Материал: borisenko
роль ретура (зародышей для образования гранул).
Газ (подогретый воздух или топочные газы) подается под нижнюю решетку через завихритель, который обеспечивает одинаковую скорость газа по всему сечению аппарата.
Диаметр отверстий нижней газораспределительной решетки ~ 2.5 мм, верхней ~ 10 мм. Использование двух решеток снижает вероятность провала обрабатываемой массы.
Гранулы образуются путем наслоения и агломерации в рабочей зоне аппарата над верхней решеткой. Агломерация витающих частиц происходит и в сепараторе. Продукт периодически выгружается через люк с заслонкой. Очистка аппарата производится пропаркой и продувкой воздухом сверху.
Аппараты с псевдоожиженным слоем иногда размещают в нижней части грануляционных башен (например, в производствах азотных удобрений). Полузатвердевшие гранулы попадают на поверхность псевдоожиженного слоя, в котором охлаждаются до требуемой температуры и выгружаются из аппарата. Для интенсификации процесса сушки снижают высоту падения гранул (~ в 1.5 раза) и увеличивают (~ в 5 раз) скорость воздуха, который используется и для создания псевдоожиженного слоя, и для омывания падающих гранул. Такие конструкции позволяют равномерно распределять воздух по сечению башни, в 5-8 раз повысить плотность орошения (и соответственно повысить производительность), а также устранить налипание продукта на стенки башни
Одним из серьезных недостатков грануляционных башен и грануляторов с псевдоожиженным слоем является образование и унос пыли. В башнях основная часть пыли находится вблизи разбрызгивателя. Источниками ее образования являются мелкие капли, образующиеся при дроблении жидкости, а также при соударении струй. В псевдоожиженном слое пыль образуется в результате истирания со-
|
прикасающихся гранул. В промышленных |
|
грануляционных башнях скорость воздуш- |
|
ного потока варьируется в пределах 0.3– |
|
0.4 м/с, унос пыли обычно составляет 1–2 |
|
кг/т и она, как правило, не улавливается. В |
|
аппаратах с псевдоожиженным слоем ско- |
|
рость воздуха возрастает до 1.5–5.0 м/с и |
|
при том же фракционном составе полу- |
|
чаемых гранул унос пыли возрастает на |
|
порядок, поэтому такие аппараты обычно |
|
снабжаются установками для улавливания |
|
пыли и возвращения ее в аппарат в качест- |
|
ве ретура. |
|
Унос пыли полностью устранен в |
Рисунок 6.7. Масляный |
грануляторах с инертной жидкостью. |
гранулятор |
Кроме того, эти аппараты характеризуются |
1 – корпус, 2 – масло, |
улучшенным теплообменом, поэтому они |
3 – разбрызгиватель, |
более компактны и производительны, по |
4 – штуцер заливки масла, 5 – затвор |
101 |
Рисунок 6.8. Гранулятор с мешалкой
1 – корпус; 2 – масло;
3 – мешалка; 4,5,6 – штуцеры слива и подпитки масла, подачи массы; 7 – шлюз.
сравнению с башнями. Их недостаток – необходимость отделения гранул продукта от инертной жидкости, ее охлаждения и возвращения в цикл. Одна из конструкций представляет собой цилиндроконическую емкость, заполненную маслом. Сверху установлен центробежный разбрызгиватель, образующий капли, которые под действием собственного веса проходят слой масла, охлаждаются, омасливаются и собираются в нижней части конуса. Аппарат снабжен затвором для выгрузки продукта и патрубком для возврата регенерированного масла (рисунок 6.7).
Значительная интенсификация процесса достигается при прокачке масла снизу вверх со скоростью, обеспечивающей псевдоожижение гранул. Выгрузку в этом случае осуществляют на уровне зеркала слоя, а над днищем аппарата устанавливают
распределительную решетку.
На рисунке 6.8 показана схема гранулятора с движущейся инертной жидко-
стью. Жидкость приводится в движение мешалкой. Гранулируемая масса в виде тонких струй поступает в аппарат, где она под воздействием потока инертной жидкости турбулизируется и дробится на капли, которые по спиральным траекториям опускаются на дно сосуда, откуда выгружаются через шлюзовое устройство. Аппарат снабжен патрубками для подпитки и слива инертной жидкости. Чем меньше скорость вращения мешалки и чем дальше она расположена от уровня жидкости, тем крупнее гранулы продукта. Аппарат пригоден для гранулирования из вязких, загрязненных, плохо диспергируемых жидкостей.
6.2 Аппараты для гранулирования методом окатывания
Грануляторы, в которых происходит окатывание материала, по типу движения поверхности делятся на ротационные, ленточные и вибрационные. К ротационным грануляторам относятся барабанные, тарельчатые (дисковые), центробежные, лопастные.
Барабанный гранулятор (рисунок 6.9) представляет собой наклоненный под углом 1–3° в сторону выгрузки цилиндр с закрепленными на нем бандажами и зубчатым венцом, через который передается крутящий момент от электродвигателя. С торцов барабан снабжен загрузочной и разгрузочной камерами, герметизирующими рабочий объем гранулятора. Через загрузочную течку вводится исходная масса – паста или сухой порошок. В последнем случае в верхней части барабана над слоем материала устанавливаются распределители для подачи связующей жидкости: механические разбрызгиватели и пневматические форсунки, работу которых регулируют изменением давления распыливающего агента. Расход жидкости и давление распыливающего агента подбирают так, чтобы исключить размывание слоя гранулируемого материала.
102
Рисунок 6.9. Барабанный гранулятор
1 – обечайка, 2 – загрузочный лоток, 3 – распределитель связующей жидкости, 4 – бандаж, 5 – зубчатый венец, 6 – отвод паров, 7 – разгрузочная камера,
8 – подсветка, 9 – смотровое окно, 10 – штуцер разгрузки, 11 – опорный ролик, 12 – фундамент, 13 – редуктор, 14 – электродвигатель.
Масса, выгружаемая из барабана, подается на двухситовой вибрационный грохот, где из нее выделяется товарная фракция (для минеральных удобрений dп = 1.5- 4.5 мм). Более крупные гранулы подаются на измельчение и вновь классифицируются, а более мелкие частицы возвращаются в гранулятор ("рецикл"), причем перед подачей в барабан рецикл обычно увлажняется.
Для создания нормальных условий подъема материала на заданную высоту и окатывания гранул при небольшом коэффициенте заполнения барабана достаточно
|
трения о его гладкие стенки. Для |
|
увеличения коэффициента запол- |
|
нения иногда к стенкам барабана |
|
приваривают продольные листы, |
|
изогнутые в форме капли (рисунок |
|
6.10), которые образуют несколь- |
|
ко рабочих секций. В межсекци- |
|
онных полостях равномерно по |
|
длине барабана устанавливаются |
|
секторные перегородки. Для уст- |
|
ранения налипания продукта на |
|
внутренние стенки секций в по- |
|
лости между листами помещены |
|
металлические шары, которые |
|
удерживаются от падения упора- |
|
ми. При определенном положении |
Рисунок 6.10. Секционированный барабан |
барабана шары освобождаются от |
1 – опорный ролик, 2 – обечайка, 3 – лист, |
упоров и ударяются о стенки, сби- |
4 – бандаж, 5 – шар, 6 – упор. |
вая налипший материал. |
|
103 |
Тарельчатые (чашевые, дисковые) грануляторы применяются для получения гранул, по составу близких к монодисперсным. Основным элементом их конструкций является диск, вращающийся во-
|
круг оси, угол наклона которой к вер- |
|
|
тикали регулируется (рисунок 6.11). |
|
|
По сути дела, тарельчатый гранулятор |
|
|
– это барабан большого (1–5 м) диа- |
|
|
метра и малой (0.2–0.8 м) длины, ось |
|
|
которого наклонена под большим (45– |
|
|
75°) углом к горизонтали. Рабочая по- |
|
|
верхность такого аппарата, в отличие |
|
|
от барабанного гранулятора, – не бо- |
|
|
ковая поверхность цилиндра, а торцо- |
|
|
вая, т.е. дно тарелки. |
|
|
Аппарат заключен в герметичный |
|
|
кожух, имеющий патрубки для отвода |
|
|
продукта и паров, подвода порошка и |
|
Рисунок 6.11. Тарельчатый гранулятор |
связующей жидкости. Жидкость пода- |
|
ется под слой порошка или распыли- |
||
1 – тарелка, 2 – отвод продукта, 3 – подвод |
||
вается форсунками. Для наблюдения |
||
связующей жидкости, 4 – отвод паров, |
||
5 – смотровое окно, 6 – подвод порошка, |
за процессом служит смотровое окно. |
|
7 – вал, 8 – шарнир, 9 – опора. |
По форме днища грануляторы де- |
|
|
лятся на плоские, конические, сфери- |
ческие, эллиптические. Применение неплоских днищ позволяет избежать мертвого пространства в месте стыка с бортом и увеличить путь скатывания, т.е. производительность аппарата.
Максимальная эффективность работы тарельчатого гранулятора достигается при определенной высоте слоя, поэтому, оставляя этот показатель неизменным, стремятся увеличить площадь скатывания путем установки на тарелке нескольких кольцевых перегородок равной высоты. Порошок подается в центр тарелки вместе со связующей жидкостью и окатывается там, постепенно пересыпаясь в смежные кольцевые пространства, где окатывание происходит до достижения гранулами требуемого размера при узком фракционном составе. Можно дополнительно подавать связующую жидкость разного состава в кольцевые пространства и получать многослойные гранулы.
Выгрузка продукта производится с участка максимальной глубины слоя. Мелкие частицы поднимаются при вращении тарелки в область малой глубины и смешиваются с поступающим порошком. Таким образом, тарельчатый гранулятор реализует и классификацию гранул, что увеличивает выход товарной продукции до 90%.
Достоинства тарельчатого гранулятора: компактность, экономичность, возможность получения гранул заданного размера и управления процессом путем изменения частоты вращения тарелки, угла ее наклона и мест подачи сырья. Недостаток: небольшое (в сравнении с барабанным гранулятором) время пребывания мате-
104
риала в аппарате, что затрудняет его использование для реализации сопутствующих процессов (химические реакции).
В центробежных грануляторах, конструктивно сходных с тарельчатыми, дви-
|
жение окатываемых гранул |
|
осуществляется не гравитаци- |
|
онными, а центробежными си- |
|
лами. Порошок и связующую |
|
жидкость подают в центр гори- |
|
зонтального диска, вращающе- |
|
гося со скоростью 300–1500 |
|
1/мин и имеющего рифленую |
|
поверхность. Продвигаясь от |
|
центра к периферии, порошок |
|
комкуется и окатывается. Для |
|
увеличения времени окатыва- |
Рисунок 6.12. Центробежный гранулятор |
ния диск снабжают неподвиж- |
ными концентрическими пере- |
|
1 – опорная рама, 2 – вал привода диска, 3 – отвод |
городками с отверстиями (ри- |
продукта, 4 – концентрические перегородки, |
сунок 6.12). Производитель- |
5 – крышка, 6 – загрузка порошка, 7 – подвод |
ность центробежных гранулято- |
связующей жидкости, 8 - диск |
ров, используемых в химиче- |
|
ской промышленности, достигает 50 т/ч или, считая на поверхность диска, 0.5–3.0 т/(м2·ч) при удельных энергозатратах 1–5 КВт-ч/т. В металлургической промышленности работают еще более производительные аппараты. Для получения 125 т/ч гранул магнетита диаметром 10–15 мм или 20–25 мм используют диски диаметром 6 м.
Поскольку в центробежном грануляторе динамическое воздействие на частицы больше, чем в тарельчатом, для получения гранул одного и того же размера необходимо меньшее количество связующей жидкости. Однако это же воздействие способствует более интенсивному налипанию материала на рабочую поверхность, очистка которой затруднительна. Центробежные грануляторы более производительны, чем тарельчатые, однако они хуже классифицируют образующиеся гранулы, их сложнее переналаживать при переходе на другой продукт, они имеют бόльшую массу и габариты.
Гранулирование методом окатывания производится также в лопастных грану- ляторах, конструктивно аналогичных
|
червячно-лопастным |
|
|
смесителям (рису- |
|
|
нок 6.13). В отличие |
|
|
от смесителя, на |
|
|
валах гранулятора, |
|
|
вращающихся на- |
|
|
встречу друг другу с |
|
Рисунок 6.13 Лопастной гранулятор |
разными скоростя- |
|
105 |
||
1 – корыто, 2 – вал, 3 – лопатки, 4 – загрузочная воронка, |
||
|
||
5 – распределитель жидкости, 6 – штуцер выгрузки |
|