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

Торфоплит

Лабораторные исследования. В лабораторных усло­ виях были изучены гигроскопические свойства торфоплит, а также влияние параметров режима сушки на ки­ нетику процесса и гидрофобные свойства изделий.

При этом влияние температу­ ры наиболее заметно на участ­

ках изотерм от ф =30 до ср = 100% при wp— 25—35%. Это обстоятельство свидетельствует о том, что при влажно­ сти торфоплит выше 25—35% влага связана с материа­

торфоплит равна 25%. Гигроскопическая влажность их (предел сорбционного увлажнения) не превышает 70%.

Основные процессы, происходящие при сушке торфо­ плит в постоянных режимных условиях, показаны на рис. 28. До первой критической влажности (дак=400% ) кривая сушки имеет постоянный угол наклона, что соот­ ветствует постоянной скорости сушки. После адк наступа­ ет период падающей скорости сушки, продолжитель­ ность которого значительно больше периода постоянной

61

скорости сушки. Температура на поверхности материала уже в первом периоде начинает расти, в толще материа­ ла она некоторое время остается на уровне температуры мокрого термометра. Особенно отстает температура в центре плиты, что создает значительный перепад темпе­ ратур между поверхностью и центром, обусловливаю­ щий пересушку поверхности и вызывающий явление тер-

модиффузии, тормозящей сушку во втором периоде. Кро­ ме того, при пересушке поверхностных слоев зона испа­ рения уходит внутрь материала, коэффициент теплопро­ водности этих слоев падает, что затрудняет подвод теп­ ла к внутренним слоям изделия.

Таковы отличительные особенности процесса сушки торфоплит, в результате которых наблюдается резкое и прогрессирующее падение скорости сушки во втором периоде процесса. Усадка плит значительна и происхо­ дит практически до конца процесса сушки.

Было исследовано также влияние объемного веса торфоплит на кинетику процесса сушки. Опытами уста­ новлено, что интенсивность процесса снижается при уве­ личении объемного веса торфоплит-. При сравнении кри­ вых сушки (см. рис. 28) видно, что, несмотря на значи­ тельное снижение начальной влажности торфоплит объ­

62

емным весом 150 кг/м3, продолжительность сушки их не меньше, чем плит объемным весом ПО кг/м3.

Основным параметром, интенсифицирующим процесс сушки торфоплит, является температура теплоносителя. Как показывают результаты исследований, с увеличени­ ем температуры от 50 до 90° С, т. е. примерно в два раза,

продолжительность процесса в два раза без повышения температуры. Если же учесть, что за счет скорости тепло­ носителя можно избежать самовозгорания плит, снизить неравномерность сушки по сечению сушилки и тем еще более сократить среднюю продолжительность сушки, то станет понятной необходимость всемерного увеличения скорости движения теплоносителя при сушке торфоплит. Данные, приведенные иа рис. 30, свидетельствуют о том, что коэффициент теплообмена при сушке торфоплит ин­ тенсивно повышается до скорости теплоносителя, равной 6 м/сек. Следовательно, при проектировании новых су­ шилок и при наладке действующих необходимо стремить­ ся к обеспечению скорости теплоносителя в пределах

5,5—7,5 м/сек.

При сушке в производственных условиях параметры теплоносителя около высушиваемого изделия изменяют­ ся во времени, т. е. имеется переменный режим сушки. Такой режим сушки организуют или с целью форсирова­ ния процесса сушки и снижения расхода топлива, или в соответствии с технологическими свойствами материа­ ла. Параметры установленных переменных режимов в лабораторных условиях для различных схем работы сушилок приведены на рис. 31.

63

Анализируя результаты исследований, можно сде­ лать вывод о том, что продолжительность сушки торфоплит должна быть принята равной 12—15 ч при любом из указанных вариантов работы сушилок. Качество плит после сушки по всем . режимам отвечало техническим требованиям.

Как известно, сухой торф малой степени разложения обладает высокой водопоглотительиой способностью, до-

ф

Рис. 31. Процесс сушки торфоплит

а — с внутренним источником тепла; б — при протнвоточно-прямоточном режи­

стигающей 500%. Это свойство торфа обусловливает один из существенных недостатков торфоплит как тепло­ изоляционного материала — их склонность к влагонакоплению в ограждающих конструкциях зданий при пере­ менном тепловом эксплуатационном режиме. Обычно водопоглощение торфоплит после сушки составляет 200— 300%. Нами были проведены опыты по установлению влияния параметров режима сушки на гидрофобные свойства торфоплит (рис. 32). Из рисунка следует, что термическая обработка торфоплит в конце процесса суш­ ки в течение 1,5—2 ч при температуре материала 170— 175° С снижает водопоглощение изделий до 60—90%. Опытами установлено, что скорость движения'теплоноси­ теля не оказывает влияния на гидрофобные свойства торфоплит.

64

Производственные исследования. Процесс сушки торфоплит в производственных условиях исследовали на торфопредприятии «Баложи» Латвийской ССР. Плиты на этом предприятии изготовляют по мокрому способу. Сырьем для плит служит медиум-торф со степенью раз­ ложения 5—7%. Карьерная влажность сырья 92—93%.

дически по пять-шесть вагонеток за прием. Во время загрузки-разгруз­

ки подачу теплоносителя в туннели прекращают. Каж­ дый блок туннелей обслуживает самостоятельная топка шахтного типа, работающая на кусковом торфе. После смесительной камеры теплоноситель подают в блок тун­ нелей нагнетательным вентилятором ВРС № 10. На каж­ дом туннеле блока установлено по одному вытяжному вентилятору ВРС № 10. Теплоноситель в зону прямотока поступает по кирпичному каналу, расположенному под перекрытием туннелей. В зоне прямотока находятся че­ тыре вагонетки.

Рассматривая кривые сушки торфоплит 1 и 2 (рис. 33), можно видеть, что вначале сушка идет медленно. Это объясняется тем, что горячий теплоноситель подает­ ся в зону прямотока в конце второй вагонетки. Затем идет участок интенсивной сушки изделий. В зоне отсоса теплоносителя из туннеля скорость сушки незначитель­ на, а в зоне противотока снова возрастает и постепенно снижается по мере высушивания торфоплит. Средняя скорость движения теплоносителя в зоне прямотока не

Совелитовые изделия

Для производства совелитовых изделий применяют обожженный доломит, погашенный водой. Полученное доломитовое молоко подвергают карбонизации — насы­ щению углекислотой с получением карбонатов кальция и магния, значительным уплотнением суспензии и об­ разованием тяжелых солей кальция и магния. Для сни­ жения объемного веса изделий, придания всей массе рыхлой структуры и перевода тяжелой углекислой соли магния в более легкую магнезию скарбонизированное доломитовое молоко подвергают перекристаллизации об­ работкой паром давлением 3—5 ит. В аппараты пере­ кристаллизации вводят асбест марки П-6-40 (15% веса совелита). Здесь асбест так же, как и в других ас­ бестсодержащих теплоизоляционных, изделиях, является армирующей и водоудерживающей добавкой.

Горячую совелитовую пульпу влажностью до 900% прессуют в формах на гидравлическом фильтр-прессе; плиты размером 1000X500X50 мм затем разрезают обыч­ но на шесть плит размером 500X170X50 мм. Для изго­ товления скорлуп и сегментов используют те же гидрав­ лические прессы, но с измененной конструкцией матрицы. В основном изделия изготовляют в форме плит. Влаж­ ность плит после формования 235—240%. Сушат изде­ лия в две стадии: собственно сушка и прокаливание в целях разложения магнезиальной составляющей совели-

5*

та и удаления из нее углекислого газа. Считают, что в результате прокаливания изделий на 13—15% снижается их объемный вес, однако при этом снижается также и механическая прочность. При прокаливании основная часть карбоната магния переходит в окись магния, а карбонат кальция остается без изменения. Таким обра­ зом, технология совелитовых изделий чрезвычайно слож­ на и трудновоспропзводима в лабораторных условиях.

Рис. 34. Тепловая схема работы сушилки для совелитовых изделии

/ — вытяжной вентилятор; 2 — циркуляционные вентиляторы; 3 — распредели­ тельные решетки; 4 — борова

Поэтому режимы сушки и конструкции сушилок уста­

навливали непосредственно в производственных усло­ виях.

На заводе теплоизоляционных изделий в Ростове-иа- Дону совелитовые плиты высушивают в трех туннельных сушилках, объединенных в блок, обслуживаемый общим

объемным весом 350 кг/м3 укладывают на перфорирован­ ные площадки (полки) вагонеток на ребро. Количество полок на вагонетке семь, плит 167 шт. Начальная влаж­ ность плит 230%, конечная 5%.

Сушилка (рис. 34) противоточно-прямоточная, мо со­ вершенно оригинальна по исполнению. Под воздействием циркуляционного вентилятора среднего давления № 9 й вытяжного вентилятора № 8 такого же типа в тун­ неле создано высокое разрежение (до 40 мм вод. ст). Топочные газы температурой до 600° С поступают в тун­ нель через борова и распределительные решетки, вмон­ тированные в стенах туннеля. В прямоточной зоне (зо­ не прокаливания) теплоноситель движется параллельно

68

изделиям, в конце ее отбирается рециркуляционным вен­ тилятором и подается в зону противотока, где смешива­ ется с теплоносителем, движущимся по туннелю, и час­ тично в зону прокаливания. Теплоноситель из зоны про­ тивотока частично идет на рециркуляцию, но главным об­ разом на выброс в атмосферу. Столь сложная схема рабо­ ты сушилки обусловлена требованием технологов по обес­ печению прокаливания изделий при температуре 550—

600° С и отсутствием дымососов или вентиляторов, спо­ собных подать такой теплоноситель в туннели. Однако желаемого результата не было получено. Высокое раз­ режение в туннелях вызвало усиленный подсос воздуха через двери туннеля, в связи с чем температура в зоне прокаливания не поднимается выше 350° С. Кроме того, наблюдается значительное коробление металлических конструкций вагонеток, попадающих под воздействие (хотя и кратковременное) высокотемпературного тепло­ носителя, выходящего из распределительных коробов.

Из рис. 35 видно, что продолжительность сушки плит составляет 13 ч и в основном влага удаляется из изде­ лий в зоне противотока. Следует отметить также, что если влажность плит, расположенных по периферии ва­ гонетки, составляла 1,5—2%, то в центральных частях вагонетки она достигала 12%. В зоне противотока не­ равномерность сушки еще более значительна. Этот не­ достаток объясняется недостаточной скоростью движе-

69

П р и м е ч а п и е. Среднегодовой расход тепла на 1 кг влаги со­ ставляет 1300 /сдал; расход условного топлива на 1 -я3 изделий равен

160 кг.

ния теплоносителя в туннеле. Производительность тун­ неля составляет 1 ж3 изделий в час. Тепловой баланс туннеля характеризуется следующими данными (табл. 9).

К недостаткам данной схемы работы сушилок следу­ ет отнести трудность регулировки режима работы тун­ нелей, особенно во время загрузки вагонеток, резко на­ рушающей гидравлический режим при столь высоком разрежении в туннелях; излишние подсосы воздуха в туннели и неизбежная загазованность цеха; частый вы­ ход вагонеток из строя из-за коробления их металличе­ ских конструкций; повышенные удельные расходы теп­ ла и топлива.

Конструкция туннельных сушилок, установленных на совелитовом заводе в Билимбае (рис. 36), выгодно от­ личается от описанной выше. Блок сушилок состоит из двух туннелей длиной 36, высотой 1,9 и шириной 1,28 м. Количество вагонеток в рабочей зоне туннеля 18, в там­ бурах по одной вагонетке. Совелитовые плиты размером 500X500X50 мм укладывают на полки вагонеток в пер­ форированных поддонах. Начальная и конечная влаж­ ность плит и их объемный вес такие же, как и на заводе в Ростове-на-Дону. На каждом туннеле имеются инди-

70