Туннельная сушилка

Ленточные сушилки громоздки (подобно туннельным сушилкам) и  сложны в обслуживании главным образом  из-за перекосов и растяжения лент; их удельная производительность (на 1м² поверхности ленты) невелика, а удельные расходы тепла (на 1 кг испаренной влаги) довольно высоки. Кроме того, они непригодны для сушки пастообразных материалов, поэтому для этой цели их используют в комбинации с вальцовыми сушилками (см. ниже).                                  

В некоторых современных  конструкциях ленточных сушилок применяется в качестве сушильного агента перегретый пар, иногда — в смеси с топочными газами, В этом случае уменьшается диффузионное сопротивление газовой пленки, что должно приводить к повышению коэффициентов тепло и массоотдачи. Сушка перегретым паром представляет интерес для горючих и окисляющихся, а также для полимерных материалов (при удалении из них органических растворителей и рекуперации последних), хотя и требует герметизации всей установки.

Удельный расход теплоты  на сушку Q - 6400…7000кДж/кг испаренной влаги, температура сушильного агента на входе в сушилку – 450⁰С, на выходе 140⁰С длительность сушки  около 40 минут.

Рис.4.Ленточная  сушилка: 1 - камера сушилки; 2 – бесконечная лента;3 – ведущие барабаны; 4 – ведомые барабаны; 5 – калорифер; 6 – питатель; 7 – опорные ролики;

 

Барабанные  сушилки. Эти сушилки широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов (минеральных солей, фосфоритов и др.)

Барабанная сушилка (рис.6) имеет цилиндрический барабан 1, установленный с небольшим наклоном к горизонту (1/18-1/50) и опирающийся с помощью бандаже 2 на ролики 3. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 4 и редуктор. Число оборотов барабана обычно не превышает 5-8 мин^-1, положение его в осевом направлении фиксируется упорными роликами 5. Материал подаётся в барабан питателем 6, предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями 7 приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала  по сечению барабана, а также его тесное  соприкосновение  при пересыпании с сушильным агентом - топочными газами.

Рис. 5. Барабанная сушилка: 1 - барабан; 2 - бандажи; 3 - опорные ролики; 4 - передача; 5 - опорно-упорные ролики: 6—питатель; 7 - лопасти: 8 - вентилятор; 9 - циклон: 10 - разгрузочная камера; 11 - разгрузочное устройство.

Газы и материал особенно часто движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с материалом, имеющим наибольшую влажность. Чтобы избежать усиленного уноса пыли с газами,  последние просасываются через барабан вентилятором 8 со средней скоростью, не превышающей 2 - 3 м/сек. Перед выбросом  в атмосферу отработанные газы очищаются от пыли в циклоне 9. На концах барабана часто устанавливают уплотнительные устройства (например, лабиринтные), затрудняющие утечку сушильного агента.

У разгрузочного конца  барабана имеется подпорное устройство в виде сплошного кольца или кольца, образованного кольцеобразно расположенными поворотными лопатками (в виде жалюзи). Назначение этого кольца — поддерживать определенную степень заполнения барабана материалом; как правило, степень заполнения не превышает 20%. Время пребывания обычно регулируется скоростью вращения барабана и реже — изменением угла его  наклона. Высушенный материал удаляется из камеры 10 через разгрузочное устройство 11, с помощью которого герметизируется камера 10 и предотвращается поступление в неё воздуха извне. Подсосы воздуха привели бы к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором 5.

Устройство внутренней насадки (рис. 7) барабана зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

 

 

Рис. 6. Типы насадок  барабанных сушилок: а - подъемно-лопастная; б  - секторная; в, г -  распределительная; д — перевалочная.

 

Подъемно-лопастная насадка  используется для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов, а секторная насадка — для малосыпучих и крупнокусковых материалов с большой плотностью. Для мелкокусковых, сильно сыпучих материалов широко применяются распределительные насадки. Сушка тонкоизмельченных, пылящих материалов производится в барабанах, имеющих перевалочную насадку с закрытыми ячейками. Иногда используют комбинированные насадки, например, подъемно-лопастную (в передней части аппарата) и распределительную.

Типы  промышленных барабанных сушилок разнообразны: сушилки, работающие при противотоке сушильного агента и материала, с использованием воздуха в качестве сушильного агента, контактные барабанные сушилки (см. ниже) и др

Удельный расход теплоты  на сушку Q - 3700…5800кДж/кг испаренной влаги, температура сушильного агента на входе в сушилку – 600…900⁰С, на выходе 80…100⁰С длительность сушки  около 10…40 минут.

Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем. Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки. Сушилки с кипящим слоем в настоящее время успешно применяются не только для сильно сыпучих зернистых материалов, но и материалов, подверженных комкованию.

 

Рис. 7. Однокамерная: сушилка с кипящим слоем: 1—бункер;  2—питатель;  3—газораспределительная  решетка;  4—камера  сушилки; 5 — смесительная камера; 6—вентилятор; 7 — штуцер для выгрузки высушенного материала; 8 — транспортер; 9 — циклон; 10 — батарейный пылеуловитель.

 

Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия (рис.8). Высушиваемый материал подается из бункера питателем 2 в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке 3 в Камере 4 сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру 5 вентилятором 6, проходит с заданной скоростью через отверстия решетки 3 и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдо-ожиженном) состоянии. Высушенный, материал ссыпается через штуцер 7 несколько выше решетки 3 и удаляется транспортером 8. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне 9 и батарейном пылеуловителе 10, после чего выбрасываются в атмосферу.

В сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается  значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его средней величины. Поэтому применяют сушилки с расширяющимся к верху сечением, например коническим, как показано, на рис.8. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху — быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.

 

Распылительные сушилки. В этих сушилках достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15—30 сек).

В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности  частиц материала, несмотря на высокую  температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. Таким образом, Достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет.

 Распыление осуществляется  механическими и пневматическими  форсунками, а также с помощью центробежных дисков} скорость вращения которых составляет 4000—20 000 оборотов в 1 мин.

Рис. 8. Распылительная сушилка: 1 — камера сушилки: .2—форсунка; 3 — шнек для выгрузки высушенного материала; 4 — циклон; 5 — рукавный фильтр; К — вентилятор; 7 — калорифер.

В распылительной сушилке (рис. 11) материал подается в камеру 1 через форсунку 2. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон) осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3 .Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 4 и рукавном фильтре 5 выбрасывается в атмосферу.

Распыление центробежными  дисками (без давления) пригодно для  диспергирования суспензий и  вязких жидкостей, но требует значительно  большего расхода энергии, чем механическое распыливание. Распыливание механическими форсунками, в которые жидкость подается насосом под давлением 30—200 атм. более экономично, но применяется только для жидкостей, не содержащих твердых взвесей, вследствие чувствительности этих форсунок к засорению. Распыление пневматическими форсунками работающими с помощью сжатого воздуха под. давлением .около 6 атм, хотя и пригодно для загрязненных жидкостей, но наиболее дорого из-за большого расхода энергии; кроме того, его недостатком является неоднородность распыления.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока  и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как  позволяет производить сушку  при высоких температурах без  перегрева материала, причем скорость осаждения частиц складывается в этом случае из скорости и их витания и скорости сушильного агента.

Удельный расход теплоты на сушку  Q - 5000…6000кДж/кг испаренной влаги, температура сушильного агента на входе в сушилку – 700…900⁰С, на выходе 120…150⁰С длительность сушки 3…30 секунд.

 

Пневматические  сушилки. Для сушки во взвешенном состоянии зернистых (неслипающихся) и кристаллических материалов применяют также пневматические сушилки. Сушка осуществляется в вертикальной трубе длиной до 20 м. Частицы материала движутся в потоке нагретого воздуха (или топочных газов), скорость которого превышает скорость витания частиц и составляет 10-30 м/сек. В подобных трубах-сушилках процесс сушки длится секунды и за такое короткое время из материала удается испарить только часть свободной влаги.

В пневматической сушилке (рис.12) материал из бункера 1 подается питателем 2 в трубу З и увлекается потоком воздуха, который нагнетается вентилятором 4 и нагревается в калорифере 5. Воздух выносит высохший материал в сборник-амортизатор 6 и затем в циклон 7, где отделяется от частиц материала. Высушенный материал удаляется с помощью разгрузочного устройства 8. Отработанный воздух для окончательной очистки от пыли проходит через фильтр 9, после чего удаляется в атмосферу.

 

Рис9. Пневматическая сушилка: 1 – бункер; 2 – питатель; 3 – труба; 4 – вентилятор; 5 – калорифер; 6 – сборник-амортизатор; 7 – циклон; 8 – разгрузочное устройство; 9 – фильтр;

Расход энергии в  пневматических сушилках значителен, причем он снижается с уменьшением размера частиц материала, который не должен превышать 8—10 мм. Для сушки материалов с крупными частицами, а также для удаления из материала связанной влаги пневматические сушилки комбинируют с сушилками других типов. Таким образом, несмотря на компактность и простоту устройства, область применения пневматических сушилок ограничена условиями, указанными выше.

Удельный расход теплоты  на сушку Q - 500…1000кДж/кг испаренной влаги, температура сушильного агента на входе в сушилку – 150…400⁰С, на выходе 50…150⁰С длительность сушки  до нескольких секунд.

Таким образом, можно  сделать вывод, что наименее энергоемкими являются пневматические; наиболее энергоемкие  установки для сушки готовых  изделий (камерные, тоннельные, ленточные  и др.), Барабанные сушилки, сушилки с псевдоожиженным слоем, с пневмотранспортом материала занимают по энергозатратам промежуточное положение. Что касается длительности сушки, то она наибольшая опять у сушилок для сушки готовых изделий и составляет десятки часов и даже суток, наименьшее время сушки у сушилок с псевдоожиженным слоем и с пневмотранспартом материала и составляет до нескольких секунд, остальные сушилки занимают промежуточное положение.

 

6. Расчет часовой нагрузки и количества испаряемой влаги

Для определения часовой производительности сушила принимаем: количество рабочих дней в году – 350, брак при сушке и обжиге – 5%. Тогда часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

Потери при прокаливании в процессе обжига составляют 10%, то часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

Поступает в сушило влажных  изделий

Выходит из сушила высушенных изделий

Часовое количество испаряемой влаги находим по формуле

 

7. Расход сухого воздуха для теоретического процесса сушки

Начальный параметры  воздуха, поступающего в сушило, , конечный, на выходе из сушила, . Место расположения проектируемой сушилки – город Ростов-на-Дону, для которого характерны следующие параметры воздуха для зимних и летних условий:

Город	Январь		Июль
		j0		j0
Ростов-на-Дону	-6,1	89	+23,7	59