Основы процессов сушки материалов

В различных производствах осуществляют процесс сушки сырьевых материалов: известняк, гипс, песок, диатомит, уголь, различные добавки. Это необходимо для обеспечения нормальной работы помольных агрегатов, дробилок, мельниц. Если сушат уголь до влажности, которая будет значительно меньше определенных величин, то вместе с влагой начнут удаляться летучие вещества, что снижает тепловую способность топлива. При этом появляется опасность воспламенения топлива в сушильном барабане.

Интенсивность влагоотдачи высушиваемых материалов различна. Она зависит от их физических свойств, гранулометрического состава, начальной и конечной влажности. Легче других отдают влагу гранулированные шлаки, а наиболее трудно – угли.

Сушить сырье, топливо и другие материалы можно в медленно вращающихся сушильных барабанах, установленных под углом в 3 - 6 град. Число оборотов барабана 3 - 4 об/мин. Барабан изготавливают из котельного железа толщиной 12 - 16 мм.
Существует два типа сушильных барабанов: прямоточные и противоточные. В первых, топочные газы и высушиваемый материал движется в одном направлении, а во вторых - в противоположных, навстречу друг другу.

Внутренняя поверхность сушильного барабана может быть различной. Раньше барабаны делали гладкостенными. В некоторых случаях внутри барабана устанавливались жаровые трубы. В гладкостенных барабанах объем высушиваемого материала составляет примерно 15 - 20% общего внутреннего объема. Большое количество топочных газов проходило над высушиваемым материалом, что снижало эффективность сушильного устройства. Поэтому в сушильных барабанах стали устанавливать швеллеры, лопасти, черпаки или другие устройства, чтобы заставить высушиваемый материал пересыпаться.

Иногда сушильные барабаны разделяются на отдельные ячейки. Благодаря этим устройствам увеличивается поверхность соприкосновения высушиваемого материала с топочными газами. В ячейковых барабанах во много раз возрастает поверхность соприкосновения материала с нагретыми металлическими стенками ячеек. Следовательно, материал в них сушится не только вследствие соприкосновения с топочными газами, но и благодаря теплоотдаче нагретых стенок ячеек.

Для отчистки отходящих газов от пыли, выходной конец барабана заключается в пылеосадительную камеру. Здесь, вследствие уменьшения скорости уменьшения скорости движения дымовых газов, пыль оседает. Для улавливания пыли применяются также и другие обеспыливающие устройства (циклоны, фильтры рукавные). Они увеличивают экономичность сушильной установки, так как улавливают большое количество высушенного материала. Обеспыливающие устройства необходимы также и для создания нормальных условий труда.

Известны сушильные барабаны открытого типа, а также барабаны, заключенные в специальную обмуровку. В последних, топочные газы не сразу поступают в барабан, а сначала омывают его снаружи и затем уже, несколько охлажденные, движутся внутрь. Такая система особенно пригодна при сушке легко возгорающихся материалов (угля).
Из прямоточных барабанов (в отличие от противоточных) материал выходит с более низкой температурой. В этих барабанах отсутствует опасность перегрева высушиваемого материала.

В противоточных сушилках материалы соприкасаются с наиболее нагретыми газами в конце сушки, что может вызвать, например, воспламенение угля. При сушке глины и других вязких материалов с большой влажностью тоже предпочтительны прямоточные барабаны, так как в них на влажный материал сразу начинают воздействовать наиболее нагретые газы, он быстро высушивается и не прилипает к стенкам ячеек барабана.
Противоточные барабаны в большинстве случаев менее удобны. Их целесообразно использовать лишь в тех случаях, когда нужно высушивать материал, не допускающий вначале быстрой сушки.

В цементной промышленности обычно применяются прямоточные сушильные барабаны. В топках сушильных барабанов можно сжигать различное топливо. Работа топки характеризуется так называемым напряжением решетки, т.е. количеством топлива, сжигаемого в течение 1 часа на 1 м2 решетки. Напряжение зависит от концентрации решетки, режима работы топки и рода применяемого топлива и колеблется в пределах 100 - 400 кг/м2 час. Воздух, необходимый для горения, подается вентилятором. Температура в топке доходит до 120 град. Для снижения ее до уровня, требуемого для сушки, топочные газы смешиваются с холодным воздухом. Температура входящих в сушильный барабан газов не должна превышать при сушке угля 400 - 500 град. Температура отходящих из барабана газов составляет 100 - 120 град, а высушиваемого материала 60 - 90 град.
Скорость движения газов в барабане равна 1,5-3,5 м/сек. Расход энергии на вращение барабана равен 1,0-1,5 квт/ч на тонну высушиваемого материала.
Производительность барабана зависит от рода высушиваемого материала, его влажности, концентрации и размеров аппарата и ряда других факторов.
Сушильные барабаны являются простыми аппаратами, однако производительность их все же невысокая, и они требуют значительного расхода топлива.