Сушка изделий

Схема устройства и принцип действия сушилок для дисперсных материалов

Сушилки с прямым контактом материала и теплоносителя. Распылительные сушилки. Они представляют собой цилиндрическую вертикальную камеру, в которой осуществляется тепло- и массообмен между распыленными каплями жидкости или пастообразного материала и сушильным агентом (газом). Время пребывания материала в сушильной камере обычно 15-40 сек в зависимости от степени диспергирования материала, скорости и температуры газа, объема камеры и ее конструктивных особенностей.

Распыление может осуществляться с помощью гидравлических (механических) форсунок при давлении в них жидкости 2-20МПа, пневматических форсунок (паром или газом при давлении до 1МПа) или центробежных (дисковых) распылителей (скорость вращения диска 4000-20000 об/мин и более). Движение газа и высушиваемого материала может бать прямо- или противоточным. Газ и высушенный материал могут разделяться здесь же в сушилке или удаляться из нее совместно и затем разделяться в другом устройстве.

В пневматических трубах сушилках (рис.2) основным рабочим пространством является вертикальная труба диаметром 0,3-1,1 м и высотой от оси питателя до первой ступени пылеуловителя 10-40 м, в которой газ и материал перемещаются прямотоком (обычно снизу вверх) в режиме близком к режиму идеального вытеснения. Газ является одновременно и транспортирующим и сушильным агентом.

Вихревые и циклонные сушилки относятся к аппаратам с закрученным газовым потоком. Их достоинство – простота конструкции и довольно длительное пребывание материала в зоне сушки. Недостаток – в них можно сушить только сыпучие материалы.

Сушилки с кипящим слоем используются не только для сушки зернистых материалов, но также для сушки паст, суспензий, полного выпаривания растворов. Растворы и суспензии могут обезвоживаться на псевдоожиженной инертной насадке, когда высушенный продукт выносится газовым потоком из сушильной камеры в виде мелкой пыли, либо в кипящем слое высушиваемого материала, когда сухой продукт получается в виде гранул, выгружаемых непрерывно из печи. Сушилки с кипящим слоем бывают одно- и многокамерные. Многокамерные сушилки могут быть с последовательным движением материала и подачей свежего теплоносителя в каждую камеру и ступенчато-противоточные (в них материал и газ двигаются противотоком). Камеры могут быть расположены одна над другой или по горизонтали. В качестве теплоносителя в сушилках кипящего слоя обычно используют дымовые газы, получаемые в выносных топках. Иногда используют и нагретый воздух (например, при сушке зерна). Примером аппаратов такого типа является однокамерная сушилка для сушки хлорида калия. Печь КС имеет площадь пода 8 м². Топочные газы на входе в кипящий слой имеют температуру 700-750 ⁰С. Температура в кипящем слое 110-120 ⁰C. Производительность установки 120-130 т/час. В цинковой промышленности печи КС используют для выпаривания растворов сульфата цинка (температура в слое 220-260 ⁰С, топочных газов 850-950 ⁰С) с получением гранулированного сульфата цинка.

Барабанные сушилки. Основным рабочим элементом этих сушилок является наклонный (1-4⁰ к горизонту), вращающийся со скоростью 0,5-8 об/мин барабан диаметром до 5 м, длинной до 40-52 м. На корпус барабана надето два бандажа, которыми он опирается на ролики, и зубчатый венец. Барабанные сушилки бывают прямоточные и противоточные (рис.3). Кроме барабана сушилка обычно включает топку или воздухоподогреватель, загрузочные и разгрузочные устройства, систему пылегазоочистки и дымосос. Оба конца барабана имеют уплотнение, что уменьшает подсосы воздуха и снижает расход энергии на дымосос (эксгаустер).

Внутри корпуса барабана в зависимости от свойств высушиваемого материала устанавливаются различные насадки и другие внутренние устройства, способствующие равномерному распределению материала по сечению печи и интенсивному перемешиванию его в процессе сушки.

Имеются комбинированные сушилки прямого нагрева, которые представляют из себя сочетание сушилок нескольких типов в одной установке, либо сочетание сушки с другими процессами: механическими (размол, грануляция), тепловыми (охлаждение, термообработка) и др.

Сушилки с косвенным нагревом материала.

Сушилки с вращающимся барабаном. Нагрев и сушка материала в аппаратах этого типа осуществляется электрическим током или дымовыми газами. Размеры этих сушилок значительно меньше, чем сушилок такого типа с прямым контактом материала и теплоносителя.

Барабанные сушилки с электрообогревом, работающие на металлургических предприятиях стран СНГ, имеют следующие характеристики: длина барабана 4-7 м, диаметр 0,4-0,6 м, угол наклона барабана к горизонту 3-10⁰, скорость вращения 12-16 об/мин.

Барабанные сушилки с обогревом дымовыми газами используются в двух модификациях. В одной из них обогрев средней части барабана, заключенной в камеру из кирпичной кладки, осуществляется дымовыми газами от нескольких газовых горелок, установленных в нижней части этой же камеры. Такого типа сушилка, используемая на одном из криолитовых заводов для сушки AlF₃, имеет барабан диаметром 1,2 м, длинной 12 м.

В сушилке другой модификации дымовые газы поступают в барабан по центральной трубе и уходят из него по дымогарным трубам, расположенным снаружи кольцевого пространства, образованного центральной жаровой трубой и второй трубой большего диаметра, по которому перемещается высушиваемый материал. Для перемешивания материала центральная жаровая труба снабжена лопастями. Пучок дымогарных труб (12-16 шт., диаметром 100-120 мм) находится внутри наружного барабана, опирающегося на ролики и оборудованного механизмом для вращения барабана. Размеры барабанов сушилок этого типа: 1,2×4 м или 1,6×11 м.

В тарельчатых сушилках сушка материала происходит на полых подах, обогреваемых паром или электрическим током. Сушилка имеет несколько подов, по которым материал гребками перемещается сверху вниз. Тарельчатая сушилка с обогревом паром, работающая на сушке криолита, на одном из алюминиевых заводов имеет пять подов. Внутренние размеры теплоизолированного корпуса сушилки: диаметр 3 м, высота 3,7 м. Центральный вал с гребками вращается со скоростью около 1 об/мин.

В шнековых сушилках нагрев и сушка материала идет с использованием электронагрева. Сушильной камерой служит труба диаметром 0,4-0,9 м, длинной 2-5 м (рис.4). Внутри сушильной камеры вращается со скоростью 8-12 об/мин шнек, предназначенный для перемешивания материала и его транспортировки от узла загрузки к узлу разгрузки. Иногда камерой сушилки такого типа служит открытая сверху ванна (например, для сушки молибденового концентрата и молибдата кальция) длинной 3,3 м и шириной 1,1 м, в которой устанавливлено два шнека.

Вакуумные сушилки работают в периодическом режиме. За счет снижения давления ускоряется процесс испарения влаги. На одном из заводов такую сушилку используют для сушки медеэлектролитного шлама. Сушилка имеет корпус цилиндрической формы с паровой рубашкой. Внутренние размеры корпуса: диаметр 1,2 м, длина 4 м. Для перемешивания материала внутри корпуса установлен вал с гребками. Сушилка работает при остаточном давлении внутри корпуса 1,3-1,6 кПа и средней температуре в корпусе 80-100⁰ C.

Особенностью сушки изделий является то, что они при сушке должны сохранить внешний вид и форму, не иметь трещин. По этим причинам сушку изделий ведут более медленно и при более низких температурах.

Для сушки изделий на практике используют камерные сушилки периодического действия и туннельные сушилки непрерывного действия.

Камерная сушилка представляет из себя камеру или систему из нескольких камер, в которые изделия, подлежащие сушке, устанавливают на стеллажах непосредственно в камерах или транспортируют в камеры на вагонетках. При сушке в камерных сушилках дисперсных материалов их помещают в лотки или противни. Сушильным агентом служит подогретый воздух (его нагревают в калориферах) или топочные газы.

Недостатки сушилок такого типа: низкая производительность, длительность сушки, большие затраты ручного труда.

Туннельные сушилки представляют из себя очень длинную камеру прямоугольной формы (коридор), в торцевых сторонах которого (на входе и выходе) имеются герметичные двери. Изделия, подлежащие сушке, размещают на вагонетках, которые соединены друг с другом и медленно перемещаются по рельсам вдоль коридора. Двери коридора периодически (одновременно на входе и выходе) открываются для впуска и выпуска вагонеток с изделиями. Сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы) движется прямотоком или противотоком по отношению к материалу. Такие сушилки используют при сушке больших количеств штучных материалов, например, керамических изделий. Они обычно работают с частичной рециркуляцией сушильного агента.

Дата добавления: 2014-01-06