Сушилки с псевдоожиженным слоем стали короче

12 ноября 2014 г.

Крейг Андерсон, MBA, и Джарретт Боулинг, Almo Process, а также Майкл Пфайффер и доктор – инженер. Матиас Тройоски, Allgaier Process Technology GmbH

Благодаря встроенным теплообменникам в сушилке с псевдоожиженным слоем сочетание кондуктивной теплопередачи от псевдоожижения с дополнительной косвенной передачей тепла от змеевиков теплообменника значительно сокращает необходимую длину сушилки с псевдоожиженным слоем. Сокращение длины сушилки с псевдоожиженным слоем может достигать 70% при использовании системы этого типа. Помимо уменьшения занимаемой площади сушилки с псевдоожиженным слоем, эффективность также достигается за счет сохранения тепла и меньшего количества воздуха, необходимого для псевдоожижения частиц. До 80% необходимого тепла для сушки можно обеспечить с помощью встроенных теплообменников, что значительно снижает потребность в воздухе. Системы подачи и вытяжки воздуха для сушилки с псевдоожиженным слоем также пропорционально уменьшены. Сушилки с псевдоожиженным слоем Для выполнения сушки в сушилках с псевдоожиженным слоем обычно используется перекрестный поток между сушильным воздухом и влажным продуктом. Для достижения псевдоожижения скорость восходящего потока воздуха должна превышать ограничивающее воздействие слоя продукта в сушилке (как показано на рисунке). Этот метод сушки основан на конвекции для достижения сушки. Частицы погружаются в осушающий воздух посредством суспензии посредством псевдоожижения. Высота материала в псевдоожиженном слое ограничена, чтобы сохранить эффективность типичного псевдоожиженного слоя. В целом достигается высокая эффективность сушки. Однако во время псевдоожижения происходит пузырение материала. Пузырьки позволяют воздуху обходить материал. Воздух, который может обходить материал, снижает эффективность теплопередачи в псевдоожиженном слое. См. иллюстрацию поперечного потока между воздухом и продуктом в типичной сушилке с псевдоожиженным слоем. Очень мелкозернистые сыпучие вещества (<200 микрон) с высокой поверхностной влажностью может быть трудно псевдоожиженным. равномерно только потоком воздуха. Влага является важным элементом сцепления между отдельными частицами, особенно мелкими частицами. Когда влага может действовать как связующее звено между мелкими частицами, воздух имеет тенденцию образовывать каналы в слое продукта. Осушающий воздух будет проходить только через эти каналы без желаемого эффекта псевдоожижения частиц. На это явление часто указывает образование кратеров в слое продукта. Это условие обычно устраняется и смягчается добавлением вибрации в сушилку с псевдоожиженным слоем. Однако дальнейшее улучшение процесса может быть достигнуто за счет добавления дополнительного источника тепла. Добавление поверхностей нагрева к псевдоожиженному продукту обеспечивает повышение эффективности процесса. Дополнение конвективного осушающего воздушного потока в результате псевдоожижения косвенным теплом от змеевиков теплообменника обеспечивает дополнительный источник теплопередачи. Во время работы эти теплообменники будут погружены в слой продукта. До 80% потребности в тепле можно обеспечить за счет поверхностей непрямого нагрева. По сравнению с полностью псевдоожиженной сушкой требуется меньше подачи воздуха, необходимого для поддержания процесса. Основная цель подачи воздуха в типичную сушилку с псевдоожиженным слоем состоит в том, чтобы просто вызвать псевдоожижение для оптимизации теплопередачи. Поскольку значительная часть теплопередачи может осуществляться теплообменниками, необходимый поток воздуха может быть соответственно уменьшен. Это снижает минимальную потребность в воздухе, необходимом для удаления влаги из продукта. Количество оборудования для подачи и вытяжки воздуха для технологического процесса также будет пропорционально уменьшено. В результате получается установка меньшего размера, менее затратная с точки зрения капитала и более эффективная с точки зрения эксплуатации. См. рисунок интегрированных теплообменников, дополняющих теплообмен. Сочетание конвективной теплопередачи с теплом, излучаемым змеевиками теплообменника, улучшает влагоемкость. пересушивающего воздуха. Это приводит к высокому содержанию воды в вытяжном воздухе. Дополнительное тепло, поступающее через внутренний теплообменник, вызывает очень высокий уровень испарения воды из меньшего количества воздуха. Следовательно, нагрузка выхлопных вод особенно высока с риском появления точки росы в выхлопной трубе. Этот риск снижается за счет направления небольшого количества горячего воздуха от входа сушилки в вытяжной канал. Температура потока отработанного воздуха немного увеличивается, а точка росы снижается. См. рисунок сушилки с псевдоожиженным слоем со встроенными теплообменниками. Необходимо увеличить высоту установки, чтобы разместить теплообменники внутри сушилки с псевдоожиженным слоем. Общая высота псевдоожиженного слоя будет несколько увеличена, тогда как общая длина псевдоожиженного слоя будет значительно уменьшена. Горизонтально расположенные змеевики теплообменника предоставляют значительно больше возможностей для передачи тепла. Увеличенная высота псевдоожиженного слоя сочетается с увеличенной глубиной слоев продукта внутри сушилки. Грядки с продуктом можно эффективно сушить на глубине 1-2 м. Обычно в сушилках с псевдоожиженным слоем избегают глубоких слоев продукта. Это происходит из-за эффекта пузырьков, который снижает эффективность сушки в сушилках с псевдоожиженным слоем и осаждается в глубоких слоях продукта. Однако горизонтально расположенные змеевики теплообменников, погруженные в слой продукта, препятствуют росту и образованию пузырьков. Наличие змеевиков теплообменника по всему слою продукта равномерно передает тепло через материал. Максимально возможная теплопередача сильно зависит от размера зерна материала. Более высокая теплопередача может быть достигнута за счет более мелких частиц в слое продукта. Преимущество использования встроенных теплообменников можно выразить с помощью диаграммы Молье. Линия 1 на графике обозначает типичную сушилку с псевдоожиженным слоем, в которой теплопередача осуществляется только воздухом. В этом случае только более высокая температура способна повысить влагоемкость воздуха. Повышение температуры будет единственным способом уменьшить количество необходимого воздуха для сушки. См. диаграмму Молье. Сравнение сушилки с псевдоожиженным слоем и сушилки с псевдоожиженным слоем со встроенными теплообменниками. Кривая 2 на графике показывает влияние дополнительных тепловых поверхностей, обеспечиваемых встроенными теплообменниками. . Как отмечалось ранее, необходимо обеспечить некоторое количество тепла вытяжному воздуху из-за высокой содержания воды в воздухе. Более высокая температура вытяжного воздуха и продукта показана на графике как ΔT. Содержание воды в выхлопном воздухе сушилки, обозначенное ΔX, значительно увеличивается по сравнению с типичным применением сушилки с псевдоожиженным слоем. Это напрямую уменьшает необходимую длину сушилки с псевдоожиженным слоем, количество необходимого осушающего воздуха и размер систем подачи/вытяжки воздуха. Экономический эффект всегда очень велик, но наиболее очевиден для продуктов, для сушки которых требуется низкая температура. Чувствительные к температуре продукты имеют наиболее существенное преимущество при использовании встроенных теплообменников, установленных в сушилках с псевдоожиженным слоем. См. Установка змеевиков теплообменника в сушилку с псевдоожиженным слоем: Allgaier, тип WS-HF-TK-5.00. Пример применения • 40 метрических тонн картофельных гранул в час. • 7 пучков погружных теплообменников • Влажность исходного материала 18 % • Остаточная влажность <8 % • Окончательное охлаждение до <50°C • Установка Allgaier WS-HF-T-K См. изображение Allgaier Установка WS-HF-TK Группа Allgaier имеет более чем 20-летний опыт работы с этой технологией. Этот тип технологии обычно применяется в тех случаях, когда требуется удаление большого количества влаги. В частности, наибольшую пользу от этой технологии получили кристаллические продукты (такие как хлорид натрия) и пищевые продукты. Эту технологию также можно рассматривать для применения в системах охлаждения. Вместо пара, подаваемого в теплообменники, для охлаждения можно использовать холодную воду. Для получения дополнительной информации свяжитесь с ALMO Process по телефону 513-453-6990 или посетите сайт www.almoprocess.com.