Лекция 4. Сушка кусковых и зернистых материалов:
1.В чем заключается схема работы сушильного барабана?
2.Чем определяется выбор сушильного реагента?
3.Основные недостатки сушильных барабанов?
4.Что представляет собой сушка в кипящем слое?
Сушка зернистых материалов реализуется в ТНСМ обычно после предварительной операции при подготовке сырьевых материалов. Выбор сушильного агрегата определяется размером зерен высушиваемого материала.
Наибольшее распространение получили сушильные барабаны, являющиеся наиболее универсальными агрегатами, применяемыми для сушки песка, глины, гранулированного шлака и другого минерального сырья (рис. 40).
Рис. 40. Схема сушильного барабана: 1 – загрузочное устройство, 2 – корпус барабана, 3, 4, - шестерни, 5 – выгрузочное устройство, 6 – подача воздуха, 7 – горелка, 8 – выгружаемый материал, 9 – привод.
Длина барабанов от 8 до 30 м, диаметр от 1,6 до 3,5 м, угол наклона 4 – 6, число оборотов 2 – 6 об/мин. В зависимости от заданного режима сушки применяют как прямоточные, так и противоточные барабаны, причем в последних условия теплообмена лучше. Теплоносителем является воздух, смешанный с топочными газами, образующимися при сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива; часто также используют горячие газы, отходящие от обжиговых печей. Температура сушильного агента 500 – 950˚С, температура газов, отходящих от барабана 100 – 120˚С, температура высушенного материала 80 – 100˚С. Для улучшения теплообмена между газами и материалом на внутренней поверхности барабана закрепляют лопасти, полки и другие устройства, заставляющие материал при вращении барабана энергично пересыпаться. Расход теплоты на сушку 3780 – 5880 кДж на 1 кг влаги при теоретическом расходе 2690 кДж/кг; остальное количество теплоты теряется с отходящими газами, а также за счет лучеиспускания. Производительность сушильного барабана по сухому материалу составляет 10 – 20 т/ч. Чаще производительность оценивают по удельному паронапряжению единицы объема барабана в единицу времени, выраженному в кг пара, снимаемого с 1кв м внутреннего объема барабана в час, оно колеблется в пределах 30 – 60 кг/(куб. м ч).
Выбор режима сушки определяется видом материала. Так песок и глину сушат по прямоточной схеме с температурой газов 800˚С продолжительностью сушки 20 – 30 мин.
Основными недостатками сушильных барабанов являются низкий коэффициент использования теплоты и высокая металлоемкость. Интенсификация сушки возможна за счет повышения температуры сушильного агента до 1200 – 1500˚С, если это не приводит к нежелательным изменениям в материале. Такие режимы реализуются, в частности в аэрофонтанной сушилке, представляющей собой полую трубу, в которую подается материал с размерами зерен до 25 мм и дымовые газы. Материал подхватывается газами и во взвешенном состоянии, проходя по трубе, отдает свою влагу. Сушка происходит за доли секунды. Производительность такой сушилки 60 – 100 т/ч.
Для сушки гранулированного шлака и других невязких целесообразно применять установки, где процесс сушки протекает во взвешенном состоянии, например вихревую сушилку (рис. 41).
В стальном корпусе, футерованном внутри огнеупором, вращаются два вала с лопастями. Высушиваемый материал попадает ба быстровращающиеся лопасти и разбрасывается по всему внутреннему пространству сушилки. Горячий воздух с температурой около 1300˚С, поступающий в сушилку через патрубок, омывает зерна материала и сушит его во взвешенном состоянии. Отработанные газы удаляются в пылеулавливающие аппараты, а затем в атмосферу. Материал выгружается из сушилки через клапанные затворы. Производительность вихревой сушилки по сухому материалу 20 – 25 т/ч, паросъем около 125 кг/(куб.м ч). К недостаткам вихревых сушилок относятся быстрый износ лопастей и сложность ремонтных работ.
Рис. 41. Вихревая сушилка: 1 – загрузочный патрубок, 2 – клапанные затворы, 3 – корпус, 4 – огнеупорная футеровка, 5 – вал с лопастями, 6 – патрубок горячего воздуха.
На некоторых заводах работают также установки для сушки материалов в «кипящем» слое, где процесс протекает в псевдоожиженном слое. Производительность таких агрегатов до 70 т/ч при этом можно сушить материалы с минимальной крупностью зерен до 15 мм, например, гранулированные шлаки с влажностью до 25%. Конечная влажность высушенного материала 1,5 – 2 %. Однако вследствие наличия в них газораспределительных решеток, подверженных зашлаковыванию и перегоранию уже при температуре 600 – 900˚С, они часто выходят из строя.
Все рассмотренные агрегаты позволяют использовать интенсивные режимы сушки, так как появление трещин и даже частичное разрушение зерен представляют в данном случае серьезные опасности.