CS215987B1

CS215987B1 - Způsob sušení zrnitých materiálů

Info

Publication number: CS215987B1
Application number: CS690579A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Tichy; Radovan Richtermoc
Original assignee: Vaclav Tichy; Radovan Richtermoc
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1982-10-29

Abstract

Cílem vynálezu je optimalizace sušení zrnitých materiálů proudem sušicího plynu, který při průchodu vrstvou materiálu (nebo následném ochlazeni) nasytí vodní párou. Tohoto cíle se dosahuje přiváděním suchého předehřátého plynu do proudu plynu vystupujícího z vrstvy materiálu.

Description

Vynález se týká způsobu sušení zrnitého materiálu v systému, v němž probíhá přestup tepla a hmoty (vlhkosti) mezi zrnitým materiálem ve fluidní, popřípadě zčeřené vrstvě a předehřátým sušicím plynným prostředím, a v němž plynné prostředí po výstupu z vrstvy zrnitého materiálu prochází trasou, v níž se popřípadě provádí odlučování prachových podílů zrnitého materiálu a v níž dochází k přestupu tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému.

Fluidní sušení se velmi často používá k sušení zrnitých materiálů, popřípadě i suspenzí nebo k odpařování roztoků. Obvykle je uspořádáno tak, že se sušicí prostředí, nasávané ventilátorem, předehřívá ve výměníku tepla nebo mísí se spalinami a nato se uvádí do styku se sušeným materiálem, popřípadě promíchávaným mechanickým čeřidlem, v sušicí komoře, kterou protéká zdola nahoru. Průtok sušicího prostředí se obvykle volí jako několikanásobek prahové rychlosti fluidace, někdy - např. při větším rozsevu velikosti částic zrnitého materiálu - se pracuje poblíž prahu fluidace. V některých případech se pracuje při menších tlakových ztrátách, než odpovídá prahu fluidace, přičemž dochází částečně k fluidaci, částečně k čeření materiálu. Periodické nebo kontinuální uspořádání sušení se volí s ohledem na charakter celého technologického souboru. Při periodickém sušení se nejprve ustálí prakticky konstantní teplota sušicího prostředí vystupujícího z vrstvy materiálu (období konstantní rychlosti sušení), v další fázi (období klesající rychlosti sušení) jeho teplota vzrůstá. Odcházející plyn je v první fázi prakticky nasycen vodní párou.

Při sušení zrnitých materiálů unáší s sebou sušicí prostředí, vystupující z vrstvy materiálu, prachové podíly, které se před výstupem sušicího prostředí ze sušicího systému od něho odlučují, obvykle v cyklónech. Není proto možno odvádět plynné prostředí ze sušicího systému ihned za vrstvou materiálu a toto prostředí prochází před výstupem ze systému ještě poměrně dlouhou trasou. Někdy je délka této trasy ovlivněna ještě konstrukčními parametry celého technologického souboru. Je-li plynné prostředí vystupující z vrstvy materiálu prakticky nasyceno vodní párou, může docházet ke kondenzaci vodní péry této trasy a ztékající kondenzát pak působí zalepení cyklónu a prodloužení první fáze periodického sušení, resp. prodloužení nutné doby prodlení materiálu v kontinuálně pracujících sušicích systémech. Tato nevýhoda se odstraňuje tepelnou izolací trasy a cyklónů. Nicméně i přes to dochází, zejména při periodickém sušení, ke kondenzaci vodní páry a tím i k nepříznivému ovlivňování procesu sušení.

Tento nedostatek sušení zrnitých materiálů odstraňuje způsob sušení zrnitých materiálů podle vynálezu. Tento způsob spočívá v tom, že se do plynného prostředí po jeho výstupu z vrstvy zrnitého materiálu přivádí předehřáté plynné prostředí průtokem 0,05 až 25 % objemového průtoku sušicího plynného prostředí vrstvou zrnitého materiálu. Je výhodné, jestliže se předehřátým plynným prostředím do plynného prostředí po výstupu z vrstvy zrnitého materiálu přivádí teplo nejméně rovné teplu ztracenému plynným prostředím během jeho dráhy trasou od povrchu vrstvy zrnitého materiálu k výstupu ze sušicího systému přestupem tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému. Rovněž s výhodou se postupuje tak, že se před vlastním přiváděním sušicího plynného prostředí do styku s vrstvou zrnitého materiálu přivádí do trasy mezi povrchem vrstvy zrnitého materiálu a výstupem ze sušicího systému po dobu 5 až 30 minut předehřátý plyn, s výhodou plyn použitý jako sušicí plynné prostředí, průtokem 5 až 300 % průtoku sušicího plynného prostředí při vlastním sušení.

Postupem podle vynálezu se omezí nebo zcela zamezí kondenzace vodní páry v trase plynného prostředí a tím i vracení kondenzátu zpět do vrstvy sušeného materiálu v sušicí komoře a v cyklónech. Dosud popsanými prostředky lze toho dosáhnout jen volbou vhodných podmínek procesu, při nichž má plynné prostředí vystupující z vrstvy zrnitého materiálu malý obsah vlhkosti. Takové řešení je však neefektivní, nebot předpokládá nízkou vrstvu zrnitého materiálu a vysoký průtok předehřátého sušicího prostředí. Postupem podle vynálezu se dosáhne zkrácení první fáze periodického sušení zrnitých materiálů až na polovinu i více, s čímž je spojena i úspora energie k ohřevu sušicího média. Dalšího zkrácení sušení se dosáhne předběžným předehřátím výstupní trasy ze sušicího systému, nebot pak nedochází ke kondenza3 ci vodní páry ani v počátku sušení. To má význam zejména v případech, kdy se po ukončení sušení vrstva materiálu chladl proudem studeného plynu.

Postup podle vynálezu je vhodný zejména pro periodické sušení zrnitých materiálů, přináší však zkrácení doby sušení i při kontinuálním uspořádání sušení, pracuje-li se v okolí prahu fluidace.

Příklad 1

V nuči s hrablem o vnitřním průměru 1,7 m a výšce 0,9 m, opatřené děrovaným dnem potaženým sítem, se umístí 600 kg mokrého perlového styrendivinylbenzenového kopolymeru a suší se proudem vzduchu o teplotě 100 °C a objemovém průtoku 2 520 m3 (_za normálních podmínek), přiváděného pod síto nuče za míchání kopolymeru hrablem. Vzduch a úlet prochází ocelovým potrubím o průměru 300 mm do cyklónu umístěného 12 m nad nučí a vzduch z cyklónu odchází potrubím téhož průměru o délce 10 m, které tvoří výstup ze sušicího systému. Potrubí je izolováno 50 mm vrstvou skelné vaty a 5 mm vrstvou betonové mazaniny.

Na počátku sušení se teplota vzduchu nad vrstvou kopolymeru ustáli na 40 až 45 °C (měřeno 0,3 m nad nučí), po době t (viz tab. 1) začne teplota vzrůstat. Na popsaném zařízení bylo uskutečněno střídavě 5 pokusů sušení bez využití předmětu vynálezu a 5 pokusů, při nichž se část (objemový zlomek x, vztažený na průtok vzduchu vrstvou) přiváděného sušicího vzduchu odvětvila a zaváděla do trasy mezi nuči a cyklónem ve výšce 0,8 m nad nučí. Teplota měřená 1,0 a nad nučí činilo u těchto pokusů 55 až 65 °C.

Výsledky jsou zpracovány v tab. 1, kde n značí číslo pokusu, A je pokus bez využití předmětu vynálezu, B je pokus, při němž se do vzduchu vystupujícího z vrstvy přivádí horký vzduch. Symboly t, x byly již vysvětleny v předchozím odstavci, V je celkový objem použitého horkého vzduchu (za normálních podmínek). Z tabulky vyplývá, že změna x v rozmezí asi 5 až 20 % nemá podstatný vliv na dobu sušení. Ke zkrácení doby sušení dochází již při x = 0,05 kdy ještě dochází v trase ke kondenzaci vodní péry, nicméně výsledky jsou podstatně horší než v ostatních případech a také spotřeba vzduchu je vyšší.

Příklad 2

Zařízeni i postup je shodný se sušením v příkladu 1, s tím, že se po dobu t_Q (viz tab. 2) uvádí do potrubí nad nučí před vlastním sušením vzduch o teplotě 100 °C a v množství 50 % průtoku vzduchu při sušení. Byly provedeny dva pokusy, jejichž výsledky jsou zpracovány v táb. 2, význam symbolů byl již vysvětlen. Doba t₀ spadá do období vyprazdňování nebo plnění nuče, takže neznamená prodloužení sušení.

Tabulka 1

n	t(min)	A	V(100 m3)	100 x	B	t(min)	V(1000 m²)
1	240		5,1	0,05		215	4,4
2	220		4,6	1,0		170	3,6
3	240		5,0	5,0		,35	3,0
4	250		5,2	15,0		140	3,35
5	270		5,6	20,0		150	3,95

Tabulka 2

n	100 x	t_o(min)	t(min)	V(1000 m²)
1	5,0	5	125	3,05
2	20,0	15	135	4,1

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Způsob sušení zrnitých materiálů v systému,v němž probíhá přestup tepla a hmoty mezi zrnitým materiálem ve fluidní, popř. zčeřené vrstvě a předehřátým sušicím plynným prostře dím, jako je vzduch, směs vzduchu a spalin, dusík nebo jiný inertní plyn, a v němž plynné prostředí do průchodu vrstvou zrnitého materiálu prochází trasou, v níž es popřípadě provádí odlučování prachových podílů zrnitého materiálu a v níž dochází k přestupu tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému, vyznačený tím, že se do plynného prostředí po jeho průchodu vrstvou zrnitého materiálu přivádí předehřáté plynné prostředí, s výhodou plynné prostředí používané k sušení, průtokem 0,05 až 25 % objemových průtoku sušicího plynného prostředí vrstvou zrnitého materiálu.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se do plynného prostředí po jeho průchodu vrstvou zrnitého materiálu přivádí předehřátým plynným prostředím, s výhodou plynným prostředím používaným k sušení, teplo nejméně rovné teplu ztracenému plynným prostředím během jeho dráhy trasou od povrchu vrstvy zrnitého materiálu k výstupu ze sušicího, systému přestupem tepla z tohoto plynného prostředí do okolí systému.
3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, Že se před vlastním přiváděním sušicího plynného prostředí do styku s vrstvou zrnitého materiálu přivádí do trasy mezi povrchem vrstvy zrnitého materiálu a výstupem ze sušicího systému po dobu 5 až 30 minut předehřátý' plyn, s výhodou plyn použitý jako sušicí plynné prostředí, průtokem 5 až 300 % průtoku sušicího plynného prostředí při vlastním sušení.