Вращающиеся сушильные барабаны
Вращающиеся сушильные барабаны применяют для сушки сырьевых материалов и топлива независимо от начальной влажности и вязкости последних. Это является преимуществом сушильного барабана, так как возможность сушки вязких материалов при высокой влажности затрудняется или исключается полностью в аппаратах других конструкций.
Сушильный барабан имеет форму цилиндра, изготовленного из листовой стали толщиной 10—15 мм. Барабан установлен с наклоном 3—5%. Он опирается бандажами на две пары опорных роликов. В средней части барабана находится зубчатый венец (шестерня); он входит в зацепление с
ведущей шестерней. Ведущая шестерня получает вращение от электродвигателя через редуктор 6 и передает это вращение ведомой шестерне, вызывая вращение барабана.
Дымовые газы, проходя через барабан и соприкасаясь с движущимся материалом, насыщаются пылью. Перед удалением отработанных газов в атмосферу их очищают от пыли вначале в циклонах, а затем в фильтрах по схеме.
Недостатком сушильных барабанов является большая затрата тепла на испарение влаги из материала, когда влажность последнего оказывается меньше определенного предела (10—12%). Поэтому на новых заводах сушильные барабаны применяют для подсушки материалов до влажности 10—12%, досушивают материал более эффективным способом, например совмещая с помолом в мельнице.
Удельное паронапряжение зависит от конструктивных особенностей барабана, физических свойств материалов, крупности поступающих на сушку кусков, степени заполнения барабана, скорости перемещения материала в барабане, а также от температуры, влагосодержания и скорости движения теплоносителя, поступающего в барабан.
Выше было указано, что уменьшение размера кусков материала, повышение температуры теплоносителя, снижение его влагосодержания и повышение скорости движения газа в барабане ускоряет процесс сушки и должно, следовательно, способствовать увеличению производительности барабана. Однако температура теплоносителя не должна быть выше 800—1000°С, иначе барабан может выйти из строя.
Увеличение скорости движения теплоносителя выгодно только до определенного предела. Если эта скорость будет выше оптимальной, газы не успеют отдать материалу полностью свое тепло и выйдут из барабана с высокой температурой. В результате большое количество тепла газов окажется не использованным и сушильная установка будет иметь низкий коэффициент полезного действия. Расход топлива при этом возрастет.
Сушильный барабан считают работающим нормально, если температура отходящих из него газов не превышает 80—120° С. Коэффициент полезного действия барабана в этом случае будет равен соответственно 0,8—0,7.
При выборе скорости движения газов руководствуются весовым значением скорости в сечении барабана. Весовое значение скорости показывает количество газов в килограммах, проходящих в течение 1 сек через 1 м2 сечения барабана. С уменьшением весовой скорости возрастает влагосодержание газов и соответственно снижается расход топлива на сушку. Однако интенсивность сушки при высоком влагосодержании газов снижается.
Увеличение весовой скорости газов повышает интенсивность сушки, но при этом снижается влагосодержание теплоносителя, возрастает температура отходящих газов и соответственно повышается расход топлива. Таким образом, должна существовать, оптимальная, наиболее выгодная скорость газов, которая находится в пределах 1,5—4 кг/сек/м2.
От скорости движения материала зависит время пребывания его в барабане. Чем оно больше, тем лучше высушивается материал. Но производительность барабана при этом снижается и, наоборот, увеличение скорости движения материала повышает производительность барабана, но может оказаться высокой и недопустимой остаточная влажность материала.
Скорость движения материала устанавливается в совокупности с температурой и скоростью движения газов. Регулируют эту скорость изменением угла наклона или числа оборотов барабана. Соотношение между углом наклона и скоростью вращения барабана выбирают из условия требуемой длительности сушки и наиболее выгодного заполнения материалом объема барабана
Коэффициент заполнения объема барабана зависит от конструкции последнего и находится в пределах 0,05—0,20. С увеличением коэффициента заполнения возрастает удельное парона-пряжение и соответственно повышается производительность, но при условии беспрепятственного прохода газов и без снижения их скорости.
Влияние на производительность барабана физических свойств материалов определяется способностью последних высушиваться. Эта способность оценивается величиной удельного паронапряжения барабана и находится в пределах: при сушке глины — 20—30, известняка, опоки — 30— 40, шлака — 45—60, угля 35— 50, трепела, диатомита — 40—50 кг влаги, удаляемой из материала в течение 1 ч с 1 м3 объема барабана (кг/м3-ч).
В цементной промышленности применяют сушильные
барабаны, имеющие диаметр
от 2,12 до 13,:2 м.
Внутри сушильного барабана для лучшего теплообмена материала с газами установлены пересыпные устройства различной конструкции. Назначение пересыпных устройств состоит в том, чтобы обеспечить:
максимальное соприкосновение материала с горячими газами;
равномерное распределение материала по сечению барабана;
энергичное пересыпание материала при вращении барабана, обеспечивающее наилучшие условия теплообмена;
незначительное измельчение материала для уменьшения пылеуноса;
оптимальное заполнение материалом объема барабана.
Выбор системы зависит от свойств предназначенного для сушки материала; подъемно-лопастная система применяется для крупнокусковых и налипающих материалов, промежуточная система отличается наличием несообщающихся между собой секторов большого размера, снабженных подъемными лопастями; применяют эту систему для сушки пластичных материалов. Ячейковая система применяется, когда нет условий для свободной пересыпки материалов. Для сушки мелкокусковых материалов применяют распределительную систему.
Хорошие результаты дает одновременное применение двух систем по длине барабана. Так, при сушке пластичных налипающих материалов в начале барабана применяют подъемно-лопастную систему, а за ней — распределительную или промежуточную.
Для лучшего питания барабана в самом начале его устанавливают на внутренней поверхности направляющие лопасти. Особенно полезными они оказываются при сушке налипающих материалов. Материал лопастями проталкивается в глубь барабана, подсушивается при этом раскаленными газами, поступающими из топки, и уже в нелипком состоянии поступает в соответствующую систему внутреннего устройства барабана. Для подсушки налипающих материалов применяют также навеску цепей внутри барабана подобно цепным завесам вращающихся печей.