Вибрационные конвективные сушилки

Сушка является одним из важнейших технологических процессов в различных отраслях промышленности, таких как химическая, фармацевтическая, пищевая и др. Одно из перспективных направлений в совершенствовании сушильного оборудования - создание аппаратов с активными гидродинамическими режимами, в которых достигается значительная интенсификация процессов тепло и массообмена. К наиболее эффективным аппаратам с такими режимами работы относятся сушилки псевдоожиженного слоя различных модификаций. Сущность процесса тепловой обработки в указанных аппаратах состоит в том, что при продувании размещенного на газораспределительной решетке слоя сыпучего зернистого продукта сушильным агентом (горячим воздухом) продукт переходит в полувзвешенное состояние и приобретает свойства текучести. В этом состоянии слой разрыхляется и интенсивно перемешивается, благодаря чему все частицы материала равномерно омываются сушильным агентом. Вследствие этого перемешивания, а также взаимного контакта отдельных частиц происходит выравнивание температуры в объеме слоя, что особо важно при сушке термолабильных продуктов. Можно отметить, что благодаря указанным особенностям процесса, эффективность сушки, а также достигаемые качественные показатели обрабатываемых продуктов в аппаратах псевдоожиженного слоя значительно выше, чем в традиционно используемых барабанных, шнековых, туннельных и ленточных сушилках.

Существующие сушилки псевдоожиженного слоя подразделяются на аппараты стационарного кипящего слоя и аппараты виброкипящего слоя.

Аппарат стационарного кипящего слоя (см. рис. 1) представляет собой сушильную камеру 1, в нижней части которой установлена неподвижная газораспределительная решетка 2.

Исходный продукт загружается внутрь камеры с помощью дозатора 3 и через патрубок 4 и поступает на решетку 2.

Горячий воздух через патрубок 6 подается в подрешетчатое пространство и далее проходит через отверстия в решетке и слой находящегося на ней продукта, осуществляя при этом его сушку.

Готовый продукт выгружается из камеры через патрубок 5, а отработанный воздух отводится через патрубок 7 и поступает на очистку в аспирационную систему.

Для создания слоя продукта на решетке, а также для регулирования время его контакта с теплоносителем предусмотрена заслонка шиберного типа 8.

Сушилка может работать как в периодическом, так и непрерывном режимах.

Данные аппараты многие годы применяются в различных отраслях промышленности, широко известны и в настоящей статье не рассматриваются.

Гораздо менее известными являются аппараты виброкипящего слоя, основной отличительной особенностью которых является наложение вибрационного возмущения на газораспределительную решетку и соответственно слой находящегося на ней продукта.

Аппарат (см. рис. 2) включает рабочий орган, состоящий из желоба 1, на котором размещены кронштейн 2, патрубки подвода воздуха 3, патрубок выгрузки продукта 4 и крышка 5. Крышка снабжена патрубком загрузки продукта 6 и патрубком отвода воздуха 7. Внутри рабочего органа установлены перфорированный лист 8, выполняющий функцию газораспределительной решетки, а также заслонка 9. Рабочий орган смонтирован на раме 10 через пружины 11. Для создания вибровозмущения рабочего органа на кронштейне 2 установлен привод 12.

Аппарат работает следующим образом - исходный продукт загружается через патрубок 6 внутрь рабочего органа, где под воздействием вибрации, создаваемой приводом 12, равномерно распределяется на перфорированном листе 8 и транспортируется в сторону патрубка разгрузки 4.

Горячий технологический воздух, поступивший через патрубки 3 внутрь аппарата, проходит затем через отверстия в перфорированном листе и слой находящегося на нем продукта, который при этом приходит в псевдоожиженное состояние. В результате интенсивного теплообмена между воздухом и частицами продукта осуществляется его сушка. Отработанный воздух через патрубок 7 отводится из сушилки.

Время пребывания в аппарате продукта, а следовательно и его конечное влагосодержание, регулируется параметрами вибрации привода 12, а также изменением высоты слоя с помощью заслонки 9. Сушилка может работать как в периодическом, так и непрерывном режимах.

По сравнению с аппаратами стационарного кипящего слоя вибрационные конвективные сушилки обладают следующими преимуществами:

· возможность осуществления сушки плохоожижаемых материалов, в т.ч. тонко и полидиспесных;

· возможность обработки тонких слоев продукта;

· более высокая интенсивность теплообмена;

· меньшие энергозатраты;

· минимальная адгезия продукта к внутренним поверхностям аппарата;

· пониженный вынос мелких частиц из аппарата.

К недостаткам вибрационных конвективных сушилок можно отнести определенную сложность конструкции, а также имеющиеся ограничения по температуре подаваемого теплоносителя – она не должна превышать 160 ⁰С, что диктуется затруднениями эксплуатации привода, подвергаемого через кронштейн температурному воздействию.

Для проведения тепловой обработки продуктов вибрационная конвективная сушилка должна быть обвязана следующим оборудованием:

· приточным и вытяжным вентиляторами, обеспечивающими подачу в аппарат и отвод из него воздуха;

· фильтром и теплообменником для очистки и нагрева воздуха, подаваемого в сушилку;

· устройствами, обеспечивающими улавливание частиц продукта из воздуха, отводимого из сушилки;

· технологическими воздуховодами.

В зависимости от условий эксплуатации на месте применения аппарата в качестве теплообменников могут применяться паровые или электрические калориферы, а также топки или теплогенераторы.

Выбор устройств, применяемых для улавливания из отработанного воздуха продукта, определяется исходя из его физико-химических свойств (гранулометрического состава, насыпной плотности и удельного веса), а также требований ПДК. В качестве этих устройств могут применяться циклоны, рукавные фильтры, скруббера и др.

Аппарат комплектуется пультом, на который, как правило, выносится:

· кнопки управления виброприводом сушилки, а также двигателями приточного и вытяжного вентиляторов;

· регулятор, обеспечивающий задание и поддержание теплообменником рабочей температуры нагрева воздуха, подаваемого в сушилку;

· индикаторы температуры воздуха, подаваемого в сушилку и отсасываемого из нее,

· индикатор температуры слоя продукта, находящегося в сушилке;

· индикатор разрежения воздуха в внутри сушилки.

Можно отметить, что сушилка может использоваться также и для охлаждения продукта, при этом вместо калорифера применяется трубчатый теплообменник, в который подается захоложенная вода или рассол.

Принципиальная типовая схема обвязки сушилки приведена на рис. 3.

Сушка является достаточно сложным технологическим процессом, поэтому разработка и изготовление сушилок, в том числе и вибрационных конвективных аппаратов, в основном ведется в странах с высокоразвитой промышленностью.

В странах Западной Европы производство указанного оборудования было освоено следующими фирмами: Niro Atomizer (Дания), Anhidro (ныне концерн APV) (Дания), Sulzer -Escher Wyss (Швейцария), NEU (Франция) и некоторыми другими.

В рекламных материалах этих фирм приводится широкий ассортимент сыпучих продуктов, в технологии производства которых используются вибрационные конвективные сушилки. Перечень этих продуктов приведен в табл. 1.

Фирмы Niro Atomizer, Anhidro и Sulzer -Escher Wyss поставляли сушилки во многие страны мира, в т.ч. и на территорию бывшего СССР.

Перечень отдельных предприятий РФ, стран СНГ и Балтии, оснащенных вибрационными сушильными аппаратами указанных фирм, приведен в табл. 2.

Вибрационные сушилки отечественного производства работают на ряде предприятий различных отраслей промышленности, где обеспечивают сушку таких продуктов, как гравия, кристаллического сульфата аммония, спиртовой барды, шиповника, молочного порошка и др.

В РФ в настоящее время разработку и производство вибрационных конвек-тивных сушилок осуществляет НПИФ «КОНСИТ-А».

Аппараты выпускаются как из углеродистой, так и из коррозионностойкой стали. Типоразмеры сушилок, а также их технические данные приведены в табл. 3.

Можно отметить, что приведенная в таблице производительность сушилок подлежит уточнению в каждом конкретном случае, т.к. данный показатель зависит от ряда технологических параметров, а также физико-химических свойств обрабатываемого продукта. Поэтому при заказе оборудования для выбора типоразмера аппарата, а также подбора оптимальных режимов его работы НПИФ «КОНСИТ-А» осуществляет проведение необходимых исследований на имеющейся стендовой установке.

Библиография

1. Труды ЦНИИ управления, экономики и информатики Министерства РФ по атомной энергии, Новые промышленные технологии (выпуск 1-2)//М., 2000, 43.

2. Романков П. Г., Рашковская Н. Б. Сушка во взвешенном состоянии.//Л., Химия, 1968, 116 с.

3. Гинзбург А. С., Резчиков В. А. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое.//М., Пищевая промышленность, 1968, 117 с.

4. Кавецкий Г. Д., Королев А. В. Процессы и аппараты пищевых производств//М., ВО Агропромиздат, 1991, 363 с.

Таблица 1

Наименование промышленности	Перечень продуктов
Пищевая	Пивная дробина, гранулированный кофе, лактоза, молочный порошок, сахар-песок, поваренная соль, семена, винная и лимонная кислота, протеин и др.
Фармацевтическая	Аскорбиновая и борная кислота, сульфат марганца, пирамидон, магнезия и др.
Химическая	Адипиновая кислота, удобрения, моющие средства, морская соль, соли металлов, формовочные смеси и др.

Таблица 2

Предприятие-потребитель		Наименование продукта	Поставщик оборудования
Ровенский химический комбинат (г. Ровно, Украина)		Адипиновая кислота	Sulzer -Escher Wyss
Олайненский завод по переработке костной муки (г. Олайне, Латвия)		Соли железа, магния и калия
Молочно-консервные комбинаты	г. Истра (РФ)	Молочный порошок	Anhidro
	г. Гагарин (РФ)
	г. Волковыск (Белоруссия)
	г. Мена (Украина)	Протеин	Niro Atomizer

Таблица 3

Наименование параметров		Значение
		Марка сушилок
		СВК-0,3	СВК-0,5/3,0	СВК-0,75/3,0	СВК-1,0/4,0	СВК-1,0/8,2
Производительность по испаренной влаге, кг/ч		15	50	100	150	250
Площадь перфорированного листа, м²		0,3	1,5	2,3	4,0	8,2
Температура воздуха, подаваемого на сушку, не более К(⁰С)		433 (+160)
Мощность двигателя		0,75	2 х 0,75	2 х 0,75	3 х 2,2	5,5
Габаритные размеры, мм	длина	864	1085	3700	4610	8560
	ширина	2063	1570	1350	2257	1574
	высота	1698	3120	1975	1840	2470
Масса, кг		235	600	760	1710	2100

Рис.1. Сушилка стационарного кипящего слоя.

1- сушильная камера; 2-газораспределительная решетка; 3-дозатор; 4,5-загрузочный и разгрузочный патрубки; 6,7-патрубки подвода и отвода воздуха; 8-заслонка.

Рис.2. Вибрационная конвективная сушилка.

1- желоб; 2-кронштейн; 3-патрубок подвода воздуха; 4-разгрузочный патрубок; 5-крышка; 6- загрузочный патрубок; 7-патрубок отвода воздуха; 8-перфорированный лист; 9-заслонка; 10-рама; 11-пружины; 12-привод.

Рис.3. Аппаратурно-технологическая схема обвязки вибрационной конвективной сушилки.

1- сушилка; 2-фильтр воздушный; 3-вентиляторы; 4-калорифер; 5-циклон; 6-питатели шлюзовые.

НПИФ “КОНСИТ-А”, Зубков И. В., ст. научный сотрудник

Авторы: д-р биолог. наук Г.А. Донская (ГНУ ВНИМИ «Россельхозакадемии»),
Ю.А. Бродский, Е.М. Гусев (ООО «КОНСИТ-А»)
Статья опубликована в жунале "Переработка молока" 2006г. №1 стр. 10-11

при использовании материалов статьи, web-ссылка на оригинал обязательна
адрес статьи: http://www.consit.ru/st_mol_ki.shtml ( Ионообменные колонны )