Глава 32. Технологические и технико-экономические аспекты выбора способа сушки
Технология сушки связана, с одной стороны, с совокупностью технических устройств, средств и приемов обработки объекта сушки, обеспечивающих наивыгоднейшие условия осуществления процесса, а с другой стороны, с изменением технологических и потребительских свойств высушиваемого материала. Многообразие способов сушки и типов сушильных аппаратов позволяет выбрать для любого высушиваемого материала наиболее рациональную технологию сушки, под которой подразумевается выполнение двух главных условий: 1) соответствие кинетики сушки балансовым условиям; 2) соответствие гидродинамических и термодинамических условий процесса сушки изменяющимся состояниям и свойствам высушиваемого материала.
Первое условие означает кинетическое соответствие объекта сушки выбранному типу сушильного аппарата, т. е. время пребывания материала в нем должно быть равным или несколько большим времени, требуемого для сушки до заданной влажности.
Выполнение второго условия обеспечивает соответствие параметров внешней среды механизму влагопереноса или кинетическим особенностям процесса сушки, а также исключает возможность порчи продукта на всей протяженности сушильного тракта. Например, для первого периода сушки приемлемы высокая температура сушильного агента и активная гидродинамика системы газ — твердое, в то время как для второго периода сушки более уместна умеренная температура газа и «спокойная» гидродинамическая обстановка. Кроме выполнения этих условий, при выборе способа сушки и аппаратурного оформления процесса необходимо руководствоваться следующими принципами:
минимизация стоимости сушки, т. е. уменьшение затрат энергии, капитальных затрат, расходов на обслуживание и ремонт;
полная безопасность процесса с соблюдением требований экологии;
обеспечение технологичности процесса, т. е. учет факторов, касающихся, например, организации движения потоков материала и газа в системе, простоты обслуживания и ремонта, а также специфических требований, например, получение продукта с заданными дисперсностью, гранулометрическим составом, плотностью и прочностью частиц, получение непылящего продукта.
Одним из основных критериев при выборе способа сушки является стоимость стадии сушки в общей технологической цепочке получения химической продукции. Естественно, предпочтение следует отдавать способу, обеспечивающему минимальные капитальные и эксплуатационные затраты (энергетические, на обслуживание, амортизацию, ремонт и т. д.), входящие в себестоимость сушки.
Минимизация затрат на стадии сушки означает в первую очередь уменьшение энергозатрат и эффективное использование энергии. Это связано, прежде всего, с достижением минимально возможной влажности материала на стадии, предшествующей сушке, с применением максимально возможной температуры сушильного агента и максимальных температурных перепадов в сушилках.
Рис. 6-1 иллюстрирует зависимости производительности одной и той же пневмосушилки от температуры воздуха на входе в аппарат и влагосодержания исходного материала (данные Бендера и Мейера [179]).