СУШИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
DRYING MACHINE FOR CONTACT DRYING BULK MATERIALS

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к сушке сыпучих материалов - песка, золы, шлаков, угля, известняков, опоковых пород, опилок, варки гипса, гажи и др.
Известна кольцевая печь, состоящая из теплоизолированного вращающегося пода, включающего платформу, опорно-упорной системы, привода и неподвижного теплоизолированного корпуса, внутри которого смонтированы короба теплообменника с концентрично расположенными перегородками и радиально установленными мешалками с приводом. Корпус выполнен с кольцевыми ограничителями, погруженными в слой сыпучего материала (например, золы), покрывающего под печи (Патент РФ №1838739 «Кольцевая печь», бюл. №32, 1993 г.). Недостатками данного агрегата являются:
- сложность конструкции - под печи с материалом, опираясь на опорно-упорную систему, вращается с помощью привода, а сухой материал с поверхности пода удаляют выгружателем;
- повышенный расход металла - масса агрегата со средним диаметром 12 м и шириной пода 2 м (производительность 100 тыс.т в год золы) составляет 40 т;
- материал нагревается только от боковых поверхностей коробов теплообменника, а нагрев со стороны пода и свода отсутствует, что составляет 60% от общей поверхности нагрева;
- короба теплообменника занимают 35% полезной площади пода, что настолько снижает производительность агрегата.
В США на одном ОФ действует агрегат «Holo-Flita» для контактной сушки высоковлажных концентратов углей с производительностью 5 т/ч по испаренной влаге (Технические предложения по сушке угольных концентратов ОФ разреза Нерюгринский с использованием аппарата «Holo-Flita» - США, фирма «Hucce-Ubau» Япония, 1979 г.).
В этом агрегате, выполненном в виде мощного пустотелого винта, в качестве теплоносителя используется минеральное масло с температурой кипения 290°С при атмосферном давлении. С целью повышения скорости сушки температуру масла повышают до 340°С посредством повышения давления масла до 10 ати (температура кипения масла возрастает до 400°С). Недостатками данного агрегата являются:
- применение дефицитного, дорогостоящего минерального масла, сооружение большого резервуара для его хранения и сложной системы рециркуляции и пожаробезопасности;
- применение мощного циркуляционного насоса 135 кВт и, соответственно, повышение удельного расхода электроэнергии до 34 кВт/т испаренной влаги;
- усиление корпуса и узлов агрегата посредством увеличения толщины до 8 мм, что ухудшает теплопередачу через стенки винта к материалу.
Из вышеизложенного можно полагать, что известные контактные сушилки не соответствуют современным техническим требованиям.
Для сушки сыпучих материалов в промышленности применяют конвективные сушильные барабаны (С.П. Онацкий - «Производство керамзита». Изд. Литература по строительству, M., 1971, стр.149.) с мощными пылеочистительными системами (циклонами). В них материал нагревается от непосредственного контакта с дымовыми газами, которые из печи уносят тонкодисперсные частицы материала. Основными недостатками этих сушилок являются:
- необходимость трехступенчатой очистки дымовых газов, что приводит к перерасходу металла (барабан СМ-147А-2,2×12 м весит 36 т, а с циклонами и газоходами - 50 т), повышению мощности концевого дымососа - с 20 до 50 кВт и увеличению производственных площадей почти в 2 раза;
- отсутствие теплоизоляции корпуса барабана приводит к потере тепла в окружающую среду до 10-15%, а плохая герметизация барабана - к неорганизованному поступлению вторичного воздуха в зону горения и перерасходу топлива на 5-6%.
Цель изобретения: упрощение конструкции, исключение необходимости применения системы пылеочистки, снижение расхода металла и топливно-энергетических затрат на процесс сушки путем ее интенсификации и сокращения продолжительности, увеличение производительности агрегата.
Сушильный агрегат для контактной сушки сыпучих материалов  состоит (фиг.1, 2) из теплоизолированного корпуса 1, выполненного из трех наклонных ступеней - верхней 2, средней 3 и нижней 4, установленных разнонаправленно под различными углами. Это объясняется тем, что с уменьшением содержания влаги в материале уменьшается его угол естественного откоса. Процесс сушки сыпучих материалов (например, золы) делится на три этапа: 1 удаление физической влаги - 10-11% за 6-8 мин; 2 удаление межпоровой влаги - 5-6% за 6-7 мин; 3 удаление капиллярной влаги - 3-4% за 4-5 мин.
Внутри корпуса 1 (фиг.1) в трех ступенях 2, 3, 4 установлены двухъярусные теплообменники 5 с пятью полостями, из которых II, IV проходят насквозь по трем ступеням и заполнены материалом (золой). Полосы I, III, V являются основой каждого теплообменника 5 и смонтированы во всех трех ступенях 2, 3, 4. Дымовые газы (д.г.) из топки 6 с температурой 600°С через короб 7 поступают в I и III полости теплообменников верхней 2 и нижней 4 ступеней, затем по полости V через короб 8 направляются к концевому дымососу 9. В теплообменнике средней ступени 3 д.г. из топки 6 через короб 7 поступают в III и V полости, затем по полости I через короб 8 направляются к концевому дымососу 9. Такая система отопления обеспечивает трехкратный высокотемпературный нагрев материала, создавая оптимальные условия четырехстороннего контактного теплообмена. Однако для обеспечения равных условий нагрева материала в разных полостях - толщина слоя во II полости на 15%, больше чем в IV-й.
В состав агрегата входят три и более секции 10 (фиг.2), обеспечивающие создание агрегатов требуемой мощности. Материал по полостям II и IV перемешивается и перемещается по агрегату ворошителями 11, установленными группами на каждой ступени 2, 3, 4 перпендикулярно к поверхности корпуса 1 (фиг.1, 2). Скорости их вращения регулируются плавно, что обеспечивает оптимальный режим нагрева материала в трех ступенях агрегата.
Сушильный агрегат работает следующим образом.
Из бункера материал подают в полости II и IV, а из топки 6 д.г. с температурой 600°С (разбавленные отработанными дымовыми газами - о.д.г.) поступают в I и III полости верхней 1 и нижней 3 ступеней и III и V полости средней ступени. Материал во II полости верхней и нижней ступеней нагревается с четырех сторон с температурой от 600 до 400°С; в средней ступени - снизу и с боков - от 600 до 400°С, а сверху - от 400 до 200°С. Материал в IV полости нагревается: в средней ступени с четырех сторон от 600 до 400°С, а в верхней и нижней ступенях - снизу и с боков - от 600 до 400°С, а сверху - от 400 до 200°С. Толщина слоя материала во II полости составляет 140 мм, а в IV полости - 120 мм (средняя толщина - 130 мм). Производительность агрегата (длина 15 м, количество секции 3, ширина секций 0,7 м, количество полостей (ярусов) 2, толщина слоя 0,13 м, время сушки 20 мин) составит - 15×0,7×3×2×60:20×7920×0,95=180 тыс.м в год. Расход металла на изготовления такого агрегата составляет около 12 т.
Материал перемешивают и перемещают по II и IV полостям агрегата с помощью двухъярусных, четырехлопастных ворошителей с плавным регулированием скорости вращения.
Применение предлагаемого сушильного агрегата обеспечит упрощение конструкции, исключение необходимости применения системы пылеочистки, снижение расхода металла и топливно-энергетических затрат на процесс сушки путем ее интенсификации и сокращения продолжительности, увеличение производительности.