Установка для переработки отходов слюдопластового производства (стр. 7 из 21)

На рисунке 2.6.1 приведена конструктивная схема осадительной горизонтальной шнековой центрифуги непрерывного действия.

Рисунок 2.6.1. Осадительная горизонтальная шнековая центрифуга непрерывного действия: 1 - защитное устройство редуктора; 2 - окна выгрузки осадка; 3 - кожух; 4 - питающая труба; 5 - сливные окна; 6, 11 - опоры центрифуги; 7 - штуцер отвода фугата; 8 - шнек; 9 - ротор; 10 - штуцер выгрузки осадка; 12 - планетарный редуктор

Общим конструктивным признаком центрифуг типа ОГШ (НОГШ) является горизонтальное расположение оси неперфорированного конического или цилиндроконического ротора с соосно-расположенным внутри пего шнеком. Ротор и шнек вращаются в одном направлении, но с различными скоростями, так что образующийся осадок перемещается шнеком вдоль ротора. Ротор расположен на двух опорах и приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Шнек приводится во вращение от ротора центрифуги через планетарный редуктор. Ротор закрыт кожухом, имеющим внизу штуцер для отвода осадка и фугата.

Суспензия подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окна обечайки шнека поступает в ротор. Под действием центробежной силы происходит ее разделение, и на стенках ротора осаждаются частицы твердой фазы. Осадок транспортируется шнеком к выгрузочным окнам, расположенным в узкой части ротора. Осветленная жидкость течет в противоположную сторону к сливным окнам, переливается через сливной порог и выбрасывается из ротора в кожух. Диаметр сливного порога можно регулировать с помощью сменных заслонок или поворотных шайб. Скорость вращения изменяется путем смены приводных шкивов.

Центрифуга обычно снабжена защитным устройством, которое отключает ее при перегрузке, одновременно включая световой или звуковой сигнал. В некоторых случаях центрифуги комплектуют трубой для подачи промывных жидкостей, однако поскольку промывка осадка в центрифугах рассматриваемого типа малоэффективна, ее заменяют обычно репульпацией выгружаемого осадка.

Технологический режим в центрифугах ОГШ регулируют, изменяя скорость подачи суспензии, скорость вращения ротора, диаметр сливного порога. Степень осветления фугата можно повысить, уменьшив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны осаждения) и увеличив скорость вращения ротора; степень просушки (степень влажности) осадка - увеличив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны сушки) и скорость вращения ротора. [10]

2.7 Сушка

Одной из основных стадий технологического процесса по переработке отходов слюды является сушка. Процесс осуществляется в сушилке с кипящим слоем. Эти аппараты широко распространены в химической и смежных отраслях промышленности, поскольку в аппаратах такого типа можно высушивать зернистые, пастообразные и жидкие материалы. В сушилках с кипящим слоем обычно сушат продукты с размерами зерен от 0,1 до 5,0 мм. Процесс протекает с большой скоростью, съем влаги с 1 м² газораспределительной решетки в зависимости от размера частиц материала и температурного режима сушки составляет 500-3000 кг/(м²∙ч). В установках со взвешенным слоем можно одновременно проводить несколько процессов, например сушку и обжиг, сушку и гранулирование, сушку и измельчение. Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращением времени сушки за счет усиленного перемешивания материала в сушильной камере. Сушилки кипящего слоя просты как в конструктивном исполнении, так и в эксплуатации, обладают высокими эксплуатационными показателями, легко поддаются автоматизации. Корпус сушилок кипящего слоя неподвижен, что значительно упрощает требования к монтажу и эксплуатации. Эффективность сушки в кипящем слое, в значительной мере, зависит от правильного определения конструктивных и технологических параметров сушилки, правильного выбора аппаратурного оформления. Как правило, параметры сушилок кипящего слоя определяются для сушки конкретного материала и учитывают начальную и конечную влажность материала, его физико-механические свойства, требования к температурному режиму, минимизации или максимизации уноса мелких фракций и другие требования, предъявляемые к материалу и процессу сушки. [6]

Кипящим слой (КС) является, в принципе, одним из видов взвешенного слоя. Взвешенный слой образуется в бинарных гетерогенных системах газ -твердое, газ - жидкость, жидкость - твердое и жидкость - жидкость (несмешивающиеся жидкости) при пропускании с определенными скоростями потока менее плотной фазы (газа или жидкости) снизу вверх через слой более плотной фазы (дернистого материала или жидкости). Взвешенный слой получают и в трехфазных системах, например, при пропускании газа через суспензию мелких зерен в жидкости.

Во всех системах взвешенный слой характеризуется тем, что вес тяжелой фазы (сила тяжести) уравновешивается трением газа о зерна или пленку жидкости (в сочетании с архимедовой силой). Тяжелая фаза не лежит на опоре, а подвешена в потоке легкой. Зерна твердого материала или пленки и капли жидкости плавают в потоке легкой фазы, пульсируют, совершают вихревые движения, но не покидают пределов слоя при значительном увеличении линейной скорости легкой фазы вследствие одновременного увеличения порозности, т. е. доли легкой фазы в слое. Взвешенный слой неоднороден, он пронизан пузырями или струями легкой фазы.

Взвешенный слой в системе газ - твердое в зависимости от характера взвешивания (псевдоожижения) зерен и соответствующих конструкций аппаратов подразделяют на ряд видов, имеющих соответственные наименования, в том числе: кипящий (КС), фонтанирующий и т. д.

КС образуется в аппаратах, представляющих собой камеру или колонну круглого либо прямоугольного сечения, разделенную одной или несколькими ситчатыми либо колпачковыми решетками и снабженную приспособлениями (например, штуцерами) для ввода и вывода реагирующих фаз. При очень малых линейных скоростях непрерывного потока газа зернистый слой лежит на решетке. По мере возрастания скорости увеличивается сила трения газа о зерна и давление зерен на решетку уменьшается. При первой критической скорости (называемой скоростью взвешивания или скоростью псевдоожижения) вес слоя зерен уравновешивается силой трения газа в совокупности с архимедовой подъемной силой, зерна взвешиваются в потоке газа и не оказывают давления на решетку. Ввиду незначительности архимедовой силы можно приближенно считать, что сила тяжести равна силе трения газа о зерна. Следовательно, и перепад давления в слое равен его весу, отнесенному к единице поперечного сечения решетки. Решетка служит в основном для распределения потока газа по сечению аппарата и в слое зерен. Решетка также ограничивает пульсации зерен.

В дальнейшем при увеличении скорости газа количество газовых пузырей в слое и их размеры увеличиваются настолько, что суммарная порозность КС возрастает пропорционально скорости газа. При этом высота слоя увеличивается, а гидравлическое сопротивление остается неизменным во всем диапазоне скоростей газа, соответствующих существованию КС. По виду слой сходен с кипящей жидкостью; в нем возникают пузыри газа, которые увеличиваются при подъеме и выталкивают фонтанчики зерен при выходе из слоя. При значительных скоростях газа пузырьковый режим кипения переходит в агрегатный (пакетный). Газовые пустоты в виде крупных пузырей и струй уже составляют большую часть объема слоя, становятся непрерывной фазой, в которой плавают, совершают вихревые движения агрегаты зерен с порозностью, близкой к порозности неподвижного слоя. В слое большого сечения отмечается наличие зон с преимущественно восходящим и нисходящим потоком частиц.

При значительном увеличении фиктивной скорости газа, рассчитанной на полное сечение аппарата, КС разрушается и зерна уносятся из аппарата. Отношение скорости уноса твердых частиц к скорости взвешивания их может составлять для мелких зерен до 50, а для крупных (2 - 4 мм) - около 15.

Важным свойством взвешенного слоя является его текучесть, подобная текучести жидкости. Так, применение КС катализатора при крекинге обеспечивает циркуляцию катализатора между контактным аппаратом и регенератором. Вследствие текучести КС его называют также ожиженным или псевдоожиженным. Циркуляционное движение зерен и газа внутри слоя дало ему еще одно название - вихревой слой.

Значительное перемешивание зернистого материала наряду с положительным эффектом выравнивания температуры одновременно приводит к неодинаковому времени пребывания частиц в объеме КС при непрерывной их подаче и выгрузке из аппарата, следствием чего является различная степень обработки отдельных порций выгружаемого из аппарата материала. Это существенно для процессов, в которых желательна равномерная степень обработки дисперсного материала, или в тех случаях, когда излишнее время экспозиции частиц приводит к нежелательным эффектам, например к термическому разложению пересушенного и перегретого материала, переукрупнению кристаллов и т. п.

Истирание части твердого материала вызывает унос его в виде пыли, обусловливает необходимость очистной аппаратуры, габариты которой обычно превышают размеры собственно КС, приводит к потерям ценных веществ и загрязнению ими продукции, получаемой из газовой фазы. В КС истираются также конструктивные элементы аппаратов.