Барабанная конвективная сушилка, см. рисунок 5.3, представляет собой вра-
щающийся с частотой 2÷12 об/мин барабан, установленный под небольшим (~ 4о) углом к горизонтали для пересыпания материала от загрузочной камеры к разгрузочной. На барабан надеты два бандажа, которыми он опирается на свободно вращающиеся ролики, закрепленные на опорной раме и опорно-упорной станции, а также зубчатый венец привода. Упорные ролики, установленные на раме опорноупорной станции, ограничивают осевое смещение барабана. Для предотвращения сплющивания барабана под бандажи и венец привода устанавливают кольцевые накладки, толщина которых в 1.5÷2 раза превышает толщину обечайки барабана. Отношение длины барабана к его диаметру обычно находится в пределах 3.5÷7.
Сушильный агент может вводиться в загрузочную (прямоток) или разгрузочную (противоток) камеру, установленные на концах барабана. Большинство барабанных сушилок работают под небольшим вакуумом (50÷250 Па) для исключения выхода в цех запыленного газа, поэтому между камерами и барабаном устанавливают уплотнения, предотвра-
|
щающие подсос наружного |
|
воздуха, который может при- |
|
вести к снижению температуры |
|
сушильного агента. Наиболее |
|
популярны ленточные уплот- |
|
нения (рисунок 5.4), состоящие |
|
из многослойной пластиковой |
|
ленты, один конец которой за- |
|
креплен на неподвижном коль- |
|
це камеры, а другой с помощью |
Рисунок 5.4 Ленточное уплотнение |
накладок и проволоки удержи- |
вается на подвижном кольце, |
|
1,5 – подвижное и неподвижное кольца; |
закрепленном на барабане. |
2 – многослойная лента; 3 – проволока; 4 – накладка |
Объем барабана заполняют |
материалом на 15÷25%. Внутри барабана устанавливаются насадки, обеспечивающие равномерное распределение материала по его сечению, см. рисунок 5.5: вблизи загрузочной камеры – приемно-винтовая, а затем – основная (чаще всего подъемнолопастная или секторная).
а) |
б) |
в) |
|
Рисунок 5.5 Насадки сушильного барабана |
|
а) приемно-винтовая, б) подъемно-лопастная, в) секторная
86
Около 25% парка промышленных конвективных сушилок составляют аппара-
ты для сушки в режиме псевдоожиженного и фонтанирующего слоя. В них можно сушить сыпучие и пастообразные материалы, а также суспензии и растворы. Применение сушилок кипящего слоя позволяет значительно интенсифицировать процесс удаления влаги из материала за счет развитой поверхности контакта между частицами материала и сушильным агентом, выравнивания влажности и температуры в объеме слоя. К недостаткам этих сушилок можно отнести повышенный удельный расход энергии, пылеобразование и связанную с ним опасность возникновения взрывоопасных концентраций материала в воздухе.
|
Простейшая однока- |
|
|
мерная сушилка кипящего |
|
|
слоя, см. рисунок 5.6, |
|
|
представляет собой верти- |
|
|
кальную камеру прямо- |
|
|
угольного сечения, в |
|
|
нижнюю часть которой |
|
|
через специальный люк |
|
|
устанавливаются сменные |
|
|
газораспределительные |
|
|
решетки. Влажный матери- |
|
|
ал загружается в сушиль- |
|
|
ную камеру секторным |
|
|
питателем. Нагретый в ка- |
|
|
лорифере воздух подается |
|
|
под решетку через штуцер |
|
|
и отводится через патрубок |
|
|
в верхней части камеры, |
|
|
огибая по пути отбойник, |
|
|
который выполняет функ- |
|
|
цию первичного сепарато- |
|
|
ра взвешенных частиц ма- |
|
|
териала. Необходимая вы- |
|
|
сота кипящего слоя обес- |
|
Рисунок 5.6 Сушилка с кипящим слоем |
печивается переливным |
|
порогом. Высушенный ма- |
||
1 – люк для смены газораспределительной решетки; |
териал выгружается с по- |
|
2 – сушильная камера; 3,6 – отвод и подвод сушильного |
мощью шнека. |
|
агента; 4 – отбойник; 5 – переливной порог; |
Газораспределитель- |
|
7 – секторный питатель; 8 – разгрузочный шнек. |
||
ные решетки предназначе- |
||
|
ны не только для равномерного распределения потока сушильного агента по сечению аппарата, но и поддержки слоя при остановке сушилки (исключают попадание материала в подрешеточное пространство). Наиболее популярные схемы газораспределительных решеток представлены на рисунок 5.7. Для сушки сыпучих материалов реко87
мендуют использовать плоские решетки, которые обеспечивают интенсивное перемешивание материала вблизи отверстий, т.е. в зоне наиболее высоких температур. Желобчатые решетки, в которые сушильный агент подается тангенциально, обычно используют для сушки волокнистых материалов.
Рисунок 5.7 Схемы газораспределительных решеток
а) плоская, б) желобчатая, в) щелевая
Щелевые решетки представляют собой два ряда колосников, причем оси отверстий нижнего ряда совпадают с осями колосников верхнего. Эти решетки применяются для сушки паст, суспензий и растворов с использованием слоя инертного носителя – фарфоровых шариков или фторопластовой крошки. Жидкий или пастообразный материал подается через форсунки на поверхность псевдоожиженного слоя инертного носителя. Материал налипает на поверхность гранул носителя, высушивается, скалывается и стирается с поверхности гранул при их соударениях, уносится из камеры пневмотранспортом и выделяется в системе сепарации и пылеочистки.
Рисунок 5.8 Установка для сушки в режиме пневмотранспорта
1 – шнековый питатель, 2 – загрузочный бункер, 3 – труба-сушилка, 4 – циклон, 5 – система пылеочистки, 6 – вентилятор, 7 – затвор,
8 – калорифер, 9 – расширитель
Для удаления из мелкозернистых сыпучих материа-
лов (dэ < 6÷8 мм) механически связанной влаги в широко используется сушка в режиме пневмотранспорта (~ 7% сушильных установок), которую чаще всего реализуют в тру- бах-сушилках диаметром до 1 м и длиной до 25 м. Скорость теплоносителя в трубахсушилках весьма велика (1040 м/с), поэтому время сушки не превышает нескольких секунд, материал не перегревается, не спекается, не прилипает к стенкам трубы.
На рисунке 5.8 представлена схема установки для сушки минеральных солей в режиме пневмотранспорта. Материал подается в трубу-
88
сушилку из бункера шнековым питателем, а горячий воздух – из калорифера. Час-
|
тицы материала подхватываются |
|
теплоносителем, интенсивно сушат- |
|
ся и транспортируются в циклон. Из |
|
циклона высушенный материал |
|
удаляется шнеком, а воздух, пройдя |
|
систему тонкой пылеочистки, вы- |
|
брасывается в атмосферу вентиля- |
|
тором. Расширитель на трубе слу- |
|
жит для интенсификации сушки |
|
путем создания нестационарных |
|
условий движения смеси газа с ма- |
|
териалом. |
|
Примерно 10% общего числа |
|
конвективных сушилок в химиче- |
|
ской промышленности составляют |
|
распылительные сушилки. Они |
|
предназначены для сушки растворов |
|
и суспензий с получением готового |
|
продукта в виде порошков или гра- |
|
нул. Тонкое распыление высуши- |
|
ваемого материала создает весьма |
|
значительную поверхность испаре- |
|
ния, что обеспечивает кратковре- |
|
менность процесса сушки (15÷20 с), |
|
и, как следствие, мягкие условия его |
|
проведения: несмотря на прямоточ- |
|
ный контакт с высокотемператур- |
|
ным сушильным агентом, темпера- |
|
тура поверхности материала обычно |
|
невысока. Поэтому распылительные |
|
сушилки применяют для сушки |
|
термочувствительных продуктов |
|
биологического и органического |
|
синтеза с большой начальной влаж- |
|
ностью. |
|
Одна из наиболее распростра- |
|
ненных конструкций распылитель- |
Рисунок 5.9 Распылительная сушилка |
ных сушилок (рисунок 5.9) пред- |
ставляет собой цилиндрическую |
|
1 – сушильная камера; 2 – распыливающее |
камеру с коническим днищем, в |
устройство; 3,5 – газоходы для подвода и |
верхней части которой установлено |
отвода сушильного агента; 4 – затвор. |
устройство для распыления высу- |
|
89 |
шиваемого материала. Горячий сушильный агент подается к факелу распыла раствора или суспензии, а отработанный – удаляется из нижней части сушильной камеры в систему пылеочистки и далее в атмосферу. Готовый продукт выгружается через затвор в отводном штуцере на днище.
|
Распыливающее устройство пред- |
|
ставляет собой либо диск на вертикаль- |
|
ном валу, получающий интенсивное |
|
вращательное движение (до 40000 |
|
об/мин) от электропривода с мультипли- |
|
катором, либо форсунку. Для распылива- |
Рисунок 5.10 Распыливающий |
ния суспензий с эрозионной твердой фа- |
зой применяют диск, показанный на ри- |
|
диск |
сунке 5.10. Он состоит из стального кор- |
1 – корпус, 2 – сопло, 3 – гайка, |
пуса, сменных сопл, расположенных на |
4 – защитная пластина. |
10-20 мм выше защитной сменной пла- |
|
стины, которая прижимается к основанию |
|
диска гайкой. Такая конструкция создает на |
|
поверхности диска дополнительный защит- |
|
ный слой твердых частиц, по которому свежая |
|
суспензия перемещается к соплам. На рисунке |
|
5.11 изображена пневматическая форсунка, |
|
способная распыливать жидкость любой вяз- |
|
кости при широком диапазоне дисперсности |
|
содержащейся в ней твердой фазы. В цен- |
|
тральный штуцер подается сжатый воздух или |
|
водяной пар давлением 0.5÷0.6 МПа, а в бо- |
|
ковой – высушиваемый раствор или суспен- |
|
зия. На выходе материал подхватывается по- |
Рисунок 5.11 Пневматическая |
током воздуха или пара, истекающего из |
форсунка |
кольцевой щели между корпусом и тарелкой. |
1,2 – патрубки для ввода сжатого |
В кондуктивных сушилках все тепло пе- |
воздуха и распыливаемого материала; |
редается высушиваемому материалу тепло- |
3 – корпус, 4 – тарелка. |
проводностью от нагретой поверхности, а |
воздух или другие газы предназначены только для удаления испаряющейся влаги из рабочего объема аппарата. Кондуктивная сушка может осуществляться при атмосферном давлении или при вакууме (легко окисляющиеся, термолабильные, пожаро- и взрывоопасные материалы).
Вальцеленточные сушилки (рисунок 5.12), предназначенные для сушки паст, занимают промежуточное положение между кондуктивными и конвективными. Кондуктивная часть сушилки – это валец, предназначенный для предварительного формования и подсушки материала. Поверхность вальца покрыта кольцевыми канавками трапецеидального профиля. Поступающая из бункера паста впрессовывается в эти канавки пресс-валком. Валец и пресс-валок обогреваются изнутри водяным
90