.

Как показано на чертежах, загрузочная труба 29 соединена с трубопроводом 41, по которому внутрь барабана 7 может подаваться газ. С этой целью свободный конец загрузочной трубы 29 на участке, где она входит в барабан 7, газонепроницаемо уплотнен поворотным уплотнением 42. Благодаря этому внутрь барабана 7 можно нагнетать под относительно высоким давлением газ, который служит для продувки еще заполненных влагой капилляров твердой фазы (фильтровального осадка), осевшей на тканевый фильтр 9. Кроме того, по трубопроводу 41 в закрытый барабан 7 можно подавать предварительно нагретый до определенной температуры сушильный газ, который, проходя через осадок на фильтре, обеспечивает сушку твердой фазы. Отходящий газ, прошедший сквозь твердую фазу, отводится по выпускному патрубку 43 и по каналу 44. Таким образом чисто механическую центробежную сушку можно объединить с сушкой путем конвективного теплообмена с потоком газа. Кроме того, фильтровальный осадок можно также продувать сжатым газом для образования в нем капилляров.

Противоположный загрузочной трубе 29 конец трубопровода 41, в котором установлен запорный клапан 45, соединен с устройством 46, служащим для подачи газов, предназначенных для указанных целей. Это устройство 46 помимо источника газа содержит (известные и не показанные на чертеже) компрессор и нагреватели, предназначенные для доведения давления и температуры подаваемого по загрузочной трубе 29 газа до заданных значений. Это устройство 46 одновременно служит также для регенерации поступающего по газоотводному каналу 44 отходящего газа. С этой целью в устройстве 46 имеются, в частности, известные средства для обезвоживания (конденсаторы), средства для фильтрации, скрубберы, адсорберы и т.п. Таким образом, газ циркулирует по замкнутому контуру и после регенерации снова подается по трубопроводу 41 в центрифугу 1.

Из устройства 46 сушильный газ можно подавать по трубопроводу 47, который соединен с впускным патрубком 27 на емкости 25 и в котором установлен клапан 48, в сушилку 10, где он при прохождении сквозь твердую фазу 20 обеспечивает ее сушку, после чего этот газ отводится по трубопроводу 28. По трубопроводу 28, как показано на чертеже, отходящий газ, насыщенный влагой, подается обратно в устройство 46, где он снова подвергается регенерации, а затем по трубопроводу 47 снова подается в сушилку 10, совершая таким путем полный кругооборот по замкнутому контуру.

В трубопроводе 28 по ходу потока газа после сушилки 10 установлен фильтр 51 для улавливания вредных составляющих газа. При этом предусмотрена возможность обратной продувки фильтра 51 через ответвляющийся от трубопровода 41 трубопровод 52 с клапаном 53. Во время обратной продувки установленный в трубопроводе 28 клапан 54 закрыт.

От трубопровода 28, в котором вблизи устройства 46 установлен еще один клапан 55, ответвляется имеющий клапан 57 трубопровод 56, в котором установлен вакуумный насос 58 (откачивающий насос) и который проходит обратно к устройству 46, благодаря чему в последнем можно регенерировать также газ, откачиваемый вакуумным насосом 58. Тем самым при закрытых клапанах 53, 55 и открытых клапанах 54, 57 в емкости 21 сушилки 10 можно создать вакуум (разрежение), который способствует обезвоживанию твердой фазы 20 в емкости 21. Обычно в этом случае клапан 48 в трубопроводе 47 закрыт. Однако может оказаться целесообразным незначительно открывать клапан 48, чтобы сушильный газ поступал по трубопроводу 47 в небольшом количестве и проходил через твердую фазу 20 в виде так называемого "ползучего газа". Такой медленно протекающий газ ("ползучий" газ) служит для более эффективного увлечения и отвода по трубопроводу 28 образующихся в вакууме паров.

С помощью вакуумного насоса 58, создавая соответствующее разрежение в трубопроводе 28, к твердой фазе 20 в емкости 21 можно циклически прикладывать избыточное/пониженное давление, что приводит к разрыхлению или измельчению агломератов твердой фазы 20. Причиной этого является давление пара, возникающее в агломератах твердой фазы 20. Для обеспечения такого разрыхления (или дезинтеграции) путем циклического приложения переменного давления при вышеописанных условиях создания вакуума попеременно открывают и закрывают клапан 54 на трубопроводе 28 и клапан 48 на трубопроводе 47. Клапаны 54 и 48 соединены с этой целью с соответствующими управляющими устройствами 61, соответственно 62.

В показанной на чертеже установке помимо уже упомянутого датчика, выполненного в виде динамометрического элемента 35 и служащего, например, для определения степени обезвоживания, имеются и другие датчики, указанные ниже. В трубопроводе 47 расположен датчик 63, служащий для измерения давления и/или температуры сушильного газа, подводимого по этому трубопроводу 47. Другие датчики 64, установленные на сушилке 10, служат для определения температуры и/или остаточного влагосодержания твердой фазы 20, соответственно температуры и/или остаточного влагосодержания отходящего газа, отводимого из сушилки 10. Далее, на отводящем трубопроводе 14 для жидкости установлен датчик 65, с помощью которого определяется расход и/или значение рН фильтрата. Датчик 66 на валу 3 центрифуги 1 служит для измерения угловой скорости барабана 7. С помощью датчика 67, предусмотренного в газоотводном канале 44, можно определять температуру отходящего газа и его влагосодержание. Датчик 68, установленный в трубопроводе 41, служит для определения давления и влагосодержания газа, поступающего в барабан 7 по загрузочной трубе 29. И, наконец, на самой загрузочной трубе 29 установлен датчик 69, с помощью которого определяется количество подаваемой суспензии и/или ее температура. Все эти датчики, к числу которых при необходимости могут быть добавлены и другие датчики, соединены соответствующими кабелями, которые для упрощения на чертеже не показаны, с блоком 71 управления, который соединен с устройством 46, служащим для подачи и регенерации необходимых для работы установки газов. Этот блок 71 управления является известным программируемым устройством, позволяющим в автоматическом режиме управлять работой описанной выше установки путем контроля за ходом протекающих в ней процессов и при необходимости авторегулировки их параметров, при этом особое внимание уделяется прежде всего соответствующему взаимному согласованию длительности и интенсивности протекающих по отдельности процессов сушки, например, согласованию таких параметров, как длительность процесса центрифугирования или продолжительность подвода сушильного газа по трубопроводу 47. Более подробно эти процессы управления рассмотрены ниже.

Для надежной работы описанной установки, предназначенной для разделения смеси жидкой и твердой фаз с последующим обезвоживанием и сушкой твердой фазы, важную роль играет обеспечение герметичного механического соединения центрифуги 1 от сушилки 10 с помощью запорного элемента, выполненного в виде запорного клапана 18. Хотя центрифуга 1 с выворачиваемым фильтром и сушилка 10 для твердых веществ и образуют единый агрегат или единую систему, тем не менее и центрифугу 1, и сушилку 10 по отдельности можно рассматривать как две различные замкнутые системы.

Все процессы, которые протекают в сушилке 10 и цель которых состоит в сушке твердой фазы, не влияют на процессы, одновременно протекающие в центрифуге 1. К процессам сушки в сушилке 10, помимо уже упомянутых контактной сушки (нагреватель 22), конвективной сушки (подвод сушильного газа по трубопроводу 47) и вакуумной сушки (вакуумный насос 58), можно также отнести сушку в кипящем или летучем слое, который создается в емкости 21 сушилки 10 сушильным газом, подаваемым по трубопроводу 47 под соответствующим высоким давлением. Благодаря отделению обеих систем запорным клапаном 18 процессы, происходящие в сушилке 10, в остальном не оказывают влияния на управление загрузкой барабана 7, которое можно осуществлять, например, гравиметрически или радиометрически (гамма-лучи), а также на поток газа, при необходимости подаваемого в кожух 2 с целью герметизации.

Повторное использование газов после их регенерации в устройстве 46, подаваемых по трубопроводам 41 и 47 и отводимых по каналу 44, соответственно по трубопроводу 28, как это показано на чертежах и описано выше, позволяет наиболее эффективно и оптимально с точки зрения экономии энергии, т.е. наиболее экономично, распределять соответствующие газы между обеими системами - центрифугой 1 и сушилкой 10.

Ниже такое распределение потока газа поясняется на примере, причем это распределение осуществляется как в центрифуге 1, так и в сушилке 10 в две стадии.

В центрифуге 1 на первой стадии осуществляется загрузка, промежуточное центрифугирование, промывка и окончательное центрифугирование, при необходимости центрифугирование под давлением. На этой стадии для проведения ни одного из указанных процессов, за исключением центрифугирования под давлением, не требуется газ, а при центрифугировании под давлением требуется лишь небольшое его количество.

На второй стадии через твердую фазу (фильтровальный осадок) с целью его конвективной сушки продувают газ. Результат сушки зависит при этом как от свойств газа (влагосодержание, температура), так и от его объема или количества и скорости пропускания через твердую фазу. На этой стадии требуется относительно высокий расход газа.

Условия в сушилке 10 диаметрально противоположны условиям, которые необходимо создавать в вышеописанных процессах, протекающих в центрифуге 1. На первой стадии твердую фазу 20 в емкости 21 продувают газом с высоким расходом и даже в том случае, если применяется контактная сушка с нагревом от нагревателя 22. Когда затем на второй стадии в сушилке 10 осуществляется окончательная сушка под вакуумом, то теоретически продувка газом вообще не требуется. Однако, как уже упоминалось выше, через твердую фазу 20 целесообразно пропускать небольшое количество газа, так называемого "ползучего газа", поскольку благодаря этому облегчается унос остаточного количества жидкости, испаряющейся под вакуумом. Таким образом, на этой второй стадии практически либо вообще не требуется использование газа, либо требуется его лишь крайне незначительное количество.

Энергетически оптимальное разделение всего процесса на процессы обезвоживания и сушки, а также их разделение на вышеописанные стадии можно определить опытным путем, при этом могут учитываться как технологические параметры, так и различного рода издержки. Однако полученные таким путем результаты касательно вышеупомянутого разделения часто оказываются оптимальными только для определенного момента всего процесса. Многие продукты распределены в суспензии негомогенно или, например, имеют неоднородный гранулометрический состав, что обусловлено их кристаллизацией с неравномерным наращиванием слоев на зародыш кристаллизации или разрушением зерен. Кроме того, на установках описанного выше типа имеет место частая смена обрабатываемых в них продуктов, при этом оптимальные рабочие параметры требуется каждый раз определять заново.

Оптимальное разделение процесса сушки на отдельные стадии как в центрифуге 1, так и в сушилке 10 обеспечивается за счет автоматического управления процессом благодаря наличию контура регулирования, как описано выше, в котором, как это также указано выше, применяется несколько датчиков и блок 71 управления, который соединен с устройством 46, служащим источником сушильного газа. Такое управление обеспечивает минимальные общие затраты времени на полное разделение жидкой и твердой фаз, включая обезвоживание и сушку твердой фазы, а именно при условии непрерывного контроля за процессами обезвоживания и сушки твердой фазы в центрифуге 1 и в сушилке 10 датчиками температуры, влажности, веса, расхода, давления и т.д. Измеренные этими датчиками значения параметров затем постоянно сравниваются с заданными значениями параметров обезвоживания и сушки, которые должны быть достигнуты как в центрифуге 1, так и в сушилке 10. Эти заданные значения в свою очередь рассчитываются на основании известных или определенных опытным путем рабочих параметров, которые являются основополагающими факторами, влияющими на эффективность и рентабельность обезвоживания и сушки.

По достижении заданных целевых значений параметров процесс сушки в сушилке 10 оканчивается и одновременно с ним прерывается процесс сушки в центрифуге 1. Затем путем открывания откидной крышки материал выгружается из сушилки 10, а из центрифуги 1 в сушилку 10 подается новая порция предварительно высушенной твердой фазы.

Если в процессе сушки в сушилке 10 заданные значения еще не достигнуты, даже при условии достижения в центрифуге 1 заданного для нее значения, то результат сушки в центрифуге 1 можно улучшить, например, повысив расход газа в барабане 7, повысив температуру сушильного газа и т.п. Равным образом можно также увеличить частоту вращения центрифуги, повысив тем самым степень механической сушки (обезвоживания). Такое решение обеспечивает подачу в сушилку предварительно высушенного до более высокой степени продукта, что позволяет сократить время пребывания этого продукта в сушилке при проводимой в ней последующей сушке. Благодаря этому достигается соразмерная, взаимно согласованная продолжительность работы центрифуги 1 и сушилки 10. И наоборот, в случае достижения заданных значений параметров в сушилке 10 до достижения заданных значений в центрифуге 1, рабочие параметры сушилки 10 можно соответствующим образом перенастроить. Для достижения взаимно согласованного или синергетического взаимодействия обоих этих аппаратов возможна также одновременная перенастройка рабочих параметров как центрифуги 1, так и сушилки 10.

Предлагаемое в изобретении решение позволяет оптимизировать сами системы, образованные центрифугой 1 и сушилкой 10, например, с целью минимизации их общего времени работы, при этом длительность и степень обезвоживания, достигаемая механически путем центрифугирования, и длительность и степень обезвоживания, достигаемые термически с помощью сушильного газа, могут значительно варьироваться от одной партии загружаемого материала к другой.

Управление технологическим процессом, проводимым на установке, состоящей из центрифуги 1 с выворачиваемым фильтром и сушилки 10 для твердых веществ, в принципе можно также осуществлять путем задания для каждого конкретного продукта экспериментально определенной продолжительности обработки и по истечении этих периодов времени прекращать процессы обезвоживания и сушки в центрифуге 1 и в сушилке 10. Так, например, продолжительность обезвоживания и сушки в центрифуге 1 и в сушилке 10 можно разделить в соотношении 1:1 или же в других соотношениях в зависимости от имеющихся технологических условий и заданных значений параметров при соблюдении максимально экономичного и рационального режима работы.

Формула изобретения

1. Центрифуга с выворачиваемым фильтром, предназначенная для разделения состоящих из жидкой и твердой фаз смесей, с последовательно установленной за ней сушилкой для твердых веществ, причем в этой центрифуге центрифугированием, продувкой сжатым газом и конвективным теплообменом с потоком сушильного газа, а в сушилке для твердых веществ конвективным теплообменом с потоком сушильного газа происходит обезвоживание и сушка твердой фазы, отличающаяся тем, что указанные центрифуга (1) и сушилка (10) объединены в единый агрегат с возможностью их герметичного отсоединения друг от друга запорным устройством (18), на центрифуге (1) и сушилке (10) установлены датчики (35, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) для измерения достигнутой в каждой из них степени обезвоживания и сушки, а также других рабочих параметров, таких, например, как вес содержимого барабана, давление, температура, расход и/или величина рН фильтрата, частота вращения, влагосодержание, количество подаваемой суспензии, и предусмотрен общий блок (71) управления, который служит для обработки измеренных указанными датчиками значений параметров и регулирования в зависимости от них рабочих параметров, например, частоты вращения барабана центрифуги (1), давления газа, скорости потока газа и/или температуры газа, а также при необходимости температуры контактирующих с твердой фазой (20) поверхностей (емкость 21), при этом блок управления осуществляет регулирование этих рабочих параметров в автоматическом режиме, обеспечивая взаимное согласование затрачиваемых на обезвоживание и сушку в центрифуге (1) и в сушилке (10) периодов времени и одновременно с этим обеспечивая экономически оптимальное распределение механической энергии центрифугирования и термических энергий в центрифуге (1) и сушилке (10) соответственно.

2. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что центрифуга (1) и сушилка (10) соединены с общим устройством (46), служащим источником подачи необходимого газа.

3. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что центрифуга (1) и сушилка (10) соединены с общим устройством (46), предназначенным для регенерации необходимого газа.

4. Центрифуга по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что блок (71) управления соединен с устройством (46) для автоматического задания продолжительности обработки и распределения энергий в центрифуге (1) и сушилке (10).

5. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что у сушилки (10) предусмотрен нагреватель (22), служащий для нагревания твердой фазы (20) за счет теплового контакта.

6. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что между центрифугой (1) и сушилкой (10) установлен дезинтегратор (19).

7. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что за счет попеременного создания избыточного и пониженного давлений в трубопроводах (47, 28) твердая фаза (20) подвергается действию переменного давления и, благодаря этому, разрыхляется.

8. Центрифуга по п. 4, отличающаяся тем, что блок (71) управления выполнен с возможностью ввода в него фиксированных периодов времени обработки, по истечении которых соответствующие процессы обезвоживания и сушки в центрифуге (1) и сушилке (10) заканчиваются.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2