УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ МЕЛКОФРАКЦИОННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к устройствам сушки мелкофракционного органического сырья, в частности древесных опилок или других сыпучих материалов, и используемых совместно с брикетирующими прессами небольшой производительности.
Возрастающее количество деревообрабатывающих предприятий привело к существенному увеличению технологических отходов их производственной деятельности. В процессе развития предприятия производят все более глубокую переработку древесины, что приводит к многократному увеличению отходов. Задача производства эффективного и экологичного топлива из возобновляемых и неиспользуемых отходов является весьма актуальной. Все более востребованной становится утилизации опилок путем их прессования в разные виды топливных брикетов. Брикетирование применяется для условий использования относительно небольших объемов сырья (не более 300 т в месяц на одной установке), и обеспечивает получение высококачественной продукции высоко востребованной на внутреннем и внешнем рынке.
Сырье для получения топливных брикетов должно удовлетворять требованиям влажности. Его оптимальная влажность должна составлять 8%. Диапазон влажностей для успешного прессования составляет 5-12%.
В связи с изложенным, важным элементом в цепочке производства топливных брикетов является сушильный комплекс, поскольку даже доставка сухого сырья транспортом может привести к увеличению его влажности в определенных погодных условиях ввиду его высокой гигроскопичности.
Известно устройство для сушки и измельчения опилок по патенту на полезную модель №66232 (51) МПК В02С 21/00, (46) Опубликовано: 10.09 2007 [1]
Устройство содержит устройство подачи влажных опилок, выполненное в виде шлюзового затвора, систему пневмоканалов для подвода и отвода агента сушки - сжатого воздуха, сырья и вторичных продуктов. Для повышения производительности устройства, канал для выгрузки сухих измельченных опилок снабжен классификатором в виде крыльчатки с плоскими радиально направленными лопастями. Мелкие и сухие частицы, как более летучие, проникают сквозь зону вращения лопастей классификатора 8 и попадают в лоток канала выгрузки 7; более тяжелые, т.е. крупные и влажные частицы вследствие их инерционности отбрасываются лопастями классификатора 8 на периферию последнего.
Устройство предназначено для производства топливных гранул из отходов деревообрабатывающих производств, конкретнее для их измельчения и сушки, и не пригодно для применения совместно с брикетирующими прессами, т к. не обеспечивает необходимое качество сушки для последующего производства топливных брикетов.
Известно устройство непрерывной сушки древесных стружек, древесного волокна и других сыпучих материалов по патенту №RU 2023964 [2].
В установке для сушки циклон или циклоны, использующиеся для отделения сухого материала, соединены с сушилкой трубопроводом, на котором смонтирован теплообменник для непрямого нагрева вторичного пара выходящими из топочной камеры дымовыми газами, и от трубопровода перед теплообменником в направлении движения потока отходит ответвляющий трубопровод, соединенный с топочной камерой. Относится к непрерывной сушке сушки древесных стружек, древесного волокна или других сыпучих материалов. Известное устройство не предназначено для использования совместно с брикетирующими прессами небольшой производительности. Оборудование сложное и дорогостоящее.
Известен сушильный комплекс компании «Экодрев-Тверь», предназначенный для сушки мелкофракционных древесных отходов (опилки, стружка, щепа). Он может использоваться совместно с брикетирующими прессами небольшой производительности, в том числе в линиях производства древесного угля (http//www.ekodrev.ru/) [3]. В состав комплекса входят: источник тепла - твердотопливный теплогенератор, сушильная камера, воздуховод. Сушильная камера представляет из себя цилиндрический бункер с перфорированным дном В бункер загружается сырье, которое подлежит сушке. Воздух выходящий из отверстий перфорированного дна продувает слой высушиваемого сырья, тем самым, удаляя из него влагу. В топку теплогенератора загружается топливо (опилки, стружка, щепа, срезки и т.п.). В топке теплогенератора происходит горение топлива, а в теплообменнике горячие газы передают тепло воздуху. Отработанные дымовые газы удаляются дымососом в дымовую трубу. Чистый нагретый воздух температурой 160°C по воздуховоду подается в сушилку. Недостатком является большой расход топлива в связи с отсутствием воздуховодов.
Известно устройство сушки древесного волокна, на котором реализуется способ сушки по а.с. СССР №243815 [4]. Известное устройство состоит из трубопровода, вентилятора, теплообменника, циклона. Однако известное устройство не пригодно для применения совместно с брикетирующими прессами, т.к. не предназначено для получения высушенного материала с заданным процентом влажности, необходимым для последующего производства топливных брикетов.
По совокупности признаков известное устройство [4] принято в качестве наиболее близкого аналога.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым устройством, является повышение качества сушки мелкофракционного органического сырья, обеспечивающее пригодность его для последующего производства топливных брикетов. Другим техническим результатом является компактность и мобильность за счет различной компоновки воздуховода.
Заявляемое устройство для сушки мелкофракционного органического сырья по варианту 1 содержит топочную камеру, подающее устройство, воздуховод, теплообменник, вентилятор, циклон, отличающееся тем, что воздуховод выполнен в виде змеевика, состоящего из прямых и изогнутых участков, при этом топочная камера соединена с от 1 до n воздуховодами, каждый из которых соединен с подающим устройством, по крайней мере, с одним теплообменником, вытяжным вентилятором, циклоном, причем по крайней мере один теплообменник установлен на вертикальном участке воздуховода.
При этом изогнутые участки воздуховода состоят из соединительных фланцев и поворотных колен.
При этом подающее устройство представляет собой бункер-питатель.
При этом бункер-питатель снабжен подающим шнеком.
При этом бункер-питатель снабжен заслонкой.
При этом устройство снабжено пневмозаборным рукавом.
При этом теплообменник снабжен возвратным воздуховодом.
При этом теплообменник содержит датчик температуры.
При этом устройство снабжено панелью управления.
Заявляемое устройство для сушки мелкофракционного органического сырья по варианту 2 содержит топочную камеру, подающее устройство, воздуховод, теплообменник, вентилятор, циклон, отличающееся тем, что воздуховод выполнен в виде змеевика, состоящего из прямых и изогнутых участков, при этом топочная камера соединена с от 1 до n воздуховодами, каждый из которых соединен с подающим устройством, по крайней мере, с одним теплообменником, вытяжным вентилятором, циклоном, причем теплообменник установлен на вертикальном участке воздуховода, при этом циклон каждого воздуховода соединен отводной трубой с топочной камерой.
При этом изогнутые участки воздуховода состоят из соединительных фланцев и поворотных колен.
При этом подающее устройство представляет собой бункер-питатель.
При этом бункер-питатель снабжен подающим шнеком.
При этом бункер-питатель снабжен заслонкой.
При этом устройство снабжено пневмозаборным рукавом.
При этом теплообменник снабжен возвратным воздуховодом.
При этом теплообменник содержит датчик температуры.
При этом устройство снабжено панелью управления.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
Фиг 1 - общая схема устройства для сушки мелкофракционного органического сырья по варианту 1.
Фиг 2- общий вид устройства для сушки мелкофракционного органического сырья с возвратными воздуховодами и пневмозабором.
Фиг 3 - общий вид устройства для сушки мелкофракционного органического сырья по варианту 2.
Фиг.4 - общий вид устройства для сушки мелкофракционного органического сырья с пневмозабором 9.
Устройство для сушки мелкофракционного органического сырья, такого как древесные опилки, стружка, солома, сено или другого измельченного органического или иного сыпучего материала по варианту 1 (фиг.1) содержит топочную камеру 1, подающее устройство 2, выполненное, например, в виде приемного бункера с подающим шнеком и электродвигателем 10, воздуховод 3, теплообменник 4, циклон 5 с дымовой трубой, вытяжной вентилятор 6.
Топочная камера 1 представляет собой печь для сжигания органического сырья. Воздуховод 3 предназначен для транспортировки сушильного агента и сырья и выполнен в виде змеевика, который состоит из прямых участков 7 и изогнутых 8 участков Наличие соединительных фланцев (не обозначено) и поворотных колен(не обозначено), входящих в состав изогнутых участков, делает возможным поворот воздуховода на 90 градусов в любую сторону. Такая конструкция обеспечивает наиболее компактную установку, позволяющую использовать минимальные производственные площади, т.к. изогнутые участки позволяют совершать различную компоновку воздуховода (фиг 3, участок 11 воздуховода 3). Устройство может содержать от 1-го до n воздуховодов, отходящих от топочной камеры 1. При этом на каждой линии воздуховодов (3.1-3.n) может быть установлено подающее устройство 2.1-2.n, теплообменник 4.1-4.n, вытяжной вентилятор 6.1-6.n, циклон 5.1-5.n.
Подающее устройство предназначено для приема сырья и выгрузки его в устройство для сушки. В зависимости от влажности исходного сырья используют подающее устройство с различной оснащенностью Подающее устройство может быть выполнено в виде питающего бункера 2 (фиг 1, 2, 3), установленного на воздуховоде 3 непосредственно после топочной камеры 1 (фиг 1, 2, 3, 4). Бункер может быть снабжен подающим шнеком (не показан) и/или окном с подвижной заслонкой, установленных в нижней части бункера для подачи сырья в воздуховод.
В устройстве предусмотрен пневмозабор сырья с расстояния до 8 м из положения его напольного хранения (фиг 2, 4). Для этой цели служит заборный гибкий рукав 9, установленный на воздуховоде 3, на свободном конце которого смонтирована насадка для забора сырья и подачи его в воздуховод.
При необходимости подающее устройство может быть укомплектовано и бункером-питателем 2, и пневмозабором 9 (фиг.2).
Теплообменник 4 предназначен для теплообмена между сырьем и сушильным агентом и представляет собой вертикальный цилиндрический объем с конусообразными участками на входе и выходе камеры. Теплообменник 4 установлен на вертикальном участке воздуховода, снабжен датчиком температуры для контроля за температурой сушки сырья внутри теплообменника. Температура горячего воздуха должна быть не менее 150°C, и зависит от вида сырья и его влажности.
Воздуховод может содержать более одного теплообменника. При необходимости теплообменник 4 может быть снабжен возвратным воздуховодом 11, т.е. трубой, отходящей от теплообменника и подходящей к нему (фиг.2, 3).
Вытяжной вентилятор 6 с электродвигателем предназначен для транспортировки смеси нагретого агента сушки с сырьем по воздуховоду. Установлен в нижней части воздуховода.
Циклон 5 предназначен для отделения высушенного сырья от агента сушки (воздуха). Циклон является конечным элементом сушки. Имеет вертикальное расположение и установлен на опорах 13.
Устройство для сушки мелкофракционного органического сырья по варианту 2 (фиг.3) выполнено аналогично варианту 1 и содержит топочную камеру 1, подающее устройство 2, воздуховод 3 от 1-го до n, теплообменник 4, циклон 5 с дымовой трубой, вытяжной вентилятор 6, при этом циклон 5 каждого воздуховода 3 соединен отводной трубой 12 с топочной камерой 1.
Устройство по вариантам 1 и 2 снабжено панелью управления, которая может быть единой для n-числа воздуховодов, отходящих от одной общей печи. Возможно наличие отдельной панели управления для каждого воздуховода, отходящего от одной общей печи. С панели управления регулируют параметры сушки (например, изменяют скорость вращения вытяжного вентилятора), включают электродвигатель подающего шнека и т.п.
Работа устройства
В топку печи 1 загружают топливо (опилки, стружка, щепа, кора, топливные брикеты и т.п.), и происходит его горение. Тепло образующихся в топочной камере дымовых газов используется для сушки сырья. В качестве агента сушки применяется воздух, смешанный с топочными газами. Движение нагретого агента сушки в смеси с сырьем создается вытяжным вентилятором 6. За счет работы вытяжного вентилятора горячий агент подается из печи 1 напрямую в воздуховод 3.
В бункер 2 подающего устройства загружают сырье, подлежащее сушке. Подающий шнек равномерно подает сырье, исключая, тем самым, зависание сырья в бункере и залипание его на стенках.
В случае напольного хранения сырья оно может поступать в сушилку пневмозабором (фиг.2, 4). Воздуховоде вытяжным вентилятором создается тяга, благодаря которой через насадку, смонтированную на свободном конце заборного гибкого рукава 9, сырье из вороха поступает в воздуховод 3.
Сырье подается в трубу воздуховода 3 в поток нагретого воздуха, исходящего из печи 1. Сушка сырья происходит во взвешенном состоянии во время прохождения его по воздуховоду. Загруженное сырье (древесные опилки, стружка и пр.) под действием вытяжного вентилятора 6 перемещается по изогнутым воздуховодам в сторону циклона 5. Выполнение воздуховода в виде змеевика удлиняет время прохождения смеси сырья и горячего агента сушки, во время которого сырье дополнительно теряет влагу, что позволяет делать процесс сушки более эффективным.
Горячий агент, смешанный с влажным сырьем, из узкой трубы воздуховода, попадает в цилиндрическую камеру теплообменника 4 (фиг.1-4, где происходит разрежение воздуха. Поэтому более влажное, более тяжелое сырье не может лететь дальше с потоком горячего агента, оно отклоняется вправо и влево от потока горячего агента, ударяется о стенки теплообменника и скатывается по стенкам вниз благодаря конусу теплообменника - обратно к потоку горячего агента, где снова поднимается по нему еще выше. При этом происходит отдача влаги, и сырье становится суше и легче, оно поднимается еще выше, но, пока не высохнет, оно снова отклоняется вправо и влево от потока горячего агента, ударяясь о стенки теплообменника, и вновь падает вниз на конусную часть теплообменника, по конусу скатывается обратно к потоку горячего агента и вновь поднимается вверх. Когда сырье отдало влагу и может быть унесено из теплообменника потоком горячего агента, это сырье покидает теплообменник и далее по воздуховодам направляется к циклону 5 и аккумулируется в нем.
В циклоне 5 сырье отделяется от агента сушки (воздуха). Агент сушки через дымовую трубу выбрасывается в атмосферу, а высушенное сырье высыпается через шлюзовой затвор.
При большой влажности сырья наличие одного теплообменника позволяет осуществить просушку до 14%, что не соответствует необходимой влажности для изготовления брикетов. В этом случае воздуховод оснащают двумя и более теплообменниками, что позволяет досушивать сырье до необходимой влажности.
Наличие нескольких воздуховодов (от 1-го до n) позволяет увеличить производительность сушки.
При использовании сырья неоднородной влажности (например, 35% и 80%) теплообменники могут быть оборудованы возвратными воздуховодами 11 (фиг.2, 3), предназначенными для более длительного высушивания более влажного и тяжелого сырья в теплообменнике и пропускания более легкого и менее влажного сырья далее по воздуховоду.
Устройство по варианту 2 работает аналогично. При этом циклон 5 каждого воздуховода 3 соединен отводной трубой 12 с топочной камерой 1. Отводная воздушная труба отходит от верхней части циклона и входит в печь 1. Нагретый влажный воздух из верхней части циклона 5 возвращается обратно в печь 1, где высушивается и преобразуется в сухой горячий воздух, и подается вновь по воздуховодам 3 к циклону 5 под воздействием силы вытяжного вентилятора 6, что дает дополнительный приток горячего воздуха, способствующего лучшему просушиванию сырья и обеспечивает экономию твердого топлива для поддержания заданной температуры печи.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент на полезную модель №66232 Устройство для сушки и измельчения опилок Опубликовано: 10.09.2007.
2. Патент №2023964 Способ непрерывной сушки древесных стружек, древесного волокна и других сыпучих материалов и устройство для его осуществления. Опубликовано 30.11.1994.
3. Сушильные комплексы МИНИ для сушки мелкофракционных древесных отходов производства компании «Экодрев-Тверь». Сушилка ОМБС. Интернет-ресурс. http://www.ekodrev.ru/.
4. Авторское свидетельство СССР №243815 Способ сушки древесного волокна. Опубликовано 14.05.1969 г. - наиболее близкий аналог.