Конструкции сушилок

В химической промышленности применяются разнообразные конструкции сушилок.

Туннельные сушилки. Внутри камеры туннельной сушилки пря­моугольного сечения по рельсовому пути перемещаются вагонет­ки с высушиваемым материалом. Свежий воздух подают в сушиль­ную камеру вентилятором через калорифер, где он подогревается до необходимой температуры. Сушильный агент — воздух — пода­ется противотоком или прямотоком.

Туннельные сушилки обычно работают с частичной рецирку­ляцией сушильного агента и предназначаются для сушки большо­го числа штучных керамических изделий. Загрузка и выгрузка ва­гонеток проводится вручную; сушка изделий, находящихся в раз­личных местах вагонеток, протекает неодинаково. Неравномерность процесса сушки и значительные размеры сушилки — существен­ные недостатки рассмотренной конструкции.

Ленточные сушилки. Конструкция такой сушилки представлена на рис. 20.4. Она включает в себя корпус 1, внутри которого рас­положен ряд транспортерных лент 5 из прорезиненной ткани или металлической сетки. Каждая из бесконечных лент натянута меж­ду ведущими 6 и ведомыми 2 барабанами. Влажный материал по­ступает в загрузочную воронку 4. Воздух засасывается вентилято­ром 3 и перед поступлением в сушилку нагревается калорифе­ром 8, расположенным в ее нижней части.

Ведущие и ведомые барабаны смежных лент смещены относи­тельно друг друга по вертикали. Верхние части смежных лент дви­жутся в противоположных направлениях (на рис. 20.4 показано стрелками). Материал на верхней ленте движется слева направо. Дойдя до конца ленты, он высыпается на нижележащую ленту и начинает двигаться в противоположном направлении. Такое пере­мещение материала осуществляют до тех пор, пока он не достиг­нет выходного отверстия.

С помощью перегородок 7 в сушилке создается противоток воз­духа относительно движения высушиваемого материала. При пе-

Рис. 20.4. Ленточная сушилка:

1 — корпус сушилки; 2 — ведомые барабаны; 3 — вентилятор; 4 — загрузочная воронка; 5 — транспортерные ленты; 6 — ведущие барабаны; 7 — перегородки;

8 — калорифер

ресыпании с ленты на ленту материал перемешивается, и его по­верхность обновляется. В этот момент воздух соприкасается со всей поверхностью каждой частицы, что интенсифицирует процесс сушки.

Ленточные многоярусные сушилки, используемые для сушки сыпучих и кристаллических материалов, довольно компактны. Они не требуют применения ручного труда для загрузки и выгрузки продукта.

Петлевые сушилки. В петлевых сушилках высушиваемый мате­риал в виде пасты или сильно увлажненных мелких кристаллов поступает из бункера-питателя 1 (рис. 20.5) на движущуюся бес­конечную металлическую ленту-сетку 8 и уплотняется с помо­щью двух нажимных роликов 2. Лента в виде петель непрерывно перемещается в корпусе сушилки с помощью цепного конвейе­ра 3. Высушенный материал удаляется из ячеек ленты с помощью ударного устройства 4 и шнеком 5 выгружается из сушилки. В ка­честве сушильного агента используются нагретый воздух и дымо­вые газы. Подача сушильного агента осуществляется вентилятора­ми 6.

Барабанная сушилка. Сушилка (рис. 20.6) состоит из стального барабана 4 с бандажами 3, опирающимися на опорные ролики. Барабаны изготавливают разного диаметра — 200...2800 мм. Вра­щение барабана осуществляется посредством редуктора 11, малая шестерня которого входит в зацепление с большой венцовой ше­стерней, установленной в средней части барабана. Барабан распо­ложен на опорных роликах 10 с углом наклона к горизонту 3...6°. Во избежание осевого смещения барабана на одном из бандажей имеются упорные ролики 9, препятствующие его соскальзыва­нию. Частота вращения барабана невелика — 3...8 мин^-1.

Рис. 20.5. Петлевая сушилка:

1 — бункер-питатель; 2 — нажимные ролики; 3 — цепной конвейер; 4 — ударное устройство; 5 — шнек для выгрузки; 6 — вентилятор; 7 — корпус сушилки; 8 — бесконечная металлическая лента-сетка

Рис. 20.6. Барабанная сушилка:

1 — загрузочный бункер; 2 — распределительная лопасть; 3 — бандажи; 4 — барабан (корпус сушилки); 5 — циклон; 6 — вентилятор; 7— бункер; 8 — шнек;

9 — упорный ролик; 10 — опорные ролики; 11 — редуктор; 12 — топка

Влажный материал подается питателем через загрузочный бун­кер 1 в верхнюю часть барабана, захватывается расположенными внутри него распределительными лопастями 2, непрерывно пере­мешиваясь, подходит к нижнему концу барабана, поступает в бункер 7 и выгружается разгрузочным шнеком 8. Для очистки от­ходящих газов от пыли на газоходе установлен циклон 5. Степень заполнения барабана не превышает 20 %.

Продолжительность обработки материала регулируют измене­нием частоты вращения барабана, а также угла его наклона к го­ризонту. В качестве сушильного агента обычно используют ды­мовые газы, перемещаемые через сушилку с помощью вентиля­тора 6.

В зависимости от крупности и свойств высушиваемого матери­ала к корпусу барабана прикрепляют специальные распредели­тельные насадки различной формы. Подъемно-лопастные насадки предназначены для крупнокусковых материалов, склонных к нали­панию (рис. 20.7, а). Секторные насадки применяют для материалов большой плотности и малосыпучих материалов (рис. 20.7, б), пе­ревалочные насадки с закрытыми ячейками — для сильно сыпучих материалов (рис. 20.7, в).

Рис. 20.7. Типы насадок: а — подъемно-лопастная; б — секторная; в — перевалочная

Сушилка с «кипящим» слоем. Конструкция такой сушилки (рис. 20.8) представляет собой вертикальную коническую емкость 6, расширяющуюся в верхней части корпуса; в нижней части аппа­рата укреплена решетка 3. Материал поступает из бункера 5с пи­тателем и удаляется через штуцер 4. Сушильный агент подается вентилятором 1, проходит смесительную камеру 2 и поступает под решетку 3 сушилки. Скорость подачи сушильного агента уста­навливают такой, чтобы находящийся на решетке высушиваемый материал начал «кипеть» и перешел в псевдоожиженное состоя­ние.

В сушилках с «кипящим» слоем обеспечивается наилучший кон­такт сыпучего материала с сушильным агентом. Продолжитель­ность процесса сушки сокращается до нескольких минут, что при­водит к повышению производительности установки и качества высушиваемого материала при отсутствии его разложения.

В связи с тем что частицы высушиваемого материала различа­ются по величине и массе, для обеспечения равномерности режи­ма «кипения» корпусу сушилки придают форму расширяющегося кверху конуса. При такой форме аппарата более тяжелые частицы скапливаются в нижней части аппарата, а более мелкие — в верх­ней. Так как наиболее мелкие и легкие частицы уносятся потоком газа, для улавливания частиц на линии отходящих газов последо­вательно установлены циклон 7и батарейный циклон 8. Основная масса высушенного материала удаляется транспортером 9 из су­шильной камеры и очистительных устройств.

В сушилках с «кипящим» слоем из единицы объема аппарата удаляется значительно больше влаги, чем в сушилках других ти­пов.

Распылительные сушилки. Сушилки этого типа применяют для сушки жидких продуктов — растворов солей, суспензий и эмуль­сий. Устройство таких сушилок показано на рис. 20.9. Воздух, пред­варительно нагретый в калорифере 2, с помощью вентилятора 1 нагнетается в сушильную камеру 3. Высушиваемый материал рас­пыляется специальным устройством 4. В качестве распылителей

Рис. 20.9. Распылительная сушилка:

1 — вентилятор; 2 — калорифер; 3 — камера сушилки; 4 — распылительное устройство; 5 — циклон; 6 — шнек

могут применяться вращающиеся диски, форсунки или пневма­тические устройства.

Распыление дисками приемлемо для суспензий и вязких жид­костей, но требует больших затрат энергии. Распыление чистых жидкостей проводится форсунками под давлением 3... 20 МПа. Вы­сушиваемый материал диспергируется в виде мелких капель, что обеспечивает хороший контакт материала с сушильным агентом. Воздух со взвешенными частицами высушенного продукта посту­пает в циклон 5, где происходит отделение частиц от газа. Высу­шенный продукт удаляется из аппарата с помощью шнека 6.

Сушилка с инфракрасным обогревом. При подводе энергии по­током инфракрасного излучения можно передать высушиваемому материалу значительное количество теплоты и обеспечить высо­кую скорость испарения влаги. В качестве источников инфракрас­ного излучения применяют специальные электрические лампы с нитью накаливания большой толщины и зеркальным отражате­лем. Для этой же цели используют специальные экраны или пане­ли, обогреваемые газом.

В ламповой радиационной сушилке над поверхностью высуши­ваемого материала (обычно перемещаемого транспортером) уста­навливают лампы, создающие направленный поток инфракрас­ного излучения требуемой мощности. Такой метод сушки недо­статочно экономичен и применяется только при необходимости удаления небольшого количества влаги.

Сушку инфракрасным излучением можно проводить при ис­пользовании отражающих экранов (стальных, чугунных, керами­ческих), обогреваемых горячими газами. Нагревание излучающих поверхностей осуществляется либо открытым газовым пламенем, либо продуктами сгорания газов, которые перемещаются внутри излучателя.

Такие сушилки компактны и эффективны при сушке тонколи­стовых материалов и окрашенных поверхностей (ткань, бумага, лакокрасочные покрытия).

Сушка токами высокой частоты. Для высушивания толстослой­ных материалов, когда необходимо регулировать температуру и влажность не только на поверхности, но и в глубине материала, в ряде случаев эффективно проведение сушки в поле токов высо­кой частоты. Такой сушке подвергают изделия из пластических масс, фарфора и других материалов, обладающих диэлектричес­кими свойствами. Сушка токами высокой частоты обеспечивает быстрое и равномерное высушивание толстослойных материалов, однако требует дорогостоящего оборудования и больших затрат энергии.

Сублимационная сушка. Это разновидность контактной вакуум- сушки, но ее проводят в более глубоком вакууме и при низких температурах (до -50 °С). При использовании такого способа суш­ки материал и влага, содержащаяся в нем, находятся в заморо­женном состоянии. При быстром нагреве лед переходит в пар, минуя жидкое состояние.

При проведении сублимационной сушки у материалов не из­меняется структура и биологические свойства. После сушки они могут храниться долгое время. Однако затраты энергии и эксплу­атационные расходы в этом случае значительно больше, чем при обычной вакуумной сушке. Сублимационная сушка применяется для высушивания плазмы крови, обработки различных продуктов питания и т. п.

Контрольные вопросы

1.Что называется процессом сушки? Какие основные виды сушки применяют в химической промышленности и в чем их различие?

2.Что называется относительной влажностью, влагосодержанием и теплосодержанием влажного воздуха?

3.Какие основные параметры влажного воздуха нанесены на диаг­рамме I —х?

4.Как с помощью диаграммы I—х определить точку росы и темпера­туру мокрого термометра?

5.Из каких основных элементов состоит конвективная сушилка?

6.Запишите уравнения материального и теплового баланса конвек­тивной сушки.

7. Какие основные типы сушилок используются в химической про­мышленности?

8.Как устроены и для обработки каких материалов предназначены туннельные сушилки?

9.В чем состоят преимущества и недостатки камерных сушилок?

10.Каким образом осуществляется перемещение материала в ленточ­ных многоярусных сушилках?

11.Для обработки каких материалов применяются петлевые сушилки?

12.В чем заключается основное преимущество сушилок с «кипящим» слоем?

13.На каких принципах основано действие сушилок специальных ти­пов?

Глава 21