СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
METHOD AND DEVICE FOR ORGANIC MATERIAL DRYING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сушильному устройству, предназначенному для сушки объектов из органического материала, которое имеет корпус контейнерного типа, установленный, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Кроме того, изобретение относится к способу сушки указанных объектов, согласно которому высушиваемый материал сушится в сушильном устройстве, имеющем корпус контейнерного типа, установленный, по существу, в вертикальном или наклонном положении.
Уровень техники
При использовании материала, подлежащего сжиганию, одним из наиболее важных показателей качества с точки зрения пользователя является сухость материала. Обычная процедура уменьшения влажности, например, древесины, предназначенной для сжигания, такой как бревна или колотый древесный материал, сводится к высушиванию ее в кучах или штабелях в течение года или двух. Сушка может происходить как в помещении, так и на открытом воздухе. Проблемы этого процесса связаны с разбросом качества материала, подлежащего сушке, а также с плесенью, возможным присутствием насекомых-древоточцев, появлением дефектов и зависимостью параметров древесины от времени года. Препятствиями для коммерческого применения становятся также низкая производительность и большие размеры сооружений, требуемых для крупномасштабной сушки.
Для ускорения и интенсификации сушильного процесса были созданы сушилки, использующие воздушный поток и/или нагрев.
При сушке холодным воздухом через высушиваемый материал продувают атмосферный воздух. Преимущество такого способа заключается в довольно низких затратах и простоте конструкций. Для надлежащей промышленной сушки он имеет слишком низкую скорость и чрезмерную зависимость от температуры и влажности используемого атмосферного воздуха. С практической точки зрения, слишком велики также размеры сушилки и складских сооружений.
Если нагреть газ и продуть его через высушиваемый материал, сушка происходит быстрее, чем при использовании ненагретого газа. Качество высушенного материала повышается, а конечный уровень влажности становится меньше. Однако по сравнению с устройствами для сушки холодным воздухом сушилки становятся более сложными и дорогими.
Известны сушилки контейнерного типа, использующие нагретый сушильный газ. Их заполняют высушиваемым материалом, а после достижения желаемого уровня сухости материала контейнер освобождают. Известны также сушилки, в которых высушиваемый материал находится в клетках, установленных в сушилке с возможностью перемещения относительно потока воздуха. Емкость, в которой материал высушен, удаляют из сушилки и добавляют в нее емкость, в которой материал еще предстоит высушить. Однако применение таких сушилок не обеспечивает достаточно высокой скорости и требует проведения мониторинга и большого количества измерений. Кроме того, процесс сушки приходится останавливать во время разгрузки и заполнения.
В патентной публикации US 3391472 описана установка, предназначенная для охлаждения и сушки пеллет. Пеллеты подаются снизу в вертикальную сушилку, которая оборудована средством типа короба, поднимающим их во внутреннем объеме сушилки вверх. В ее верхней части помещен вентилятор, продувающий через сушилку воздух в направлении перемещения пеллет. Воздух вводится в сушилку у ее нижней части. При опорожнении сушилки пеллеты выводятся из ее верхней части. Из патентной публикации US 3432940 известна установка для сушки песка и других подобных материалов. По существу, данная установка представляет собой вертикальную сушилку, в которой высушиваемый материал транспортируется снизу вверх посредством кассет, прикрепленных к ленте транспортера. Сушильный воздух удаляется из верхней части сушилки и вводится в сушилку у ее нижней части (согласно данной публикации - рядом с точкой ввода материала). Высушивающее воздействие потока воздуха усилено за счет сооружения направляющего приспособления, заставляющего указанный поток перемещаться по траектории, улучшающей сушку материала. В данном случае была предпринята попытка создать систему, в которой с одним и тем же количеством воздуха и с той же его скоростью можно обеспечить улучшенное высушивающее воздействие, причем приняты меры, предотвращающие выведение высушиваемого материала вместе с потоком воздуха. В таких технических решениях часть тепла сушильного воздуха при выходе его из сушилки расходуется впустую. Кроме того, описанные технические решения предусматривают наличие больших непроизводительно используемых объемов, для которых приходится нагревать воздух, а это увеличивает размер установки.
Патентная публикация US 6370797 описывает сушилку, функционирующую по принципу противотока. Ее назначение заключается в сушке гранулированного материала (в качестве примера описаны пластиковые пеллеты). Пеллеты перемещаются в вертикальной сушилке под действием силы тяжести сверху вниз, а сушильный газ направляют в противоположном направлении. Сушилка противоточного типа описана также в патентной публикации WO 2007/061352. Она предназначена, например, для сушки древесных опилок или другого подобного мелкозернистого материала. В данном случае высушиваемый материал транспортируется сверху вниз посредством шнекового транспортера, а сушильный воздух направляют снизу вверх. В таких конструкциях имеется неиспользуемое пространство, а их применение для сушки других материалов затруднительно.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка такого технического решения, которое позволяет существенно уменьшить дефекты и недостатки, свойственные уровню техники. В дополнение к сказанному, использование изобретения должно обеспечить высушивание объектов из органического материала более экономичным образом.
Поставленные задачи решаются посредством способа и сушилки, охарактеризованных в независимых пунктах формулы.
Некоторые предпочтительные варианты изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.
В способе по изобретению сушилка, используемая для сушки объектов из органического материала, имеет корпус контейнерного типа. Данный корпус, по существу, непроницаем, выполнен с возможностью подачи в него высушиваемого материала и установлен, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Положение корпуса задается направлением перемещения указанного материала, т.е. направление указанного перемещения и ориентация корпуса, по существу, совпадают. В основу работы способа заложен принцип противотока, т.е. сушильный газ движется в направлении, противоположном направлению перемещения высушиваемого материала. Данный материал подают в нижнюю часть корпуса, высушенный материал выгружают из верхней части корпуса, а сушильный газ направляют в сушилку, по существу, у верхней части корпуса и выводят из нижней части корпуса.
Согласно способу по изобретению сушильный газ циркулирует в сушилке, по существу, в режиме замкнутой циркуляции. После выпуска из нижней части корпуса его нагревают посредством нагревательного устройства и в нагретом состоянии подают в верхнюю часть корпуса. Сушильный газ переносит водяной пар, выделенный из высушиваемого материала в верхней части сушилки, к ее нижней части, где этот пар конденсируется на поверхности высушиваемого материала, одновременно с этим выделяя тепло, поступающее к высушиваемому материалу. Объекты, подлежащие сушке, предпочтительно представляют собой пригодный для использования в качестве твердого топлива органический материал, такой как древесные бревна, щепа, пеллеты, древесные опилки, другой материал такого рода или сырьевой материал. Предусмотрена возможность применения описанных способа и устройства также и к сушке материала, отличающегося от материалов, пригодных в качестве топлива. Подачу компонентов высушиваемого материала в нижнюю часть корпуса и выгрузку материала, обработанного в ходе сушильного процесса, из верхней части корпуса проводят одновременно.
В сушилке согласно изобретению, предназначенной для сушки компонентов материала, функцию сушильного агента выполняет циркулирующий газ. Предпочтительно указанный газ нагреть. Корпус сушилки относится к контейнерному типу и установлен, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Корпус выполнен полым, и сушильный процесс происходит внутри него. Объем, в котором происходит указанный процесс, представляет собой сушильное пространство (сушильный отсек). Корпус непроницаем и в предпочтительном варианте имеет цилиндрическую форму. Высушиваемый материал подают в нижнюю часть сушилки, а затем он перемещается внутри корпуса снизу вверх. Сушильный газ движется внутри корпуса сверху вниз. Этот газ направляется в верхнюю часть корпуса сушилки, а выводится из его нижней части. Средства для подачи сушильного газа в корпус и для выведения его из корпуса находятся соответственно в верхней и нижней частях корпуса.
В одном из вариантов осуществления сушилки по изобретению внутренние зоны корпуса образуют, по существу, замкнутое пространство. Указанную замкнутость обеспечивают прерыватели в составе подающего и разгрузочного узлов, используемых для подачи и выгрузки высушенного материала соответственно, а также соответствующая конструкция корпуса. В данном замкнутом пространстве циркулирует главным образом один и тот же газ, т.е. для сушильного газа обеспечивается замкнутая циркуляция. Предпочтительно во время циркуляции газ подогревать.
Во втором варианте осуществления сушилки по изобретению сушильный газ нагревается нагревательным устройством, подсоединенным к системе циркуляции сушильного газа. Для выполнения указанного устройства существует несколько вариантов. Один из них - это газовая печь для нагрева воздуха. В таком варианте сушильный газ нагревается, не находясь в прямом контакте с пламенем газовой горелки. Другими альтернативами могут быть любые разновидности нагрева, такие, например, как теплообменник, горелка или нагревательный резистор. Обычно самая быстрая сушка имеет место, если в качестве нагревательного устройства используется система, позволяющая нагреть сушильный газ значительно выше температуры испарения воды.
В третьем варианте осуществления сушилки по изобретению система циркуляции сушильного газа оснащена одним или несколькими клапанными узлами, служащими для добавления газа в эту систему или удаления из нее.
В одном из вариантов осуществления сушилки по изобретению сушильный газ превращает влагу, присутствующую в высушиваемом материале, в пар, который вместе с потоком сушильного газа проходит в сушилке сверху вниз. В нижней части сушилки пар встречается с заново поступившим холодным высушиваемым материалом и в виде влаги конденсируется на его поверхности. В ходе такого процесса указанному материалу передается тепло. Несмотря на то, что при этом материал получает влагу, достигаемые преимущества заключаются в нагреве материала, а также в том, что поверхностные зоны древесного материала при увлажнении расширяются, в результате чего облегчается процесс сушки во внутренних зонах материала.
В одном из вариантов осуществления сушилки по изобретению в нижней части корпуса помещен узел сита, выполненный с возможностью пропускать сушильный газ и воду. Предпочтительно придать указанному узлу форму, более или менее напоминающую воронку, открытую в сторону верхней части корпуса и расположенную над узлом подачи высушиваемого материала. Через такой узел сита сушильный газ переносится внутри корпуса в зону удаления газа, в которой и происходит выпуск сушильного газа из корпуса. Предпочтительно, чтобы указанная зона была расположена ниже узла сита.
В одном из вариантов сушилки по изобретению узел сита установлен с возможностью перемещения в направлении продольной оси корпуса сушилки. В такой конструкции высушиваемый материал имеет возможность перемещаться в сушилке таким образом, чтобы его заклинивание у стенок сушилки было настолько незначительным, насколько это возможно. Предпочтительно выполнить узел сита так, чтобы он перемещался одновременно с узлом подачи высушиваемого материала.
В одном из вариантов сушилки площадь поперечного сечения внутреннего объема корпуса, т.е. сушильного отсека, увеличивается в направлении перемещения высушиваемого материала. Таким образом, площадь поперечного сечения указанного отсека в верхней части корпуса больше, чем в нижней. За счет указанного увеличения площади поперечного сечения предотвращается заклинивание высушиваемого материала у стенок сушильного отсека и понижается трение при передвижении.
Сушилка по изобретению имеет преимущество при сушке объектов из органического материала, т.к. в таком варианте сушильный газ имеет возможность легко проходить между объектами, подлежащими сушке, которые в предпочтительном варианте представляют собой органический материал, такой как древесные бревна, щепа, пеллеты, древесные опилки, торф, брикеты, блоки, спрессованные из органического материала или другие подобные объекты. Обычно такой материал после сушки предназначен для сжигания, но возможны также и другие варианты применения, такие как строительство или изоляционные материалы.
Преимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет создать сушилку, которую в случае необходимости можно использовать непрерывным, быстрым и экономичным образом. Это позволяет обеспечить промышленное получение из высушенного материала, например, биотоплива.
Кроме того, к преимуществам изобретения относится утилизация тепла, произведенного за счет конденсации водяного пара.
Следующим преимуществом изобретения является тот факт, что оно позволяет легко использовать для сушки различные температуры, в результате чего сушилку можно приспособить к материалам, различающимся по уровню сухости, и к материалам различной природы.
Еще одно преимущество заключается в том, что в сушилке по изобретению по сравнению с известными способами сушки можно применять более высокие температуры сушильного газа. Повышенная температура этого газа связана с несколькими факторами, способствующими снижению затрат на осуществление сушильного процесса. На стадии конденсации водяного пара влажность поверхности высушиваемого материала высока. Это способствует переносу тепла к высушиваемому объекту. При повышении температуры такого объекта перенос воды из внутренних зон объекта к его поверхностным зонам ускоряется. В результате можно уменьшить расход потока сушильного газа, понизив энергию, обеспечивающую его продувание, и, таким образом, понизить скорость потока сушильного газа, проходящего через высушиваемый материал.
Далее, изобретение уменьшает потребность в складских сооружениях и ускоряет обработку высушиваемого материала.
К преимуществам изобретения относится также то, что, регулируя перемещение высушиваемого материала, а также скорость циркуляции и температуру сушильного газа, можно без труда высушивать материалы различного типа и материалы, различающиеся по уровням влажности. Кроме того, преимуществом является возможность выполнить сушилку по изобретению таким образом, чтобы сушильный отсек полностью заполнялся высушиваемым материалом. Тогда сушильный газ проходит через высушиваемый материал, не имея возможности обогнуть его.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых
фиг.1 иллюстрирует, в качестве примера, вариант сушилки согласно изобретению,
фиг.2 иллюстрирует, в качестве примера, другой вариант сушилки согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен вариант сушилки по изобретению. Сушилка 101 имеет вертикальный корпус 102 контейнерного типа, выполненный с возможностью подачи в него высушиваемого материала. Корпус, по существу, непроницаем и изготовлен из металла, пластика, стекловолокна, комбинации перечисленных материалов или из другого материала, пригодного для данной цели и способного противостоять изменениям температуры и износу. Предусмотрена возможность снабдить корпус теплоизоляцией, уменьшающей перенос тепла во внешнюю среду. Внутри корпуса сушилки имеются сушильный отсек 119 и отсек 117 подачи, отделенные друг от друга разделяющей конструкцией 120, в результате чего из сушильного отсека в отсек подачи может попасть только минимальное количество сушильного газа и воды, выделяемой в ходе сушильного процесса. В разделяющей конструкции выполнено отверстие для переноса высушиваемого материала из отсека подачи в сушильный отсек. В данном варианте отсек подачи расположен ниже сушильного отсека. Поверхность разделяющей конструкции 120, обращенная к сушильному отсеку, в предпочтительном варианте имеет конфигурацию, которая направляет воду, выделяемую высушиваемым материалом, в зону, в которой указанную воду можно управляемым образом удалить из внутреннего объема корпуса. Предпочтительно провести удаление воды так, чтобы одновременно с этим из корпуса не удалялся сушильный газ.
Корпус сушилки может быть установлен, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Конфигурация поперечного сечения корпуса может быть круглой, овальной, корытообразной, многоугольной или представлять собой комбинацию нескольких фигур. Предусмотрена возможность выбрать форму поперечного сечения корпуса в зависимости от положения, в котором корпус собираются использовать. Например, если корпус установлен в вертикальном или почти вертикальном положении, предпочтительным является, по существу, круглое поперечное сечение, поскольку тогда внутренняя поверхность сушилки не образует углов, в которых мог бы накапливаться высушиваемый материал, а газовый поток является более равномерным. В наклонном корпусе его поперечное сечение может представлять собой овал или полукруг. Наклон корпуса может быть полезным, например, в том случае, когда сушилку размещают в производственном помещении, высота или другие структурные параметры которого ограничены. Высота сушилки при этом уменьшается, и никаких ограничений на ее длину накладывать не требуется. Тем самым уменьшается также и высота подъема высушиваемого материала, т.е. появляется возможность выбрать подъемный механизм 105 с пониженной мощностью (по сравнению с аналогичным механизмом в сушилке, имеющей эквивалентную длину, но установленной вертикально).
Предусмотрена возможность увеличения площади поперечного сечения корпуса 102 сушилки в направлении перемещения высушиваемого материала, т.е. в верхней части сушилки данная площадь может быть больше, чем в нижней. Такой вариант позволяет уменьшить заклинивание высушиваемого материала у стенок корпуса и понизить трение указанного материала при его перемещении.
Изменяя соотношение площади поперечного сечения сушилки и длины сушильного канала, можно получить размеры, отвечающие свойствам высушиваемого материала и рабочей мощности сушилки. Если увеличить площадь поперечного сечения и укоротить длину сушильного канала, аэродинамическое сопротивление сушильного газа в высушиваемом материале понижается. Сушилка такого типа пригодна для обработки материала с небольшим размером компонентов, такого как древесные опилки. Для других материалов указанные соотношения могут быть иными.
В нижней части корпуса 102 находится узел подачи высушиваемого материала в корпус. В данном примере узел подачи состоит из питающего устройства 103, средства 104, транспортирующего высушиваемый материал, подъемного механизма 105, прерывателя 106, снабженного приводным механизмом 107. Питающим устройством может быть, например, транспортер ленточного типа, подающий высушиваемый материал к транспортирующему средству. В данном случае указанное средство представляет собой открытую сверху конструкцию типа вагонетки, имеющую боковые стенки и подвижное дно. Прерыватель 106 подачи помещен в середине разделяющей конструкции 120. Сдвигая этот прерыватель посредством сопряженного с ним приводного механизма 107, можно открывать и закрывать отверстие в разделяющей конструкции. Подъемный механизм 105, расположенный, по существу, подданным отверстием, в предпочтительном варианте снабжен гидроприводом.
Транспортирующее средство 104 предназначено для транспортировки высушиваемого материала из зоны, находящейся снаружи сушилки, от второго конца питающего устройства, во внутренний объем корпуса, а именно в отсек 117 подачи. Средство 104 сконструировано с возможностью перемещения с использованием рельсов, вагонеток, кареток, ремня или другого подобного средства. Когда транспортирующее средство в достаточной степени заполняется высушиваемым материалом, его перемещают в отсек подачи. Данному Средству приданы такие размеры, чтобы оно помещалось под прерывателем 106. При этом верхние края боковых сторон транспортирующего средства приходят в соприкосновение с разделяющей конструкцией 120, причем указанные края и кромки выполнены с возможностью образования весьма плотного взаимного контакта. Такой контакт обеспечивается манжетами, направляющими деталями, а также канавками и выступами, ответными по отношению друг к другу, или любым другим пригодным для этого образом. Когда транспортирующее средство оказывается под прерывателем 106, перекрывающим подачу, данный прерыватель можно открыть с помощью приводного механизма 107. После этого подвижное дно транспортирующего средства 104 поднимается подъемным механизмом 105, и высушиваемый материал, находящийся в транспортирующем средстве, перемещается в сушильный отсек 119 сушилки. Прерыватель перекрывают посредством приводного механизма, и высушиваемый материал остается в сушильном отсеке. Затем можно подъемный механизм вернуть в его нижнее положение и высвободить транспортирующее средство, которое можно вывести из сушилки наружу для повторного наполнения.
Узел подачи, транспортирующий высушиваемый материал для подачи его в сушилку, можно выполнить также, например, в комбинации со шнековым транспортером или со шнековыми и гидравлическими приспособлениями. Материал приводится в движение в виде материальных потоков с помощью различных транспортирующих и подающих узлов различного типа, причем предусмотрена возможность согласовать перемещение указанных узлов с сушильным процессом конкретного высушиваемого материала.
В нижней части сушильного отсека 119 помещен узел 109 сита. Размеры его ячеек выбраны таким образом, чтобы вода и сушильный газ могли проходить сквозь него, а высушиваемый материал не имел такой возможности. В данном варианте указанный узел имеет форму поверхности усеченного конуса. Его более широкий конец совпадает по форме с поперечным сечением сушилки, а кромки этого конца доходят до внутренней поверхности ее корпуса. Кромки более узкого конца данного узла расположены так, чтобы отверстие, перекрываемое прерывателем 106 разделяющей конструкции 120, находилось внутри участка, который ограничен указанными кромками. Тогда узел сита не мешает подаче высушиваемого материала в сушилку. В данном варианте указанный узел установлен с возможностью перемещения в направлении продольной оси корпуса сушилки. Предпочтительно, чтобы такое перемещение происходило одновременно с движением подъемного механизма, т.е. когда высушиваемый материал поднимается подъемным механизмом к сушильному отсеку сушилки, причем перемещение узла сита происходит в направлении перемещения высушиваемого материала. За счет перемещения данного узла уменьшается заклинивание высушиваемого материала у стенок корпуса сушилки. Предусмотрена возможность выполнить механизм, перемещающий узел сита, скомбинировав его, например, с подъемным механизмом, но возможны также и другие варианты. Узел сита отделяет сушильный отсек 119 от зоны 122 удаления газа, в которую высушиваемый материал не попадает. В этой зоне сушильный газ выводится из корпуса. Кроме того, здесь же из сушилки удаляется вода, выделяемая высушиваемым материалом в ходе сушильного процесса. Механизм, перемещающий узел сита, выполнен таким образом, чтобы в зону удаления газа высушиваемый материал вообще не мог попасть. В зависимости от положения корпуса сушилки и от узлов подачи высушиваемого материала узел сита можно выполнить также и в других вариантах.
Обычно при использовании сушилки сушильный отсек 119 заполнен высушиваемым материалом от узла 109 сита до узла выгрузки высушенного материала. В данном примере функцию указанного узла выполняют отверстие 113 и разгрузочная труба 112. Под действием силы тяжести высушиваемый материал располагается так, что внутри него не остается проходов, через которые сушильный газ мог бы пройти мимо материала.
Сушильный газ, прошедший через сушильный отсек корпуса, удаляется из него по газовой магистрали 108, в которую газ выпускается из зоны 122 удаления газа. Движение газа поддерживается посредством специального средства 121, функцию которого выполняет двигатель, насос или другой пригодный для этого механизм. Все перечисленные средства сами по себе известны из уровня техники. Предпочтительно, чтобы сушильный газ, удаленный из корпуса, возвращался обратно, т.е. осуществлял, по существу, замкнутую циркуляцию. Нагревают сушильный газ нагревательным устройством 111. Эту функцию может выполнять печь с использованием горячего воздуха, теплообменник, нагревательный резистор, горелка или какое-то другое устройство. Например, если сушилка производит топливо для парового котла, полученное в нем тепло можно использовать в сушилке для нагрева сушильного газа. Кроме того, можно применять для нагрева отходы, оставшиеся после работы сушилки. Нагревательное устройство и средство 121, перемещающее сушильный газ, функционируют таким образом, чтобы проходящий через сушилку поток сушильного газа и его температуру можно было регулировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми сушильным процессом. В частности, если содержание влаги в высушиваемом материале превышает обычный уровень, предусмотрена возможность увеличить расход потока и температуру сушильного газа с получением желаемого результата сушки. Кроме того, указанные параметры можно регулировать в соответствии с размером высушиваемых объектов. В данном примере газ, нагретый нагревательным устройством, возвращается в верхнюю часть корпуса через отверстие 124.
В функциональном сопряжении с газовой магистралью 108 расположен клапанный узел 110, позволяющий регулировать количество сушильного газа, находящегося в сушилке. Указанный узел может иметь один или несколько клапанов. Предусмотрена возможность производить регулировку автоматически, вручную или посредством комбинации таких подходов. Клапанный узел соединен с зоной удаления газа, что позволяет удалять сушильный газ из сушилки. В дополнение к сказанному, клапанный узел соединен с газовой магистралью, что позволяет добавлять в циркулирующий сушильный газ дополнительные количества газа.
В верхней части корпуса 102 имеется отверстие 113, позволяющее высушенному материалу попасть в разгрузочную трубу 112. Указанная труба, участвующая в выгрузке высушенного материала, имеет верхний и нижний концы и в данном варианте установлена так, чтобы высушенный материал, попав в отверстие 113, падал под действием силы тяжести от верхнего конца указанной трубы к ее нижнему концу, где происходит его выгрузка. Предусмотрена возможность использовать для выгрузки высушенного материала и активные способы. Если площадь поперечного сечения верхней части корпуса достаточно велика, можно, например, применить для выгрузки высушенного материала из корпуса скребковую технику. В таком варианте в верхней части сушилки можно установить поворотный вал, который оборудован скребком, соскребающим верхнюю часть слоя высушенного материала и направляющим эту часть в отверстие. Возможны также и другие механические транспортирующие системы, например шнековые транспортеры, транспортеры ленточного типа, толкатели и другие устройства, использующие транспортирующие приспособления и силу тяжести.
В нижнем конце разгрузочной трубы помещен прерыватель разгрузочного узла, состоящий из первой и второй заслонок 114, 116, причем вторая заслонка 116 находится ближе к нижнему концу трубы. Между указанными заслонками расположено детектирующее средство 115, определяющее, заполнена ли разгрузочная труба до уровня указанного средства, и, кроме того, снабженное механизмом управления обеими заслонками.
Первая и вторая заслонки 114, 116 разгрузочной трубы 112 не позволяют сушильному газу покинуть устройство вместе с высушенным материалом. В типичном случае во время работы сушилки одна из заслонок всегда закрыта. Когда вторая заслонка закрыта, а первая открыта, высушенный материал, проходящий по разгрузочной трубе, останавливается перед второй заслонкой. Если у нижнего конца трубы, т.е. у детектирующего средства 115, скопилось слишком много высушенного материала, оно, определив, что труба заполнена до этого уровня, отдает команду закрыть первую заслонку. После закрытия первой заслонки детектирующее средство отдает команду открыть вторую заслонку, в результате чего высушенный материал, находящийся в разгрузочной трубе выше второй заслонки, вываливается из трубы. Под разгрузочной трубой помещают транспортное средство, транспортирующее высушенный материал для дальнейшей обработки, на склад или для использования по назначению. В данном примере транспортным средством является вагонетка 123. После выгрузки высушенного материала из разгрузочной трубы вторую заслонку закрывают, а затем открывают первую заслонку. Далее высушенный материал снова начинает накапливаться над второй заслонкой. Предусмотрена возможность и других выполнений этого прерывателя.
Сушильный газ, нагретый нагревательным устройством, подается в сушильный отсек 119, расположенный внутри корпуса, по газовой магистрали 108. Этот газ вводится в верхнюю часть сушильного отсека через одно или несколько отверстий, выполненных в корпусе. В приведенном примере используется отверстие 124, выполненное в верхней части сушилки. Верхняя часть 118 корпуса 102 сушилки 101 спроектирована таким образом, чтобы поток сушильного газа равномерно распределялся по высушиваемому материалу. Поскольку газовая магистраль 108 выводит сушильный газ из зоны 122, находящейся в нижней части сушилки, и через отверстие 124 подает его в верхнюю часть сушилки, он проходит через сушильный отсек и, соответственно, через высушиваемый материал сверху вниз.
Узел выгрузки высушенного материала и газовую магистраль 108 можно скомбинировать в единый узел. Соответствующий вариант представлен на фиг.2. В данном случае сушильный газ подается в трубу 112, через которую выгружается высушенный материал. Далее указанный газ через отверстие 113 попадает в сушильный отсек 119. Подключение к газовой магистрали 108 выполнено выше прерывателя, т.е. ближе к верхнему концу разгрузочной трубы. Место такого подключения экранировано, чтобы высушенный материал, проходящий по разгрузочной трубе, не мог попасть в газовую магистраль.
Высушиваемый материал при взаимодействии с проходящим через него сушильным паром выделяет водяной пар, перемещающийся вместе с потоком газа. Когда этот пар в сушильном отсеке попадает в зону материала, только что поступившего в корпус (т.е. в зону материала, более холодного по сравнению с материалом, находившимся в сушилке более длительное время), он конденсируется на поверхности высушиваемых объектов. В ходе этого процесса указанные объекты, в добавление к увлажнению, нагреваются. Вследствие такого нагрева требуется меньше энергии для повышения температуры в сушильном отсеке. Преимуществом, обеспечиваемым конденсацией водяного пара, является также тот факт, что когда высушиваемый материал имеет растительную природу, при увлажнении его поверхности раскрывается эпидермис, а это приводит к более легкой сушке внутренних зон материала.
В других вариантах выгрузку высушенного материала из верхней части корпуса можно провести, например, с помощью транспортера, поместив в сопряжении с ним прерыватель, предотвращающий удаление сушильного газа.
В сушильном процессе предусмотрены измерение и регулировка важных для него параметров, таких как температура, давление, скорость потока, состав сушильного газа и уровень его влажности. Использование полученных значений позволяет управлять указанным процессом таким образом, чтобы можно было выбрать оптимальный вариант сушки для конкретного высушиваемого материала и, в частности, выполнять регулировки, связанные с выбросами газообразных отходов и техникой безопасности. Кроме того, для отслеживания хода сушильного процесса предусмотрена возможность скомбинировать мониторинг с гашением искр.
3
Способ согласно изобретению комбинирует сушку горячим воздухом, сушку паром и термическую сушку с контролем влажности поверхности высушиваемого материала и утилизацией тепла, выделенного в ходе конденсации. Температура сушильного газа при удалении его из сушилки несколько выше температуры подаваемого высушиваемого материала. Максимальная температура удаленного сушильного газа обычно составляет менее 50°С. Для других материалов температуры сушильного газа и высушиваемого материала могут иметь другие значения. Если в качестве сушильного газа используют воздух, увеличение его температуры на сто градусов в описанном температурном интервале связывает примерно 31 г/м воды. При сушке древесных продуктов температура сушильного газа на выходе из нагревательного устройства может составлять 160°C. Температуру сушильного газа регулируют таким образом, чтобы температура высушиваемого древесного продукта не превышала 130°C.
Предусмотрена возможность установить мощность сушилки в соответствии с температурой, при которой из высушиваемого материала не выделяются летучие органические соединения (ЛОС), а его эпидермис не высушивается преждевременно. Слишком быстрое высушивание эпидермиса замедляет как перенос тепла на высушиваемый компонент, так и удаление с него воды. Летучие соединения типа ЛОС начинают выделяться из объекта, имеющего органическое происхождение, при его нагреве до температуры, существенно превышающей 100°С. Однако температура сушильного газа может быть значительно выше указанного уровня, поскольку высушиваемый объект за счет испарения воды с его поверхности охлаждается.
Чтобы обеспечить требуемую конечную влажность, можно измерить, например, конечную влажность высушиваемого объекта, количество воды, удаляемой из сушилки, относительную увлажненность сушильного газа или температуры в различных зонах сушилки. Регулировать сушильный процесс в соответствии с полученными результатами измерений можно автоматически или вручную. Для автоматизированного управления сушильным процессом предусмотрена возможность разработать для различных материалов или для материалов, различающихся по содержанию влаги или по размерам объектов, различные режимы сушки. Данные режимы могут различаться параметрами и настройками, используемыми для управления сушильным процессом. Такое управление можно выполнять, варьируя, например, температуру или расход потока сушильного газа, или параметры перемещения высушиваемого материала в сушилке.
По сравнению с известными способами сушки в сушилке по изобретению можно использовать более высокие температуры сушильного газа. На стадии конденсации водяного пара влажность на поверхности высушиваемого материала высока. В результате улучшается перенос тепла к высушиваемому объекту. Поскольку температура такого компонента повышается, ускоряется перенос воды из внутренних зон объекта к поверхности. Расход сушильного газа можно уменьшить, понизив энергию продувания, в результате чего скорость указанного потока в высушиваемом материале уменьшается.
Термин "точка насыщения волокон" (ТНВ) означает состояние, в котором при влажности воздуха 100% увлажненность древесины максимальна. Для финских пород древесины ТНВ составляет примерно 30%. Наиболее быстрый результат сушки получается, когда эпидермис объекта из древесины находится в состоянии ТНВ во время сушильного процесса так долго, насколько это возможно. На конечной стадии сушки высушиваемый объект может быть высушен до уровня, на котором количество влаги на его поверхностных зонах существенно ниже заданной конечной влажности, а внутренние зоны остаются более увлажненными. После окончания сушильного процесса влажность высушенного объекта относительно быстро становится равномерной, т.е. окончательная влажность как на поверхностных, так и во внутренних зонах оказывается на желаемом уровне.
В качестве сушильного газа используют воздух, но возможно также применение инертного газа.
Сушилку по изобретению можно использовать в непрерывном режиме. В таком варианте в нижнюю часть сушилки подают дополнительное количество материала, когда высушиваемый материал, оказавшийся в самой высокой зоне сушилки, выходит на определенный уровень сухости. Из самой высокой зоны сушилки высушенный материал выгружают с помощью разгрузочного узла, размещенного у верхней части сушилки.
В данном описании представлены только некоторые предпочтительные варианты изобретения, которое не ограничено приведенными техническими решениями, причем идея изобретения может быть реализована различными путями, не выходящими за границы прилагаемой формулы.