Конвективные сушилки с пневмотранспортом материала

П невматические сушилки. Для сушки во взвешенном состоянии зер­нистых (неслипающихся) и кристаллических материалов применяют также пневматические сушилки. Сушка осуществляется в вертикальной трубе длиной до 20 м. Частицы материала движутся в потоке нагретого воздуха (или топочных газов), скорость которого превышает скорость витания частиц и составляет 10-30 м/сек. В подобных трубах-сушилках процесс сушки длится секунды и за такое короткое время из материала удается испарить только часть сво­бодной влаги.

В пневматической сушилке (рис. XVIII-11) материал из бункера 1 подается питателем 2 в трубу 3 и увле­кается потоком воздуха, который нагнетается венти­лятором 4 и нагревается в калорифере 5. Воздух выносит высохший материал в сборник-амортизатор 6 и затем в циклон 7, где отделяется от частиц ма­териала. Высушенный материал удаляется с помо­щью разгрузочного устройства 8. Отработанный воздух для окончательной очистки от пыли проходит через фильтр 9, после чего удаляется в атмосферу. Расход энергии в пневматических сушилках значителен, причем он снижается с уменьшением размера частиц материала, который не должен пре­вышать 8-10 мм. Для сушки материалов с круп­ными частицами, а также для удаления из материала связанной влаги пневматические сушилки комбини­руют с сушилками других типов. Таким образом, несмотря на компактность и простоту устройства, область применения пневматических сушилок огра­ничена условиями, указанными выше.

Контактные сушилки

Вакуум-сушильные шкафы. Простейшими кон­тактными сушилками периодического действия яв­ляются вакуум-сушильные шкафы, которые в настоящее время исполь­зуются для сушки малотоннажных продуктов в производствах с разно­образным ассортиментом продукции, где применение высокопроизводи­тельных механизированных сушилок непре­рывного действия экономически не оправ­дано.

В акуум-сушильный шкаф (рис. XVIII-12) представляет собой цилиндрическую (реже прямоугольную) камеру 1, в которой раз­мещены полые плиты 2, обогреваемые из­нутри паром или горячей водой. Высуши­ваемый материал находится в лотках (про­тивнях), установленных на плитах. Во время работы камера герметически закрыта и соединена с установкой для создания ва­куума, например, c поверхностным конденса­тором и вакуум-насосом. Загрузка и выгруз­ка материала производятся вручную.

Как и другие вакуум-сушилки, вакуум-сушильные шкафы пригодны для сушки легкоокисляющихся, взрывоопасных и выде­ляющих вредные или ценные пары веществ. Однако они малопроизводительны и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо проводящих тепло зазоров между противнями и греющими плитами. Напряжение ра­бочей поверхности плит (со стороны материала) обычно не превышает 0.5-3.5 кг/(м³ч) влаги.

Гребковые вакуум-сушилки. В этих контактных сушилках периоди­ческого действия скорость сушки несколько увеличивается за счет пере­мешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками; вместе с тем, они не требуют ручной загрузки и выгрузки материала подобно вакуум-сушильным шкафам.

Гребковая сушилка (рис. XVIII-13) состоит из цилиндрического кор­пуса 1 с паровой рубашкой 2 и мешалки 3. Гребки мешалки закреплены на валу взаимно перпендикулярно; на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой половине — в проти­воположную. Кроме того, мешалка имеет реверсивный привод, автомати­чески меняющий каждые 5-8 мин направление ее вращения. Поэтому при работе мешалки материал (загруженный через люк 4) периодически перемещается от периферии к середине барабана и в обратном направле­нии. Вал мешалки может быть полым и через него можно также осуще­ствлять нагрев высушиваемого материала. Свободно перекатывающиеся между гребками трубы 5 способствуют разрушению комков и дополни­тельно перемешивают материал. Разгрузка высушенного материала про­изводится через люк 6. Корпус сушилки соединен с поверхностным или барометрическим конденсатором и вакуум-насосом.

Рис. XVIII-13.

Производительность сушилки зависит от температуры греющего пара, величины разрежения и начальной влажности материала. В анилинокрасочной промышленности, где главным образом применяются эти сушилки, напряжение их поверхности по влаге колеблется в пределах 6-8 кг/(м³ч), т.е. выше, чем для вакуум-сушильных шкафов, но сушильный агрегат более сложен и требует больших эксплуатационных расходов.

Следует отметить, что применение вакуумных сушилок в химической промышленности, несмотря на их более высокую стоимость и сложность по сравнению с атмосферными сушилками, диктуется технологическими соображениями; они пригодны для сушки чувствительных к высоким тем­пературам, а также токсичных и взрывоопасных веществ, для получения высушенных продуктов повышенной чистоты, а также в тех случаях, когда необходимо улавливание (конденсация) паров неводных раствори­телей, удаляемых из материалов.

Вальцовые сушилки. В этих сушилках осуществляется непрерывная сушка жидкости и текучих пастообразных материалов при атмосферном давлении или при разрежении. Основной частью двухвальцовых сушилок (рис. XVIII-14), наиболее часто применяемых в химических про­изводствах, являются вальцы — 2 и 3, медленно вращающиеся (п = 2-10 об/мин) в кожухе 1 навстречу друг другу. Сверху между валь­цами непрерывно подается высушиваемый материал. Греющий пар посту­пает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку 4, Ввод пара и вывод конденсата производится со стороны, противоположной приводу 5. Вальцы могут также обогреваться горячей водой или высокотемпературными органическими теплоносителями.

Рис. XVIII-14.

Материал покрывает поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой определяется величиной зазора между вальцами. Обычно ширина зазора не превышает 0.5-1 мм и регулируется путем перемещения ведо­мого вальца 2, имеющего подвижные подшипники, относительно непо­движно установленного ведущего вальца 3. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами 6, распо­ложенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой мате­риала на вальцах, тем быстрей и равномерней он сушится. Однако вслед­ствие малой продолжительности сушки часто требуется досушка материала, осуществляемая в горизонтальных лотках с паровым обогревом (досушивателях), в которых вращаются валы с гребками. В сушилке на рис. XVIII-14 мате­риал после вальцов последовательно проходит сначала верхний досушиватель 7, затем ниж­ний досушиватель 8.

В одновальцовых сушилках (рис. XVIII-15) в корыте вращается один полый обогреваемый изнутри барабан (валец). Под ним имеется питающее устройство с мешалкой (на рисунке не показана). Материал тщательно перемешивается в ванне питающего устройства и наносится тонким слоем (толщиной 1-2 мм) на валец. В остальном работа сушилки не отличается от работы двухвальцовой сушилки.

Вакуумные вальцовые сушилки работают по тому же принципу, что и описанные выше, атмосферные, но в них все рабочие части находятся внутри герметичного кожуха, соединенного с установкой для создания вакуума. В вальцовых сушилках возможна эффективная сушка в тонком слое (пленке) материалов не выдерживающих длительного воздействия высоких температур, например красителей. Продолжительность сушки регулируется числом оборотов вальцов. Однако в сушилках без досушивателей часто не достигается требуемая низкая конечная влажность мате­риала.

В двухвальцовых сушилках напряжение поверхности вальцов по влаге колеблется (при сушке красителей) от 13-15 кг/(м³ч) (атмосферные сушилки) до 20-30 кг/(м³ч) (вакуумные сушилки). Напряжение по влаге зависит от свойств высушиваемого материала и может достигать приблизительно 70 кг/(м³ч).

Процесс контактной сушки нельзя интенсифицировать при применении топочных газов вследствие низких коэффициентов теплоотдачи от газов к стенкам вальцов. Однако повышение температуры греющей поверхности (без чрезмерного утолщения стенок вальцов) возможно в слу­чае использования для нагрева высокотемпературных теплоно­сителей, например дифенильной смеси. При низких темпе­ратурах сушки для обогрева может быть применена горячая вода.

Д ля сушки пастообразных мате­риалов получили распространение одновальцовые формую­щие сушилки (рис. XVIII-16), работаю­щие при атмосферном давлении. Ба­рабан (валец) 1 сушилки имеет риф­леную поверхность с кольцевыми канавками глубиной 6-10 мм. Паста из загрузочной воронки 2 вмазывается в канавки с помощью прижимного валика 3. За один оборот вальца в его канавках образуются отформованные палочки пористой структуры, которые легко выла­мываются небольшими кусочками посредством гребенчатого ножа 4. Досушка материала производится в барабанной или ленточной сушилке,. в которую палочки отформованного материала поступают по транспортерной ленте 5. Такие комбинированные су­шилки называются соответственно вальцово-барабанными или вальцово-ленточными (рис. XVIII-16).

Барабанные контактные сушилки. В барабанной сушилке с передачей тепла через стенку (рис. XVIII-17) топочные газы, получаемые в топке 1, омывают барабан 2 снаружи, а затем проходят через внутренний цилиндр 3 и отсасываются вентилятором 4. Высушивае­мый материал движется слева направо по кольцевому пространству между стенками бара­бана 2 и цилиндра 3 (направление движения материала на рисунке стрелками не указано).

Наружный воздух без предварительного подогрева вводится в кольцевое пространство и движется противотоком по отношению к материалу. Подогрев воздуха осуществляется только внутри самого барабана. Такие сушилки применяются в тех случаях, когда, во избежание загрязнения высушиваемого материала, его соприкосновение с топочными газами недопустимо.

Рис. XVIII-17.