книги из ГПНТБ / Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий

балась по длине автоклава от 62,5 до 103%. Влажность изделий, прошедших запаривание — сушку, изменялась по длине автоклава от 49,8 до 56,8%. Таким образом, 2-ч запаривание позволило применить высокие температуры

ботки в ч

перегрева пара и высокие скорости его движения. При использовании перегретого пара температурой 200° С и скоростью 4,5 м/сек продолжительность процесса не пре­ вышает 14 ч.

3. Внедрение совмещенного метода тепловой обработки известково-кремнеземистых изделий в производство

Светловодский завод известково-кремнеземистых изде­ лий Минэнерго СССР. Впервые процесс сушки в среде пе­ регретого пара был внедрен на заводе в Светловодске. На этом заводе вначале изделия (плиты 1000Х500Х ХЮ5 мм при у=225 кг/м3) запаривали в отдельно стоя­ щих автоклавах, работающих при /7=10 ат, в течение 15—16 ч, затем изделия распалубливали, после чего на­

давлением 30—35 ат и температурой до 320° С поступает в компактный теплообменник, изготовленный из трубок диаметром 16 мм. Циркулирующий в автоклаве вторич­ ный пар проходит через теплообменник, подогревается и направляется вентилятором в нагнетательный короб,

181

смонтированный по всей длине автоклава. Стенка короба перфорирована отверстиями с живым сечением около 35%. Пар выходит из отверстий, пронизывает садку из­ делий в поперечном направлении, входит в аналогичный описанному отсасывающий короб, возвращается в тепло­ обменник и т. д. Вентилятор установлен на отдельном фундаменте. Для компенсации расширения автоклава при разогреве вал вентилятора уплотнен сильфонным ус­ тройством.

Изделия в автоклаве сушили при атмосферном давле­ нии с перегревом паровой среды до 230° С. Продолжи­ тельность сушки плит составляла 20 ч при конечной влажности 80%- Выявилось, что при таком способе рас­ палубка изделий после запаривания затруднительна, пе­ рекладка изделий вызывает излишние затраты рабочей силы, общий срок запаривания и сушки продолжителен, поэтому автоклавы завода были реконструированы для совмещенного процесса запаривания и сушки изделий. Характеристика оборудования и параметры режима сов­ мещенного процесса приводятся ниже.

Поверхность теплообменника в автоклаве

В период сушки сбрасываемый пар из одного авто­ клава используют в соседнем автоклаве с подъемом дав­ ления в последнем до 2 ат.

Опытная база Теплопроекта в Апрелевке. На опыт­ ной базе института запроектирована линия по производ­ ству известково-кремнеземистых изделий мощностью 10 тыс. м3 в год. Для обеспечения такой мощности при

183

совмещенном методе тепловой обработки изделий преду­ смотрена установка двух стандартных автоклавов диа­ метром 2,6 м, длиной 19 м, рабочим объемом 100 м3. В настоящее время линия построена и работает с одним автоклавом.

В основу выбора теплоносителя для обогрева тепло­ обменников автоклава были положены следующие сооб­ ражения. Известно, что для ряда отраслей промышлен­ ности, в частности для химической, большой интерес представляют новые методы обогрева высококипящим ор­ ганическим теплоносителем, обеспечивающие тонкое ре­ гулирование теплообмена в производственной аппарату­ ре в диапазоне температур 260—380° С при низких дав­ лениях в нагревательной системе. Ряд технологических цехов нуждается в централизованном теплоснабжении производственных аппаратов, гарантирующем отсутствие местного перегрева, пожарную безопасность, экономич­ ность, упрощение аппаратуры, простоту регулировки и автоматизацию технологических процессов. Обычно при­ меняемые методы обогрева в диапазоне температур 250— 400° С не удовлетворяют перечисленным требованиям по­ тому, что:

а) обогрев дымовыми газами не экономичен, пожаро­ опасен, не обеспечивает равномерности нагрева, требует громоздкой аппаратуры и не допускает централизации теплоснабжения;

б) обогрев водяным паром и перегретой водой связан с применением очень высоких давлений, утяжеляющих теплообменники, усложняющих их эксплуатацию и тре­ бующих дорогой и дефицитной арматуры.

Указанные недостатки обычных методов обогрева привели к внедрению в промышленность новых высококипящих органических теплоносителей, специальных масел, расплавленных солей, ртути и др. Наибольшее рас­ пространение из них получила дифенильная смесь — высококипящий органический теплоноситель, сокращенно называемый «ВОТ». По сравнению с другими распрост­ раненными высококипящими теплоносителями ВОТ в ин­ тервале температур 260—380° С обладает рядом неоспо­ римых преимуществ: его термическая стойкость намного выше, чем у специальных масел; он не ядовит, как пары ртути; температура плавления его намного ниже, чем расплавленных солей и легкоплавких металлов; удельный вес и теплоемкость гораздо выше, чем у воздуха и дымо­

184

вых газов, наконец, упругость паров намного ниже, чем упругость водяных паров при той же температуре.

ВОТ — это эвтектическая смесь из 73,5% дифенилокспда и 26,5% дифенила, которая плавится при 12° С. Тем­ пература плавления дифенила 67° С и дифенилоксида 27° С. Упругость паров ВОТ примерно в 30—35 раз мень­ ше упругости насыщенного водяного пара при одинако­ вых температурах. Это позволяет в установках ВОТ при

термической стойкости, установки ВОТ могут вполне на­ дежно и длительно работать при температуре паров ВОТ до 380° С. Повышение температуры паров ВОТ выше 380—385° С ведет к его коксованию в кипятильных труб­ ках парогенератора и, как следствие этого, к пережогу трубок.

В проекте экспериментальной линии по производству известково-кремнеземистых изделий на опытной базе ин­ ститута в основу разработки специализированной котель­ ной ВОТ заложен типовой проект, разработанный Гипрооргхимом с использованием парогенератора ВОТ Белгородского котельного завода мощностью 2 млн. ккал/ч.. Общая схема установки приводится на рис. 103. Тепловая производительность котельной при непрерывном режиме работы двух автоклавов 2 млн. ккал/ч, при периодическом режиме 4 млн. ккал/ч. В соответствии с этим в котельной установлены два котлоагрегата мощностью 2 млн. ккал/ч каждый, что обеспечивает заданную тепловую производи­ тельность котельной на указанных режимах. Парогенера­ торы ВОТ работают на природном газе или мазуте с воз­ духоподогревателями. В качестве теплоносителя в котле использована смесь ВОТ. Парогенератор может работать на этом теплоносителе в диапазоне температур насыщен­ ных паров 260—380° С. В данном случае применена систе­ ма с искусственной циркуляцией во внешнем контуре, т. е. с подачей возвратного конденсата в котел при помощи насосов.

Парогенератор ВОТ в комплекте с дымососом, дутье­ вым вентилятором, газоходами, воздуховводами, автома­ тическими устройствами и трубопроводами составляет са­ мостоятельный котельный агрегат. В основу компоновки

185

котельной ВОТ положен принцип агрегатиостп. Питатель­ ная установка для котлов ВОТ, хотя п является централи­ зованной, но позволяет работать на одном котле без ущерба для к. п. д. насоса. Предусмотрена также ком­ плексная автоматизация работы котельной.

Все тепловые, циркуляционные, аэродинамические и другие параметры приняты также по типовому проекту Гипрооргхима.

Порядок работы автоклавного отделения опытной ба­ зы института с применением совмещенного способа теп­ ловой обработки известково-кремнеземистых изделий за­ ключается в следующем. После заливки гидромассы влажностью 400—500% в формы их через снижатель за­ гружают в контейнеры. Емкость контейнера (по плитам 1000X500X80 мм) до 1,2 ж3. Затем контейнеры (15 шт.) перегружают на платформы автоклавного поезда, и тол­ катель продвигает его в автоклав (рис. 104). В рабочее пространство автоклава по всей его длине вмонтированы две нагревательные панели общей поверхностью нагрева 100 ж2.

Панели изготовлены из горизонтальных труб диамет­

Вверху п внизу к крайним трубам также приварены пла­ стины. Таким образом, панели являются одновременно теплообменниками и перегородками, образующими короба для подогрева и возврата паровой среды, которая цирку­ лирует при помощи турбинки вентилятора № 9, насажен­ ной на вал. Привод вала вынесен наружу, подшипники смонтированы на кронштейне, приваренном к дни­ щу автоклава. Передача от электродвигателя на вал кли­ ноременная. При пуске вентилятора паровая среда заса­ сывается в него и затем направляется в короба, нагре­ вается и перед крышкой автоклава поворачивается в садку изделий, обогревает ее и возвращается в вентиля­ тор. При движении паровой среды по садке изделия час­ тично обогреваются и за счет внешней поверхности па­ нелей теплообменников. По мере нагрева изделий и испа­ рения из них влаги давление в автоклаве повышается, и по достижении заданной величины излишек пара сбрасы­ вается в атмосферу или идет на использование в произ­ водстве.

В смонтированных в автоклаве нагревательных пане­ лях (рис. 105) пары ВОТ подавали через ввод в верхнюю

187

Рис. 104. Схема автоклава для совмещенного процесса тепловой обработки ИКИ

трубу с последовательным движением теплоносителя по другим трубам и отводам конденсата через нижнюю тру­ бу. Испытания автоклава показали, что данная конструк­ ция панелей является неработоспособной. По принятой схеме движения теплоносителя верхние трубы расширя-

д-л

Рис. 105. Нагревательная панель до реконструкции

/ — распределительные коллекторы; 2 — перегородки; 3 — опоры; 4 отвод конденсата; 5 — ввод теплоносителя

ются больше, чем нижние, что ведет к короблению всего теплообменника, деформации его нижних направляющих и раскрытию фланцев на подводящих трубопроводах. В связи с этим панели были реконструированы (рис. 106).

Рис. 106. Нагревательная панель после реконструкции

/ — внешние распределительные коллекторы;

Между каждой парой труб разрезаны по всей длине по-, перечные перегородки и левые коллекторы, каждая пара труб поставлена на скользящие опоры, а в месте ввода пара ВОТ теплообменники закреплены на мерт­ вых опорах. После этой реконструкции деформаций в

189

теплообменниках не наблюдается. Однако установка мертвой опоры автоклава в левом его конце вызвала ряд трудностей по устройству компенсаторов на трубопрово­ дах, подводящих ВОТ к автоклаву.

Для определения количества пара, циркулирующего через садку изделий, были проведены замеры скорости как в сегментах, образованных нагревательными пане­ лями и стенкой автоклава, так и в каналах садки. Все опыты были проведены в закрытом автоклаве на холод­ ном воздухе при полной загрузке автоклава изделиями. Скорость потока по каналам садки определяли при по­ мощи струнного анемометра, устанавливаемого в центре равновеликих площадей, на которые разбито поперечное сечение канала. В результате замеров установлено сле­ дующее.

При подборе оптимальных параметров режима сов­ мещенного процесса запаривания и сушки изделий опро­ бовали несколько вариантов с изменением давления и температуры пара по времени. В результате для из­ вестково-диатомовых плит объемным весом 200— 225 кг/м3, размером 1000X500X80 мм установлены сле­ дующие параметры режима по периодам в ч:

В течение всех периодов нагревательные панели бы­ ли включены полностью. Параметры такого режима при­ водятся на рис. 107.

Таким образом, при сушке изделий новым методом за 22—23 ч можно получить высокопрочные и полностью высушенные изделия, тогда как при обычно применяе­ мом методе на тепловую обработку плит толщиной 50 мм требуется около 40 ч, а при изготовлении крупно^ размерных изделий — до 60 ч.

190