 |
Конвективный режим работы теплотехнических агрегатов.
|
|
|
|
Основными теплотехническими агрегатами являются:
1. Барабанная сушилка (БС)
Она используется для сушки кусковых и сыпучих материалов, которые имеют влажностью более 2%. Это глина, песок, шлака, известняк, уголь гипсовый камень.
Барабанные сушилки бывают прямоточные и противоточные.
Корпус БС сделан в виде сварного стального цилиндра 2 с двумя бандажами 3, каждый из которых опирается на пару роликов 10. Толщина стенки цилиндра – 10-14 мм, длина барабана 10-35 м, диаметр – 1,6-5 м, наклон – 2-4º, частота вращения 2-6 мин-1. Через редуктор, подвенцовое и венцовое зубчатое колесо, насаженное на корпус барабана.
от электродвигателя приводится во вращение барабан сушилки. В верхний конец барабана помещается влажный материал кусочками до 40 мм и перемешается по барабану. Затем через разгрузочную камеру выгружается.. Отработанные дымовые газы идут на очистку в циклон.
БС имеет также и вспомогательное оборудование: топочную камеру с форсункой или горелкой8, смесительную камеру с каналом9 для подсоса холодного воздуха, разгрузочную камеру, пылеулавливающее устройство для очистки отработанного сушильного агента и дымосос для создания движения газов. На торцах барабана установлены скользящие газоуплотняющие устройства для сокращения подсоса окружающего воздуха.
Для улучшения теплообмена, равномерного распределения сушильного агента и материала по сушильному пространству барабана внутри установлены различные теплообменные устройства.
Для сушки материалов, которые налипают на стенки барабана, используют лопастные теплообменные устройства. Для сушки сыпучих материалов - ячейково-секторные устройства.
2. Пневматические сушилки (ПС)
|
|
|
Пневматические сушилки используются для сушки мелкокусковых и сыпучих материалов с размером частиц до 20 мм (глины, песка, угля, торфа, гипса, известняка). ПС – это сушилки конвективного типа.
Основные конструкции ПС: трубы – сушилки, в которых происходи только сушка; сушильно – размольные агрегаты – в них используемый материал одновременно сушится и измельчается.
Схема трубы – сушилки.
Сушилка состоит из вертикальной трубы. Труба имеет диаметром 500 – 1200 мм и высоту 8 – 20 м. В трубе сушится влажный, измельченный материал во взвешенном состоянии в течение 1 - 2с. Затем он из бункера подается в нижнюю часть трубы, в которую ниже места загрузки подается теплоноситель из топки или калорифера с температурой 300 – 800 °С со скоростью 10 – 40 м/с. Из трубы отработанные влажные газы с температурой 100 – 150 °С вместе с высушенным материалом поступают в циклон, где происходит отделение частиц материала. Отработанный сушильный агент выбрасывается в атмосферу или поступает на дальнейшую очистку.
Распылительные сушилки. (РС)
РС используют для получения мелкодисперсного однородного порошка при сушке суспензий, эмульсий, шликера, шлама, пастообразных материалов с влажностью 30 – 50 %. РС наиболее часто применяются в производстве керамики. В производстве вяжущих веществ РС применяют в качестве теплоутилизаторов вращающихся печей для сушки шлама, а также для получения кормового и строительного мела. РС – это сушилка конвективного типа.
РС это башня с высотой 15 – 25 м. Принцип действия РС - тонкое распыление суспензии при помощи центробежных форсунок в среде горячих газов. Распыление осуществляется до того момента, когда размеры капель достигают 0,5 – 1мм. Процесс испарения влаги происходит интенсивно из-за большой удельной поверхности распыляемого материала,
Сушка шламов в распылительных сушилках состоит из трех этапов: распыление исходного материала до капель с размером в несколько десятков микрометров; смешивание капель с теплоносителем; быстрое испарение влаги материала с выделением сухого материала в нижнюю часть сушильной камеры.
|
|
|
Сушилки с кипящем слоем.
Сушилки с КС применяются для сушки мелкодробленых материалов с приблизительно одинаковым размером частиц (песка, гранулированного шлака, угля, гравия, щебня).
Частицы материала высушиваются на решетке в псевдоожиженном состоянии в потоке теплоносителя. Они перемещаются и перемешиваются по толщине слоя. При скорости движения теплоносителя, приводящий к подъему частиц на высоту, значительно большую толщины слоя материала, образуется псевдофонтан материала. Сушилки с таким режимом работы называются «аэрофонтанными», а решетка у них отсутствует.
При сушке материалов, склонных к агрегированию, кипение слоя осуществляется за счет принудительной вибрации. Сушилки такого типа называют сушилками виброкипящего слоя.
Используются одна-, двух-, и трехкамерные сушилки периодического и непрерывного действия. Все они работают по принципу противотока. Сушилки с КС широкое распространение нашли в промышленности стройматериалов.
Сушильно – размольные установки.
К ним относятся шаровые, молотковые, валковые, сепараторные мельницы, мельницы самоизмельчения «Аэрофол».
Шаровая сепараторная мельница.
Установки совмещенного помола и сушки используются в производстве вяжущих материалов в основном при получении гипсового вяжущего для его дегидратации. Температура теплоносителя составляет 400 – 700 °С в зависимости от скорости прохождения материала по длине мельницы. Движение газов обеспечивается за счет тяги, создаваемой дымососом. При движении газы увлекают частицы термообработанного гипса. Крупная фракция оседает в сепараторе и возвращается на домол. Готовый продукт выносится потоком теплоносителя из сепаратора и отделяется в циклонах.
В результате аспирации мельницы за счет движение теплоносителя пылевидные частицы удаляются из ее корпуса. Это приводит к увеличению производительности мельницы и уменьшению расхода энергии, т.к. пыль уже не покрывает не измельченные куски материала, не налипает на мелющие тела и не ослабляет силу их удара. Скорость дымовых газов составляет 0,5 – 0,7 м/с, расход – 5000 – 6000 м3/ч. При таких условиях из зоны помола удаляются частицы размером 0 – 20 мкм. Тонина помола регулируется изменением расхода (или скорости) пылегазового потока посредством открытия или закрытия шибера перед вентилятором, также поворотом лопаток сепаратора.
|
|
|
Туннельные сушилки. Это установки непрерывного действия. Бывают прямоточными и противоточными. В промышленности используются для сушки гипсокартонных листов. Полочные вагонетки с изделиями передвигаются по рельсам с помощью толкателя. Туннельные сушилки объединяются в блоки с одним фронтом загрузки и выгрузки. Длина одного туннеля составляет 24 – 38 м, ширина и высота 1,5 – 2 м. Сушильным агентом являются дымовые газы или нагретый в калорифере воздух.
Т.к. при сушке гипсовых изделий не допускается контакт горячего теплоносителя с изделиями в высушенном состоянии в виду опасности дегидратации, а также контакт сухих изделий с наиболее влажным отработанным сушильным агентом, то обычно используется прямоточно-противоточная схема. Подвод теплоносителя осуществляется на отметке 2/3 длины туннеля от загрузки изделий. При выходе поток разделяется на два. Один движется в одном направлении с изделиями в сторону выгрузки, второй – противотоком в сторону загрузки. Температура сушильного агента на входе 180-200 оС, на выходе 200 – 120 оС.
Тепловые установки для тепловлажностной обработки.
Автоклавы
Автоклавы используются для тепловлажностной обработки материалов и изделий насыщенным водяным паром, который получаются на котельных под избыточным давлением 0,8-1,2 МПа и температуре 174-207ºС. Автоклавы – это аппараты периодического действия со съемными торцевыми крышками, которые снабженны безболтовыми быстродействующими байонетными затворами.
Если обе крышки съемные, то автоклавы проходные. В них материалы и изделия загружают с одного конца, а выгружают с другого.
Если одна крышка съемная, а другая – глухая, то тупиковые. В них материал загружают и выгружают с одного конца, на котором установлена съемная крышка.
|
|
|
Циклы работы автоклава:
- загрузка материала;
-тепловая обработка, включающая время подъема температуры;
-изотермическая выдержка;
-спуска пара;
-охлаждение материала;
-выгрузка материала;
-очистки автоклава.
Цикл работы составляет от 7 до 18 часов. Он зависит от материала, который обрабатывается и от свойств готовых изделий.
В автоклавах обрабатываются материалы: силикатный кирпич, ячеистый бетон, тяжелый бетон, асбестоцементные изделия, высокопрочный гипс.
Пропарочные камеры предназначены для тепловлажностной обработки изделий из цементных бетонов. Они работают под небольшим избыточным давлением насыщенного пара при температуре около 100ºС. Пропариваемые изделия занимают около 10-15% рабочего объема камеры. Расход пара за весь цикл пропарки составляет 200-400 кг на 1 м3 изделий.
Распространены горизонтальные (туннельные) пропарочные камеры периодического действия с подачей пара по кольцевым перфорированным трубам. Через двери торцовых стенок на вагонетках изделия загружаются в камеры. Чтобы поддерживать постоянную температуру в камерах они снабжены гидравлическими клапанами или водяными затворами, через которые проходит избыток пара при некотором избыточном давлении.
Шахтные печи для производства вяжущих материалов
Работа ШП основана на принципе конвективного теплообмена между плотным слоем материала, который движется сверху вниз, и газами, которые фильтруются фильтрующимися через слой материала снизу вверх.
Печь характеризуется слоевым режимом внешнего теплообмена. Доля теплового излучения не превышает 20%. Только в крупных кусках (более 4мм) теплопроводность влияет на теплообмен. Он связан с термическим сопротивлением каждого обжигаемого куска материала.
ШП являются печами непрерывного действия. ШП – это вертикальная шахта с круглым, эллипсовидным или прямоугольным сечением высотой от 9 до 27м с наружным диаметром 3,8 – 5,6м и внутренним 2,5 – 4,3м. Рабочий объем составляет 45 – 750м3. Шахта сделана из кирпича и помещается в металлический кожух. Железобетонная плита выполняет роль опоры, которая находится под шахтой. Шахта оборудована следующими механизмами для загрузки и выгрузки материала, вентиляторами для подачи холодного воздуха и отбора отходящих газов и устройствами для сжигания топлива. В рабочей печи все шахты заполнены кусковым материалом, который, двигаясь сверху вниз под действием силы тяжести, последовательно подогревается, обжигается и охлаждается. Готовый продукт выгружается в нижней части шахты через разгрузочное устройство при этом весь столб материала опускается вниз и на освободившееся место поступает сырой материал. Печь работает по принципу противотока: в зоне подогрева и обжига материала навстречу дымовым газам, а в зоне охлаждения – на встречу воздуху. Воздух охлаждает материал, при этом сам нагревается и горячим достигает зоны обжига, где участвует в
|
|
|
