Способ сушки сыпучих материалов и камера сушки для него

Изобретение относится к технологии получения материалов из влажного сырья и может быть использовано, например, при производстве кирпичей методом полусухого прессования. Способ сушки сыпучих материалов происходит путем непосредственного контакта материалов с нагретой поверхностью теплообменника. Способ включает нагрев воды, поступающей под давлением в теплообменник камеры сушки, до температуры выше температуры кипения воды в камере сушки, загрузку сыпучих материалов, нагревание их на теплообменнике камеры сушки, направление выделенного пара из камеры сушки в компрессор для сжатия с последующей конденсацией его в конденсаторе и возвращение воды через насос и нагреватель в теплообменник сушильной камеры. Камера сушки сыпучих материалов для этого способа включает многоярусный теплообменник, скребки для перемещения и перемешивания сыпучих материалов, устройства загрузки и выгрузки сыпучих материалов. Скребки имеют возвратно-поступательное движение вдоль теплообменников и соединены с приводом через тяги. Теплообменники выполнены в виде полых щелевидных прямоугольников, устройства загрузки и выгрузки снабжены затворами для герметизации камеры сушки и имеют возвратно-поступательное движение. Камера сушки выполнена теплоизолированной и снабжена паропроводом для удаления пара. Изобретение позволяет уменьшить энергозатраты и упростить эксплуатацию оборудования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к строительству, химической промышленности и другим отраслям, а именно к технологии получения материалов из влажного сырья, и может быть использовано, например, при производстве кирпичей методом полусухого прессования.

Известен способ сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке путем продувания горячим газом в момент пересыпания сыпучего материала с полок вращающегося барабана. Основным элементом барабанной сушилки является горизонтальный или чуть наклоненный, вращающийся со скоростью 2-6 об/мин цилиндрический барабан, внутри которого перемещается, перемешивается и одновременно сушится сыпучий материал. Внутри барабана, в зависимости от сушимого материала, установлены различные насадки или продольные лопасти, способствующие интенсификации процесса сушки. Расход тепла в таких сушилках составляет 3340-5000 кДж/кг влаги. Сушка происходит при непосредственном контакте теплоносителя - горячего воздуха или газов с влажным сырьем. Влага в составе парогазовой смеси уносится в атмосферу (П.Д.Лебедев. "Теплообменные сушильные и холодильные установки". М.: "Энергия", 1972, стр.214).

Недостатком аналога способа и устройства является большой расход тепла, связанный с удалением пара в атмосферу и отсутствием теплоизолирующей камеры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются способ и устройство, описанные в книге М.В.Лыкова "Сушка в химической промышленности". М.: "Химия", 1970, стр.268-270. Рис.VI-5.

В способе-прототипе, происходящем в тарельчатой сушилке, нагрев полых тарелок, на которых находится сыпучий материал, осуществляют паром высокого давления. Перемещение и перемешивание сыпучего материала осуществляется с помощью вращающихся скребков с одновременным пересыпанием материала с верхних полок на нижние. Выделившийся пар из сыпучего материала удаляют продуванием воздуха между тарелками.

Тарельчатая сушилка включает многоярусный теплообменник, каждый ярус которого содержит ряд полых тарелок, скребки для перемещения и перемешивания сыпучего материала; устройства загрузки и выгрузки сыпучего материала. Скребки насажены на крестовины, укрепленные на общем валу, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и вариатор скоростей. Расход тепла составляет 3150-3570 кДж/кг влаги.

Недостатками способа и устройства прототипа являются:

- большой расход тепла, связанный с удалением пара в атмосферу, выделившегося при нагреве сыпучего материала, а также отводом тепла с большой рабочей поверхности теплообменников (тарелок);

- сложность эксплуатации оборудования, связанная с монтажом и обслуживанием сосудов высокого давления.

Задачей изобретения является уменьшение энергозатрат и упрощение эксплуатации оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что способ сушки сыпучих материалов путем непосредственного контакта материалов с нагретой поверхностью теплообменника, согласно изобретению включает нагрев воды, поступающей под давлением в теплообменник камеры сушки, до температуры выше температуры кипения воды в камере сушки, загрузку сыпучих материалов, нагревание их на теплообменнике камеры сушки, направление выделенного пара из камеры сушки в компрессор для сжатия с последующей конденсацией его в конденсаторе и возвращение воды через насос и нагреватель в теплообменник камеры сушки.

Задача изобретения достигается также тем, что в камере сушки сыпучих материалов для осуществления способа, включающей многоярусный теплообменник, скребки для перемещения и перемешивания сыпучих материалов, устройства загрузки и выгрузки сыпучих материалов, согласно изобретению скребки имеют возвратно-поступательное движение вдоль теплообменников и соединены с приводом через тяги; теплообменники выполнены в виде полых щелевидных прямоугольников, устройства загрузки и выгрузки снабжены затворами для герметизации камеры сушки и имеют возвратно-поступательное движение; камера сушки выполнена теплоизолированной и снабжена паропроводом для удаления пара.

Такой способ и камера сушки для него благодаря использованию в качестве теплоносителя воды позволяет осуществить возврат энергии, затраченной на испарение влаги из сыпучего материала, обратно через теплообменник в материал и одновременно упростить обслуживание оборудования за счет использования щелевых теплообменников с большой теплоотдачей и возможностью использования низкого давления.

На фиг.1 показана технологическая схема сушки сыпучих материалов;

На фиг.2 изображен общий вид камеры сушки (продольный разрез);

Способ реализуется следующим образом.

Нагревают воду (фиг.1), поступающую в теплообменник камеры сушки 1, с помощью нагревателя 2. Загружают сыпучий материал, например, глину. Внутри герметичного теплоизолированного корпуса камеры сушки 1 поддерживается давление Р≤1 атм и температура t≤100°С, в соответствии с технологией сушки. В процессе движения по поверхности теплообменников в камере сушке глина нагревается до температуры кипения воды в основном от поверхности теплообменников. При этом происходит интенсивное испарение влаги. Энергия, уносимая с паром из глины, восполняется от теплообменников за счет разности температур между теплообменниками и глиной. Температура поверхности теплообменников поддерживается выше температуры кипения воды в камере сушки. Выделенный пар из камеры сушки направляют для сжатия в компрессор 3. Из компрессора пар направляют в конденсатор 4. После конденсации полученную воду через насос 5 и нагреватель 2 возвращают в теплообменник сушильной камеры. Излишки воды и воздуха, попавшие в камеру сушки вместе с глиной, уходят через клапан в резервуар 6. Нагреватель необходим для восполнения потерь на нагрев глины, потерь при удалении излишков воды, при удалении воздуха, потерь через утеплитель корпуса камеры сушки, трубопроводов, паропроводов.

Камера сушки 1 сыпучих материалов (фиг.2) содержит теплоизолирующий корпус 7, многоярусный теплообменник 8, скребки 9 для перемещения и перемешивания глины, устройства загрузки 10 и выгрузки 11 сыпучих материалов. Скребки имеют возвратно-поступательное движение вдоль теплообменников 8 и соединены с приводом 12 через тяги 13. Теплообменник выполнен в виде полых щелевидных прямоугольников, устройства загрузки 10 и выгрузки 11 снабжены затворами 14 и 15 для герметизации камеры сушки и имеют возвратно-поступательное движение. Камера сушки выполнена теплоизолированной и снабжена паропроводом 16 для удаления пара. Из входного бункера устройства загрузки 10 глина периодически поступает в полость 17 устройства загрузки 10. Устройство загрузки совершает возвратно-поступательные движения таким образом, чтобы полость 17 оказывалась попеременно под бункером, где она заполняется глиной, и над загрузочным отверстием 18, через которое глина поступает на теплообменник 8. На поверхности теплообменника глина перемешивается и перемещается к краю теплообменников при помощи скребков 9. Шарниры 19 рычагов 20 скребков совершают возвратно-поступательные движения с тягами 13, соединенными с приводом 12. С края теплообменника 8 глина под действием силы тяжести попадает на следующий ярус теплообменника, на поверхности которого она перемещается в обратном направлении. Таким образом, глина последовательно проходит по всем ярусам теплообменника и попадает через выходной бункер устройства выгрузки 11 в полость 21 устройства выгрузки 11. Выделенный пар из камеры сушки удаляют через паропровод 16.

Преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с известными являются:

- уменьшение энергозатрат за счет возврата энергии, затраченной теплоносителем на испарение влаги из сыпучего материала, обратно в теплоноситель, за счет герметизации и теплоизоляции камеры сушки, а также за счет использования щелевых теплообменников, имеющих высокий коэффициент теплоотдачи;

- упрощение эксплуатации оборудования за счет работы на установке с низким давлением (до 2 кг/см²), имеющей высокий коэффициент теплопередачи (более 5 кВт/м² площади теплообменника), за счет использования воды в качестве теплоносителя, а также за счет простоты обслуживания скребков путем извлечения их из камеры сушки вместе с тягами.

1. Способ сушки сыпучих материалов путем непосредственного контакта материалов с нагретой поверхностью теплообменника, отличающийся тем, что он включает нагрев воды, поступающей под давлением в теплообменник камеры сушки, до температуры выше температуры кипения воды в камере сушки, загрузку сыпучих материалов, нагревание их на теплообменнике камеры сушки, направление выделенного пара из камеры сушки в компрессор для сжатия с последующей конденсацией его в конденсаторе и возвращение воды через насос и нагреватель в теплообменник сушильной камеры.

2. Камера сушки сыпучих материалов для осуществления способа, включающая многоярусный теплообменник, скребки для перемещения и перемешивания сыпучих материалов, устройства загрузки и выгрузки сыпучих материалов, отличающаяся тем, что скребки имеют возвратно-поступательное движение вдоль теплообменников и соединены с приводом через тяги; теплообменники выполнены в виде полых щелевидных прямоугольников, устройства загрузки и выгрузки снабжены затворами для герметизации камеры сушки и имеют возвратно-поступательное движение; камера сушки выполнена теплоизолированной и снабжена паропроводом для удаления пара.