Классификация сушильных установок

Основы термодинамики и теплотехники

Гр.ПТН-0-18

 

Конспект лекции

Тема 8.2. Основы теории сушки – часть III.

Классификация сушильных установок силикатной промышленности. Виды теплоносителей и их сравнительная характеристика.

Аннотация: Приведена расширенная классификация сушильных установок силикатной промышленности.

Дана краткая характеристика и приведены принципиальные схемы наиболее применяемых сушильных установок для сушки мелкокусковых, сыпучих материалов: глина, песок, щебень, известняк, уголь и т.п.

Также рассмотрены более подробно сушильные установки для формованных изделий: кирпич, строительная керамика, бытовая керамическая посуда.

Дана краткая характеристика теплоносителей, используемых при процессах сушки материалов и изделий силикатной промышленности.

Классификация сушильных установок

 силикатной промышленности

Сушильные установки (СУ) объединяют (классифицируют) в группы по ряду характерных признаков:

· По способу подвода тепла;

· По конструктивному и технологическому исполнению;

· По взаимному направлению движения сушимого материала (изделий) и сушильного агента (СА);

· По цикличности и т.п.

1. По способу подвода тепла к сушильному материалу различают следующие виды сушки:

- конвективная сушка - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом являющимся одновременно тепло- и влагоносителем (подводит тепло и отводит влагу). В качестве сушильного агента обычно используют нагретый воздух или топочные газы (часто в смеси с воздухом);

- контактная  сушка - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

 - радиационная сушка - путем передачи тепла излучением;

- диэлектрическая сушка - путем нагревания материала – диэлектрика в переменном электрическом поле высокой частоты;

 - сублимационная сушка - в этом случае влага из замороженного материала переходит в парообразное состояние, минуя жидкое (сублимирует). Процесс осуществляется в глубоком вакууме.

    Последние три вида сушки относят к специальным. Наиболее широко распространена в силикатной промышленности конвективная сушка. Высушиваемый материал при этом находится в контакте с влажным газом (в большинстве случаев с воздухом).

 

2.   По кратности циркуляции теплоносителя в рабочем пространстве:

- на сушилки с однократной и многократной циркуляцией.

3. В зависимости от взаимного направления движения высушиваемого материала и сушильного агента:

- СУ могут быть прямоточные, противоточные, с перекрестным движением;

4. По направлению движения газовых потоков в рабочем пространстве – с вертикальным, горизонтальным, зигзагообразным направлениями;

5. По виду теплоносителя: с обогревом горячим воздухом, дымовыми газами, паром, электрическим током;

6. По давлению в сушильной камере: атмосферные, вакуумные, под избыточным давлением;

7. По виду высушиваемого материала:

- СУ для сушки кусковых, порошкообразных материалов, суспензий, штучных изделий;

    8. По конструкции – распылительные (для суспензии), газослоевы е – для кусковых и сыпучих материалов с сушкой в фильтрующем, кипящем и виброкипящем слоях; барабанные – для кусковых и сыпучих материалов, камерные, туннельные и конвеерные – для формованных и листовых материалов.

    Рассмотрим отдельные типы сушильных установок (СУ), которые нашли наибольшее применение в силикатной промышленности.

I. Барабанные сушилки.

 

Барабанные сушилки используют для сушки мелкокусковых, сыпучих материалов и порошков: это глины, песок, шлак, известняк, гравий, щебень, уголь и др. сыпучих фракций.

Для сушки подобных материалов используют также:

· Распылительные сушилки;

· пневматические.

 

Барабанные сушилки.

Данные сушилки являются непрерывными, по большей части атмосферными, но в определенных случаях вакуумными, в качестве сушильного агента, как правило, используют топочные газы, движущиеся в одном направлении с зернистым или кусковым материалом.

Топочные газы могут образовываться непосредственно в топке 1 барабанной сушилки (рис.1) при сжигании топлива (обычно природного газа), поступающего через штуцер 2, в воздухе, входящем через штуцер 3. Если температура топочных газов слишком велика, то они смешиваются с дополнительным количеством воздуха, поступающего через штуцер 4, в смесительной камере 5 и проходят в цилиндрический барабан 7. Туда же через питатель 6 подается влажный материал. Прямоточное движение сушильного агента сушильного агента и высушиваемого материала позволяет избегать излишнего перегрева последнего, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с наиболее влажным и холодным материалом. Барабан 7 расположен под углом к горизонту (1-7°) и вращается с малой скоростью (5-8 об/мин) за счет электродвигателя 9, шестеренной передачи 10 с редуктором и зубчатого венца 8, обеспечивая перемешивание материала и его перемещение вдоль барабана. Время пребывания материала в барабане определенной длины (до 27 м) регулируется углом его наклона и скоростью вращения. Высушенный материал и отработанные газы поступают в разгрузочную камеру. Газ отделяется от мелких частиц материала в циклоне 12 и отсасывается вакуум – насосом 13, а материал отводится через штуцеры 14.

 

 

 

Даже если сушилку можно считать атмосферной (давление в ней близко к атмосферному), она, тем не менее, работает под небольшим разрежением, так как газы не нагнетаются, а отсасываются из нее. Это препятствует утечке топочных газов через неплотности соединений.

Необходимый уровень заполнения барабана материалом (»20%) обеспечивается подпорным кольцом 15, устанавливаемым на выходе из барабана. Для лучшего перемешивания материала и создания большей поверхности контакта фаз в барабан помещают насадку, захватывающую материал при вращении барабана и распределяющую его по всему сечению последнего. Вид насадки определяется размером, формой и свойствами материала.

При сушке крупнокусковых материалов, склонных к налипанию внутри, на стенках барабана устанавливают продольные лопасти (подъемно- лопастная система). При сушке мелкокусковых материалов по всему сечению барабана устанавливают полки, обеспечивающие надежное перемешивание материала (распределительная система). Для очень мелкого материала, склонного к пылению, применяют закрытую ячейковую систему внутренних устройств, в которой материал только переваливается при вращении барабана при небольшой высоте падения. Ячейки не сообщаются между собой.

Для повышения равномерности сушки материала, производительности барабана и частичного совмещения сушки и размола применяют навеску цепей, которые заменяют некоторую часть внутренних перегородок по длине барабана. При вращении барабана цепи разбивают крупные куски куски глины или других пород.

На рис.2 представлены различные формы насадок.

II. Распылительные сушилки

 

Распылительные сушилки. Основная особенность данных сушилок заключается в их назначении – сушке жидких (например, раствор полимера) и пастообразных материалов. Диспергирование материала в сушильном агенте производится в распылителе 2 (рис.3) с помощью форсунок или вращающихся дисков. Сушильный агент с высокой температурой (топочные газы или нагретый воздух) подается в камеру 1 через штуцер 3. Как правило, организуется прямоточное движение фаз, обеспечивающее контакт наиболее горячего сушильного агента с жидким высокодисперсным материалом (капли диаметром 20 -60 мкм) при достаточно «мягких» условиях, так как температура материала в первом периоде сушки близка к температуре мокрого термометра. Интенсивность сушки при этом чрезвычайно высока, что позволяет за очень малое время пребывания материала в аппарате (15-30 секунд) достигнуть необходимого высушивания материала и превращения его в твердый порошкообразный продукт, отводимый через штуцер 4. Отработанный сушильный агент очищается от частиц материала предварительно в циклоне 6 и окончательно в рукавном фильтре 7. Высушенный материал выгружается с помощью шнека 8.

 

 

 

 

III.   Пневматические сушилки

 

Сушилки с кипящим (псевдосжиженным) слоем.  Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата 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.

Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия (рис.4), высушиваемый материал подается из бункера 1 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, - происходит с заданной скоростью через отверстие решетки 3 и поддерживает в ней материал в кипящем (псевдоожиженном) 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.

 

 

С помощью сушилок с кипящим слоем при рациональном аппаратном оформлении процесса достигается экономичная сушк а с высоким влагосъёмом с единицы объёма сушильной камеры. Поэтому при сушке некоторых материалов сушилки с кипящим слоем вытесняют барабанные и менее эффективные сушилки других типов.