Глава 1.1 Центробежные, шахтные и турбинные сушилки

В настоящее время для сушки кристаллических дисперсных материалов применяют различные способы. При этом подвод необходимого количества тепла осуществляется в основном конвективным, реже кондуктивным способом. При конвектив­ном теплоподводе в качестве сушильного агента используют нагретый воздух и дымовые газы. Применение дымовых газов для сушки пищевых кристаллических материалов в настоя­щее время запрещено.

При сушке кристаллических дисперсных материалов приме­няют барабанные, ленточные, вихревые, шахтные сушилки, ап­параты с псевдоожиженным, взвешенным и виброожиженным слоем.

Барабанные сушилки довольно широко применяют для сушки и охлаждения кристаллических дисперсных материалов как у нас в СССР, так и за рубежом. Достоинством их явля­ется простота конструкции, сравнительно небольшой удельный расход электроэнергии, несложность эксплуатации ([9]. Эти су­шилки применяются, например, на Сивашском солепромысле, на вакуум-выпарных заводах (Усольском и Славянском) и на Дрогобычском выварочно-чренном заводе для сушки поварен­ной соли. На Калужском, Березниковском и Солигорском ка­лийных комбинатах сушка хлористого калия осуществляется также в барабанных сушилках. Данные о работе этих суши­лок приведены в таблице.

Взаимное движение влажного материала и сушильного агента в барабанных сушилках может быть осуществлено по принципу прямотока и противотока. При противотоке может происходить налипание материала на стенки барабана вслед­ствие соприкосновения поступающего в сушилку влажного ма­териала с уже увлажненным сушильным агентом. При прямо­токе также имеет место это явление, но в меньшей степени. Во избежание налипания материала на стенки применяют специ­альные рычаги, ударяющие по барабану при его вращении, це­пи, натянутые внутри барабана со смещением на 120° [46], и т. д.

Большинство сахарных заводов для сушки сахара-песка применяют барабанные установки, в которых сушильным аген­том служит нагретый воздух. Многие из них различаются меж­ду собой лишь схемой циркуляции теплоносителя, количеством барабанов, а также видом насадок и способом их расположе­ния внутри барабанов [52]. Типовая двухбарабанная сушилка для сушки сахара-песка состоит из двух расположенных на­клонно друг к другу барабанов, один из которых служит для сушки сахара, другой — для охлаждения. Движение воздуха в обоих  барабанах  осуществляется  по принципу противотока.

Барабанные сушилки, однако, обладают рядом недостат­ков: металлоемкость, трудность автоматизации процесса, из­мельчение и истирание кристаллов, потребность в значитель­ных производственных площадях. Измельчение материала в барабанных сушилках происходит вследствие растрескивания кристаллов из-за длительного пребывания его в аппарате под воздействием высокой температуры, разрушения агрегатом частиц при их высушивании, многократного пересыпания и трения частиц друг о друга и о стенки барабана и насадки. Это, естественно, ухудшает товарные свойства материала.

Пластинчато-ленточные сушилки для поваренной соли при­меняют также в Польской Народной Республике и ГДР [15]. Материал, равномерно распределенный на ленте шириной 1,6—2 м, состоящей из отдельных пластин из нержавеющей стали, разрыхляется и перемешивается при движении прово­лочными щетками. Скорость движения ленты 0,5 м/лшн. В ка­честве теплоносителя используется нагретый воздух, движу­щийся параллельно с материалом. Некоторые показатели ра­боты ленточных сушилок приведены в таблице. Как видно из таблицы, ленточные сушилки имеют большой расход тепла на испарение 1 кг влаги, низкое напряжение сушильного объема,, кроме того, неравномерность сушки по высоте слоя материала, ухудшенные условия теплообмена вследствие небольшой по­верхности соприкосновения сушильного агента и материала, обусловленной отсутствием интенсивного их перемешивания.

Центробежные, шахтные и турбинные сушилки. Центробеж­ные сушилки применяются для сушки кристаллических дис­персных материалов, в частности сахара-песка [52]. Например, на Лохвицком заводе сахар сушат в центробежной двухкамер­ной сушилке системы Пустовойтова, на Городенковском сах-заводе — в аналогичной сушилке системы Дженкинса (рис. 5). Сушильный агент и влажный материал в этих аппаратах движутся в противоположных направлениях. Загрузочным при­способлением сахар подается на вращающиеся тарелки, кото­рые отбрасывают его на неподвижную коническую насадку и. таким образом, он пересыпается вниз

навстречу нагретому воздуху. Из первой камеры сахар подается во вторую, где окончательно отдает свою влагу. Влажность сахара, выходя­щего из первой камеры, — 0,352—0,251%, конечная влаж­ность сахара—0,11—0,037%.

Недостатком этих сушилок является   повышенная    влажность готового продукта вслед­ствие малого времени пребыва­ния материала в сушилке в со­четании   с   неблагоприятными условиями тепло- и массопере-носа, малая удельная произво­дительность. Стремление к уве­личению   времени  пребывания материала в сушилке,   естест­венно,   приводит   к значитель­ному  увеличению   высоты   су­шилки.

За рубежом для сушки по­варенной   соли   наряду с дру­гими сушильными аппаратами применяют шахтные   сушил­ки [15]. Главными элементами их являются вращающиеся ло­патки, по которым сверху вниз пересыпается обрабатываемый материал.   Здесь

использован противоточныйпринцип движенияматериала и нагретого воздуха. Эти сушилки имеют производительность 2—3 т/час, высоту 12 м, температуру поступающего горячего воздуха 190—195 °С, уходящего—50 °С. Напряжение объема сушилки по испаренной влаге 17,4 кг/м³ • час.

Так как материал находится в сушилке длительное время, то применять высокие начальные температуры нельзя. Это в значительной степени ухудшает технико-экономи­ческие показатели сушилки и снижает интенсивность процес­сов переноса.

Для некоторых материалов (поваренной соли, сахара-песка, буры и др.) применяются также турбинные сушилки [72](рис. 6). Аппарат представляет собой медленно вращающийся

вокруг вертикального вала ротор с жестко закрепленными на нем кольцеобразными тарелками. Каждая тарелка состоит из отдельных плоских сегментов, отделенных друг от друга ще­лями. Щели смещены, в связи с чем материал перемещается сверху вниз последовательно через все диски (тарелки) при помощи неподвижно закрепленных щеток. Нижние тарелки служат для охлаждения

теплоносителя материала. На общем валу внутри каркаса вращаются несколько вентиляторов (турбинок). Они направляют сушильный агент от центра к периферии и заса­сывают его в обратном направлении, пронизывая тонкий слой пересыпающегося материала. Благодаря установленным внут­ренним нагревателям и противоточному принципу движения сушильного агента и дисперсного материала температура и влажность воздуха с низкой начальной температурой увеличи­ваются по направлению к верхней части сушилки. Это дает возможность влажному материалу встречаться с наиболее на­гретой и влажной средой, позволяет вначале значительно по­высить температуру материала при незначительном удалении влаги, находящейся на поверхности частиц кристаллов. Благо­даря этому сохраняется хрупкая структура последних. При этом, однако, отходящие газы имеют высокую температуру. Турбинная сушилка совмещает в себе преимущества пря­моточного и противоточного принципа, работает так же, как обеспыливатель, и позволяет получить материал высокого качества.

При сушке поваренной соли удельный расход тепла состав­ляет 1100 ккал/кгиспаренной влаги.

Некоторая сложность и громоздкость конструкции, значи­тельная металлоемкость ограничивают широкое применение этих сушилок.

Вихревая сушилка освоена на Московском коксогазовом за­воде для сушки сульфата аммония [66]. Схема установки по­казана на рис. 7. Влажный материал подается шнековым пи­тателем в приосевую часть вихревой камеры, где он подхва­тывается вращательно-поступательно движущимся потоком нагретого воздуха с температурой 100—120 °С, а затем осажда­ется в циклоне. Некоторые показатели работы сушилки приве­дены в таблице.

Сушилки с кипящим слоем получили в настоящее время широкое распространение в металлургической, химической, пи­щевой и других областях промышленности в силу сравнитель­ной простоты конструкции, возможности использования в круп­но- и малотоннажных производствах и полной автоматизации, а также вследствие интенсивности протекания процессов пере­носа.

В этих сушилках осуществляется обезвоживание разнооб­разных материалов, таких, например, как песок [3], уголь [22, 67, 70], кристаллические дисперсные материалы [2, 16, 21, 24], полимерные материалы [69], зерно [7, 42] и целый ряд других.

Работы по сушке кристаллических дисперсных материалов в кипящем слое ведутся в СССР начиная с 1955 года.Исследования и промышленные разработки проводились вначале в применении к однокамерным аппаратам круглого и прямоугольного поперечного сечения ввиду их простоты и надежности в работе.
Г. В. Лабутин на лабораторной установке впервые изучал процесс сушки солей дымовыми газами с температурой 600- 650 °С, состоящих в основном из сульфата натрия и калия [24].
Установка состояла из цилиндрического аппарата высотой 1,5 м и диаметром 0,72 м, футерованного внутри шамотным кирпичом. Большая работа по сушке солей в кипящем слое была вы­полнена во ВНИИГ [16]. Опыты проводились по сушке суль­фата калия (=19%), хлористого калия ,ми­рабилита (=54%), декагидрата соды,сульфата натрия = 24— 28%) и других материалов. Оптимальная ско­рость псевдоожижения колебалась в пределах 0,4—0,8 м/сек, удельное напряжение по испаренной влаге составляло 300—•

при начальной температуре газов до 800 и ко­нечной — 150—200 °С.