34. Распылительные сушилки, конструкции и режимы сушки

Достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (горячий воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что процесс высушивания завершается за 15 – 30 сек.

В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатного испарения чистой жидкости. Т.о., достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет.

Распыление осуществляется механическими или пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых составляет 4000 – 20000 об/мин.

распылительной сушилке (рис.138) материал подается в камеру 1 через форсунку 2. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала размером до нескольких микрон осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 4 и рукавном фильтре 5 выбрасывается в атмосферу.

Распыление центробежными дисками пригодно для диспергирования суспензий и вязких жидкостей, но требует значительно большего расхода энергии, чем механическое распыливание. Распыливание механическими форсунками, в которые жидкость подается насосом под давлением 30 – 200 атм., более экономично, но применяется только для жидкостей, не содержащих твердых взвесей. Распыливание пневматическими форсунками, работающими с помощью сжатого воздуха под давлением около 6 атм., хотя и пригодно для загрязненных жидкостей, но наиболее дорого из-за большого расхода энергии, кроме того, его недостатком является неоднородность распыления.

Распылительные сушилки могут работать по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала, причем скорость осаждения складывается в этом случае из скорости их витания и скорости сушильного агента (vвит+vс.а.). При противотоке скорость осаждения меньше (vвит-vс.а.) и соответственно больше время пребывания частиц в камере. Это позволяет получать материал с большей плотностью.

Для осаждения мелких частиц и уменьшения уноса скорость газа в камере, считая её на полное сечение, обычно не превышает 0,3 – 0,5 м/с. Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанных газов. Для более равномерного распределения сушильного агента по сечению камеры и хорошего смешивания с каплями высушиваемой жидкости используют ввод газа через штуцер, расположенный касательно к корпусу камеры, или через ряд щелей по её окружности.

Значения величины напряжения камеры по влаге не велики (10 – 14 кг/(м3ч). Из-за этого размеры данных сушилок довольно громоздки. Кроме того, распыливающие и пылеулавливающие устройства довольно сложны и дороги в эксплуатации.

Распылительная сушка в основном применяется, если необходимо испарить растворитель и получить из высушиваемого материала порошкообразный или гранулированный сухой продукт.

Существуют и другие способы сушки распылением: сушка в вакуум-распылительных сушилках или так называемая “холодная”.

Способ холодной сушки распылением применяется для материалов, которые в нагретом состоянии представляют собой жидкость, а при нормальных температурах являются твердыми телами. Такие материалы распыляются в нагретом состоянии в потоке холодного воздуха. Испарение происходит за счет тепла, аккумулированного самим материалом.

Способ сушки распылением обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами сушки.

1. Процесс сушки протекает чрезвычайно быстро (обычно 15—30 сек) и частицы в зоне повышенных температур имеют насыщенную поверхность, температура которой близка к температуре адиабатного испарения чистой жидкости. Благодаря мгновенной сушке и невысокой температуре распыленных частиц материала высушенный продукт получается хорошего качества: например, не происходит денатурации белков, окисления, потерь витаминов и т. д. Этот метод часто применяется для сушки пищевых продуктов, органических солей и красителей, биологических и фармацевтических препаратов и других термочувствительных материалов. По качественным свойствам продукт, высушенный в распылительных сушилках в нагретом воздухе или инертном газе (азот, углекислый газ), можно сравнить только с продуктом, высушенным при глубоком вакууме.

2. При сушке распылением легко регулировать и изменять в нужном направлении качественные показатели готового продукта в зависимости от условий сушки. Например, можно регулировать и изменять в определенных границах объемный вес сухого порошка, величину частиц, конечную влажность и температуру.

3. В результате сушки получается готовый продукт, который не требует обычно дальнейшего измельчения и обладает повышенной растворимостью.

4. При применении сушки распылением часто может быть значительно сокращен и полностью механизирован технологический цикл получения сухого продукта. В этом случае могут быть исключены такие процессы как фильтрация, центрифугирование, размол и т. д.

5. В распылительных сушилках можно достигнуть высокой производительности по высушиваемому материалу, при этом не требуется большого количества обслуживающего персонала.

6. Высушиваемый материал в процессе сушки не соприкасается с поверхностями сушилки до тех пор, пока он не высохнет. Это упрощает разрешение проблемы коррозии и выбора материала для сушильной камеры. При других способах сушки влажный продукт соприкасается с металлическими поверхностями.

7. В распылительных сушилках можно осуществить сушку в широких температурных пределах (60—1200°С).

8. Распылительные сушилки могут быть использованы для сушки липких аморфных продуктов, которые требуется получить в измельченном состоянии. Измельчение таких продуктов, например, с помощью размола осуществить невозможно. В камере одновременно находится немного продукта, поэтому нет опасения за порчу большого количества его в случае непредвиденной остановки сушилки.

9. При сушке распылением легко осуществить получение высушенного продукта, состоящего в определенных соотношениях из ряда различных сухих компонентов, добавлением необходимого количества других материалов до сушки в основной материал или одновременным распылением этих материалов.

10. Не происходит вынос пыли высушиваемого продукта в помещение цеха, что особенно важно при сушке вредных для человеческого организма веществ.

Метод сушки распылением имеет и недостатки: большие удельные габариты сушильной установки при сушке с начальной температурой воздуха 100—150° С;

сравнительно дорогое и сложное оборудование для распыления и выделения высушенного продукта из отработанных газов;

повышенный расход электроэнергии, обусловленный затратами на распыление и увеличенным расходом воздуха, вследствие небольшого процента насыщения отработанного воздуха при невысоких начальных температурах сушки;

небольшие объемные веса высушенного продукта, вследствие чего для получения необходимой плотности приходится применять, например, брикетирование порошка.

Удельный расход тепла, отнесенный к 1 кГ испаряемой влаги, в распылительных сушилках составляет в зависимости от режима сушки 850—1500 ккал/кГ.