Сушила для сушки в пневмопотоке и кипящем слое

Установки для сушки сыпучих материалов

Общие сведения

Сушила для сушки сыпучих материалов выполняются главным образом как установки непрерывного действия. К их числу относятся барабанные сушила, сушила для сушки в пневмопотоке и сушильные установки кипящего слоя. По характеру теплообмена в рабочей зоне эти устройства сильно отличаются между собой, что накладывает отпечаток на их конструкцию и рабочие показатели.

Барабанные сушила

Тепловой и температурный режимы. Тепловой и температурный режимы работы барабанных сушил неизменны во времени. Температура и влажность высушиваемого песка при этом меняются по длине барабана по мере продвижения песка от загрузочного к разгрузочному концу сушила: температура растет, а влажность уменьшается.

 Температура и влагосодержание сушильного агента (в качестве которого обычно используется смесь дымовых газов и воздуха) также соответственно изменяются по длине сушильного барабана: температура падает, а влагосодержание растет за счет перехода влаги из песка в сушильный агент. Передача тепла к поверхности высушиваемого песка (т.е. в ЗТП) с учетом сравнительно низкого температурного уровня (не выше 700-800⁰ С) осуществляется в основном конвекцией в некоторой мере излучением. В этих сушилах протекает обычно проточный режим теплообмена. Однако лимитирующим звеном процесса сушки в этих установках является замедленная тепло- и массопередача внутри слоя песка. Поэтому с целью интенсификации процесса сушки конструктивно предусматривается разрыхление и перегребание слоя песка специальными лопатками на стенах барабана.

Конструкция барабанного сушила. Основной частью барабанных сушил является длинный стальной цилиндр (барабан), установленный с небольшим наклоном к горизонту (рис. 1). Барабан опирается на опорные ролики и вращается вокруг своей оси благодаря зубчатому венцу, связанному через понижающий редуктор с электроприводом. Влажный сыпучий материал через загрузочное устройство и питатели подается в верхнюю часть барабана и при его вращении (обычно со скоростью несколько оборотов в минуту) постепенно перемещается к его разгрузочному концу. Для ускорения сушки внутри барабана установлены стальные пластины в виде лопастей или секторов, перемешивающие и разрыхляющие сыпучий материал. Перед выдачей песок остужают до температуры ~50°С. Высушиваемый материал нагревается в барабанных сушилах смесью продуктов горения и воздуха. Сжигание топлива производится в отдельной топке, после чего продукты горения смешиваются в смесительной камере с воздухом для понижения их температуры до 800—850° С. При этой температуре сушильный агент поступает в барабан (у его загрузочного конца) и покидает барабан при температуре 100—120°С через газоотвод у разгрузочного конца барабана и направляется в очистительные циклоны, а оттуда в дымовую трубу.

Рисунок 1 – Схема барабанного сушила

1 – вентилятор для подачи воздуха к горелке; 2 – горелка; 3 – камера;

4 – взрывной клапан; 5 – смесительная камера; 6 – труба загрузочного

устройства; 7– барабана; 8 – барабан; 9 – привод вращения барабана;

10 – холодильник; 11 – разгрузочная камера; 12 – дымосос

Тепло к высушиваемому материалу передается главным образом за счет конвекции и, несмотря на перемешивающие песок средства, сушка его происходит сравнительно медленно.

Удельный расход тепла на удаление 1 кг влаги из материала для барабанных сушил около 4000—5000 кДж/кг. Технические характеристики типовых барабанных сушил, разработанных институтом «Теплопроект», приведены ниже:

Производительность сушил, т/ч3,06,4515,3543,0

Количество удаляемой влаги, кг/ч31466016104500

Длина барабана, м4,06,08,012,0

Диаметр барабана ,м1,01,21,62,2

Сушила для сушки в пневмопотоке и кипящем слое

Тепловой и температурный режим. Сушила для сушки в пневмопотоке и кипящем слое работают в слоевом режиме, выгодно отличаясь от сушил барабанного типа большей эффективностью и удельной производительностью благодаря интенсивному протеканию процессов тепло- и массообмена и, следовательно, более быстрому и равномерному удалению влаги из высушиваемого материала. В установках для сушки в пневмопотоке обеспечиваются условия существования взвешенного слоя, когда скорость потока сушильного агента превышает так называемую скорость витания твердых частиц, в результате чего последние уносятся потоком. В сушилах с кипящим слоем сыпучий материал под динамическим воздействием потока сушильного агента находится в разуплотненном состоянии и энергично перемешивается. Этим обеспечивается резкое увеличение удельной поверхности нагрева (м²/кт) и рост коэффициента теплоотдачи. Интенсивный конвективный перенос во взвешенном и кипящем слоях способствует быстрому протеканию процесса сушки. В сушилах со взвешенным и кипящим слоем обеспечивается практически камерный режим обработки, что вполне допустимо в случае сушки сыпучих материалов. Вместе с тем кипящий слой, подобно жидкости, обладает хорошей текучестью, что позволяет легко (конструктивно) осуществить технологически непрерывный процесс, т, е. непрерывную загрузку влажного материала и непрерывный слив — выгрузку высушенного материала. Что же касается сушки в пневмопотоке, то условие, чтобы среднее время пребывания частицы в рабочем пространстве печи (ЗТП) было бы больше времени, необходимого для протекания процесса сушки, усложняет конструкцию установки, вызывая необходимость в громоздкой и длинной рабочей камере — трубе.

 Конструкцияустановки для сушки в пневмопоток. Установка для сушки в пневмопотоке представляет собой вертикальную трубу (изготовленную обычно из чугуна С учетом сильного абразивного износа), в нижнюю часть которой из бункера через шлюзовой питатель подается влажный сыпучий материал (рис. 2). Здесь частички подхватываются восходящим потоком горячего сушильного агента (обычно это смесь продуктов горения и воздуха, поступающая из топки со скоростью от 10 до 40 м/с при температуре около 700° С) и уносятся вверх по трубе.

Рисунок 2 – Схема установки для сушки сыпучих материалов в пневмопотоке. 1 – топка; 2 – шлюзовой питатель; 3 – ленточный конвейер; 4 – загрузочный бункер; 5 – вертикальная сушильная труба; 6 – разгрузочный циклон; 7 – циклон для очистки уходящих газов; 8 – вентилятор высокого давления

Рисунок 3 – Сушило для сушки в кипящем слое

1 – топка; 2 – труба для удаления продуктов горения при пуске и разогреве сушила; 3 – циклон; 4 – дымосос; 5 – рабочая камера; 6 – решетка; 7 – смесительная камера; 8 – подвод холодного воздуха для разбавления продуктов горения; 9 – разгрузочное устройство; 10 – холодильник для охлаждения сухого сыпучего материала

Пройдя трубу и освободившись от влаги, песок попадает в циклон, где он отделяется от газа-носителя и затем выгружается. Уходящие газы перед выбрасыванием в атмосферу подвергаются дополнительной очистке в циклоне с увлажнением.

 Конструкция сушила с кипящим слоем. Сушило с кипящим слоем (рис. 3) представляет камеру, дно которой выполнено в виде решетки. На решетку помещают слой подлежащего сушке сыпучего материала, а под решетку подводят горячий (с температурой 800—850° С) сушильный агент из топки и из смесительной камеры под таким давлением, чтобы частицы материала находились во взвешенном состоянии, а не уносились бы потоком газов, как в случае сушки в пневмопотоке. Свежие горячие газы, проходящие через кипящий слой, интенсивно высушивают материал благодаря высоким значениям коэффициентов тепло- и массообмена. Удельная производительность (отнесенная к площади решетки) сушил кипящего слоя высока и достигает 7500 кг/(м²-ч) при удельном расходе тепла на удаление I кг влаги из высушиваемого материала около 3600—4500 кДж/кг. Высушенный песок поступает из рабочей камеры в холодильник, где остывает до температуры ~50°С, и затем выгружается из установки. Верхняя часть рабочей камеры выполняется с несколько большим поперечным сечением для того, чтобы снизить скорость движения сушильного агента и тем самым уменьшить вынос мелких фракций из рабочей камеры. Уходящие из камеры газы перед выбрасыванием их в атмосферу очищаются от пыли в циклоне.

Сушильные установки с кипящим слоем получают все более широкое распространение благодаря эффективности их работы, возможности автоматизации и простоте регулирования.