Оборудование для сушки песка

Лев Григорьевич Бернштейн,
Генеральный директор ЗАО "НИИ "Гипроцемент - Наука"


Сушка песка является одним из важнейших этапов приготовления сухих строительных смесей (ССС), в значительной мере определяющих качество и стоимость выпускаемого продукта. Сушка песка может осуществляться в сушильных установках кипящего слоя, в сушилках виброкипящего слоя, а также во вращающихся сушильных барабанах. Сушилки кипящего слоя и, особенно, сушилки виброкипящего слоя обладают весьма высокой тепловой эффективностью, обеспечивают влагосъем 150-200 кг/м3 установки и плоскостное напряжение около1000 кг влаги с кв. метра решетки в час. Удельный расход тепла в таких установках - в пределах 5000-6500 кДж на кг испаренной влаги, а установки виброкипящего слоя позволяют достигать удельного расхода тепла в пределах 4000-5000 кДж на кг испаренной влаги.

Cушилка кипящего слоя состоит из топки, сушильной камеры и запечных устройств для очистки и удаления отходящих газов. Недостатком установок кипящего слоя является повышенный расход электроэнергии, необходимый для создания кипящего слоя, а также сложность поддержания режима кипения при полифракционном составе песка.

Для преодоления этих трудностей разработана сушилка с виброкипящим слоем, где кипящий слой создается за счет вибрации решетки, осуществляемой специальным виброприводом.

Недостатком таких установок является сложность вибропривода и повышенный расход электроэнергии при производительностях более 1-2 тонн в час. Предпочтительными для сушки песка в количестве более 2 тонн в час являются барабанные сушилки.

Основные узлы сушилки - топка, вращающийся барабан, разгрузочное устройство и устройство для очистки и удаления отходящих газов. Недостаток такой установки - высокая стоимость, преимущество - высокая надежность при непрерывной работе с выпуском десятков тонн сухого песка в сутки.

Для повышения интенсивности сушки вращающийся барабан оборудуется встроенными насадками.

Важным этапом проектирования сушильных аппаратов является выбор спутной или противоточной схемы теплообмена. Спутная схема применяется при сушке материалов, не допускающих перегрев материала, например, горючих, взрывоопасных или теряющих качество при перегреве. При такой схеме теплообмена получаем повышенную температуру отходящих газов и, соответственно, повышенные тепловые потери.

Для сушки песка предпочтительна противоточная схема теплообмена.

При проектировании сушильного барабана исходят из удельного паронапряжения сушильного барабана g, определяемого по номограмме.

Далее находят количество испаряемой воды по формуле:
,
где Q - производительность барабана по высушенному песку, W1 - начальная влажность, W2 - конечная влажность, %.

Размеры барабана определяют делением количества испаряемой воды на паронапряжение:

выбором диаметра D из типового ряда и расчетом длины барабана по формуле:

при отношении длины L к диаметру D в пределах 6-10.

Длительность пребывания материала в сушилке оценивают по формуле:
,
где f - коэффициент заполнения барабана материалом; f = 0,10-0,25; p - насыпная плотность материала, кг/м.

Частоту вращения барабана рассчитывают по формуле:
,
где m = 0,5 для лопастных теплообменников, а при этом k = 0,2-0,7 при прямотоке и k = 0,5-0,7 при противотоке, а для ячейковых теплообменников m = 1,0 и k = 0,7-1,2 при прямотоке и k = 1,2-2,0 при противотоке, i - уклон барабана в долях.

Далее оценивается мощность привода


Особенности сушки песка для производства ССС

При сушке песка для производства ССС необходимо учитывать некоторые особенности:

1. Влажность высушенного песка не должна быть выше 0.5%, поэтому должен быть обеспечен тщательный контроль за влажностью выходящего продукта.

2. Температура песка, используемого для производства, должна быть низкой, поэтому сушилка должна быть обеспечена холодильником для охлаждения песка. Один из возможных типов холодильников - барабанный, обеспечивающий возврат тепла выходящего песка в процесс сушки.

3. Учитывая плохие условия горения топлива внутри барабана, сушилка должна быть обеспечена камерой сгорания. Особенно это относится к сушилкам, работающим на мазуте и других видах топлива, способных образовывать при неполном сгорании золы, присадка которых к песку, используемому для производства ССС, недопустима.

4. Учитывая, что при производстве ССС предъявляются весьма жесткие требования к фракционному составу песка, целесообразно оборудовать сушилки системой барабанных сит для первичного фракционирования песка.

Установка для производства песка состоит из вращающегося барабана размером ф 2.0 х 20 м, барабанного холодильника ф2.0 х 6.0 м, выносной топки, системы барабанных сит для первичного фракционирования и запечной системы очистки отходящих газов. Производительность установки составляет около 4 тонн сухого песка в час. Годовая мощность установки оценивается в 30 тыс. тонн.

Перспективные разработки

Для повышения эффективности сушки разработан новый агрегат "инергит", в котором высокая интенсивность сушки обеспечивается за счет придания материалу водопадного режима движения путем обеспечения скорости вращения барабана, близкой к критической. В этом аппарате влагосъем достигается на уровне 300-500 кг воды с кубического метра барабана, и поэтому могут быть существенно снижены капитальные затраты и повышена производительность.

Список использованной литературы.

1. В.В.Перегудов, М.И.Роговой. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. -М.: Стройиздат,1983.

2. Проектирование цементных заводов. - СПб: Изд-во "Синтез" СПб технологического института,1995.