УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к области сушки древесины и может быть использована в устройствах для сушки измельченной древесины.
Известно устройство для сушки измельченной древесины сушильным агентом в виде газового теплоносителя, включающее горизонтальную сушильную камеру в виде трехходового вращающегося барабана, загрузочный бункер, циклон, приемник высушенной измельченной древесины, узел подачи сушильного агента, содержащий топку, а также узел отвода парогазов. (Г.М.Шварцман, Производство древесностружечных плит, М., «Лесная промышленность, 1977, с.112)
К недостаткам известного технического решения относятся большие размеры сушильной камеры, высокая металлоемкость, низкая производительность, а также - неравномерная влажность древесных частиц разных размеров после сушки и частые загорания древесных частиц в циклоне, куда они попадают вместе с топочными газами, имеющими высокую температуру.
Известно устройство для сушки измельченной древесины сушильным агентом в виде газового теплоносителя, включающее горизонтальную сушильную камеру в виде вращающегося барабана на внутренней поверхности которого смонтированы насадки, которые обеспечивают интенсивное перемешивание измельченных частиц, их равномерное распределение по сечению барабана и продвижение измельченного материала вдоль него, загрузочный бункер, циклон, приемник высушенной измельченной древесины, узел подачи сушильного агента, а также узел отвода парогазов. (Г.М.Шварцман, Производство древесностружечных плит, М., «Лесная промышленность, 1977, с.113-115 - прототип).
К недостаткам известного технического решения относятся большие размеры сушильной камеры, высокая металлоемкость, а также - высокие потери древесного сырья из-за его сильного измельчения во время сушки и высокого уноса (т.е. имеет место влияние фактора парусности частиц измельченного древесного сырья), что кроме того, приводит к частым загораниям древесных частиц в циклоне, куда они попадают вместе с топочными газами, имеющими высокую температуру.
Техническая задача полезной модели состоит в повышении эффективности устройства для сушки измельченной древесины за счет уменьшения размеров сушильной камеры и ее металлоемкости, упрощения конструкции, повышения производительности и качества сушки за счет обеспечения равномерности сушки, исключения измельчения древесного сырья во время сушки, а следовательно исключения уноса кондиционных древесных частиц и снижения пожароопасности.
Техническая задача достигается тем, что в устройстве для сушки измельченной древесины сушильным агентом в виде газового теплоносителя, включающем горизонтальную сушильную камеру, загрузочный бункер со шеком, приемник высушенной измельченной древесины, узел подачи сушильного агента, а также узел отвода парогазов, - сушильная камера содержит продольный канал постоянного сечения и снабжена, смонтированным в начале продольного канала узлом непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но паропроницаемых слоев из измельченной древесины, которые одновременно выполняют роль фильтров для сушильного агента и отвода парогазов, а также - барьера для исключения механического уноса кондиционных частиц измельченной древесины, при этом узел отвода парогазов и отработанного сушильного агента расположен в продольном канале сушильной камеры около узла формирования слоев из измельченной древесины и выполнен в виде коллектора с горизонтальными прорезями, а продольный канал сушильной камеры заканчивается узлом подачи сушильного агента и приемником высушенной измельченной древесины, узел непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но газопроницаемых слоев из измельченной древесины выполнен в виде выходного конца шнека, размещенного в начале продольного канала сушильной камеры, узел подачи сушильного агента содержит топку с камерой подготовки сушильного агента, которая снабжена трубопроводом подачи отработанного сушильного агента для его частичной рециркуляции.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- сушильная камера содержит продольный канал постоянного сечения;
- сушильная камера снабжена, смонтированным в начале продольного канала узлом непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но паропроницаемых слоев из измельченной древесины, которые одновременно выполняют роль фильтров для сушильного агента и отвода парогазов, а также - барьера для исключения механического уноса кондиционных частиц измельченной древесины;
Сушка измельченного древесного сырья в виде уплотненных, но паропроницаемых слоев удерживает древесные частицы в сушильной камере, исключая их парусность, и в то же время обеспечивает проникновение в них сушильного агента и отвода парогазов;
- узел отвода парогазов и отработанного сушильного агента расположен в продольном канале сушильной камеры около узла непрерывного формирования слоев из измельченной древесины и выполнен в виде коллектора с горизонтальными прорезями;
- продольный канал сушильной камеры заканчивается узлом подачи сушильного агента и приемником высушенной измельченной древесины;
- узел непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но газопроницаемых слоев из измельченной древесины выполнен в виде выходного конца шнека, размещенного в начале продольного канала сушильной камеры;
- узел подачи сушильного агента содержит топку с камерой подготовки сушильного агента, которая снабжена трубопроводом подачи отработанного сушильного агента для его частичной рециркуляции.
Это позволит повысить эффективность устройства для сушки измельченной древесины за счет уменьшения размеров сушильной камеры и ее металлоемкости, упрощения конструкции, повышения производительности и качества сушки за счет обеспечения равномерности сушки, исключения измельчения древесного сырья во время сушки, а следовательно исключения потерь и уноса кондиционных древесных частиц, а также - снижения пожароопасности.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также решений с указанными отличительными признаками.
Полезная модель применима и будет использована на предприятиях отрасли в 2009-2010 г.г.
На фиг. изображена схема устройства для сушки измельченной древесины.
Результаты проведения экспериментов представлены в таблицах 1 и 2
Устройство для сушки измельченной древесины включает горизонтальную сушильную камеру 1, загрузочный бункер 2 со шнеком 12, приемник 3 высушенной измельченной древесины, узел 4 подачи сушильного агента, содержащий топку 5 с камерой 6 подготовки сушильного агента, а также узел 7 отвода парогазов. Сушильная камера 1 содержит продольный канал 8 постоянного сечения и снабжена, смонтированным в начале продольного канала 8 узлом 9 непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но паропроницаемых слоев из измельченной древесины, которые одновременно выполняют роль фильтров для сушильного агента и отвода парогазов, а также - барьера для исключения механического уноса кондиционных частиц измельченной древесины, при этом узел 7 отвода парогазов и отработанного сушильного агента расположен в продольном канале 8 сушильной камеры 1 около узла 9 непрерывного формирования слоев измельченной древесины и выполнен в виде коллектора 10 с горизонтальными прорезями 11, а продольный канал 8 сушильной камеры 1 заканчивается узлом 4 подачи сушильного агента и приемником 3 высушенной измельченной древесины.
Узел 9 непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но газопроницаемых слоев из измельченной древесины выполнен в виде выходного конца шнека 12, размещенного в начале продольного канала 8 сушильной камеры 1. В устройстве имеется система рециркуляции, включающая конденсационную систему из циклона 13, конденсатора - холодильника 14, каплеотделителя 15, каплеуловителя 16, газодувку 17 для подачи части отработанного сушильного агента на рециркуляцию. Камера 6 подготовки сушильного агента соединена с системой рециркуляции трубопроводом 18 подачи рециркулята. В качестве газового теплоносителя использовали пропан-бутан, для подачи которого в топку 5 в устройстве имеется баллон 19.
Для фиксирования манометрического режима в устройстве имеются U-образные манометры (на фиг. не показаны), для контроля температурного режима в камере - электронный потенциометр 20 (КСП-4, градуировка ХА, 0-1100°С), для контроля температурного режима в топке 5 - электронный потенциометр 21 (градуировка ПП, пределы измерения 0-1600°С, 1 т); для контроля расхода пропан-бутана, воздуха и рециркулята в устройстве имеются ротаметры 22 (ротаметр РС-5).
Устройство для сушки измельченной древесины работает следующим образом.
Сушке подвергали щепу из березовой древесины фракционного состава, %: более 20 мм - 7.8; 10-20 мм 57.9; 7-10 мм - 17.3; 5-7 мм - 9.2; 3-5 мм - 4.1; 2-3 мм - 2.9; 1-2 мм - 0.7 и более 1 мм - 0.1.
Измельченную древесину (щепу) подают из загрузочного бункера 2 шнеком 12 в узел 9 непрерывного формирования горизонтально подвижных уплотненных, но газопроницаемых слоев измельченной древесины, которое осуществляется посредством выходного конца шнека 12, размещенного в начале продольного канала 8 сушильной камеры 1. Далее уплотненые слои из измельченной древесины перемещались через коллектор 10 в сушильную камеру 1. Коллектор служит для отделения отработанного сушильного агента от древесины и представляет из себя трубу с продольными прорезями 11 ширина которых меньше размеров перерабатываемых древесных частиц.
Противотоком сырью осуществляют подачу дымовых газов от сжигания пропан-бутана из баллона 19 в топке 5. Воздух для сжигания пропан-бутана подавали воздуходувкой 23. Парогазы сушки из коллектора 10 отводились в конденсационную систему через циклон 13, конденсатор-холодильник 14, каплеотделитель 15, каплеуловитель 16 и выводились из устройства. Часть отработанного сушильного агента газодувкой 17 подается на рециркуляцию т.е. по трубопроводу 18 - в камеру 6 подготовки сушильного агента.
Конструкция заявленного устройства позволяет провести процесс сушки измельченного древесного сырья в виде непрерывно формируемых горизонтально подвижных уплотненных, но паропроницаемых слоев из измельченной древесины, которые одновременно выполняют роль фильтров для сушильного агента и отвода парогазов, а также - барьера для исключения механического уноса кондиционных частиц измельченной древесины (т.е. исключается влияние фактора парусности частиц измельченного древесного сырья).
Результаты проведенных экспериментов (табл.1. и табл.2) показали следующее:
Производительность установки колебалась в интервале 50,0-59,3 кг/ч; температура дымовых газов на входе варьировалась от 600 до 1050°С; температура отработанного сушильного агента составляла 50-75°С.
к
3
Как следует из полученных данных, конечная влажность (W) обработанного сырья составила 11.7% за время сушки 67 с, достигнутом влагосъеме 1.54-4.08 т/м*ч и затратах тепла 2.59-3.72 МДж/кг по удаленной влаге. Результаты опытов указывают увеличение теплозатрат до 3.72 МДж с увеличением глубины сушки.
к
3
3
Опыты с рециркуляцией отработанного сушильного агента позволили достигнуть W - 5,8% при влагосъеме до 4,10 т/м*ч и затратами тепла по удаленной влаге 2,94-5,77 МДж/кг (табл.2). Необходимо подчеркнуть и высокую удельную производительность сушки в формованном слое по сырью, которая достигала 18,0 т/м*ч.
Таким образом, заявленное техническое решение позволит повысить эффективность устройства для сушки измельченной древесины за счет уменьшения размеров сушильной камеры и ее металлоемкости, упрощения конструкции, а также повышения производительности и качества сушки за счет обеспечения равномерности сушки, исключения измельчения древесного сырья во время сушки, а следовательно исключения уноса кондиционных древесных частиц и снижения пожароопасности.
Таблица . Результаты сушки щепы в формованном слое
Режимные показатели
N опытов
1
2
3
4
5
1. Производительность по сырью, кг/ч
59,2
57,1
56,8
54.5
50,0
2. Формирование сушильного агента, м<sup>3</sup>/ч: пропан
0,72
0,96
1,22
1,32
1,2
Воздух
17,1
22,8
29,0
31,4
28,6
дымовые газы
22,2
29,7
37,7
40,8
37,0
3. Температурный режим, °С: сушильный агент, вход
600
900
970
1050
950
сушильный агент, выход
50
65
67
68
90
4. Гидравлический режим, кПа:
сушильный агент, вход
2,74
3,43
5,19
6,17
4,12
сушильный агент, выход
0,09
0,11
0,15
0,18
0,13
сопротивление слоя
2,65
3,32
5,04
5,99
3,99
5. Время сушки древесины, с
60
63
64
66
67
6. Влажность древесины, %: до сушки
79,9
75,4
81,5
82,8
53,8
после сушки
59,0
40,8
36,0
29,7
11,7
7. Скорость сушильного агента по свободному сечению, м/с
1,72
2,58
3,87
4,40
3,80
8. Удельный влагосъем, т/м<sup>3</sup>*ч
1,54
2,67
3,47
3,99
4,08
9. Удельная производительность установки по сырью, т/м<sup>3</sup>*ч
18,8
18,2
18,1
17,4
15,9
10. Теплозатраты на кг удаленной воды, МДж
2,59
3,22
3,51
3,72
3,41
11. Тепловое КПД сушки, %
91,7
92,8
93,1
93,5
90,5
Таблица . Результаты сушки с рециркуляцией отработанного теплоносителя
Режимные показатели
N опытов
1
2
3
4
5
1. Производительность по сырью, кг/ч
54,0
59,3
57,6
56,0
53,3
2. Формирование теплоносителя, м<sup>3</sup>/ч: пропан
0,48
0,72
1,20
1,32
0,48
воздух
11,4
17,1
31,4
28,6
29,0
дымовые газы
14,8
22,2
37,0
40,8
37,7
рециркулят
8,0
12,0
12,0
12,0
18,0
всего сушильного агента
22,8
34,2
49,0
52,8
55,7
3. Температурный режим, °С: сушильный агент, вход
600
900
970
1050
870
сушильный агент, выход
65
67
70
75
65
4. Гидравлический режим, кПа: сушильный агент, вход
2,84
3,72
6,17
6,66
6,91
сушильный агент, выход
0,16
0,19
0,23
0,36
0,35
Сопротивление слоя
2,68
3,53
5,94
5,30
6,56
5. Время сушки древесины, с
67
60
62
64
68
6. Влажность древесины, %; до сушки
79,9
89,8
82,8
66,7
34,6
после сушки
60,3
40,3
34,6
5,8
22,9
7. Скорость сушильного агента по свободному сечению, м/с
1,79
3,35
5,03
5,99
5,34
8. Удельный влагосъем, т/м<sup>3</sup>*ч
1,88
4,52
4,84
4,68
3,63
9. Удельная производительность по сырью, т/м<sup>3</sup>*ч
17,2
18,0
18,3
17,8
17,0
10. Затраты тепла на кг. удаленной влаги, МДж
3,03
2,94
4,25
5,19
5,77
11. Тепловое КПД сушки, %
89,2
92,6
92,8
92,9
92,5