Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое (стр. 3 из 9)

Рисунок 1.4 – Многоленточная сушилка

1- камера сушилки; 2 – бесконечная лента; 3 – ведущие барабаны;

4 - ведомые барабаны; 5 – калорифер; 6 – питатель; 7 – опорные ролики

Ленточные сушилки громоздки (подобно туннельным сушилкам) и сложны в обслуживании главным образом из-за перекосов и растяжения лент; их удельная производительность (на 1 м2 поверхности ленты) невелика, а удельные расходы тепла (на 1 кг испаренной влаги) довольно высоки. Кроме того, они непригодны для сушки пастообразных материалов, поэтому для этой цели их используют в комбинации с вальцовыми сушилками.

В некоторых современных конструкциях ленточных сушилок применяется в качестве сушильного агента перегретый пар, иногда – в смеси с горячими инертными глазами.

Сушка перегретым паром (при отсутствии или очень малом содержании кислорода) представляет интерес для материалов, окисляющихся или загорающихся при повышенных температурах в присутствии кислорода воздуха. В конструктивном отношении эти сушилки сложны, так как во избежание попадания в них воздуха необходимо обеспечивать их герметичность.

Барабанные сушилки

Эти сушилки широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов (минеральных солей, фосфоритов и др.).

Барабанная сушилка (рис. 1.5) имеет цилиндрический барабан 1, установленный с небольшим наклоном к горизонту (1/15—1/50) и опирающийся с помощью бандажей 2 на ролики 3. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 4 и редуктор. Число оборотов барабана обычно не превышает 5—8 мин-1;положение его в осевом направлении фиксируется упорными роликами 5. Материал подается в барабан питателем 6, предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями 7 приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана.

Рисунок 1.5 – Барабанная сушилка

1- барабан; 2 – бандажи; 3 – опорные ролики; 4 - передача; 5 – опорно-упорные ролики; 6 – питатель; 7 – лопасти; 8 – вентилятор; 9 – циклон; 10 – разгрузочная камера; 11 – разгрузочное устройство

Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом – топочными газами. Газы и материал особенно часто движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с материалом, имеющим наибольшую влажность. Чтобы избежать усиленного уноса пыли с газами последние просасываются через барабан вентилятором 8 со средней скоростью, не превышающей 2-3 м/сек. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются от пыли в циклоне 9. На концах барабана часто устанавливают уплотнительные устройства (например, лабиринтные), затрудняющие утечку сушильного агента.

У разгрузочного конца барабана имеется подпорное устройство в виде сплошного кольца или кольца, образованного кольцеобразно расположенными поворотными лопатками (в виде жалюзи). Назначение этого кольца - поддерживать определенную степень заполнения барабана материалом; как правило, степень заполнения не превышает 20%. Время пребывания обычно регулируется скоростью вращения барабана и реже - изменением угла его наклона. Высушенный материал удаляется из камеры 10 через разгрузочное устройство 11, с помощью которого герметизируется камера 10 и предотвращается поступление в нее воздуха извне. Подсосы воздуха привели бы к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором 8.

Устройство внутренней насадки (рис. 1.6) барабана зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

Рисунок 1.6 – Типы насадок барабанных сушилок

а - подъемно-лопастная; б - секторная; в, г - распределительная; д – перевалочная

Подъемно-лопастная насадка используется для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов, а секторная насадка - для малосыпучих и крупнокусковых материалов с большой плотностью.

Для мелко кусковых, сильно сыпучих материалов широко применяются распределительные насадки. Сушка тонкоизмельченных, пылящих материалов производится в барабанах, имеющих перевалочную насадку с закрытыми ячейками. Иногда используют комбинированные насадки, например подъемно-лопастную (в передней части аппарата) и распределительную.

Типы промышленных барабанных сушилок разнообразны: сушилки, работающие при противотоке сушильного агента и материала, с использованием воздуха в качестве сушильного агента, контактные барабанные сушилки и др.

Распылительные сушилки

Распылительная сушка используется для жидких и пастообразных материалов и заключается в том, что материал диспергируют специальными устройствами и высушивают в потоке газообразного теплоносителя. Время пребывания материала в зоне сушки весьма мало, а высокая степень диспергирования обеспечивает быстрое высушивание. Поэтому в распылительных сушилках можно использовать теплоноситель с высокой температурой. Высушенный продукт получается равномерного дисперсного состава, сыпучим и мелкодисперсным. Возможно совместное распыление и одновременное перемешивание двух и более компонентов. Недостатком распылительных сушилок являются большие габариты и повышенный расход энергии.

Для диспергирования материалов обычно используются три типа распылителей: механические форсунки, пневматические форсунки и центробежные распылительные диски.

Распылительные сушилки представляют собой вертикальные цилиндрические или цилиндро-конические камеры, в которых осуществляется тепло-массоперенос между диспергированным материалом и теплоносителем.

В зависимости от конструкции сушилки сушку проводят при прямоточном, противоточном и смешанном токе материала и агента сушки. Большинство сушилок работает по принципу прямотока. Противоточное движение материала и газов применяют, например, при совмещении сушки с прокаливанием, при получении продукта с большой насыпной плотностью и т. д.

Конструкции сушильных камер при распылении жидкостей центробежными дисками и форсунками различны. На рис. 1.7 приведены схемы наиболее распространенных форсуночных сушильных камер.

Рисунок 1.7 – Типы форсуночных сушильных камер

а – с центральным закрученным подводом теплоносителя (прямоточная); б – с центральным подводом теплоносителя и раздельным отводом газов и продуктов; в – с равномерным распределением газов по сечению через газораспределительную решетку; г – с радиальным (по периферии) подводом теплоносителя и центральным отсосом; д – с локальным подводом газов к форсунке; е – с параллельным и противоточным движением газов и теплоносителя; ж – с центральным и периферийным подводом теплоносителя и отводом газов по центру (противоточная); Н – высота аппарата; Нр – высота рабочей зоны; Нс – высота зоны сепарации.

Механические форсунки, работающие по принципу распада струи, вытекающей из отверстия, бывают струйными или центробежными. К достоинствам механических форсунок следует отнести простоту изготовления, низкие затраты энергии на распыление, невысокие эксплуатационные расходы. Их недостатком является сложность регулирования расхода, засорение твердыми частицами, эрозионный износ сопел, приводящий к необходимости использования износостойких материалов (особенно в распылителях небольшой производительности в которых износ резко сказывается на их производительности).

В пневматических форсунках жидкость распыляется высокоскоростной струей газа. Эти форсунки более производительны, чем механические и позволяют распыливать высоковязкие пасты и суспензии.

Действие центробежных дисков основано на распаде тонкой пленки жидкости, сходящей с большой скоростью с поверхности диска. Частота вращения дисков достигает 50000 об/мин (обычно 10000—20000 об/мин). Диски имеют различную конструкцию, могут быть лопаточного типа или соплового, с диаметром от 50 до 350 мм.

Форсуночные распылители могут быть сгруппированы в блоки, центробежные же всегда устанавливают по одному.

На рис. 1.8 приведены схемы сушилок с дисковыми распылителями. По способу ввода теплоносителя их можно разделить следующим образом: с равномерной подачей газов над факелом по всему сечению камеры (рис.1.8, а,б); с подачей газов к основанию факела распыла (рис. 1.8, в-з). Причем последние подразделяются на сушилки с подачей газов над факелом (в,е,ж,з) и под него (г,д). Вывод газов и материала осуществляется раздельно (кроме сушилки на схеме а). При низкотемпературной сушке высоковлажных растворов целесообразно использовать сушильные камеры, изображенные на рис. 1.8, а,б. Скорость газов по сечению обычно принимают не менее 0,2 м/с.

Рисунок 1.8 – Сушилки с дисковыми распылителями

а, б - с равномерной подачей газов над факелом по всему сечению камеры; в, е, ж, з- с сосредоточенной подачей газов над корнем факела распыла; г, д - с сосредоточенной подачей газов под корень факела распыла; 1 - распыливающий механизм; 2 - газораспределительное устройство; 3 — газоподводящий короб

При дисковом распылении скорость газов по сечению камеры значительно меньше, чем при распылении форсунками, поэтому и вопросы, связанные с распределением газов, решить сложнее. Способ ввода газов в камеру и отвода их в основном обусловлен производительностью диска, геометрией камеры и физико-химическими свойствами раствора. Наиболее рационально подавать газы к основанию факела распыла, чтобы максимально использовать горизонтальный участок полета капель с большой скоростью и сократить диаметр факела распыла. Таким способом можно подавать газы при высоких температурах, не опасаясь перегрева высушенных частиц материала. Отвод газов осуществляется преимущественно из центра камеры.