Классификация установок сушки зерна в кипящем слое

Современное развитие сушильной техники для зерна характеризуется разработкой новых конструкций сушильных установок. Переменный нагрев и охлаждение позволяют использовать высокотемпературные сушильные агенты, при этом сохранять качество высушиваемых материалов и получить более высокие технико-экономические показатели процесса.

Для проведения сушки сельскохозяйственного сырья разработаны различные методы и приемы сушки за основу классификации, которых обычно принимают способы передачи тепловой энергии просушиваемому зерну. В современных установках наиболее часто тепло передают от перемещающегося агента сушки: нагретого в калориферах воздуха или горячей смеси воздуха с топочными газами. Такую сушку называют конвективной.

Тепло просушиваемому зерну можно передавать от нагретой металлической или другой поверхности, используя ее теплопроводность (кондукцию). Такой метод сушки называют кондуктивным. В качестве нагретой поверхности обычно используют трубы с циркулирующим по ним паром или горячей водой. Кондуктивные сушилки используют преимущественно при подготовке зерна к переработке для его подогрева и небольшого снижения влажности, а также для подсушивания готовой продукции. Для поглощения и отвода образующихся паров в сушилку подают холодный или подогретый воздух.

Удалить влагу из зерна можно при смешивании его с гигроскопическими веществами (сорбентами). Такая сушка называется контактной или сорбционной. Она используется, например, в рециркуляционных зерносушилках, где сорбентом служит сухое зерно. Тепло можно также передавать посредством тепловых лучей: сушка инфракрасными лучами, солнечная сушка. Этот метод называется радиационным. Наиболее проста воздушно-солнечная сушка на специально оборудованных площадках в сухую солнечную погоду.

Зерносушильные установки классифицируют по ряду признаков: схеме движения агента сушки относительно высушиваемого зерна; числу зон сушки; расположению вентиляторов относительно сушильной шахты; устройству выпускного механизма; способу нагрева сушильного агента; структуре зернового слоя; кратности использования сушильного агента; характеру работы (периодического и непрерывного действия); конструктивным признакам (шахтные, жалюзийные, рециркуляционные, барабанные, камерные, бункерные) и т.д.
Сушильные установки с кипящим чрезвычайно разнообразны как по конструкции, так и по назначению. В этих установках можно одновременно проводить несколько процессов: сушку и обжиг, сушку и классификацию по размерам частиц, сушку и гранулирование и т. д. Все сушильные установки можно классифицировать следующим образом: по количеству зон - однокамерные и многокамерные; по характеру движения материала - с направленным и ненаправленным движением от места загрузки материала к месту его выгрузки; по использованию теплоносителя - однократное и многократное; по конфигурации сушильной камеры - круглые, прямоугольные и т.д.

Для конвективного способа сушки дисперсных материалов характерны определенные условия взаимодействия газового потока и материала, обуславливающие протекание процесса.

В зависимости от режимов взаимодействия газового потока и материала сушильные установки можно разделить на следующие группы:

- сушилки, в которых процесс сушки протекает при омывании потоком газа спокойного слоя материала или изделия. Для зернистых материалов газовый поток может проходить вдоль слоя материала или через него (фильтрация);
- сушилки, обеспечивающие полувзвешенное или пульсирующее состояние слоя зернистого материала;
- распылительные и пневматические сушилки, в которых сушка дисперсных материалов производится во взвешенном состоянии.

Технологическая классификация отдельных аппаратов проводится преимущественно по физическому состоянию высушиваемого материала, что особенно важно для выбора типа сушилки. По этому признаку сушилки можно разделить на три группы: а) для зернистых материалов; б) для пастообразных материалов; в) для растворов, расплавов, суспензий. При этом сушилки конструктивно мало отличаются друг от друга. Их различия заключаются, главным образом, в способе подачи влажного материала.

По режиму работы сушильные установки можно разделить на три основные группы: непрерывного, периодического и полунепрерывного действия.

Сушильные установки непрерывного действия получили наибольшее распространение в промышленности. В этих аппаратах загрузка и выгрузка материала происходит непрерывно, и в каждом сечении аппарата влажность высушиваемого материала и параметры сушильного агента имеют постоянное значение, т.е. процесс осуществляется при установившемся режиме. При отсутствии перемещения высушиваемого материала вдоль сушильной камеры влажность материала в любой точке кипящего слоя будет практически одинакова. При наличии перемещения слоя влажность будет уменьшаться по направлению к месту выгрузки.

Преимуществом сушилок непрерывного действия является полное использование объёма сушильной камеры, возможность полной автоматизации процесса сушки, отсутствие расхода тепла на прогрев установки (тепло непродуктивно расходуется только при пуске аппарата после ремонта и чистки). Их недостатком является неравномерная термическая обработка материала.

Периодически действующие сушильные установки применяются чаще всего в малотоннажных производствах при необходимости получения однородного по влажности продукта. Влажность материала в сушилке, а также параметры сушильного агента меняются во времени. Достоинствами сушилок периодического действия является простота конструкции и возможность регулирования режима сушки путём подачи сушильного агента с различными параметрами на разных этапах сушки в соответствии с требованиями оптимального режима сушки. Поэтому они успешно применяются при высушивании термолабильных полимерных и других материалов.

Сушильные установки полунепрерывного действия позволяют получить равномерный продукт. Загрузка и выгрузка материала в этих аппаратах производится непрерывно, но процесс сушки осуществляется периодически, и таким образом используются преимущества непрерывно и периодически действующих сушильных установок. Установки могут быть полностью автоматизированы.

Применяемые сушильные установки “кипящего” слоя можно разделить по количеству секций на две группы: однокамерные и многокамерные.

Однокамерные и сушильные установки наиболее просты в конструктивном эксплуатационном отношениях, обладают самыми высокими экономическими показателями, лучше всего поддаются автоматизации. Удельный влагосъём в однокамерных сушильных установках, в зависимости от параметров сушильного агента, может быть от 500 до 1000 кг/час и более 1 м решетки при удельном расходе сушильного агента 3-12 кг/кг влаги. Многократные сушилки бывают с последовательным движением материала и подачей свежего сушильного агента в каждую камеру и ступенчато-противоточные с движением материала и сушильного агента противотоком друг к другу.

По форме сушильные установки “кипящего” слоя разделяются на аппараты с постоянным сечением и с расширяющимся сечением по высоте камеры. И те, и другие могут быть как круглыми, так и прямоугольными. В сушильных установках постоянного сечения разница в скоростях ожижжающего сушильного агента у решетки и вверху аппарата достигается лишь вследствие разности температур сушильного агента. При высоких температурах поступающего сушильного агента отношение этих скоростей может достигать 3-4 (скорости отнесены к полному сечению аппарата), что позволяет обеспечить “кипение” частиц, различающихся по фракционному составу.