Вибрационные сушилки с инфракрасными излучателями

  Представлены сведения об использовании сушилок в промышленности и об их возможном применении в качестве микронизаторов для обработки зернового сырья.

 Сушка является одним из важнейших технологических процессов в различных отраслях промышленности, таких как химическая, фармацевтическая, пищевая и др. Но существующее традиционное аппаратурное оформление процессов сушки не всегда может удовлетворить возросшие требования потребителей. Решение задач производства качественной продукции требует более совершенного оборудования с высокой интенсивностью ведения процессов.

 В течение ряда лет предприятием ООО «КОНСИТ Холдинг» ведутся работы по созданию вибрационного технологического оборудования для термообработки (нагрева, прокалки, сушки и охлаждения) сыпучих материалов в виброкипящем слое с конвективным, кондуктивным и радиационным подводом тепла.

 Разработанная совместно с предприятием ООО «Производственная компания «СТАРТ» вибрационная сушилка с инфракрасными излучателями (СВИК) относится к сушильным установкам виброкипящего слоя с энергоподводом в электромагнитном поле инфракрасного диапазона (ИК).

 Энергоподвод к объекту сушки в электромагнитном поле способствует значительной интенсификации процесса тепло- и массообмена, повышению качества продукта и создает благоприятные условия для автоматизации процесса.

 При ИК-облучении процесс сушки интенсифицируется благодаря значительной плотности теплового потока на поверхности материала (на порядок больше, чем при конвективной сушке), рассеянию в объекте сушки потока, поглощённого поверхностным слоем, и частичному проникновению энергии внутрь материала.

 Сущность процесса состоит в том, что при воздействии вибрационных колебаний на обрабатываемый слой продукта он приобретает свойства текучести, разрыхляется, перемешивается и транспортируется в заданном направлении. Все частицы продукта при этом подвергаются обработке инфракрасным излучением, создаваемым кварцевыми галогенными лампами, установленными над слоем. Благодаря высокой плотности теплового потока и его проникающей способности происходит быстрый прогрев и сушка продукта.

  Для интенсификации тепло- массообмена сушка ведется в осциллирующем режиме, а в зонах термообработки предусмотрен ввод нагретого воздуха.

 При осциллирующем режиме сушки периоды нагрева продукта инфракрасными лучами чередуются с периодами выдержки. При выдержке температурный градиент в материале и градиент влагосодержания меняют свой знак, и происходит более интенсивное перемещение влаги к зоне испарения. Подача нагретого воздуха в зоны сушки способствует конвективному тепло- массообмену и ускоряет отвод паров испаряемой влаги.

 Благодаря указанным особенностям процесса, эффективность сушки, а также качественные показатели обрабатываемых продуктов в аппаратах виброкипящего слоя значительно выше, чем в традиционно используемых ленточных конвейерных сушилках с инфракрасными излучателями. Термообработка продукта в ленточных сушилках осуществляется в неподвижном слое, в результате происходит неравномерное распределение тепла и влаги, местные перегревы материала, что приводит к снижению качества готового продукта. Транспортным органом в ленточных сушилках является металлическая сетка или резинотканевая лента, что накладывает определенные ограничения на область применения данных сушилок. Сетки не позволяет вести обработку мелкодисперсных порошков, а резинотканевая лента ограничивает температуру обработки материала. Сушилки СВИК лишены этих недостатков, так как транспортным органом в них является стальной лоток, по которому могут перемещаться с заданной скоростью как зернистые, так и порошкообразные продукты, а температура их обработки может достигать 250 ⁰С.

 Сушилка вибрационная с инфракрасными излучателями СВИК (см. рис. 1) представляет собой горизонтальный вибрационный конвейер (1) с рабочим органом в виде прямоугольного лотка (2) из коррозионно-стойкой стали. Сверху над лотком стационарно расположены кассеты (3) инфракрасных излучателей, секции отвода паров (4) и секция охлаждения продукта (5). Начальный участок лотка прогревается кассетой установленной снизу.

 Каждая кассета ИК-излучателей (кварцевые галогенные лампы КГТ с цветовой температурой накала 2500 К) снабжена встроенным вентилятором (6) с секторной заслонкой, который обеспечивает охлаждение контактов ламп и подачу нагретого воздуха в зону сушки. Кассеты и секции шарнирно установлены на круглой штанге для поднятия и поворота их при техническом обслуживании ламп и лотка.

 Секции отвода паров и секция охлаждения материала соединены гибкими воздуховодами (7) соответственно с вытяжным и приточным вентиляторами.

 Поступающий в сушилку материал под действием вибрации непрерывно перемещается по лотку, последовательно проходя под кассетами ИК-излучателей и секциями отвода паров. Микроволновое инфракрасное излучение, генерируемое кварцевыми галогенными лампами, проходит сквозь слой, преобразуется в тепловую энергию, нагревает материал и выпаривает из него влагу. Воздух, подаваемый вентилятором, встроенным в кассету, проходит внутри неё по каналам, охлаждает контакты ламп, нагревается при этом и поступает в зону сушки,  обеспечивая конвективный тепло- массообмен и удаление паров выпариваемой влаги. Отвод насыщенного влагой воздуха осуществляется вытяжным вентилятором через секции отвода паров, соединенных гибкими воздуховодами с коллектором. Высушенный материал перед выгрузкой из сушилки охлаждается воздухом, подаваемым приточным вентилятором в секцию охлаждения.

 Скорость транспортирования материала и время его обработки регулируется изменением скорости вращения вибраторов. Температура лотка под кассетами контролируется контактными термопарами, температура материала на выходе из сушилки контролируется бесконтактным датчиком (пирометром).

 В комплект поставки входит шкаф управления (8), система отвода паров и система охлаждения материала (вентиляторы, гибкие воздуховоды, заслонки). Технологическая принципиальная схема сушилки СВИК-350 представлена на рис.2.

 Сушилка может работать в ручном и автоматическом режиме.

Рис.1 Сушилка вибрационная с инфракрасными излучателями СВИК-350.

1. Конвейер вибрационный
2. Лоток
3. Кассета ИК-излучателей
4. Секция отвода паров
5. Секция охлаждения продукта
6. Встроенный вентилятор
7. Гибкий воздуховод
8. Шкаф управления

1. включение (отключение) оборудования;
2. управление в ручном и автоматическом режиме управления по температуре;
3. регулирование, измерение и поддержка заданных технологических режимов работы;
4. сигнализацией при отклонении от заданных технологических режимов, а также при аварийном отключении оборудования.

 Для удобства обслуживания на передней панели шкафа управления размещены мнемосхема со световой индикацией температур для каждой зоны сушки, а также клавиатура и дисплей для ввода и просмотра заданных и текущих температур.

 Соединение кассет ИК-излучателей, вибраторов и вентиляторов со шкафом управления осуществляется при помощи кабелей с разъемами. Монтаж сушилки на месте эксплуатации занимает несколько часов.

Рис.2 Схема технологическая принципиальная сушилки СВИК-350.

1. Конвейер вибрационный
2. Кассета ИК-излучателей
3. Секция отвода паров
4. Секция охлаждения продукта
5. Воронка
6. Вентилятор отвода паров
7. Вентилятор охлаждения продукта
8. Заслонка.
9. Гибкий воздуховод
10. Шкаф управления
11. Термопара
12. Пирометр

 Сушилка является самостоятельным изделием и не требует никого дополнительного оборудования. Обслуживается одним оператором.

 Разработано три типоразмера сушилок СВИК-50, СВИК-100 и СВИК-350.

 Техническая характеристика сушилок приведена в таблице 1 

Таблица 1

 *Габаритные размеры и масса указаны без учета воздуховодов вентиляторов и шкафа управления, расположение которых уточняется в каждом конкретном случае применения сушилки.

 Сушилка предназначена для сушки, нагрева и прокалки сыпучих материалов (кусковых, зернистых, порошкообразных) в непрерывном режиме.

 Аппарат отличается:

·        высокой интенсивностью тепло- массообменных процессов при обработке виброкипящего слоя ИК-излучением высокой плотности;

·        гибкой системой контроля и управления, позволяющей ведение по зонной обработки в широком температурном диапазоне;

·        совмещением в одном аппарате транспортной и технологической операций;

·        высокой степенью равномерности обработки материала;

·        отсутствием выноса частиц продукта из слоя;

·        малой инерционностью процесса.

  Сушилки СВИК применяются на предприятиях акционерной компании «АЛРОСА» для сушки рудного материала.

  Используя специфические свойства ИК-излучения, установки СВИК могут применяться не только как сушилки сыпучих материалов, но и как микронизаторы, т.е. аппараты для обработки зернового сырья в микроволновом ИК-диапазоне электромагнитного спектра.

  Благодаря высокой проникающей способности ИК-излучение не только обеспечивает быстрый прогрев зернового сырья, но и изменяет его биохимические, физико-технологические, микробиологические и органолептические свойства. Это позволяет вырабатывать качественно новые продукты с высокой степенью усвояемости, низкой микробиологической обсемененностью, повышенным сроком хранения.

  В зерноперерабатывающей промышленности установка СВИК может применяться в таких областях, как производство быстроразвариваемых круп и хлопьев, в переработке фуражного зерна на корм скоту, в подготовительных операциях пищевых производств (нагрев, сушка, обжарка).