книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

§ 1. Сушильные установки для кусковых, порошкообразных материалов и суспензий

Во всех отраслях производства строительных материалов имеет место сушка сырьевых материалов: кусков дробленого материала, порошка, полученного в процессе одновременной сушки с помолом в мельнице, или суспензии — шлама и шликера в производстве це­ мента и керамики. В производстве цемента производят сушку гли­ ны, известняка, мела, шлака, трепела, опоки, туфа и других мате­ риалов, а также различных видов топлива перед его помолом и в процессе помола.

В керамических производствах сушится глина при сушильно-по­ мольном способе приготовления керамических масс и шликер при мокром способе.

Иногда сушильные установки типа сушильных барабанов ис­ пользуют для низкотемпературного обжига гипсового шпата в кус-

70

ках размером щебенки или для обезвоживания порошка фосфогипса.

В промышленности сборного железобетона сушилки применяют для сушки глиняных гранул, в производстве керамзита — для раз­ мораживания заполнителей: песка и гравия — на складе инертных материалов. В производстве стекла осуществляют сушку компонен­ тов стекольной шихты: песка, соды и др.

Особо важное значение приобретает сушка сырьевых материа­ лов в производстве цемента, ориентированного в дальнейшем на сухой способ производства, как более эффективный.

Установки, применяемые на современных заводах по производ­ ству строительных материалов, отличаются непрерывностью ра­ боты. Многие из них предназначены для обслуживания автомати­ ческих конвейерных линий. Наибольшее распространение имеют сушильные барабаны и пневматические сушилки, в которых в од­ ном аппарате-мельнице происходит одновременно сушка и помол материала. Начинает осваиваться и внедряться в производство наи­ более эффективный способ сушки — в «кипящем слое».

Сушильные барабаны, как высокопроизводительные и экономич­ ные, до сих пор имеют большое распространение. Они отличаются надежностью в работе, легкостью управления с применением авто­ матики, быстрым вводом в режим после остановок, возможностью использования разнообразных видов топлива, сжигаемых в спе­ циальных топках. Выпускаются барабаны прямоточные и противо­ точные нескольких типоразмеров (табл. 26).

71

Сушильные барабаны осуществляют одновременно сушку и транспортирование. Проходя по барабану, материал высушивает­ ся, находясь в потоке газов. Производительность барабанов зависит от их размеров — диаметра, длины и скорости продвижения в них материала. Угол наклона и число оборотов барабана создают оп­ ределенную скорость прохождения материала.

Производительность барабанов устанавливают на основании многочисленных эксплуатационных данных, в результате анализа которых заводы-изготовители выпускают нормализованные сушиль­ ные барабаны.

Основным показателем сушильных барабанов является объем­ ное напряжение по влаге, т. е. количество влаги, испаряемое в 1 м3 объема сушильного пространства за час. Этот показатель зависит от характера материала, его влажности и параметров режима суш­ ки (табл. 27).

Т а б л и ц а 27

Параметры сушки материалов в сушильных барабанах

Метод совместной сушки и помола материалов в пневматических мельницах широко применяется во многих отраслях промышленно­ сти и является прогрессивным. Он давно используется в энергети­ ческой промышленности для приготовления пылевидного топлива. Этим же методом приготавливается пылевидное топливо в произ­ водстве цемента, сушится глина в производстве керамических изде­ лий, обжигается во взвешенном состоянии гипс и известь. Оборудо­ вание таких установок отличается компактностью, не требует боль­

ших производственных площадей и капитальных затрат на уста­ новку.

Благоприятные условия сушки мелко размолотых частиц мате­ риала в потоке газов обеспечивают высокие напряжения по влаге сушильных труб, достигающих 300—400 кг/м3-ч.

Производительность установок определяется производительно­ стью мельницы в зависимости от рода топлива и производительно­ сти паровых котлов. Для совместной сушки и помола применяются барабанные шаровые (БШМ), аэробильные (AM), шахтные мель-

72

шщы (ШМ). В производстве гипса при обжиге во взвешенном со­ стоянии используются также шахтные, аэробильные и шаровые

мельницы.

При обжиге гипса дымовые газы поступают в шаровую мельни­ цу с температурой 600—700° С и выходят из нее с температурой 200° С. Время пребывания гипса в шаровой мельнице и далее в об­ жиговой трубе в потоке горячих газов достаточно для получения нормального продукта, тогда как при применении аэробильных и шахтных мельниц материал находится в них доли секунды и не ус­ певает полностью обжигаться.

Для сушки глины в процессе размола хорошие результаты по­ лучаются при применении шахтных мельниц. По данным исследо­ вания Е. Л. Рохваргера, рекомендуется температура газов, посту­ пающих в шахтную мельницу, 140—160° С, а выходящих газов — 50° С; скорость газов в трубе 14,5—15,5 м/сек. В табл. 28 приведена техническая характеристика мельниц.

Т а б л и ц а 28

* В числителе—диаметр ротора, в знаменателе—длина ротора.

73

Габаритные размеры мельниц даны в комплекте с сепаратором, 'вентилятором, двигателем, рамой, питателем. Сушка суспензий — шликера в производстве керамических изделий и шлама в произ­ водстве цемента—-производится способом их распыления в среде горячих газов. Для этого применяют распылительные сушилки ба­ шенного типа. В керамическом производстве для -сушки шликера они в последние годы получили широкое распространение.

В табл. 29 приведены эксплуатационные данные о работе рас­ пылительных сушилок отечественных конструкций. Учитывая еще небольшой опыт их эксплуатации и отсутствие отработанных про­ ектных показателей, эти данные являются ориентировочными.

_Сушка кусковых материалов может производиться также в кон­ вейерных сушилках на сетчатых горизонтальных лентах, путем фильтрации горячих газов через слой материала.

Начинает применяться наиболее эффективный способ сушки мелкодисперсного материала — в «кипящем -слое».

74

§ 2. Сушилки для формованных изделий

Сушка формованных изделий производится как в камерных су­ шилках периодического действия, так и в конвейерных и туннель­ ных сушилках непрерывного действия. Большинство формованных изделий, подлежащих сушке, производится в керамической про­ мышленности, где сушка является наиболее длительным техноло­ гическим процессом. Осуществляется также сушка термоизоляци­ онных и гипсовых изделий, где процесс сушки является последней стадией изготовления. Многие действующие и вновь строящиеся заводы отличаются высокой мощностью и ориентированы на при­ менение высокопроизводительных сушилок непрерывного действия. Если раньше почти все сушилки строились с конвективным спосо­ бом нагрева изделий, то в настоящее время за сравнительно корот­ кий срок в промышленность внедрен более эффективный радиаци­ онный способ обогрева изделий, и в первую очередь плоских не­ большой толщины. Широкое внедрение автоматических конвейер­ ных линий настойчиво диктует применение конвейерных сушилок, включенных в общий технологический поток. Сушка изделий в тун­ нельных сушилках производится на полочных вагонетках, передви­ гающихся в туннеле по наземным или монорельсовым подвесным путям и в отдельных случаях на печных вагонетках, снабженных этажерками.

На многих кирпичных заводах сушка кирпича еще осущест­ вляется в камерных сушилках систем Росстромпроекта и Соколова.

Разнообразие размеров и форм керамических изделий в техно­ логическом процессе их производства не позволяет ограничиваться единой, конструкцией туннельной или конвейерной сушилок. Каж­ дая конструкция туннеля предназначена для сушки одного типа изделий или группы их при определенном установленном для него режиме сушки. В табл. 30 приведены данные о размерах некоторых сушилок и показателях режима сушки в них.

Вес и размеры указаны готового изделия.

В табл. 31 приведена характеристика вагонеток сушилок. Поперечные размеры вагонетки сушилки должны соответство­

вать поперечным размерам туннеля с учетом расстояний их от стен 30—40 мм и от верхней плоскости изделия до перекрытия туннеля 50—70 мм. Установка изделий на полки вагонеток (садка) произ­ водится с учетом следующих требований: изделия должны иметь устойчивое положение, не допускающее смятия их граней; поток газов должен с наименьшим сопротивлением обтекать широкие грани изделий, а в случае наличия в них пустот проходить вдоль пустот; садка должна быть наиболее плотной, но проницаемой для газов. Чем плотнее уложены изделия, тем полнее используется ра­ бочий объем сушилки и тем благоприятнее условия для сушки ке­ рамических изделий, изготовленных по пластическому способу фор­ мования. Для них создается более мягкий режим сушки.

Почти все туннельные сушилки для сушки керамических изде­ лий работают по принципу противотока. Для сушки гипсовых изде-

75

76

77

лий рекомендуется применять прямоточно-противоточные туннель­ ные сушилки.

В автоматических линиях по изготовлению штучных изделий массового производства применяют ленточно-конвейерные сушил­ ки, включенные в общий технологический поток. По способу тепло­ обмена сушилки относятся к радиационному и радиационно-кон­ вективному типу.

Ленточно-конвейерная сушилка для сушки керамических плиток для полов установлена на Харьковском плиточном заводе. Сушил­ ка имеет сетчатопроволочный конвейер, проходящий в двух само­ стоятельных камерах: первая длиной 24,9 м, вторая — 20,8 м с раз­ рывом между ними 3,42 м. Наружная высота камеры 0,55 м, шири­ на 1,5 м, внутренняя высота 0,35 м, ширина проволочного конвейе­

газовых горелок на расстоянии 250 мм от конвейера. Скорость дви­ жения ленты 0,028 м/сек. Температура излучающей поверхности 850° С. Максимальная температура сушки у загрузочного конца первой камеры 280° С с понижением в сторону выгрузки до 200° С. Во второй камере сушилки температура с конца при входе плиток

Конвективно-радиационная сушилка конструкции НИИСтройкерамики для облицовочных плиток. Сушилка имеет цепной кон­ вейер. Длина сушилки 21 м, ширина 1,35 м, высота 1,33 м. Под кон­

2%. Срок сушки 5—7 мин, производительность сушилки 81 м2/ч.

Универсальная кареточная сушилка (СУ) конструкции Гипростройматериалов применяется для досушки изделий санитарной керамики (унитазов, умывальников). Сушилка состоит из 5 яру­ сов конвейера и 6 -го нижнего для возврата пустых кареток. Каж­ дый ярус представляет собой отдельный канал длиной 28,39 м, ши­ риной 1,097 и высотой 0,68 м. Общая длина сушилки 33,7 м, шири­ на 1,71 м и высота 5,185 м. Емкость каждого яруса — 50 кареток длиной 550 мм по 2 изделия на каждой.

Принцип работы сушилки — противоточный. Теплоноситель — горячий воздух, подогреваемый в паровых калориферах и нагнетае­ мый вентиляторами. Сушилка имеет две вентиляционно отопитель­ ные системы, установленные позонно, и систему рециркуляции воз­ духа. Максимальная температура воздуха при входе 100—120° С, минимальная при выходе 25—28° С. Из второй зоны воздух отби­ рается на рециркуляцию с температурой 40—42° С. Начальная влажность изделий 16—18%, конечная— 1 %, срок сушки 18—20 ч, производительность 18—19 унитазов в час, расход пара 370 кг/ч.

78

Сушилка работает в сочетании с литейно-подвялочным кон­ вейером.

Для сушки труб используется конвейерная сушилка конструк­ ции института «Гипростройматериалы» с зигзагообразным движе­ нием цепи. Трубы располагаются на подвесках, закрепленных на цепях конвейера. Сушилка имеет три зоны с разными параметрами теплоносителя. В первой и второй зонах — по 6 витков цепи, в третьей — 2 витка. Длина цепи 1000 м. Для труб диаметром 200 мм шаг подвески 480 мм, для труб диаметром 350—500 мм — 960 мм. Начальная влажность труб 19—20%, конечная — 3—4%. Темпера­ тура теплоносителя при входе 150° С, при выходе — 40—45° С, от­ носительная влажность 70%. Срок сушки 26 ч. Размеры сушилки; длина 61,4 м, ширина 41,79 м, высота 3,04 м-

§ 3. Проектирование и расчет сушилок для кусковых и. порошкообразных материалов

В задании па проектирование сушилки указывается производи­ тельность завода по виду выпускаемой продукции и тип сушилки для сушки заданного материала. Проектант должен собрать все необходимые для проектирования данные и, пользуясь знаниями по технологии данной отрасли, произвести расчет потребности завода в высушиваемом материале.

Например, требуется запроектировать сушилку для сушки шли­ кера в производстве плиток для внутренней облицовки определен­ ной мощности. Установив режим рабочего времени завода, проек­ тант определяет часовую производительность его по плитке, затем, приняв по справочным данным расход сырья на 1 м2 плитки, рас­ считывает расход абсолютно сухого сырья и далее сырья любой не­ обходимой для расчета влажности. Для технологического расчета нужно иметь исходными данными вес единицы обожженного про­ дукта и химический состав массы. Тогда производительность (кг) по абсолютно сухой массе составит

п.п. п. — потеря при прокаливании массы, Не­ производительность (кг) по высушенному материалу

где W'2 — остаточная влажность массы на абсолютно сухой вес,'%.

79