СПОСОБ СУШКИ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА ВО ВЗВЕШЕННО-ТРАНСПОРТИРУЕМОМ СЛОЕ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO DRY DISPERSE MATERIAL IN WEIGHTED-TRANSPORTED LAYER AND PLANT FOR ITS REALISATION

Предлагаемый способ сушки дисперсного материала во взвешенно-транспортируемом слое и установка для осуществления способа относятся к технике сушки моно- и полидисперсных материалов (хлористый калий) и могут найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен способ сушки в кипящем слое, который осуществляют при скорости теплоносителя, обеспечивающей порозность слоя 0,55÷0,75. Для хлористого калия такой способ реализуется в сушильных аппаратах кипящего слоя с расширяющимся по высоте сепарационным пространством и выгрузкой высушенного материала на уровне решетки [Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии. - Л.: Химия, 1979, стр.14, 134].
Недостатками указанного способа являются: 1) канальный проскок теплоносителя через слой материала (при большом поперечном сечении аппарата) или поршневой проскок газа (при малом поперечном сечении), приводящие к неполному использованию термического потенциала теплоносителя; 2) образование застойных зон и налипание материала на решетке и стенках аппарата; 3) неравномерность времени пребывания частиц полидисперсного материала в слое и, как следствие, неравномерность сушки; 4) узкий диапазон рабочих скоростей теплоносителя в аппарате.
Также известен способ сушки в режиме пневмотранспорта, который проводят при порозности, близкой к 1,0 и скоростях потока теплоносителя, превышающих в 1,5÷2,0 раза скорость витания частиц материала наибольшего размера [Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М.: Химия, 1970, стр.226, 229]. Такой способ реализуется в пневматических трубах-сушилках, имеющих постоянное по высоте поперечное сечение и характеризующихся отношением высоты к диаметру аппарата, как правило, превышающем 10.
Недостатками указанного способа являются: 1) низкая концентрация материала и низкая эффективность использования объема рабочей зоны сушилки; 2) налипание материала на внутренние поверхности трубы в зоне загрузки; 3) значительная высота установки для обеспечения необходимого времени пребывания частиц в сушилке; 4) термическое измельчение материала в зоне его загрузки.
В промежуточной области между этими способами при порозности слоя 0,75÷0,9 работают только аэрофонтанные сушилки, отличительной особенностью которых является коническая или конически-цилиндрическая форма корпуса.
2
В качестве прототипа может быть использована сушилка кипящего слоя [А.с. СССР 646169 , М.Кл. F26B 17/10; опубл. 05.02.79; Бюл. №5], содержащая камеру переменного сечения, расширяющуюся кверху, с газораспределительной решеткой в нижнем основании, отбойники в верхней части в виде шарнирно укрепленных на стенках камеры изогнутых пластин, над которыми установлены поворотные заслонки и выгрузкой высушенного продукта через систему отвода.
Недостатком указанной сушилки при сушке материалов со значительными адгезионно-когезионными свойствами (в частности, хлористого калия) будет налипание высушиваемого материала на стенках расширяющейся кверху сушильной камеры, вследствие падения скорости газовзвеси по высоте аппарата и нисходящего движения частиц вдоль стенок. Также налипание материала будет на наклонных заслонках, где происходит досушка материала, и изогнутых пластинах, имеющих криволинейные участки. Кроме того, сложность конструкции, связанная с наличием шарнирных частей внутри аппарата, обусловливает трудоемкость очистки и регулировки сушилки.
Техническим результатом заявляемых способа сушки дисперсного материала, например хлористого кальция, во взвешенно-транспортируемом слое и установки для его осуществления является:
1) интенсификация процесса сушки, по сравнению с сушилками кипящего слоя, путем создания высоких относительных скоростей сушильного агента и материала в сушильной камере;
2) устранение налипания влажного материала на газораспределительную решетку и стенки аппарата за счет увеличения скорости газа;
3) снижение габаритов аппарата по высоте, по сравнению с трубами-сушилками;
4) уменьшение термического измельчения материала, по сравнению с трубами-сушилками, за счет падения температуры теплоносителя, обусловленного входным эффектом решетки;
5) повышение эффективности использования термического потенциала теплоносителя за счет создания взвешенно-транспортируемого слоя с нестационарным взаимодействием фаз по высоте сушильной камеры;
6) обеспечение необходимого и достаточного времени пребывания материала в сушилке благодаря эффекту удерживающей способности решетки.
Поставленный технический результат достигается тем, что установка содержит вертикальную сушильную камеру, снабженную в основании газораспределительной решеткой, на которую подается влажный материал, а под которую - теплоноситель в количестве, необходимом для достижения в сушильной камере фиктивной скорости теплоносителя в диапазоне 0,75÷1,1 от скорости витания частиц материала наибольшего размера и порозности слоя в интервале 0,75÷0,95, причем сушильная камера выполнена полой, постоянного по высоте поперечного сечения и оканчивается разгрузочным устройством в виде сепарационной камеры, смонтированной соосно с сушильной.
На чертеже схематично показана установка для осуществления описываемого способа сушки. Она содержит сушильную и сепарационную камеры цилиндрической формы, газораспределительную решетку и устройство для подачи материала (питатель).
Влажный материал питателем (1) подается в рабочее пространство сушильной камеры (2), где сжижается поступающим теплоносителем, равномерно распределенным по всему сечению камеры при помощи газораспределительной решетки (3), и в виде взвешенно-транспортируемого слоя поднимается в сепарационную камеру (4), где происходит разделение высушенного материала и газового потока, который удаляется в систему очистки.
Отличительной особенностью указанного способа является ведение процесса сушки при фиктивной скорости газа в сушильной в камере диапазоне 0,75÷1,1 от скорости витания частиц полидисперсного материала наибольшего размера, что значительно превышает скорость теплоносителя в сушилках кипящего слоя, но недостаточно для нормальной работы пневматических труб-сушилок. Фиктивная скорость газа в указанном диапазоне принимается в зависимости от доли наиболее крупных частиц в высушиваемом материале: чем больше это количество, тем больше скорость. Порозность взвешенно-транспортируемого слоя в сушильной камере находится в диапазоне 0,75÷0,95, который является непригодным для работы сушилок с кипящим слоем и обычно не достигается в трубах-сушилках. Взвешенно-транспортируемый слой характеризуется, с одной стороны, восходящим движением материала, не наблюдающимся в сушилках с кипящим слоем, а с другой стороны, продольно-поперечным перемешиванием, отсутствующим в трубах-сушилках. При работе взвешенно-транспортируемого слоя его состояние стабильно: поступление влажного материала, подаваемого снизу, приводит к вытеснению из слоя сверху эквивалентного количества материала, при этом эффекты фонтанирования и поршнеобразования в слое отсутствуют. Сушка в режиме взвешенно-транспортируемого слоя обеспечивает более длительное время пребывания материала в аппарате, по сравнению с трубами-сушилками. Это в совокупности с интенсивным перемешиванием позволяет достичь требуемой конечной влажности материала при высоте сушильной камеры существенно меньшей, чем в пневматических трубах-сушилках (отношение высоты к диаметру аппарата не превышает 3÷4), и с меньшим временем пребывания материала, чем в сушилках с кипящим слоем.