Каганович Промышленные установки для сушки в КС.DJVU

Теги: методы и оборудование для термической обработки химическая технология химическая промышленность

Похожие

Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот) Ч.1

Печи химической промышленности

Процессы гранулирования в промышленности

Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности

Текст

ПРОМЫШЛЕННЫЕ
УСТАНОВКИ
ДЛЯ СУШКИ
В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ

УСТАНОВКИ

ДЛЯ СУШКИ

В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО „ХИМИЯ"
Ленинградское отделение
1970
УДК 66.047 :66.096.5

l<-l£

Ю Я. Каганович, А Г. Злобин-
ский. Промышленные установки для
сушки в кипящем слое, стр. 176; табл.
13; рнс. 58.

В книге изложены некоторые за-
кономерности процесса сушки в ки-
пящем слое. Представлены методика
инженерного расчета и основные по-
ложения по эксплуатации и проекти-
рованию промышленных установок
для сушки в кипящем слое.

Книга предназначена для инже-
нерно-технических и научных работ-
ников химической и смежных с ней
отраслей промышленности, а также
для студентов химиков-неоргаников.

БЗ Ns 71 1969 г. —Ns 11
ПРЕДИСЛОВИЕ

Сушка в кипящем слое все шире используется в отече-
ственной и зарубежной практике. Литература, посвященная
этому вопросу очень обширна: статьи, патенты, обзоры, мо-
нографии. Так, широкое признание у читателей получила
книга П. Г. Романкова и Н. Б. Рашковской «Сушка во взве-
шенном состоянии» (Изд. «Химия», 1968), а также V. Vanecek,
R. Drbohlaw, М. Markvart, «Fluide suseni», Praha (имеется
английский перевод); А. С. Гинзбург и В. А. Резчиков, «Суш-
ка пищевых продуктов в кипящем слое», Изд. «Пищевая про-
мышленность»; Техника сушки во взвешенном слое, изд.
«Химнефтемаш», 1967.

Авторы этих работ, наряду с собственными исследова-
ниями, подробно излагают теоретические основы псевдоожи-
женных систем, а также приводят литературные данные по
современному состоянию данной отрасли техники. Учитывая
это, мы не сочли целесообразным включать в нашу книгу
традиционные разделы с описанием различных способов и
схем сушки, равно как и общих сведений по гидродинамике,
теплообмену и кинетике процесса и ограничиваем свою за-
дачу лишь изложением опыта, накопленного во ВНИИГе
при разработке и внедрении способа сушки калийных и не-
которых других минеральных солей в кипящем слое.

При выполнении поставленной задачи, оказалось необхо-
димым провести некоторые исследования, уточняющие ос-
новные закономерности процесса применительно к сушке и
обезвоживанию полидисперсных солевых частиц. Результаты
этих исследований изложены в главе I.

Внедрение сушки в кипящем слое позволило существен-
но повысить технический уровень сушильной техники в ка-
лийном и ряде других производств. Однако успешное исполь-
зование нового способа зависит от правильного выбора
исходных параметров процесса, схемы установки, всего
комплекса вспомогательного оборудования и условий
эксплуатации. Поэтому в данной книге мы старались осве-
тить основной круг вопросов, необходимых при разработке
способа, начиная от лабораторных исследований, до проекти-
рования и освоения крупных промышленных установок.

Процессы сушки в производстве калийных удобрений яв-
ляются завершающей технологической операцией, от кото-
рой, в значительной степени, зависит качество продукции, а
также величина удельного энергопотребления и капитальных
затрат, поскольку на современных калийных предприятиях
требуется высушивать многотоннажные потоки, порядка
100 т]ч и выше.

Разработка и внедрение способа-ВНИИГа в промышлен-
ность потребовало большого многолетнего труда исследова-
телей, проектантов и производственников. Не имея возмож-
ности перечислить всех, принимавших непосредственное уча-
стие в этой работе, мы выражаем особую признательность
за творческое участие и большую помощь в разработке
способа коллективу лаборатории процессов и аппаратов
ВНИИГа: Ж. П. Булатовой, 3. Л. Бородулиной, В. И. Коз-
ловскому, С. П. Налимову, В. Г. Терло и Г С. Черкезу; ра-
ботникам Института «Госгорхимпроект»: Н. Н. Дронину,
А. В. Гнилицкому, Е. М. Лядиику, Л. Г. Уликовскому,
В. В. Юдину и А. Г. Ермолаеву, коллективам Калушского
химико-металлургического комбината, Березниковского ка-
лийного комбината, завода «Рязцветмет», а также Г. В. Ла-
бутину, который впервые предложил использовать аппараты
КС для сушки солей.

Разработка способа проводилась на полузаводской уста-
новке ВНИИГа при участии Ф. Я. Писарькова, Б. О. Улаш-
кевича и А. М. Сильвет.

Первые четыре главы написаны авторами совместно. В со-
ставлении пятой главы принимал участие Г Г. Колпиков.

За подготовку рукописи к печати авторы выражают бла-
годарность А. Д. Гольцикеру, С. П. Налимову,- Ж- П. Була-
товой и В. П. Татаурову.

Авторы надеятся, что их труд окажется в какой-то мере
полезным читателю и с благодарностью примут рекоменда-
ции, указания и замечания.
Глава I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУШКИ И
ОБЕЗВОЖИВАНИЯ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СУШКИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Значительные успехи, достигнутые в СССР и за рубежом
при использовании техники кипящего слоя для целого ряда
процессов, основаны, прежде всего, на исключительно бла-
гоприятных условиях взаимодействия твердых частиц и га-
зов в псевдоожиженных системах (развитая поверхность ча-
стиц и жидкостноподобная текучесть слоя), его изотермич-
ности и сравнительной простоте промышленных агрегатов;
легко поддающихся полной механизации и автоматизации
[1-Ю].

Наиболее широкое применение в промышленной практи-
ке в 60-х годах нашли установки кипящего слоя для сушки
различных материалов. Эта отрасль инженерной техники
развилась чрезвычайно быстро. Первые сообщения об ис-
пользовании аппаратов кипящего слоя (КС) для сушки по-
явились примерно 20 лет назад. В настоящее время в СССР
и за рубежом (главным образом, в США) существует мно-
жество сушильных установок кипящего слоя с производи-
тельностью одного аппарата от 2—3 до 1000 т/ч.

Наибольшее применение новый прогрессивный метод суш-
ки нашел в химической, углеобогатительной отраслях про-
мышленности и в цветной металлургии [4, 6, 9, 11—17].

В кипящем слое высушивают самые различные материа-
лы: высоковлажные, комкующнеся, слипающиеся, горючие,
тонкодисперсные порошки и крупные частицы с размерами
до 35—40 мм. В последние годы созданы установки кипящего
слоя для обезвоживания растворов [6, 7, 15, 18—25],

Многообразие высушиваемых материалов, широкий диа-
пазон производительности единичного агрегата и различные
пути подхода к разработке инженерного оформления про-
цесса, обусловили появление целого ряда модификаций спо-
соба и конструкций аппаратов кипящего слоя для сушки и
обезвоживания [6, 7, 15, 19—93].
Сушильные установки КС могут различаться следующими
особенностями.

Конфигурация аппарата в зоне слоя и соответственно гид-
родинамический режим процесса. Существуют аппараты
цилиндрические, цилиндро-конические [18—21] и конические
с обычным режимом псевдоожижения или с фонтанирующим
слоем [63]. Сечение аппарата бывает круглым, квадратным,
прямоугольным с различным соотношением сторон [69]. Из-
вестны аппараты с двумя и более зонами [60], например, для
сушки и охлаждения [66, 69], со ступенчатым изменением пло-
щади сечения по высоте и др.

Загрузка влажного материала в аппарат КС. Загрузка
производится над слоем с помощью обычных питателей или
ниже уровня слоя при использовании специальных устройств.
Известны также способы рассредоточенной загрузки по фрон-
ту слоя специальными забрасывателями. Растворы и пасто-
образные суспензии подаются в аппарат с помощью различ-
ных распылительных форсунок, которые располагаются над
слоем, сбоку или снизу слоя. Используются форсунки меха-
нические [30, 31, 33], пневматические [43] или комбинирован-
ные [21]. Существуют также сушилки КС, в которых распы-
ление раствора или суспензии осуществляют в токе теплоно-
сителя над слоем [26, 32] или снизу через сопло, находящееся
на уровне решетки [22, 23].

Выгрузка сухого материала. Выгрузка производится на
уровне слоя через переливной порог [60] или на уровне ре-
шетки с помощью подпорного регулирующего устройства
[18]. В некоторых установках для обезвоживания растворов
применяют пневмосепарирование сухого материала по круп-
ности (мелочь возвращается в слой) [10, 22, 23]. Известны
установки, работающие с полным выносом сухого продукта
из слоя инертных частиц и др. [34, 37, 57, 94—99].

Способ ввода тепла в слой. В подавляющем большин-
стве установок все тепло, необходимое для сушки, вносится
с теплоносителем, являющимся в то же время псевдоожи-
жающим агентом [19—21]. В некоторых установках часть
тепла передается через теплопередающие поверхности [100,
101].

Конструкция газораспределительной решетки. Исполь-
зуются плоские перфорированные решетки [18, 20], беспро-
вальные с газораспределительными колпачками [6, 8, 10, 11],
с соплами для ввода теплоносителя [22, 23, 32] и ряд других
конструкций.

Перечисленные особенности не исчерпывают всего мно-
гообразия сушки в кипящем слое, -появляются описания но-
вых приемов и типов аппаратов.
ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБА ВНИИГа ДЛЯ СУШКИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
СОЛЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Разработка способа ВНИИГа проводилась на лаборатор-
ных моделях и пилотных установках с переходом на опытно-
промышленные и промышленные аппараты. Масштабный пе-
реход при этом охватывает ряд от аппаратов и моделей с
диаметром решетки 70—360 мм до аппаратов с площадью
решетки 0,5; 1; 1,5; 2; 4; 6 и 8 м2.

Основной комплекс исследований, включающий испыта-
ния различных материалов в широком диапазоне изменений
основных показателей процесса, выполнен на пилотной уста-
новке ВНИИГа. При этом устанавливали значения рабочей
температуры газов и слоя, скорости газов в слое, высоты
слоя. Одновременно определяли гранулометрическую харак-
теристику высушенного продукта, его конечное влагосодер-
жание и зависимость этих показателей от режима процесса; с
известным приближением оценивалась степень выноса из слоя.

На основании этих данных разрабатывались рекоменда-
ции для проектирования опытно-промышленных и промыш-
ленных аппаратов. Совершенно очевидно, что при составлении
рекомендаций учитывался уже имеющийся промышлен-
ный опыт сушки материалов с близкими свойствами к ис-
следуемому продукту.

Известное опережение практического освоения метода до
его теоретического обоснования не явилось, однако, значи-
тельным тормозом в развитии данного направления.

Отставание теории от практики имело объективно даже
некоторые положительные моменты, поскольку в условиях
длительной непрерывной работы установки наиболее отчет-
ливо проявляются весьма существенные особенности процес-
са, порой ускользающие от внимания исследователей в опы-
тах на моделях. Добавим, что при освоении и эксплуатации
промышленных аппаратов обнаруживаются именно те сторо-
ны процесса, теоретическое обоснование которых наиболее
существенно для дальнейшего совершенствования его инже-
нерного оформления (и, которые, к сожалению, наименее
разработаны).

Разработка способа сушки и обезвоживания во ВНИИГе
производилась применительно к обработке солей, кристалло-
гидратов и растворов, а также сыпучих материалов типа пе-
ска и рудных концентратов.

Одна из основных задач исследования заключалась в со-
здании высокоинтенсивного способа для многотоннажных
производств, применимого для различных солевых и других
продуктов, склонных, как это свойственно солям, к слипанию
и комкованию.
Оо

Условия сушки и обезвоживания исследованных материалов

Высушиваемый материал Величина частиц, мм Влажность Температура» °C Скорость газов в слое, * м!сек Сопроти- вление слоя и решетки, мм вод. ст.
начальная конечная тепло- носителя СЛОЯ
Минеральные сырье и соли
Борный концентрат -0,150 83,7 1,6-1,25 300- 400 170-180 0.68 —
Гндроборацитовый концентрат 600 400 1,08 —
СаО • MgO ЗВ2О3 6Н2О 94 580 100 0,9 400
0,5-1,0 0,7-1,5 -0,07 -0,100 -0.150 44 10,0 28,0 70,0 1 о 730 130-150 1,5 400
Ереванит «Ма2СО:( mSiO2 1,0 0,9 0 800 90 — 250
Наполнители бетона Инфузорная земля 860 550-750 120 ЮС 0,4 0,1 250-300
Метасиликат кальция 0,1-0,2 900 100 0,4 400-500
Нефелиновый концентрат Смешанная соль (Na2S2O3 5Н2О, NaCNS, Na2SO„) 10 8-10 14,0 32,0 120 130 130-170 120-140 2,5 1,7 0,35 0,8-1,2 480 -600 500 300- 400 400-700 400-600
2 з 0,5—0,07 -0,100 -0,100 0,3 0,2 0.03 0,7-1,6 300 800 800-900 600
Хлористый 0,7-0,07 0,5-0,07 4-10 5-8 0,1-0,2 0,1 700 750 100-140 125 1,5-1,8 1,5
натрий • • •
Кристаллогидраты и гидраты
Бишофит MgCl2 • 6Н2О 2,0-3,5 53 23-27 300 155 3,8 350-500
Гидроокне । 2,5-3 50,0 50 400 250 250 _128_ 3-3,5 1 4,37 360
I ипс — — — 600 170 2,12 200
Декагидрат соды 60-65 0,5-1,0 800 130 2,5 600
Карналлит КС1 • MgCl2 • 6Н2О 0,6-1,0 25-37 13-15 400 155 2,1 350-400
Мирабилит 54-58 0,1 750-850 90- 130 2,2-2,5 600 - 700
Основной карбонат магния Смесь гидроокисей редкоземельных 60 0 550 70-130 2,0 400
элементов . 50 250 130 3,2-3,5 200-300
Сульфатно мирабилитовая смесь
(Аральский к-т) 24,0 0,05 950 200
Шенит K2SO4 MgSO4 • 6Н2О 30 1,5-2,0 780 160-180 2,0-2,5 500 -600
Водные растворы; суспензии
Белковые дрожжи ... 1,0 90 300 100-120 2,0 —
Медный купорос 1-2 75 1,0 250 150 2-2,2 300- 400
Раствор дубителя-12 Сбросные сульфатные растворы произ- 1,2-1,5 70 2,9-3 150- 200 75-110 4,0 —
водства синтетических жирных кис- лот (СЖК) 0,7-1,5 80 0,1 500 - 800 105 2-2,5 500 -600
Сбросные хлорнатриевые растворы 0,7-1
с примесями органики Смесь хлористых калия, натрия, каль- 80 0 600 130-350 2-2,5 500-550

ция и аммония — 80 0,5 500 110 1,8-2,0 350-450
Сульфат
аммония ... 2 0,2 300 НО
цинка 0,5-2,5 70-75 4-5 950-1000 120-130 2-2,5 600
Фосфат калия 1,75-2,0 85 — 300 110-95 3,5 400 -500
Формиат натрия Хлористый 1-1,7 63-64 0,1 300-350 100-130 2,6-2,8 450-500
калий 0,25-1,5 75-80 0,1-0,5 750 100-120 2-2,5 550-650
кальций 0.25-1,5 75 0,2 700 170 2,0-2,2 450-600
магний 1-3 60-68 400 155-160 2,5-4,5
натрий . 0,5 75-80 0,1 -0,5 700- 800 100- 140 1,8-2,5 400- 600
Наряду с учетом специфических свойств обезвоживаемого
материала разрабатываемый способ должен был обеспечить
возможность его использования для материалов с различ*
ной начальной влажностью, величиной гранул и другими фи-
зико-химическими свойствами.

Диапазон изменения свойств высушиваемых продуктов
охватывает: по начальному влагосодержанию — материалы
с влажностью примерно от 5—12% после центрифуг и филь-
тров до 70—90% для растворов, суспензий и кристаллогид-
ратов; по размерам частиц — от материалов, содержащих
классы 50—70 мк, до зерен и гранул с размерами ~4—
5 мм; по температурам разложения и плавления от 30—
50° С примерно до 1000° С и т. д. Перечень исследованных
материалов и условия сушки и обезвоживания приведены
в табл. 1.

Таким образом, разрабатываемый способ, в известной
степени, должен был быть универсальным для солевых про-
дуктов.

Особо следует отметить разработку прямого обезвожива-
ния в кипящем слое солевых растворов. Как известно, обыч-
ные способы паровой выпарки связаны с необходимостью
установки сложного оборудования, изготовляемого в боль-
шинстве случаев из легированных сталей. Процесс протекает
в несколько стадий: выпарка, сгущение пульпы, фильтрова-
ние и собственно сушка. Замена многостадийного процесса
на прямое обезвоживание в аппаратах КС позволяет во мно-
го раз снизить стоимость оборудования и расходы на эксплу-
атацию, а также значительно улучшить товарные качества
продукции, так как материал при обезвоживании таким спо-
собом получается в гранулированном виде.

Сушка солей и обезвоживание растворов в кипящем слое
характеризуются рядом особенностей.

В большинстве исследованных процессов сушки солей пре-
обладают явления укрупнения частиц и в ряде случаев гра-
нуляции.

Эта особенность резко отличает сушку солевых продук-
тов в кипящем слое от всех известных способов сушки, по-
скольку в сушильных агрегатах других типов происходит,
как правило, не укрупнение, а истирание материала с обра-
зованием пылевидных фракций, ухудшающих товарные ка-
чества продукта. Уместно отметить, что при проведении в
кипящем слое других процессов (например, кальцинация,
катализ) в ряде случаев наблюдается значительное истира-
ние материала.

Одной из характерных особенностей разработанного во
ВНИИГе способа следует считать использование теплоноси-

теля с температурой, равной или превышающей температуру
плавления или разложения соли.

В большинстве случаев температура теплоносителя при-
нималась в диапазоне 700—750°С, для более термостойких
солей и рудных концентратов ~950—1200° С. Возможность
дальнейшего повышения температуры топочных газов огра-
ничивается жаростойкостью футеровки и конструкционного
материала решетки. Температура слоя, выбираемая в зави-
симости от требований по влагосодержанию сухого продукта,
находится примерно на уровне 100—180° С.

При подобном температурном режиме и скорости газов,
обеспечивающей эффективное псевдоожижение полидисперс-
ного материала, количество тепла, вводимого в слой, и со-
ответственно удельная производительность достигают для
большинства исследованных солей от 500—800 до 2500—
3000 кг влаги или 10—15 т сухого вещества с 1 м2 решетки
в 1 ч. Для крупногабаритных аппаратов КС при невысокой
начальной влажности количество подаваемого в слой сырого
материала может быть весьма велико.

В этих условиях для поддержания нормального псевдо-
ожижения оказалось необходимым использовать рассредото-
ченную загрузку над фронтом слоя, так как при подаче сы-
рого материала в одну точку происходит комкование слоя и
прекращение кипения; такого рода загрузка (в одну точку)
возможна лишь при рлагосъеме не более 200—300 кг/(л/2-ч)
или при сравнительно небольших габаритах решетки
(F<U2).

Другая отличительная особенность способа ВНИИГа —
использование механических (или пневматических) забрасы-
вателей с подачей сырого материала над фронтом слоя
[102—111].

В промышленных испытаниях забрасывателя такого ти-
па установлено, что создаваемая им завеса влажного мате-
риала над слоем задерживает часть выносимых частиц. Это
обстоятельство в сочетании с укрупнением частиц солн за
счет агломерации тонких фракций обеспечивает значитель-
ное снижение выноса по сравнению с выносом, например, из
сушильных барабанов. Наряду с этим, отходящие газы, кон-
тактируя с сырым материалом, охлаждаются на 10—30 град,
благодаря чему повышается общий термический к. п. д. про-
цесса. Таким образом, рассредоточенная загрузка улучшает,
в известной степени, общие показатели процесса.

При обезвоживании растворов принят способ подачи че-
рез механическую форсунку грубого распыла, располагае-
мую над фронтом слоя. Такое расположение форсунки так-
же обеспечивает некоторое снижение выноса и охлаждение
отходящих газов.
Изменение гранулометрического состава слоя при сушке
солей в большинстве случаев характеризуется образованием
материала с широким диапазоном полидисперсности. Наибо-
лее крупные частииы, в силу сегрегации, концентрируются у
решетки, поэтому необходимо исключить возможность их на-
копления в слое, что достигается выводом материала из слоя
на уровне решетки. По этим же соображениям, при сушке
солей и других материалов, содержащих укрупненные фрак-
ции, не рекомендуется применение решеток колпачкового ти-
па, так как колпачки тормозят эвакуацию крупных частиц к
зоне выгрузки.

Таким образом, разработанная конструкция однокамер-
ных аппаратов КС отличается применением рассредоточен-
ной загрузки сырого материала над фронтом слоя, а при
обезвоживании растворов — вводом раствора над слоем с
помощью механических форсунок грубого распыла и выгруз-
кой сухого продукта на уровне решетки (без порога); ре-
шетка, как правило, плоская с круглыми или щелевидными
отверстиями.

Надслоевое пространство аппарата КС расширяется вверх
для улучшения условий сепарации материала, вынесенного
из слоя.

При изучении закономерностей выноса выявлены условия
для совмещения сушки с классификацией путем отдувки в
циклонный продукт тонкодисперсных фракций. Подбором
рабочей скорости газа удается в известных пределах выде-
лить из основного потока тонкие классы. Для обеспылива-
ния товарной сухой соли рекомендовано в ряде случаев на-
правлять материал из циклонов в узел загрузки сырого ма-
териала. Это мероприятие при начальной влажности соли не
менее 8—10% обеспечивает существенное укрупнение про-
дукта за счет агломерации мелких фракций [68].

Сушку различных материалов, исследованных ВНИИГом,
можно разделить на четыре основных типовых процесса.

Сушка солей после фильтрования или центрифугирова-
ния. Материал поступает в аппарат в виде влажного кека
с начальным содержанием влаги от 2—4 до 10—15%. За-
грузку соли производят с помощью механического забрасы-
вателя, выгрузку — на уровне решетки; решетка плоская,
перфорированная. Материал после сушки укрупняется за
счет агломерации тонких фракций.

Сушка песка, рудных концентратов и других сыпучих ма-
териалов, содержащих внешнюю влагу; начальное влагосо-
держание от 2—3 до ~ 20%. Загрузка рассредоточенная ме-
ханическими или пневматическими забрасывателями; при
начальном содержании влаги менее 5% и производительно-
сти не более 5—10 т/ч возможна обычная загрузка в одну

точку. При сушке тонкодисперсных материалов применяются
беспровальные колпачковые решетки из жароупорного ма
териала. Выгрузка сухого продукта — через переливной порог
или комбинированная при наличии укрупненных фракций
Укрупнения материала при сушке не происходит.

Обезвоживание кристаллогидратов. Содержание кристал-
лизационной воды не лимитируется; процесс обезвоживания
сопровождается значительным укрупнением материала, в
ряде случаев грануляцией. Загрузка исходного материала
рассредоточенная, механическими или пневматическими за-
брасывателями; выгрузка — на уровне решетки. При возвра-
щении циклонного продукта в узел загрузки можно полу-
чать материал сравнительно однородного гранулометриче-
ского состава; путем подбора рабочей скорости газа и высоты
слоя возможно получение двух сортов готового продукта — в
виде тонкого порошка и гранул.

Обезвоживание растворов. Концентрация исходного ра-
створа не лимитируется. Подачу раствора производят фор-
сунками грубого распыла над фронтом слоя, выгрузку — на
уровне решетки. Продукт получается, как правило, в грану-
лированном виде.

Неизменность размеров частиц материалов второй груп-
пы при сушке объясняется отсутствием связующего раство-
ра с одной стороны, и незначительным истиранием в слое —
с другой. Установлено, что гранулометрические характери-
стики сырого и высушенного материала этой группы, после
смешения с продуктом, выделенным в циклонах, практиче-
ски идентичны.

ОПИСАНИЕ ПИЛОТНОЙ УСТАНОВКИ КС ВНИИГа
И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

При освоении крупных опытных и опытно-промышленных
установок КС стало очевидным, что некоторые стороны про-
цесса необходимо исследовать более детально, поскольку из-
вестные закономерности не позволяют с достаточной точно-
стью производить инженерный расчет, регулирование и опти-
мизацию процесса. Связано это, в первую очередь, с тем,
что зависимости, описывающие поведение псевдоожиженных
систем, оперируют с величиной среднего эквивалентного раз-
мера частиц и поэтому применимы с допустимым прибли-
жением для материалов со сравнительно узкой грануломет-
рической характеристикой. При сушке же большинства со-
левых продуктов получаются материалы с весьма широким
и изменяющимся диапазоном размеров частиц, причем ха-
рактер изменений гранулометрической характеристики слоя
находится в сложной зависимости от режима процесса.
Это потребовало проведения специальной программы ис-
следований сушки и обезвоживания различных продуктов.
Обычно при разработке новых процессов сушки используют
лабораторные установки (диаметром 100—200 мм), а затем
уже в промышленности переходят на больший масштаб. Спе-
цифика крупнотоннажных производств, а также необходи-
мость испытаний большой номенклатуры продуктов потребо-
вали уже в качестве первой ступени масштабной нитки ис-

Рис. 1. Схема установки КС:

/ — аппарат КС; 2 — топка; 3 — воздуходувка; 4 — напорный бак для керосина;

5 —напорный бак для раствора; 6 —форсунка механического распыла; 7 —дымосос;

8 — скруббер; 9 — воздуходувка РМК-2; 10— компрессор.

пользовать пилотную установку значительного масштаба и
производительности (рис. 1).

Установка предназначена для исследования процессов
сушки и обезвоживания твердых зернистых материалов со-
лей, рудных концентратов, кристаллогидратов, водных
растворов и суспензий. Она состоит из аппарата КС, кероси-
новой топки для получения сушильного агента (теплоноси-
теля) соответствующей температуры и вспомогательного обо-
рудования для загрузки и выгрузки материала, очистки га-
зов от пыли, транспортировки теплоносителя и выделяющихся
паров и контрольно-измерительной аппаратуры.

Для получения необходимого для сушки и обезвожива-
ния теплоносителя служит выносная горизонтальная топка
2 с объемом топочного пространства 0,26 м3. Исходя из тепло-
напряжения в 750000 ккал/ (м3 • ч), в топке можно сжигать до
20 кг/ч керосина. Топка имеет насадку из огнеупорного ма-
териала (электрокорунд), на поверхности которого происхо-
дит беспламенное сжигание керосина. При розжиге произво-
дится разогрев насадки с помощью пневмофорсунки 6, ра-
ботающей на сжатом воздухе от компрессора 10. Керосин в
форсунку поступает из напорного бака 4. После разогрева
насадки форсунку удаляют и керосин из напорного бака по-
ступает непосредственно на раскаленную насадку. В верхней
части бака 4 создается небольшое давление путем присоеди-
нения к напорной линии вентилятора.

Подача воздуха в топку на горение и разбавление топоч-
ных газов производится воздуходувкой производительностью
до 800 м31ч при напоре до 3000 мм вод. ст. Вторичный воздух
подводится в нижнюю коническую часть аппарата КС в под-
решетное пространство. В случае необходимости общий рас-
ход воздуха, подаваемого в систему, может быть увеличен
путем включения запасной воздуходувки РМК-2 9 производи-
тельностью 200 м31ч.

Из топки дымовые газы, разбавленные холодным возду-
хом до соответствующей температуры, поступают в подрешет-
ное пространство аппарата КС 1, проходят через газораспре-
делительную решетку и псевдоожиженный слой и удаляются
через отводную трубу в крышке аппарата.

Описанный аппарат КС имеет съемную газораспредели-
тельную решетку из жароупорной стали диаметром 360 мм
(площадь ~0,1 м2) с диаметром отверстий 5 мм. Живое се-
чение решетки ~6%.

Газы и пары, выходящие из аппарата КС, подвергаются
промывке для удаления пыли и других возможных примесей
в скруббере с хордовой насадкой, орошаемой водой. После
промывки газы выбрасываются в атмосферу дымососом
ЭВО-4 7 производительностью до 3500 м3/ч при напоре до
500 мм вод. ст.

При сушке и обезвоживании твердых сыпучих материалов,
подача влажного продукта в слой осуществляется из бункера
с помощью шнека, на приводе которого установлен вариа-
тор для изменения числа оборотов шнека.

При обезвоживании растворов используются напорные
баки 5, соединенные с компрессором, создающим в наджнд-
костном пространстве баков избыточное давление 0,3—2 ат.
Жидкость или раствор подается в слой при помощи механи-
ческой форсунки 6, соединенной с одним из напорных баков.

Выгрузка производится через течку, расположенную на
уровне решетки, с помощью подпорного устройства, пред-
ставляющего собой шиберную заслонку, автоматически
открывающуюся через определенные интервалы времени. Про-
должительность выгрузки и частота циклов выгрузки изме-
няются с помощью задатчика генератора импульсов, который
управляет пневмосистемой привода к шиберу.

Контроль температур осуществляется тремя малоинер-
ционными термопарами, установленными под решеткой, в слое
и на выходе газов из аппарата КС. Непрерывная запись тем-
ператур производится двумя потенциометрами ЭПП-09.

Измерение расхода воздуха на горение и в камеру смеше-
ния производится измерительными диафрагмами в комплекте
с дифманометрами.

Расход керосина и обезвоживаемого раствора определял-
ся по уровню в напорных баках.

Оборудование установки позволяет вести процесс сушки
и обезвоживания при различных режимах в широком интер-
вале изменений гидродинамических и температурных усло-
вий.

1) Скорость в слое можно варьировать путем изменения
расхода воздуха, что достигается задвижкой на. всасе воз-
духодувки РГН-1200 или сбросом части воздуха в атмосферу.

2) Температура теплоносителя под решеткой устанавли-
вается на требуемом уровне путем изменения расхода керо-
сина при данном расходе воздуха.

3) Температура в слое поддерживается на заданном уров-
не, если в слой подавать с различной скоростью сырой мате-
риал или раствор. Это достигается изменением числа оборо-
тов шнека или изменением давления в напорных баках
раствора.

4) Выгрузка сухого продукта из аппарата КС регулирует-
ся по показанию дифманометра, измеряющего суммарное со-
противление слоя и решетки.

Очевидно, что выбор наиболее рационального метода про-
ведения процесса определяется, в первую очередь, специфиче-
скими свойствами высушиваемого материала при условии
достижения оптимальных теплотехнических и технологических
показателей, максимальной простоты конструкции аппарата
и его эксплуатации.

При практическом освоении способа сушки в кипящем
слое, наибольший интерес представляют те стороны процесса,
которые определяют его стабильность, интенсификацию и оп-
тимизацию.

Данные ряда исследований, проведенных авторами на
опытных и пилотных установках, а также опыт пуска, на-
ладки и эксплуатации промышленных агрегатов, построенных
по разработкам ВНИИГа, позволяют сделать ряд обобщений,
которые могут быть положены в основу при практическом ис-
пользовании, а также для дальнейшего развития ипженерно-
16
технического оформления процесса. Эти обобщения касаются,
в первую очередь, таких параметров, как интенсивность вла-
гоудаления, гидродинамика рабочей зоны процесса, законо-
мерностей гранулообразования, выноса и др.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИНТЕНСИВНОСТЬ СУШКИ
И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

Эффективность любого метода сушки определяется: а) ве-
личиной удельной производительности, отнесенной к единице
объема аппарата или площади решетки (в аппаратах КС),
что соответственно влияет на удельный расход металла и за-
нимаемый объем производственного помещения и б) величи-
ной удельного энергопотребления, складывающегося из удель-
ных расходов топлива и электроэнергии. Эти величины, в
первую очередь, зависят от степени использования темпера-
турного потенциала теплоносителя, определяемого для сушки
в кипящем слое разностью температур газа под решеткой и
в слое. Таким образом, следует стремиться к проведению
процесса при максимально возможной температуре тепло-
носителя и минимально допустимой температуре слоя.

Впервые И. М. Федоров и затем ряд других исследовате-
лей указали на выравнивание температур газа и псевдоожи-
женного слоя в непосредственной близости от газораспреде-
лительной решетки. В этих исследованиях установление теп-
лового равновесия было подтверждено в лабораторных
условиях.

Проведенные нами исследования температурного поля
слоя на пилотной установке подтвердили, что выравнивание
температур теплоносителя и слоя происходит на расстоянии,
не превышающем 20—30 мм от газораспределительной ре-
шетки, при тепловых нагрузках, достигающих 2—3 млн.
ккал/(м2• ч). Эти исследования были проведены при измере-
нии температуры газа отсосной термопарой. Измерения осу-
ществляли следующим образом: две малоинерционные термо-
пары, жестко скрепленные, устанавливали на различной вы-
соте от решетки. Одна из термопар помещена в защитную
трубку, в торцовой плоскости которой установлена пористая,
керамическая пластина, через которую просасывали газ со
скоростью, соответствующей скорости газа в слое. Конец
второй термопары, измеряющей температуру слоя, согнут
под прямым углом в плоскости пористой пластины, чтобы не
вносить искажений.

Опыты проводили при псевдоожижении кварцевого песка
Узкого гранулометрического состава со средним размером ча-
стиц 0.97 и 0,24 мм при числе псевдоожижения N = 5.
Рис. 2. Изменение тем-
пературы по высоте
слоя.

Тепло топочных газов поглощалось за счет испарения
воды, подаваемой через форсунку, расположенную над фрон-
том слоя. Полученные результаты представлены на рис. 2.

В дальнейшем изучение температурного поля слоя прово-
дилось при исследовании процесса обезвоживания мираби-
лита на укрупненной опытной установке комбината Карабо-
газсульфат.

В условиях нестабилизирующегося роста гранул, наблю-
даемого при скорости газов 3,5—4 м)сек и соответствен-
ных тепловых нагрузках порядка 2 млн.
ккал/(м2 • ч), в системе достигалось теп-|
левое равновесие и газы покидали слой'
при температуре, значительно превышаю-J
щей температуру последнего. Для подоб!
ных редко наблюдаемых в практике псе-1
вдоожижения условий оказалось возмож-'
ным определить расчетным путем из теп!
левого баланса условные коэффициенты
теплоотдачи от газа к поверхности ча-J
стиц а, принимая температуру поверхно-J
сти частиц постоянной и равной темпе!
ратуре слоя, измеряемой малоинерцион-J
ной термопарой. Полученные значения
представлены на рис. 3 в зависимости ей
среднего эквивалентного диаметра ча!
стиц dcp и могут быть выражены эмпп!
рическим уравнением: I

« = 3^₽ I

ушки, как правило, не лимитируется скоростью процессов
гепло- и массообмена между газом и частицами. Даже при
палых коэффициентах теплопередачи от газа к частицам про
введение этих коэффициентов на поверхность слоя всегда
(Эстолько велико, что снимает кинетические ограничения.
Следовательно, интенсивность сушки в КС определяется
олько скоростью подвода тепла в слой. Пути оптимизации
1роцесса должны быть направлены к вводу максимального
[оличества тепла, имея в виду, что практически возможно

Рис. 3. Зависимость коэффициента теплопередачи а
в слое от диаметра частиц сульфата:

I — 2,9 м/сек’, 2 — 2,8 м/сек\ 3 — 2,4 м/сек-, 4 — 2,2 м/сек.

Комбинируя это

Комбинируя это уравнение с эмпирически выявленной в
тех же опытах зависимостью dcv от скорости газа, в виде

= 0,024 Vr можно найти значение высоты слоя (его conpo-feii способности слоя.

Довольно часто, однако, приводятся описания установок

dep

тивления), при котором достигается тепловое равновесие

системе, обеспечивающее выравнивание температур газа
слоя

ctvr2

л=93-103 таз

где Ct — средняя теплоемкость газов, ккал!нм?\

tC]l — температура слоя, °C; I

Vr — скорость газа, /л/сек.

Для оптимального температурного режима (<г=750 -I
— 800° С, /Сл=150°С и Vr=2,2—2,5 м)сек) й=400 мм вод. ст|

Во всех других исследованных процессах тепловое равно!
весне газа и частиц происходило в зоне, высота которой .‘И
превышала 30—50 мм от решетки. Это обстоятельство позв-.Я
ляет сделать весьма важный вывод о том, что интенсивное™

ока

использовать относительно малую долю теплопоглощаю-

ипящего слоя, работающих при сравнительно невысоких
епловых нагрузках и, в то же время, их конструкция разра-
ботана для создания условий интенсификации тепло- и массо-
бмена путем, например, организации режима противотока
in какими-нибудь другими приемами. Из сказанного оче-

идно, что соответственное усложнение конструкции или
'ежима процесса при этом совершенно не оправданы.

ЗАВИСИМОСТЬ ВЛ АГОСО ДЕ РЖАНИЯ МАТЕРИАЛА
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ СЛОЯ

Одной из основных задач процесса является получение
родукта, равномерно высушенного до требуемой влажности,
i литературе принято считать недостатком сушки в кипящем
слое неравномерность степени высушивания материала в ре
зультате широкого разброса времени его пребывания в слое
Отдельные исследователи [7] оговаривают применимость nd
добных представлений только к тем случаям, когда характе
ристическое время кинетики процесса обезвоживания соизм^
римо или превышает среднерасходное время пребывания.

Проведенные во ВНИИГе исследования на пилотных
промышленных аппаратах при температуре слоя, близкой
100е С и выше, с различными материя тами— солями, рут
пыми концентратами, песком, растворами с самой различно
начальной влажностью и гранулометрией, — позволяют дй
полнить эти общепринятые представления. Во всех без пекли;
чеиия случаях сушки и обезвоживания перечисленных мате
риалов конечное интеТральное влагосодержание было практ;
чески постоянным независимо от исходной влажности, способ
загрузки и выгрузки и однозначно определялось заданно
температурой слоя.

Такая же зависимость конечного влагосодержания от те*
пературы слоя наблюдается при обезвоживании кристалле
гидратов, имеющих несколько кристаллогидратных форд
причем глубина обезвоживания изменяется с изменением те»
пературы слоя в близком соответствии с температурами ф?
зового перехода. Оценивая практически доказанную одноро;
иость сушки в кипящем слое и возможность ее регулирован!»
в известных пределах по температуре слоя, можно, следовг
тельно, утверждать, что для изученной группы материале
применение многокамерных аппаратов и проведение суши
в несколько стадий нерационально.

На рис. 4 показаны экспериментальные данные ВНИИ!'
и других исследователей для различных материалов, xapai
теризующие зависимость остаточного влагосодержащ
IF кгводы!кг сухого вещества от температуры слоя, получе!
ные на опытных, опытно промышленных и промышленных а
паратах. В соответствии с технологическим режимом сушки и
менялась удельная нагрузка и среднее время пребывания маг
риала в слое от нескольких минут (сушка хлористого кали»
до нескольких часов (раствор хлористого калия и фосфат
калия). Несмотря на разнообразие представленных на гр
фике веществ и условий их обезвоживания, эксперименталя
ные точки хорошо укладываются на прямые линии, уравнен»
которых I

U7 = Ae~k‘cn I

Обращает на себя внимание то обстоятельство, чго наклон
прямых (показатель k) монотонно возрастает с изменением
давления пара раствора данного вещества, от воды при суш-

Рис. 4. Зависимость остаточного влагосодержания
от температуры слоя:

1 — нефелин; 2 — раствор KCI; 3 —природная сода; 4 — твердый
KCI; 5 — мирабилит; 6 — карналлит; 7 — раствор фосфата калия;

<5 — шеиит; 9 — ф лоток он центр ат; 10 — раствор ZnSC>4.

где А и k — постоянные
веществ;

/„-температура

для

каждого из рассматриваем J

слоя, С.

:е нефелинового концентрата до раствора ZnSO4 при выделе-
нии в твердую фазу моногидрата ZnSO4 • Н2О.

Колебания начальной влажности материала, нагрузки на
шпарат и других показателей процесса, неизбежные при
работе промышленного аппарата, практически не сказывают-
ся на качестве сушки, если температура слоя поддерживается
на заданном уровне.

Как уже отмечалось, эта особенность процесса находится
в известном противоречии с общепринятыми представления-
ми, согласно которым сушка в однокамерном аппарате кипя-
щего слоя должна характеризоваться значительной неравно'
мерностью, связанной с плотностью распределения времен!
пребывания материала в слое. Оказывается, в реальном про-
цессе ряд явлений компенсирует неравномерность пребыва-
ния материала в слое, и прежде всего — это сочетание весьма
высокой интенсивности влагоудаления с длительным пребы
ванием основной массы материала в слое.

Среднее время пребывания материала при сушке в псев-
доожиженном слое при непрерывной подаче и отводе мате
риала равно, как известно, частному от деления удельно!
нагрузки слоя М на удельную производительность сушилк!
по сухому продукту т;

В практических условиях величина М остается постоя i
ной в каждом отдельном случае и, в зависимости от харак
тера высушиваемого материала (сыпучее вещество, кристал
логидрат, пульпа или раствор) изменяется, обычно, в преде
лах от 200 до 500 кг на 1 м2 решетки.

Попутно отметим, что путем изменения М можно варьиро
вать среднее время пребывания материала в широких преде
лах без изменения теплотехнического режима или производи
тельности сушки. Эта особенность присуща только процесса л
в кипящем слое, так как в других типах сушильного обору
дования для изменения времени пребывания материала необ
ходимо либо соответственно изменить производительность
либо габариты аппарата.

Вторая величина, входящая в определение тср— произво
дительиость сушилки — определяется интенсивностью тепла
вого потока, т. е. количеством тепла, переданного теплоноси
телем материалу Q [в ккал/ (м2 • ч)] расходом тепла на сушк
или обезвоживание 1 кг сухого продукта.

Если температуры теплоносителя, поступающего и пони
дающего слой, обозначить соответственно tr и 4л и скоросп
прохождения его через слой (при температуре слоя) V
(в м/сек), то количество тепла, переданное от теплоноситед]
материалу, может быть выражено следующим образом

360014-273
(273 + tw)

(Cr4 — Ссл4л] 1]

рде СТ и Ссл — средние теплоемкости теплоносителя в интер-
вале температур 0 — /г и 0 — tcn, ккал/(нм3-
• град);

1 — ^ — относительные потери тепла аппаратом в окру-
жающую среду.

Расход тепла на обезвоживание 1 кг сухого продукта оп-
ределяется в основном начальной и конечной влажностью
। родукта и может быть выражен как

q = (Ги - №к) (595 + 0,474л) + Ств4„ + W

: де №н и WK — влагосодержание материала в начале и кон-
це процесса сушки, соответственно, кг вла-
ги/кг сухого продукта-,

Ств — теплоемкость твердого, ккал/(кг • град)-,
ten — температура отходящих из слоя газов, рав-
ная температуре слоя и продукта, выходя-
щего из аппарата КС;

N — тепловой эффект дегидратации на 1 кг про-
дукта.

На основании предыдущего:

Q = 3600 • 273F Vp (Сг4 - Ссл4л)

'" 'У (273 + 4л) [(№„ - Гк) (595 + 0.474л) + СТВ4Л + АГ]

Подставляя в уравнение значение т, имеем

_ М Mq
Тс₽"“ Q

т. е. среднее время пребывания пропорционально расходу
тепла на обезвоживание 1 кг сухого продукта и обратно про-
порционально интенсивности теплового потока в слое.

Исходя из реально возможных условий сушки в аппарате
КС, произведем оценку величин Q и q, определяющих сред-
нее время пребывания частиц тср в слое.

Температура теплоносителя в осуществленных и испытан-
ных на практике сушилках КС варьирует от 1000—1100° С
для термостойких материалов до 100—120° С — для термола-
Гильных веществ. Наименьшее значение 4 л можно принять
| авным 50° С. Значение скорости в слое для различных мате-
! налов в зависимости, главным образом, от крупности зерен
материала может изменяться для промышленных установок
от 0,1—0,2 до 5 м/сек. Таким образом, максимальное значе-
ние Q для большинства практических случаев будет равно:
Омаке = —22'^д- (0,3463 -1100- 0,3156 • 50) 0,95 = 5 270 000 ккал/(м2 ч)
l!o ~r“ ои

(Теплоемкости приняты для воздуха.)
Аналогичным образом минимальная интенсивность тепле
вого потока:

<2мни = (°-3163 • 120 - 0,3156 • 50) 0,95 = 12 800 ккалЦм2 ч)

21 о ov

Так как начальная влажность обрабатываемых в кипяще
слое материалов может изменяться от 2—3% (например, д.’
солей после центрифуг) до 75—80% и выше (для растворе
пульп), то изменение К'н лежит в пределах от 0,03 до 4. Те»
пература слоя (а также и газов, покидающих слой) мож<
изменяться от 50 до 200° С.

Таким образом, изменение q при сушке в кипящем сл<
может лежать в пределах

<7маке = 4 (595 + 0,47 200) + 0,2 • 200 = 2800 ккал/кг

при этом, Ств принято равным 0,2 ккал! (кг • град); А/ = 0
№к=0.

<7мин = 0,03 (595 + 0,47 • 50) 4- 0,2 • 50 = 28,0 ккал/кг

На основании предыдущего, удельная производительное:
сушильной установки КС может изменяться от минимально!
значения

Шми,.= -^ = 2|5=4,6 кгКм-.ч)

<7макс zoUU

до максимального

«мак< = = 52ТО000 = j88Qoo кг/(л2 . ц}

Чыип

Совершенно очевидно, что и среднее время пребываш
материала в кипящем слое тср в зависимости от условий пр<
цесса сушки (температурный и гидродинамический режим!
влажность начальная и конечная, форма связи влаги с маг
риалом) может изменяться в чрезвычайно широких предела
Например, для <? — 400 кг/м2 среднее время пребывания мат

риала в слое может изменяться

М
от Тср- —
'"мин

400

4,6

= 87

М 400 пплою

ДО Тср = = .188000 = °’"213 4 = 7’7 сек

В табл. 2 представлены значения среднего времени преб!
вапия для различных значений Q и q в пределах значения
от 5 • 104 до 2 • 106 ккалЦм2 • ч) п q от 25 до 3000 ккал[кг.

Расчетные данные показывают, что среднее время преб!

вания материала в слое довольно значительно, и для высок
влажных веществ (растворы, кристаллогидраты) составляс
от 30—40 мин до 1 ч и более.

При введении в слой влажного материала испарение вл
ги происходит чрезвычайно быстро. Неоднократно было д<
Среднее время пребывания в слое тср сек при М = 400 кг и различных значениях Q
казано, что среднее влагосодержание материала в слое и н
выгрузке практически идентичны. Сырой материал, попада
в слой, быстро распределяется по всему объему, а при обез
воживании кристаллогидратов и растворов как бы размазь
вается по поверхности сухих частиц слоя. Непрерывное обн<
вление поверхности испарения при столкновении частиц
значительной степени снижает диффузионное сопротивлени
и, соответственно, интенсифицирует удаление влаги. В сил
этих обстоятельств, характер обезвоживания солей, криста.,
логидратов и растворов в кипящем слое наиболее близо
первому периоду, а требуемое время сушки в сравнении
определениями кривых в стационарных условиях значительн
ниже.

При сушке солен с начальной влажностью ~ 5% средне
время пребывания при тепловых нагрузках поряди
0,9—1-Ю6 ккал/(м2-ч) снижается до 2—3 мин. Однако ес.л
учесть, что сушка при этом протекает, как правило, за сче
удаления влаги с поверхности кристаллов, очевидно, что вр<
мя пребывания в аппарате основной массы материала вполп
достаточно для достижения равновесного влагосодержания
в этих случаях.

Необходимо учесть также, что реальный аппарат кит
щего слоя отличается от аппарата идеального смешения
отношении вероятности любой частицы первой покинуть ело:
Существует определенное минимальное время Тмин, необход!
мое для внедрения потока сырого материала в слой, поэтов
каждая частица может выйти из аппарата не раньше, че
за время тМин-

Время тМин, называемое иногда временем задержки, заш
сит от габаритов аппарата, способа загрузки и других усл(
вий, трудно поддающихся учету, но этот показатель, в своЯ
очередь, влияет на качество сушки, повышая ее равноме
ность.

Относительно небольшие порции могут, конечно, попас'
на выгрузку, не будучи высушенными до заданной глубин!
однако при работе промышленных аппаратов влияние пр
скоков такого рода (при диаметре решетки свыше 1 м) пра.
тически не ощутимо, поскольку происходит их досушивай
в общем потоке при транспортировании выгружаемого мат
риала.

Следовательно, сушка в кипящем слое в рассматриваема
условиях протекает таким образом, что практически влаг
содержание всей массы материала достигает равновесно:
значения, соответственно заданной температуре слоя, котор;
и является основным параметром регулирования для получ
ния требуемой степени высушивания.
^Х

Рис. 5. Глубина обезвожива-
ния кристаллогидратов в за-
висимости от температуры
слоя:

1 — эпсомит: 2 — шенит.

Особое значение имеет данное свойстно для разработки
способов обезвоживания кристаллогидратов или растворов
солей, имеющих несколько кристаллогидратных форм.

Очевидно, что для такого рода процессов возможно про-
ведение обезвоживания в одну стадию, минуя ступенчатый
переход от более высокой кристаллогидратной формы к низ-
шей; требуемая глубина обезвоживания при этом достигается
выбором температуры слоя в соответствии со стабильным
существованием данного кристаллогидрата.

Исследования обезвоживания кристаллогидратов прове-
дено для эпсомита — MgSO4-7H2O, образующего кизерит —
M°’SO4 • Н2О, шенита — Кг$О4 • MgSO4 6Н2О, переходящего
в 'леонит — КгЗО4 • MgSO4 • 4Н2О щ
и безводную соль в смеси с ки-
зеритом, бишофита — MgCl2
. 6Н2О, образующего ряд кри-
сталлогидратов — от четырехвод-
ного до моногидрата. Кроме то-
го, рассматриваемое свойство
процесса подтвердилось на при-
мерах обезвоживания декагидра-
та соды, сульфата цинка, сме-
шанных солей, содержащих ги-
посульфит натрия и целого ряда
других.

Па рис. 5 представлены дан-
ные глубины обезвоживания кри-
сталлогидратов, полученные при
испытаниях на пилотных уста-
новках и промышленных аппара-
тах.

Возможность регулирования глубины обезвоживания по
1емпературе слоя в широком диапазоне изменения других
показателей процесса лежит в основе разработанного
ВНИИГом одностадийного способа обезвоживания кристал-
логидратов и растворов.

Независимость глубины обезвоживания от фактора вре-
мени указывает на то, что общепринятая модель массопе-
редачи по схеме взаимодействия газ — частица не отражает
всей сущности процесса. Очевидно, в данном случае необхо-
димо принять во внимание статистические закономерности
рассматриваемой системы, образованной множеством эффек-
тивно перемешанных зерен. При передаче тепла и массы,
значительное влияние оказывает взаимодействие самих ча-
стиц или их групп. Множество единичных актов взаимодей-
ствия частиц между собой как бы экранирует влияние изме-
нения среднего времени пребывания материала в слое.
В пользу такого представления говорит и то обстоятел
ство, что в основном объеме слоя фактически отсутствуй
условия для тепло- и массообмена по схеме газ — частиц
поскольку температура теплоносителя выравнивается с те!
пературой слоя уже на весьма небольшом расстоянии от р
шетки. Следовательно, в слое, за исключением прирешетш
зоны, может происходить передача тепла и массы от горяч!
сухих к холодным влажным частицам При контакте кажл;
из частиц имеет равную вероятность потерять пли вновь пр
обрести некоторую часть влаги за счет свежих порций обе
воживаемого материала.

Переходы типа обезвоживание — увлажнение отражег
в строении образующихся в слое гранул при обезвоживаю
кристаллогидратов и растворов, которые представляют, к;
правило, ядро с несколькими оболочками; кольца на ср
зах гранул указывают на число циклов «высыхания — увла;
нения», за время пребывания данной частицы в слое.

Схему передачи тепла, а также испаряемой влаги мож.
представить в виде двухступенчатого процесса. В приренц
ной зоне, в первой ступени, отдается все тепло, вносимое г
зом в слой. Передача тепла происходит от газа к повер
ности частип слоя.

В основном объеме слоя, во второй ступени, протекая
процессы передачи тепла и влаги между сухими горячими
влажными холодными частицами и их пакетами. Опуская!
в нижнюю часть слоя, частицы перегреваются; поднимая^
вверх и встречаясь с новыми порциями холодных влажна
частиц, они вновь охлаждаются и увлажняются.

Непрерывные переходы типа «нагревание — охлаждение
и «увлажнение — высыхание» в системе из множества эффеК
тивно перемешанных частиц, внешне проявляются в изоте!
мичности слоя и постоянстве его интегрального влагосоде
жания в соответствии с равновесной влажностью при дани!
температуре слоя.

Очевидно, что отношение количества сухих горячих и, с i
довательно, высоты слоя и холодных влажных частиц в о
щем случае должно возрастать с увеличением количест
влаги, испаряемой в слое.

Как известно, теоретически обоснованного метода расче
высоты слоя пока не предложено. Описание теплообме
между частицами или их пакетами связано с целым ряд<
сложностей. Теория такого рода процесса достаточно
разработана, поэтому расчет высоты слоя на основании пре
полагаемой схемы процесса пока невозможен.

Практически высоту слоя выбирают чисто опытным путе
из соображений устойчивой работы аппарата, равномерно
псевдоожижения без каналообразования и комкования еле

РАБОЧАЯ СКОРОСТЬ ГАЗА В СЛОЕ

Известно [1—3], что в реальных слоях, представленных
материалом с различными размерами частиц, существует це-
лая область скоростей, соответствующая переходу в псевдо-
ожиженное состояние. Границы этой области зависят не толь-
ко от фракционного состава слоя, но также от формы частиц
л ряда других моментов. Совершенно очевидно, что наиболь-
ший интерес для практики представляет определение верхней
границы, соответствующей полному переходу слоя в псевдо-
ожиженное состояние.

Для расчета критической скорости псевдоожижения поли-
дисперсных систем VKp предложены расчетные зависимости
[104], в которых полидисперсность слоя учитывается с по-
мощью отношения максимального г/макс к экьивалентному d3
диаметру частиц. Точность формулы убывает с ростом интер-
вала полпдисперсности.

Трудность использования этих расчетных зависимостей
связана с неопределенностью в выборе г/макс (условно прини-
мается, что содержание фракции наиболее крупных частиц
должны быть не менее 15%) и другими моментами.

Большинство исследователей приходит к заключению, что
наиболее надежно определять Укр опытным путем на «холод-
ных» лабораторных моделях. Что же касается рабочей
скорости для реального процесса, то выбор этого важнейшего
параметра производится совершенно произвольно. Число
псевдоожижения назначается в зависимости от крупности ча-
стиц: от 2—3 для крупных до 10—15 —для мелочи и более,
считая, что повышение скорости газа в общем случае лимити-
руется только допустимой величиной выноса из слоя.

Иначе говоря, при этом подразумевается, что изменения
гидродинамической обстановки и структуры слоя не наклады-
вают ограничений на выбор скорости газа в диапазоне суще-
ствования слоя от начала его псевдоожижения до разруше-
ния при полном выносе. Единственным предложенным ранее
критерием выбора рабочей скорости являлось (для процессов
г поверхностным теплосъемом) получение максимальных ко-
эффициентов теплоотдачи от кипящего слоя к поверхностям.

Опыт показывает, что значение критической скорости,
полученное расчетным путем или в опытах «на холодных»
Рбораторных моделях, обычно не воспроизводится в про-
рЬниленных аппаратах при сушке солей. Как правило, ско-
рость начала псевдоожижения в этих случаях значительно
рыше (иногда на порядок), что связано с известной неравно-
мерностью газораспределения, значительным сцеплением ча-

С°ЛИ И РЯдом ДРУГИХ причин. Однако трутпости в выборе
оочей скорости газа этим не ограничиваются.
Как уже было отмечено, с точки зрения оптимизащЯ
теплотехнического режима, сушка должна проводиться пр!
высоких начальных температурах теплоносителя, близки!
к температуре плавления соли [109]. Длительные наблюден ы
за работой промышленных аппаратов при таком режи д
показали, что существует определенный предел скорости
газа, ниже которого происходит постепенное заплавле; nJ
решетки солью. Значение этого порога скоростей изменяем ся
в зависимости от фракционного состава материа-
ла [107].

Сразу же подчеркнем, что при сушке солей не удается
устранить замазывание отверстий решетки даже при срав-
нительно высоких числах псевдоожижения вплоть до дости-
жения имеющейся для каждого отдельного случая некоторой
пороговой скорости, причем достаточно даже небольшого пре
вышения этого значения для полного устранения замазыва-
ния решетки. Такого рода явление отмечено при сушке х.тА-
ристого калия на Калушском калийном комбинате (F решет-
ки 1,7 м2) и Березниковском калийном комбинате (Т = 8 л/2)
калпйно-магниевого флотоконцентрата на Стебниковском ка
лийиом комбинате (F=8 м2) и ряде других

Для выяснения причин, приводящих к замазыванию nJ
верстий решетки, проведены исследования, методика прове ie
ния которых основывалась на следующем представлении И
механизме процесса. В свое полидисперсного материала дол-
жна существовать сегрегация материала по размерам, в ре
зультате которой у решетки концентрируются укрупненш*
фракции. Известно, что степень сегрегации выражена т<я|
сильнее, чем ниже скорость газа в слое; с понижением скоро
сти газа замедляется также скорость движения частиц. Пр;
определенных условиях, скорость движения укрупненны
фракций в прирешетной зоне будет стремиться к нулю (pel
жим фильтрования), хотя основной объем при этом мсже|
находиться еще в состоянии эффективного псевдоожижении
Очевидно, что между эффективностью циркуляции частиц I
прирешеточной зоне и температурой тела решетки должн!
существовать прямая связь. I

Следует ожидать, что с уменьшением скорости движенИ
частиц в этой зоне температура решетки будет повышатыя
приближаясь в пределе к температуре теплоносителя и, Д
ратно, при эффективном псевдоожижении материала на Д
щетке ее температура должна стремиться к температуре слД
поскольку коэффициенты теплоотдачи от поверхности решД
ки к псевдоожиженному слою выше коэффициентов теплосЛ
дачи от газа к решетке. I

Исследования температуры тела решетки в зависимое
от скорости газа и фракционного состава слоя были проД
80 I
дены на пилотной и промышленной установках. Измерения
проводили при закреплении горячего спая термопары в спе-
циальных пазах или отверстии решетки. Были исследованы
материалы узкого фракционного состава (керамзитовый пе-
сок) на пилотной установке ВНИИГа и полидисперсный хло-
ристый калий на промышленной установке КС Калушского

Рис. 6. Зависимость температуры решетки от
скорости газа в слое при температурах тепло-
носителя 680° С и слоя 155° С:

У —песок узкого фракционного состава, dCp •= 0,56 мм;

2 — то же, d «= 1,21 мм; 3 — то же d = 4,32 мм; 4 — хло-
ср up

рнстый калий; dc$ ~ 0,25 мм; содержание фракции
> 1 мм- около 5%.

калийного комбината. В опытах на пилотной установке с ке-
рамзитовым песком поглощение вводимого тепла произво-
дили путем орошения слоя водой. Измерения на промышлен-
ной установке проводились в процессе эксплуатации. Полу-
ченные результаты представлены на рис. 6.

Экспериментальные кривые зависимости температуры
Решетки от скорости газа достаточно убедительно подтвер-
ждают предполагаемый механизм заплавления отверстий ре-
шетки солью. На всех кривых отчетливо прослеживается пе-
реходная область, за пределами которой температура решет-
Ки стремится к температуре теплоносителя при уменьшении
скорости газа и к температуре слоя при возрастании этой ве-!
личины *.

Резкое повышение температуры решетки при скоростях!
ниже переходной области показывает, что в данном случая
имеет место снижение скорости движения частиц непосред-!
ственно на решетке и обмена количеством движения и теплом
со всей массой частиц в слое. Выше предельного значения]
температура гела решетки практически постоянна и зна-
чительно ниже температуры топочных газов. Разность между
темпера 1\рой тела, решетки и теплоносителя падает с увели-
чением размеров частиц слоя. Для полидисперсного хлори-|
стого калия эта разность, при прочих равных условиях, зна-|
чительно ниже, чем для материала узкого фракционного со-1
става.

Весьма существенно, что для материалов типа хлористого!
калия граница переходной области резко выражена: значв’
ние скорости, ниже которой наблюдается заплавление ре-!
шетки, равно ~1,4 м/сек, при скорости от 1,5 м/сек и выше,
решетка практически чистая. При дальнейшем увеличении!
скорости, начиная с ~ 1,8 м/сек, значительно возрастает вы-
нос. Таким образом, рабочий диапазон изменения скорости!
сравнительно узок и в данном случае ограничивается интер-1
валом от 1,5 до 1,7 м/сек.

Установленная выше особенность процесса показываем
что при его регулировании нельзя изменять скорость газа!
Оптимальное значение этой величины устанавливается в кая
ждом отдельном случае и должно поддерживаться постоям
ным с отклонениями не более ±10—15%. 1

Отметим также, что оптимальная скорость газа для поли!
дисперсного материала Ураб соответствует весьма высоким
числам псевдоожижения. Для хлористого калия, например!
число псевдоожижения составляет 25 при расчете Укр па
формуле Тодеса. С увеличением размеров частиц отношения
Ураб к Укр уменьшается и для частиц размером 1—3 мм со!
ставляет 3—5. <

Существование переходной области в известной степени
подтверждается исследованиями Н. И. Дондукова и А. Н. Кор]
нилаева, которые обнаружили две области режима псевдо!
ожижения монодисперсного слоя, различающихся темпов
изменения скорости движения частиц в зависимости от скорД
сти газа в слое. Путем измерения скорости движения мечц!
ных частип было установлено существование «оптимальной!
скорости газа, выше которой приращение скорости частице

* Этим же приемом можно воспользоваться для опенки тффективн!
сти различных конструкций газораспределительных решеток, а также дд
обнаружения мертвых зон на ее поверхности.
становится менее зависимым от скорости газа. Число псевдо-
ожижения, соответствующее границе двух режимов, нахо-
дится в пределах 2—3 для частиц диаметром от 1 до 2,8 мм,
что довольно близко совпадает с граничной скоростью, по
нашим данным, для керамзитового песка со средним диамет-
ром частиц 1,2 и 4,3 мм. Для мелкого песка — dcp=0,56 мм
и для полидисперсного хлористого калия число псевдоожи-
жения, соответствующее этой границе, как уже отмечено, зна-
чительно выше.

Характер движения частиц в прирешетной зоне исследо-
вал Ойгенблик с сотрудниками методом прямого измерения
локальных коэффициентов теплоотдачи от поверхности к слою
на холодных моделях. Характер их весьма близок к измене-
нию температуры решетки. Еще более наглядна аналогия
рассматриваемых зависимостей при расчетном определении
температуры решетки по экспериментально измеренным а.

Если пренебречь градиентом температуры в теле решетки,
то отношение /реш/^сл, исходя из уравнения теплового баланса
процесса, будет равно

феш

/ Щ ±--------1" Пел

‘реш /сл

/сл «г + Исл

где Zpeui, tCJ, и tr — температуры решетки, слоя и газов, по-
ступающих в слой;

асл и аг — коэффициенты теплоотдачи от решетки к
слою и от газов в подрешеточном объеме
к решетке.

ВЫНОС из слоя

Вынос материала из слоя является итогом ряда процес-
сов. Мелкие частицы уносятся за счет положительной разни-
цы скоростей газа и скорости витания — кинетический вынос
[112—114]. При подбрасывании пакетов частиц и отдельных
крупных частиц на определенную высоту происходит их ча-
стичное разрушение. Крупные частицы из разрушившихся па-
кетов, исчерпав свой запас кинетической энергии, возвра-
щаются в слой, а мелкие частицы уносятся с потоком газа.
В верхней зоне надслоевого пространства, находящейся выше
максимальной высоты выбросов, транспортирование твердых
частиц осуществляется за счет положительной разницы ско-
ростей газа и скорости витания частиц. Слой оказывает из-
вестное сопротивление переносу мелких частиц к поверхно-
сти, поэтому часть мелких фракций задерживается в слое.

Существует некоторая как бы равновесная концентрация
Мелких фракций, зависящая в общем случае от скорости газа.
поскольку с ростом скорости увеличивается порозность слоя
и соответственно уменьшается сопротивление диффузии ме-,
лочи к его поверхности. Однако подобное явление ограничи-'
вается низкими числами псевдоожижения. Для развитого
псевдоожиженного слоя при высокой интенсивности переме-
шивания диффузия мелочи к поверхности слоя уже не яв-
ляется определяющим фактором, что проявляется в идентич-
ности гранулометрического состава слоя и уноса в нижней
зоне надслоевого пространства [114, 115].

Высота слоя оказывает влияние на унос также при очень
высоких слоях в результате преобладающего влияния неодно-
родности псевдоожижения [ИЗ, 116—118]. Расчет уноса из
аппарата должен основываться на закономерностях, описы-
вающих кинетический вынос мелких частиц при условии, если
высота аппарата превышает высоту, необходимую для сепа-
рации инерционных выбросов.

Для расчета уноса предложен ряд полуэмпирических вы-
ражений [119—123],

Не останавливаясь подробно на рассмотрении этих зави
симостей, отметим, что результаты расчетов по отдельным
формулам различаются на порядки и вряд ли могут быть на-,
дежно использованы при решении прикладных задач.

Значительные затруднения возникают при расчете уноса
применительно к сушке солей, так как укрупнение соли в
слое, перехват части уноса во влажной завесе над фронтом
слоя и применяемое иногда обеспыливание продукта путем
возврата циклонной пыли на загрузку приводит к существен-
ному изменению гранулометрической характеристики мате-
риала. Оценить степень этого изменения пока не представ-
ляется возможным, поэтому любой способ расчета выноса из
слоя при сушке солей может дать лишь весьма приближен-
ные результаты.

В тех случаях, когда имеется представительная проба ма-
териала, ориентировочный расчет выноса может быть выпол-
нен на основании экспериментальных определений на лабора-
торных моделях. При этом скорость газа (а, следовательно, и
число псевдоожижения) должна быть одинакова на промыш-
ленных и лабораторных установках, а диаметр последних ре-
комендуется принимать не менее 200 мм [118].

Если при технологическом процессе, протекающем в про-
мышленном аппарате, существенных изменений грануломе-i
трического состава материала не происходит, то лаборатор-|
ные опыты по определению уноса можно проверить на та#
называемых «холодных» моделях.

При развитом псевдоожижении унос каждой фракции ча-j
стиц можно считать прямо пропорциональным их средней от-,
носительной концентрации в слое. Как показано в работе
О. Б. Цитовича [124], если выбрать надслоевое пространство
таким, что унос «крупных» частиц, а тем более «пакетов»,
будет пренебрежимо мал, то общую величину уноса можно
считать прямо пропорциональным концентрации «мелочи» в
слое. Если для непрерывного процесса известна концентра-
ция «мелочи» в слое, то определяемую на основании лабо-
раторного исследования величину уноса можно непосред-
ственно использовать для расчета уноса в промышленном не-
прерывном процессе, принимая приближенное уравнение
М. Лева [2], либо более точное выражение О. М. Тодеса и
О. Б. Цитовича [125].

Однако обычно концентрация «мелочи» в слое заранее
неизвестна, и расчет приходится вести по начальной кон-
центрации мелочи в исходном продукте, поступающем в аппа-
рат. В этом случае линейная зависимость уноса от концен-
трации уже не имеет места.

Если, например

Со + Свых

исл-----Q

то из балансовых уравнений уноса [124]

Fgy = g0C0 йвыхСвых
Fgy = go~ goux
Fgy = kGCcl

где F — площадь сечения аппарата, м2;

gy — величина уноса, кг/ (м2 • ч);

g0 —начальное количество материала, поступаю-
щего в аппарат, кг/ч;

ёвых — количество материала, выходящего из аппа-
рата, кг/ч\

Со, Сел, Свых — доля «мелочи», соответственно, в поступающем,
в слое и выходящем из аппарата материале;

G—количество материала в слое, кг\

& —константа уноса, 1/ч
можно получить

(Fgy)2 - [go + (Со + 1)] Fgy + goCokG = О
откуда:

Fn 1 4. kG . nl4.1/[go + *G(Co + 1)]2 „гьг ГП

Fgy= 2-|go + ~2_ (Со+ 1)J ± у ---4--------goCokG (1)

Очевидно, что можно не принимать во внимание мнимые
корни, и что с ростом goCo должно возрастать Fgy, тогда
вместо (1) можно написать:

р 1 L и. kG -4.nl i/[go + feG <со + 1)]= „ ...

Fgy — g-1 go + —%- (Co + О I - I/ —j goCokG (2)
Максимальное значение Fgy возможно в том случае, если
второй член в выражении (2) будет равен нулю:

Fgy =VgocokG (3)

умакс 1

К этому же выводу, на основании обширных эксперимен-
тальных данных пришли М. М. Фридланд и А. И. Скобло
[119], известное эмпирическое уравнение которых также со-
держит пропорциональность gy ~ У Со-

На основании изложенного выше, можно переходить от
измерений уноса в периодическом процессе на лабораторной
модели к расчету величины уноса для непрерывного процесса
в промышленных аппаратах.

Для этого, по известному выражению М. Лева [2], пред-
ставляющему экспоненциальный характер зависимости уноса
«мелочи» во времени т при данной скорости газа

С = Соехр(— kt)

на лабораторной модели определяют количество уносимой
мелочи при различном времени продувания. Затем графиче-
ски определяют константу уноса k и по уравнению (3) рас-
считывают максимальную величину его.

Для расчета инерционного уноса предложено уравнение,
описывающее распределение концентраций в надслоевом про-
странстве

60z / 3z \

Сг = Со I ехр- + С02 ехр /-\ (4)

1/ ~Г~---1 I 1/ —--------------1 I

г I^muh \ г Умин /

где с0| и ст — концентрация материала соответственно на по-
верхности слоя и на границе между зоной вы-
бросов «пакетов» и отдельных инерционных
частиц;

V и Инин — рабочая и начальная скорости псевдоожиже^
ния;

z —высота надслоевого пространства [124].

Поскольку сО1/со2~50+100, на основании уравнения (4),,
рациональная высота пространства, практически обеспечи-.
вающая достаточное снижение выбросов «крупных частиц»,
составляет для промышленных установок 760—1000 мм.

Эмпирические зависимости для оценки рациональной!
высоты надслоевого пространства предложены Ф. ЗензоЦ
и Н. Уэйлем [126], В. И. Игнатьевым, Л. Д. Кроппом ri
Г. Е. Михалем [127], однако эти данные, по указанию самизд
авторов, можно рассматривать лишь как весьма прибли^
женные.

В то же время очевидно, насколько важно правильно вы*
брать геометрию сепарационной зоны промышленного аппа-
36
рата для эффективной сепарации уноса в надслоевом про-
странстве.

Многочисленные работы содержат рекомендации по сни-

жению уноса частиц путем расширения надслоевого про-

странства, но конкретные предложения по выбору и проек-

тированию такого расширения
нами, совместно с Черкезом,
были проведены специальные
опыты по изучению уноса из
аппаратов с различным углом
расширения надслоевого про-
странства. Эксперимент осу-
ществлялся на лабораторной
модели диаметром 100 мм и
высотой цилиндрической части
2150 мм\ цилиндр состоял из
четырех царг, что позволило
менять общую высоту надслое-
вого пространства. Были ис-
следованы конические расши-
рители с высотой 500 мм (плюс
верхний цилиндр высотой
200 мм) и углом раскрытия
16, 22, 28 и 34°.

При измерении запылен-
ности надслоевого простран-
ства по описываемой ниже ме-
тодике было показано, что наи-
большее снижение уноса ча-

отсутствуют. Ввиду этого,

высота надс/юеВого пространства
(от решетки), мм

Рис. 7. Распределение запылен-
ности газового потока по высоте
промышленного аппарата для
сушки хлористого калия при нор-
мальном отборе (----) и повороте

отборного устройства (----) при

различных скоростях газа в слое:
1 — 1,65 м/сек.-, 2—1,5 м/сек', 3-1,38 м/сек.

стиц достигается при угле рас-
крытия 22°. Это может быть
объяснено тем, что происходит
наибольшее снижение скорости
газа при безотрывном потоке
в диффузоре.

Изучение оптимальной вы-

соты сепарационной зоны и ве-

личины уноса материала проведено Г. С. Черкезом и авто-

рами на промышленной установке для сушки хлористого ка-
лия на Калушском калийном комбинате. Испытания прово-
дились в условиях непрерывной работы установки. Запылен-

ность газового потока определяли по высоте аппарата и на
выходе при изменении скорости газа от 1,22 до 1,65 м]сек и
сопротивления слоя от 450 до 600 мм вод. ст.

Для определения запыленности использован наиболее
приемлемый для промышленной установки метод внутреннего
фильтрования {через патрон с фильтровальной бумагой при
соблюдении равенства скоростей газа в отборной трубке и
данном сечении аппарата [115—117]}.

Характерные кривые распределения запыленностей по вы-
соте надслоевого пространства аппарата показаны на рис. 7.

Таким образом, произвольный выбор скорости газа в ши-
роком диапазоне чисел псевдоожижения недопустим для про-
цессов сушки, проводимых при температуре теплоносителя,
близкой к температуре плавления или разложения высуши-
ваемого материала.

В зависимости от фракционного состава слоя (повторим,
что гранулометрическая характеристика солевых продуктов
изменяется в процессе сушки) существует определенный ин-
тервал рабочих скоростей газа: ниже границы этого интер-
вала возможен перегрев материала на решетке и ее заплав-
ление. Верхняя граница зависит от допустимого выноса мате-
риада слоя.

Диапазон рабочих скоростей газа в слое возможно оха-
рактеризовать пока лишь на основе обобщения имеющихся
экспериментальных данных и опыта освоения промышленных
установок.

МЕХАНИЗМ ГРАНУЛЯЦИИ ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ РАСТВОРОВ

Обезвоживание растворов в кипящем слое сопрово-
ждается, как правило, образованием гранулированного
материала. Этот процесс состоит из сложного комплекса яв-
лений — роста зерен за счет отложения на поверхности рас-
творенного вещества, так называемый нормальный рост, агло-
мерации частиц, появления новых частиц при дроблении гра-
нул или при выделении вещества из раствора, укрупнение
осколков за счет нормального роста и др.

Очевидно, что реализация промышленного процесса осно-
вана на стабилизации гранулометрического состава слоя, а
также возможности его регулирования в соответствии с тех-
нологическими требованиями.

Заметим при этом, что укрупнение частиц материала в
общем случае позволяет увеличить удельную производитель-
ность благодаря соответственному повышению количества
теплоносителя, вводимого в слой; вынос из слоя при этом
также снижается.

Стабилизация во времени процесса, включающего явле-
ния, направленные как на укрупнение, так и на уменьшение
размеров частиц, предполагает существование между ними
динамического равновесия. С учетом непрерывного ввода
раствора и выгрузки материала при постоянном весе и со-
ставе слоя количество новых центров должно компенсиро-
вать убыль частиц за счет выгрузки [128].
В тех случаях, когда количество возникающих новых
центров образования гранул недостаточно для стабилизации
процесса, их вводят извне, в виде мелкого материала, так
называемого рецикла [25, 46, 129—131].

Большинство процессов обезвоживания по способу
ВНИИГа осуществляется по так называемому безрецикло-
вому методу [107, 108].

Поэтому одной из важнейших задач в разработке и осво-
ении метода является раскрытие закономерностей образова'
ния гранул и возможности его регулирования. Соответствую-
щее исследование применительно к способу ВНИИГа было
проведено О. М. Тодесом, Ю. Я. Каганович и С. П. Нали-
мовым.

Математическая модель процесса может быть представ-
лена, исходя из следующих соображений.

Если предположить, что весь подаваемый раствор рас-
пределится по поверхности частиц в слое F (в л«2), то средняя
линейная скорость роста гранулы X (в м/ч) будет равна!

, ^dR_ G
dx • ATBF

где R — радиус частицы, м;

Дтв — плотность вещества, кг1м\

G — количество выделяемого вещества, кг]ч\

F — поверхность гранул в слое, м2.

Второй характеристический параметр процесса — среднее
время пребывания .материала в слое=—т. Из величин А и тср
выведем еще один характеристический параметр Rcp, имею-
щий смысл среднего линейного прироста гранулы за время
пребывания в аппарате:

/?ср = АТср

При исследованиях скорости роста гранул Шахова [21] и
Маркварт, Ванечек и Дрбоглав [133] постулировали зависи-
мость K=dR/dx=kR и получили экспоненциальный закон ро-
ста гранул R=Rne~kT. Ряд исследователей предполагает неза-
висимость скорости роста гранул от их размера, т. е. dRIdx =
= const [134, 135]; Гриммет с сотр. [136] выразил скорость ро-
ста в виде сложной зависимости X от R, промежуточного ме-
жду первым и вторым порядком. Если считать скорость ро-
ста постоянной, то величина X будет определяться суммарной
поверхностью частиц слоя и распределением их по размерам.

Введем счетную функцию распределения частиц по раз-
мерам

4=pW)<W = /(»)*
где dn — число частиц, линейные размеры (радиусы) кото-
рых лежат в пределах от R до R+dR, а объем

с— у/?3 (для шара у = у л)

^соответственно в пределах от v до v+dv

^макс °макс

J dn - J р (/?) dR = J f (v) dv = Л
о о

где N — полное число частиц слоя

dv = Зу/?3 dR-=S dR

где 5=34/3л/?2=Зл'/з1/:/»—наружная поверхность единичного
зерна.

Полная поверхность зерен слоя:

F = | Sdn = | Зу/?2р (/?) d/? = J 3y'*vlsf(v)dv

Полная масса всех зерен слоя М, соответственно, выра-
зится как

^макс

М = Дтв J у/?3р (R) dR
о

Уравнение баланса прихода и расхода частиц в замкну-
той системе:

<5>

где ф(р)—функционал от функции распределения, описы-
вающий скорость изменения числа частиц дан-
ного размера в результате суммы процессов ро-
ста и уменьшения зерен.

При стационарном процессе:

«Эр п д (Хр) .
и

Примем скорость выгрузки каждой фракции пропорцио-
нальной числу частиц данной фракции, т. е.

g(R) = kp (R)

Интегрируя это выражение по всем фракциям, получим
для выгружаемой массы G:

G •= Дтв J vg (R) dR = ЛДТВ | у/?3р (R) dR
о
Сопоставляя это выражение с x=M/G, получим, что кон-
станта скорости выгрузки равна обратному среднему времени
пребывания материала в слое А = 1/тср.

При отсутствии процессов дробления и агломерации, т. е.
в том случае, когда происходит только нормальный рост гра-
нул, функционал сводится только к выгрузке и основное ура-
внение процесса примет вид:

а (ХР)__1

dR Тср

Если X=const и вводя /?о=Хтср интегрирование данного
уравнения даст:

—Б-

Число частиц слоя N при стационарном режиме должно
оставаться постоянным, тогда эта константа будет равна
N/Ro. Общее число выгружаемых частиц в единицу времени
равно

ОО

1 с n

[ р(/?)а/? = 2У_

Чср J Тср

и для поддержания стационарного процесса в слой требуется-
непрерывно вводить N/xcv частиц затравки бесконечно малого
радиуса.

В тех случаях, когда стабилизация осуществляется без
ввода внешнего радикала, очевидно, что в системе образуют-
ся за счет каких-то процессов новые центры гранулообразова-
ния — «внутренний рецикл».

Изучение закономерностей гранулообразовання, выясне-
ние механизма возникновения в системе новых центров про
водилось на основе обобщения большого экспериментального
материала, полученного при испытаниях на ряде опытных и
промышленных установок с масштабным переходом по пло-
щади решетки от 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 4,0 до 6,0 м2 [107, 128].
Наряду с использованием этих данных обработан ряд лите-
ратурных источников. В качестве модельного материала ис-
пользован раствор сульфата цинка. Для характеристики из-
менения гранулометрического состава материала приняты
нормированные кривые распределения по числу частиц в дан-
ной фракции, рассчитываемые по выражению:

Ап

-^•100
d?
Уместно отметить, что распространенный прием исследо-
вания закономерностей изменения гранулообразования по ве-
личине среднего эквивалентного диаметра в значительной сте-
пени экранирует особенности процесса и, прежде всего, роль
мелких фракций в изменении общей гранулометрической ха-
рактеристики слоя.

Рассмотрение большого экспериментального материала,
полученного при обезвоживании раствора в кипящем слое,
показывает, что численные кривые распределения материала

tf, мм

Рис. 8. Влияние температуры слоя на грануло-
метрический состав сульфата цинка при оро-
шении 1850 л/(л2 • ч) (площадь решетки аппа-
рата 0,83 л2):

1 - 150° С; 2 - 160° С; 3 - 180° С.

по размерам имеют, как правило, бимодальный характер. Та-
кой вид численных кривых характерен для абсолютного боль-
шинства процессов, изученных ВНИИГом; он также подтвер-
ждается данными других исследователей при пересчете гра-
нулометрического состава на численные кривые.

Образование двух пиков на кривых распределения свиде-
тельствует о динамическом равновесии процессов роста и
уменьшения зерен с предпочтительным образованием частиц
определенных размеров.

Для исследования динамики гранулообразования выберем
два основных показателя — температуру слоя и время пребы-
вания материала в слое. Такая методика позволяет оценить
влияние по существу всех основных переменных процесса, по-
скольку изменение времени пребывания осуществляется либо
изменением тепловой нагрузки и соответственно удельного
орошения, либо концентрации раствора. Наконец, при неиз-
менных режимных показателях, тСр можно варьировать, из-
меняя вес слоя.

Изучение влияния температуры слоя показало, что повы-
шение температуры, при постоянных значениях всех других
49
параметров процесса, приводит к росту мелких фракций, что
иллюстрируется данными, представленными на рис. 8 и 9.

В ряде литературных источников также отмечается умень-
шение размеров частиц при возрастании температуры слоя
[7, 130, 137—139]. Увеличение моды в области мелких фрак-
ций показывает, что повышение температуры стимулирует
процессы дробления.

Как уже было указано, влияние времени пребывания ма-
териала в слое исследовали путем изменения удельной произ-
водительности или концентрации раствора. Влияние высоты

Рис. 9. Влияние температуры слоя на
гранулометрический состав хлористого
калия:

1-90° С; 2-120° С.

слоя при неизменном теплотехническом режиме определяли
изменением веса слоя. Соответствующие экспериментальные
данные представлены на рис. 10 и 11. Во всех случаях с ро-
стом тСр увеличивается количество мелких фракций.

Следовательно, рассмотрение закономерностей изменения
гранулометрического состава слоя следует начинать с изуче-
ния механизма дробления гранул.

Дробление гранул может происходить за счет ударного
действия, паровзрывного эффекта, при испарении влаги в
порах и трещинах и тепловых напряжений, возникающих в ча-
стицах при ее неравномерном прогреве. В рассмотренном слу-
чае наиболее вероятно тепловое дробление, поскольку повы-
шение температуры резко интенсифицирует измельчение ма-
териала. Это подтверждается внешним видом раскалываемых
гранул — трещины и сколы характерны лишь для самых
крупных фракций.

Обезвоживание растворов в кипящем слое протекает
с периодическим изменением температуры на поверхности
частицы; частица охлаждается при соприкосновении с кап-
лями раствора в верхней части слоя и, опускаясь в приреше-
точную зону, вновь нагревается.

Многократные циклы нагревания — охлаждения происхо-
дят в диапазоне температур слоя /Сл и зоны орошения — /Ор-

Проведен [140] теоретический анализ термических напря-
жений, возникающих в шаре при периодически колеблю-
щейся температуре его поверхности Используя выражение

а, мм

Рис. 10. Влияние концентрации раствора на грануло-
метрический состав сульфата цинка при температуре
в слое 180° С и удельном орошении 2200 л{(м2-ч).
(Опыты проводились на промышленной установке с пло-
щадью решетки 3 л2):

/ — концентрация раствора 28 вес. %; 2—концентрация раствора
12 вес. %.

Гринберга [141] для максимальных скалывающих напряже-
ний, возникающих на поверхности шара при однократном по*
гружении в нагретую жидкость, О. М. Тодес вывел интерпо-
ляционную формулу, пригодную во всем интервале измене-
ния радиусов частиц и частот их нагревания

। с, Е со/?2

1 |макс 1 -о & 15а + со/?2

где S — максимальное скалывающее напряжение;

Е — модуль Юнга;

а — коэффициент Пуассона;

А/ — амплитуда изменения температуры;

а — температуропроводность гранулы;

R — радиус частицы.

Анализ этой формулы показывает, что частицы малых
размеров R j/d/co при малой частоте колебаний темпера-
туры успевают прогреваться и охлаждаться целиком, поэто-
му в них возникают незначительные градиенты температуры
и малые напряжения и они не раскалываются. Крупные гра-
нулы с » У(1/а прогреваются до глубины 2/0 = 2 У d/o, в
них возникают большие температурные напряжения, в ре-
зультате которых откалываются частицы масштаба 10.

Графическое изображение рассматриваемой зависимости
(рис. 12) показывает, что перегиб кривой происходит при
R = У15а/о, следовательно, можно полагать, что, начиная
с R/^>4lOi скалывающие напряжения не зависят от размера
частиц. Согласно такому механизму, гранулы могут нара-
стать до определенной величины /? = 10/q, после чего проис-
ходит дробление на один или несколько осколков порядка Iq.

Рис. 11. Влияние высоты слоя на гранулометрический
состав сульфата цинка при температуре в слое 160° С,
удельном орошении 1690 л/(л£2 • ч) и концентрации раст-
вора 30,9 вес. %:

1 — 370 мм вод. ст.; 2 — 290 мм вод. ст.

Следовательно, при графическом изображении функции g(R),
представляющей число частиц данного радиуса R на единицу
интервала dR, которые возникают или исчезают за среднее
время пребывания тСр, должен получаться один отрицатель-
ный пик, соответствующий исчезновению частиц R=lOlo/2, и
два положительных пика, обязанных появлению мелких ос-
колков /о и более крупных остатков (ядер), что и проявляет-
ся в бимодальном характере экспериментальных кривых рас-
пределения.

Если принять высоту кипящего слоя 0,4 м и среднюю ча-
стоту пульсационных движений порядка 1 гц, то о=2л1/сек =
=2,2- 104 ч~х. При теплопроводности материала гранул Лтв =
= 0,5 ккал/ (м • град • ч), объемной теплоемкости сртв =
= 400 ккал/(м3 • град) и температуропроводности а=»Хтв/срТЕ~
м2!4 ПОЛУЧИМ — Уа/в> 0,25 мм. Следовательно,
радиус дробящихся частиц /?Макс = 1О/о=2,5 мм. Эта оценка
близка по порядку к величине, наблюдаемой при обезвожи-

вании растворов цинкового купороса.

Для более детального исследования теплового дробления
гранул методика проведения опытов была изменена — слой
орошали водой в режиме, соответствующем тепловой нагруз-
ке при обезвоживании раствора. В этих условиях тепловое
дробление как бы отделяется от ряда сопутствующих процес-
сов при сохранении подобного состояния внешней поверхно-
сти гранулы. Результаты опытов при двух температурах слоя

260 и 210° С показаны на рис.
13. Сопоставление относитель-
ного уменьшения содержания
фракции со средним диамет-
ром 4 мм при 260 и 210° С со-
ответственно показывает, что
в первом случае интенсивность
дробления выше примерно в
1,5 раза.

Интенсификация дробления
с ростом температуры слоя хо-
рошо согласуется с теоретиче-
ским анализом процесса, со-
гласно которому максималь-
ные термические напряжения

прямо пропорциональны ам-
плитуде температурных колебаний. При постоянной темпера-
туре в зоне орошения эта зависимость проявляется в усиле-
нии дробления с ростом температуры слоя.

Как уже отмечалось, изменение среднего времени пребы-

вания материала в слое за счет изменения удельного ороше-
ния при постоянной концентрации раствора или концентра-
ции раствора при постоянном орошении действует так же,
как температура слоя — с ростом тср возрастает измельчение
материала.

Возрастание мелких фракций при увеличении тср таким
приемом следует отнести за счет повышения количества цик-
лов смены температуры на поверхности частицы при сохране-
нии неизменной частоты циркуляции от зоны нагревания к
зоне охлаждения и, соответственно, вероятности дробления
частиц.

В тех случаях, когда тср меняется с изменением высоты
слоя, появляется новый фактор — увеличение или уменьше-
ние расстояния между зоной орошения раствора и прирешет-
ной зоной. Соответственно происходит изменение не только
количества, но и частоты смены циклов нагревания — охла-
ждения частицы. Следовательно, можно ожидать, что влия-
ние высоты слоя должно более резко отражаться на изме-
нении гранулометрического состава материала. Однако прак-
тическая возможность регулирования гранулометрического
состава по высоте слоя ограничена, с одной стороны, мини-
мально допустимым значением высоты, при которой не нару-

Рис. 13. Изменение распределения частиц во времени (кривые 1—6 сняты
через каждые 30 мин):

I - при 210° С; II - при 260° С.

шается гидродинамический режим процесса, а с другой, —
рабочим напором дутьевых вентиляторов, обычно не превьь
тающим 1000—1200 мм вод. ст.

Рассмотренный механизм изменения гранулометрического
состава слоя и анализ процессов, лежащих в его основе, поз-
воляет таким образом наметить основные пути стабилизации
и регулирования гранулометрического состава — важнейшего
технологического параметра при обезвоживании растворов в
кипящем слое. Степень изученности позволяет решить эту
задачу лишь в качественном отношении, для количественных
же расчетов данных еще недостаточно.

Первым приближением к количественной оценке процесса
является метод графического дифференцирования экспери-
ментальных кривых p(R), позволяющий определить мощность
источников возникновения в системе новых частиц и их вы-
вода— стока [128, 140].

В основе такого подхода лежат следующие соображения.
При самопроизвольном дроблении частиц в слое на две не-
равные части, вероятность за единицу времени частицы объ-
емов и раздробиться на две части с объемом соответствен-
но о и и — v выразится:

Р (и; и) = Р (и; и — v) (5а)

Поскольку нет экспериментально установленной информа-
ции о характере функции P(u;v), можно поставить обрат-
ную задачу — по экспериментально промеренным значениям
счетной функции распределения p(R) определить общий
функционал /(т) источников и, тем самым, оценить характер
процессов изменения размеров частиц в слое.

С этой целью перепишем уравнение (ба) в развернутом
виде

(6)
и/\ •ср *ср

принимая, что <p(R) =kq(R). Первый член в правой части
выражает интенсивность источников образования новых цен-
тров грануляции и второй — интенсивность выгрузки.

Для удобства вычислений введем безразмерную перемен-

Тогда безразмерные распределения выгружаемого про-
дукта и возникающих частиц можно представить как:

ЯоР (R) - <j> (*)

Raq (R) = Q М

Перепишем уравнение (6) в окончательном виде:

Q(x) = <p(x) + -^- (7)

Математическая обработка экспериментальных данных,
полученных при непрерывном процессе грануляции по соот-
ношению (7), позволяет построить функцию источников мел-
ких гранул Q(x).

Проведенные исследования механизма грануляции и неко-
торых закономерностей процесса позволяют правильно оце-
нить экспериментальные данные, выбор оптимального ре-
жима обезвоживания и регулирование процесса в соответ-
ствии с технологическими требованиями.

Существующая степень разработки теории грануляции не
дает возможности пока решить главную задачу — определе-
ние функции распределения расчетным путем. Однако даже
качественная характеристика основных закономерностей весь-
ма полезна для практического освоения столь сложного про-

Рис. 14. Распределение гранулометрического состава различных ма-
териалов:

1-NaCl; 2-КС1; 3-СаС12; 4-MgCl2: 5-СаСОз; й-Na2SO4:8-ZnSO4.

цесса, который рассматривался до последнего времени лишь
со стороны нормального роста гранул.

Для разработки метода расчета функций распределения в
зависимости от условий процесса необходим большой комп-
лекс дальнейших исследований. Первоочередная задача — бо-
лее детальное изучение дробления и роста гранул при обез-
воживании различных веществ с различными физико-химиче-
скими свойствами. Последнее обстоятельство весьма суще-
ственно для разработки общей теории процесса, поскольку
наряду с однотипным бимодальным видом большинства кри-
вых распределения различных солей, наблюдаются сущест-
венные расхождения в диапазоне размеров частиц, соотноше-
ния пиков, количественного и даже качественного влияния
параметров процесса на изменение кривых и т. д. На рис. 14
представлены данные, полученные при обезвоживании
различных солевых растворов при практически близких
показателях (/сл, высота слоя, влагосъем). Обращает на себя
внимание весьма разнообразный характер кривых, от почти
не образующего гранул хлористого натрия до резкого роста
гранул при обезвоживании растворов хлористого магния. Еще
более усложняется поведение смешанных растворов, раство-
ров с примесями органических веществ.

Литература

1. С. С. Забродский, Гидродинамика и теплообмен в псевдоожи-
женном слое, Госэнергоиздат, 1963.

2. М. Лева, Псевдоожижение, Гостоптехиздат, 1961.

3. П. Р е б у, Кипящий слой, изд. ЦИИНЦветмет, 1959.

4. Н. И. Сыромятников, В. Ф. Волков, Процессы в кипящем
слое, Госметаллургиздат, 1959.

5. F. A. Zenz, D. F. Othmer, Fluidization and Fluid-Particle Systems,
New York, 1960.

6. П. Г. P о м а и к о в, Н. Б. Р а ш к о в с к а я, Сушка во взвешенном со-
стоянии, Изд. «Химия», 1968.

7. V. V о п ё с ё k, R. Drbohlav, М. Markvart, Fluidized Bed
Drying, London, 1965.

8. H. И. Г e л ь п e p и н, В. Г. А й н ш т е й н, В. Б. Кваша, Основы тех-
ники псевдоожижения, Изд. «Химия», 1967.

9. А. С. Гинзбург, В. Я. Резчиков, Сушка пищевых продуктов в
кипящем слое, Изд. «Пищевая промышленность», 1966.

10. К. Е. М а хор ин, А. Т. Тищенко, Высокотемпературные установки
с кипящим слоем, Изд. «Техника», 1966.

11. М. И. Бейлин, Сушка угля в кипящем слое, изд. ЦНИИТЭИУгля,
1965.

12. М. И. Б е й л и и, сб. «Применение кипящего слоя в народном хозяй-
стве СССР», изд. ЦИИНЦветмет, 1965, стр. 283.

13. М. Д. Кузнецов, И. Л. Непомнящий, Л. Л. Новицкий,
3. Г. Л я н п а я, Кокс и химия, № 8, 39 (1961).

14. В. Г. Зашквара, Г. Ф. Возный, Ю. Б. Тютюнников,
А. И. О л ь ф е р т, Применение процессов сушки углей в кипящем
слое в коксохимической промышленности, Изд. «Недра», 1967.

15. М. В. Лыков, Б. И. Л е о н ч и к, Распылительные сушилки. Изд.
«Машиностроение», 1966.

16. Применение кипящего слоя в химической промышленности. Тезисы
докладов, Изд. «Химия», 1965.

17. Всесоюзное научно-техническое совещание по интенсификации про-
цессов сушки в химической и смежных с нею отраслях промышлен-
ности, изд. ВСНТО, 1965.

18. Ю. Я. Каганович, Е. С. Грии-Гнатовский, М. В. Пота-
пов, А. Г. Злобинский и др., авт. свид. 138241; Бюлл. изобрет.,
№ 10 (1961)}.

19. Техника сушки во взвешенном слое. Химическое и нефтеперерабаты-
вающёё машиностроение, Серия ХМ-1, изд. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,
1966.

20. Ю. Я- Каганович, Е.С. Грин-Гнатовский, М. В. Потапов,
А. Г. Злобинский и др., авт. свид. 138241; Бюлл. изобрет., № 1Q
(1961).

21. Н. А. Шахов а, Автореф. докт. дисс., МИХМ, 1966.

22. С. М. Даиов, Г. А- Грошев, Н. Д. Кручинина, Г. В. Рыбин,
Хим, пром., № 6, 453 (1966).
23. Г. А. Грошев, С. М. Данов, Н. Д. Кручинина, Г. В. Рыбин,
Хим. пром., № 6, 56 (1967).

24. В. И. Гладу ш ко, Госплан С. М. УССР, ИТИ. Химическая промыш-
ленность. Усовершенствование технологии производства минераль-
ных удобрений, Киев, 1965, стр. 19.

25. В. И. Г л а д у ш к о, П. Т. Шевченко, Химия и технология мине-
ральных удобрений, Изд. «ФАН», Ташкент, 1966, стр. 226.

26. М. И. Быков, Н. И. Малый и др., авт. свид. 171797, 1965; Бюлл.
изобрет., № 11 (1965).

27. В. Ф. Волков, И. И. Шишке, авт. свид. 183190; Бюлл. изобрет.,
№ 13 (1966).

28. П. Г. До б р ы г и н, В. И. Давыдов, Г. Д. Я н к и н, авт. свид.
185852; Бюлл. изобрет., № 18 (1966).

29. Е. В. Доиат, авт. свид. 150103, 1962; Бюлл. изобрет., № 18 (1962).

30. Ю. Я- Каганович, А. Д. П е л ь ш, А. Г. Злобинский, авт.
свид 141861; Бюлл. изобрет., № 20 (1961).

31. Ю. Я. Каганович, О. Д. Афанасьев, М. Ю. Гаркави и др.,
авт. свид. 123952; Бюлл. изобрет., Xs 22 (1959).

32. А. А. Корягин, Б. С. Сажин, С. М. Данов и др., авт. свид.
201233; Бюлл. изобрет., Xs 17 (1967).

33. П. Д. Лебедев, М. В. Лыков, Б. И. Л е о н ч и к, О. Д. Дани-
лов, авт. свид. 153237; Бюлл. изобрет., Xs 4 (1963).

34. В. Э. Л и с а й, Б. А. К о с т и ц и н, В. Н. У р а з о в с к а я, авт. свид.
185272; Бюлл. изобрет., Xs 16 (1966).

35. М. В. Лыков, К> П. Д е р е в щ и к о в а, И. Л. Гофман и др., авт,
свид. 160165; Бюлл. изобрет., Х° 3 (1964).

36. Ю. А. Майзель, М. В. Лыков, сб. «Промышленность удобрений и •
серной кислоты», Труды НИУИФ, вып. 1—2, 1967, стр. 53.

37. М. Ф. Масловский, Н.. Н. Варыгин, Авт. свид. 124366, 1959;
Бюлл. изобрет. Х° 22 (1959).

38. А. Г. П у с ь к о, А. П. С н у р и к о в, В. М. Ю р е и к о, авт. свид.
165305; Бюлл изобрет., X» 18 (1964).

39. А. Г. П у с ь к о, А. П. С н у р и к о в, В. М. Ю р е н к о, авт. свид.
165540; Бюлл. изобрет., Xs 19 (1964).

40. А. Г. Пусько, П. П. Цы б, Г. И. Титова, авт. свид. 154543; Бюлл.
изобрет., Хв 19 (1964).

41. П. Г. Ром анков, Н. Б. Рашковская, В. Е. Бабенко,
А. Д. Гольцикер, 3. А. Березовская, И. В. Поваров,
П. А. Яблонский, авт. свид. 150425; Бюлл. изобрет., Xs 18 (1962).

42. А. П. С и у р и к о в, А. Г. Пусько, М. А. Фишман, авт. свид.
164121; Бюлл. изобрет., Xs 14 (1964).

43. Н. А. Шахова, А. А. Рычков, авт. свид. 151300; Бюлл. изобрет.,
Хэ 21 (1962).

44. С. Г. Широков, В. Н. К и с е л ь н и к о в а, Я. Н. К р е й и д е л ь, авт.
свид. 165421; Бюлл. изобрет., X» 19 (1964).

45. Англ. пат. 962265, 1961.

46. Англ. пат. 901032, 1962.

47. Франц, пат. 1328974, 1962.

48. G. В о u j и, Франц, пат. 1275463, 1961.

49. Франц, пат. 7863?, 1962.

50. Фраиц. пат. 1399837, 1965.

51. V. Jara, V. VanScek, М. Markvart, чехосл. пат. 102821.

52. J. Т г о j а и, чехосл. пат. 102093, 1961.

53. Пат ФРГ 1115225, 1962.

54. Пат. ФРГ 883591, 1953.

55. Пат. ФРГ 1119232, 1961.

56. Пат. США 2579944, 1951.

57. Пат. США 2567959, 1951.

58. Я поиск, пат. 1352, 1963.
59. Японск. пат. 1353, 1963.

60. А. Г. Б а тюк, А. П. Снуриков, авт. свид. 137464; Бюлл. изобрет.,
№ 7 (1961).

61. А. М. Бабак, В. М. Соболев, авт. свид. 134201; Бюлл. изобрет.,
№23 (1960).

62. И. Г. Беспалов, Н. М. Плотникова, А. Д. Лыкин, Н. С. Г о-
р а нин а, авт. свид. 165119; Бюлл. изобрет., № 17 (1964).

63. А. Г. Голубев, А. И. Гурьянов, А. Ф. Галеев, авт. свид.
162462; Бюлл. изобрет., № 9 (1964).

64. Ф. 3. Грек, авт. свид. 128001; Бюлл. изобрет., № 15 (1960).

65. Ф. В. Грек, авт. свид. 130495; Бюлл. изобрет., № 15 (1960).

66. С. С. 3 а б р о д с к и й, И. Л. Л ю б о ш и ц, И. Ф. П и к у с, авт. свид.
157277; Бюлл. изобрет., № 17 (1963).

67. Ю. Я. Каганович, А. Г. 3 л о б и н с к и и, Е. М. Л я д н и к,
В. Е. Шипов, Н. Н. Дронин и др., авт. свид. 163534; Бюлл. изоб-
рет., № 12 (1964).

68. Ю. Я- Каганович, А. Г. 3 л о б и н с к и й, Е. М. Л я д н и к,
Н. Н. Дронин и др., авт. свид. 189347; Бюлл. изобрет., № 23 (1966)'.

69. И. Л. Любошиц, Е. С. Слободкин, авт. свид. 158239; Бюлл.
изобрет., № 20 (1963).

70. П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская, 3. А. Березовская,
И. В. Поваров, авт. свид. 139247; Бюлл. изобрет., № 12 (1961).

71. П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская и др., авт. свид. 170390;
Бюлл. изобрет., № 8 (1965).

72. Б. С. Сажин, И. Ф. Фокин, авт. свид. 157276; Бюлл. изобрет.,№17
(1963).

73. Н. А. Троян, Л. Б. Яновский, А. И. Фукс, авт. свид. 170389;
Бюлл. изобрет., № 8 (1965).

74. Н. А. Шахова, Б. И. Масеев, авт. свид. 107887; Бюлл. изобрет.,
№7 (1957).

75. Англ. пат. 968633, 1964.

76. Англ. пат. 881220, 1958.

77. Англ. пат. 892220, 1962.

78. Бельг, пат. 618788, 1962.

79. Пат. ГДР 23079, 1962.

80. Голландск. пат. 6400834, 1964.

81. Израильск. пат. 103655, 1963.

82. Пат. США 210793, 1878.

83. Пат. США 2638684, 1953.

84. Пат. США 2529366, 1950.

85. Пат. США 2629938, 1953.

86. Пат. США 3192068, 1965.

87. Герм. пат. 444847, 1927.

88. Пат. ФРГ 1136669, 1962.

89. Франц, пат. 1308289, 1961.

90. Франц, пат. 1311351, 1961.

91. Франц, пат. 1389594, 1965.

92. Японск. пат. 154116, 1962.

93. Японск. пат. 12491, 1960.

94. Н._ 3. Бондарь, А. С. Кузнецов, Труды Северо-кавказского гор-
но-металлургического института. Энергетика, вып. 20, Орджоиикид. м
1966.

95. М. Ф. Масловский, Хим. пром., № 11, 814 (1963) .

96. М. Ф. Масловский, Н. А. Шахова, Хим. маш., № 6, 27 (1959).

97. М. А. Виноградова, И. И. Забережный, И. С. Никитина,
Цветная металлургия. Бюлл. ЦИИНЦветмет, № 16, 33 (1962).

98. В. Э. Л и с а й, Б. А. К о с т и ц и н, В. Н. У р а з о в с к а я, Процессы
химической технологии. Гидродинамика, теплопередача и массопере-
дача, Изд, «Наука», 1965,
99. Я. 3. Ма л кии, В. П. Сухов, Цветные металлы, № 6, 28 (1965).

100. Е. S. Cooper, D. Е. Black, С. В. Amberson, Chem. Eng. Progr.,
61, № 7, 89 (1965).

101. R. I. Priestley, Chem.. Eng., 69 № 14, 63 (1962).

102. Ю. Я Каганович, Проблемы комплексного использования мине-
ральных богатств Кара-Богаз-Гола, Изд. АН Туркменской ССР, Аш-
хабад, 1959.

103. Ю. Я- Каганович, А. Г. Злобинский, Всесоюзное научно-тех-
ническое совещание по интенсификации процессов сушки в химиче-
ской и смежных с нею отраслях промышленности, изд. ВСНТО, 1965,
стр. 46.

104. Ю. Я. Каганович и др., Гидролизн. и лесохим. пром., № 6, 3
(1963).

105. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Хим. пром., № 5, 389
(1960).

106. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Техника сушки во взве-
шенном слое, изд. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, ХМ-1, вып. 2, 1966,
стр. 44.

107. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, С. П. Налимов, Хим.
пром., № 6, 47 (1967).

108. С. П. Налимов, Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, ЖПХ,
40, № 5, 1043 (1967).

109. С. П. Налимов, В. А. Се б алл о, Г. С. Черкез, Сопоставитель-
ные обзоры по отдельным производствам химической промышленно-
сти в СССР и за рубежом, вып. 1, изд. НИИТЭХИМ, 1967, стр. 3.

НО. С. П. Налимов, Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Анно-
тации НИР. Массообменные процессы, Изд. «Химия», 1968, стр. 80.

111. С. П. Налимов, Ю. Я. Каганович, Тезисы докладов Научно-
технической конференции ЛТИ им. Ленсовета, Изд. «Химия», 1967,
стр. 23.

112. Г. С. Черкез, О. Б. Цитович, Исследование структуры надслое-
вого пространства кипящего слоя, Труды ВНИИГа, вып. 52, Изд. «Хи-
мия», 1967.

113. Г. С. Черкез, О. Б. Цитович, Влияние скорости газа на струк-
туру надслоевого пространства кипящего слоя, Труды ВНИИГа, вып.
52, Изд. «Химия», 1967.

114. Г. С. Черкез, Ю. Я- Каганович, А. Г. Злобинский, сб. «Вы-
сокотемпературные эндотермические процессы в кипящем слое», Изд.
«Металлургия», 1968, стр. 121.

115. М. И. Фридланд, Хим. и технол. топлив и масел, Xs 7 (1962).

116. Г. С. Черкез, О. Б. Цитович, Тезисы докладов Юбилейной науч-
но-технической конференции молодых ученых Ленинграда по химиче-
ской технике, апрель 1968 г., Изд. «Химия», 1968.

117. Г. С. Черкез, Ю. Я- Каганович, А. Г. Злобинский, Труды
Донецкой конференции по высокотемпературным эндотермическим
процессам в кипящем слое, 1966.

118. W. К. Lewis, F. R. Gilliland, Р. М. Lang, Chem. Eng. Progr.,
Sump. Ser., 58(38) (1962).

119. M. И. Фридланд, А. И. Сквбло, Изв. вузов. Нефть и газ, Xs 1
(1960).

120. Е. В. Д о н а т, Хим. пром., Xs 2 (1962).

121. И. М. Разумов, Л. И. Ларионова, Хим. маш., № 1 (1961).

122. Б. И. Ар люк, Г. В. Телятников, Цветные металлы, Xs 7 (1963).

123. И. П. Ишкин, Е. Г. Дубиль, ЖПХ, Xs 1 (1965).

124. О. Б. Цитович, Автореф. канд. дисс., ЛТИ им. Ленсовета, 1969.

125. О. М. Тодес, О. Б. Цитович, Инж.-физ. ж., 9, Xs 5 (1965).

126. F. A. Zenz, N. A. Weil, Am. Inst. Chem. Eng. J., 4, Xs 4 (1958).

127. В. И. Игнатьев, Л. Д. Кропп, Г. E. M и x а л ь, сб. «Обогащение
и брикетирование угля», Xs 6, Изд. «Недра», 1967.
128. С. П. Налимов, Автореф. канд. дисс., ЛТИ им. Ленсовета, 1968.

129. В. Ф. Волков, А. М. Ильин, Г. И. Шишкин, Л. В. Хохлова,
Хим. пром., № 6, 52 (1967).

130. A. A. Jonke, V. J. Petcus, J. W. Lceding, S. Lawrosk, Nu-
clear Sci. a. Eng., 2, № 3, 303 (1957).

131. В. А. Лиикевич, Автореф. канд. дисс., ТПИ, Ташкент, 1967.

132. Н. А. Шахова, Хим. пром., Ns 6, 59 (1967).

133. М. Markvort, V. Vanecek, R. Drbohlaw, Brit. Chern. Eng.,
7, № 7, 503 (1962).

134. D. D. Dunlop, S S. G r i f f i n, F. F. Moser, Chem. Eng. Progr.,
54, № 8, 39 (1958).

135 B. S. Lee, S. C. Chu, A. A. Jonke, Am. Inst. Chem. Eng. J., 8,
№ 1, 53 (1962) .

136. F. S. Grimmett, Chem. Eng Progr. Simpos. Ser., 62, № 67, 93,
1966.

137. О. M. Тодес, Проблемы кинетики и катализа, вып. VII. Изд. АН
СССР, 1949, стр. 137

138. Т. Г. Реп ей ков а, В. А. Копылов, Хим. пром., № 6, 462 (1965).

139. А. С. Огиенко, П. Г Романков, Н. Б. Рашковская, Цвет-
ные металлы, № 9, 51 (1967).

140. О. М. Тодес, Ю. Я- Каганович, С. П. Налимов, В, А. Се-
ба л л о, ТОХТ, 2, Ns 3, 405 (1968).

141. G. G г й n b е г g, Z, Phys,, 35, 538 (1926).
Глава II

ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ
И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

СУШКА СОЛЕЙ ПОСЛЕ ФИЛЬТРОВАНИЯ
ИЛИ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

СУШКА ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

До последнего времени в СССР и за рубежом сушка хло-
ристого калия производится в барабанных сушилках при вла-
госъеме, не превышающем 50—60 кг/(ти3-ч) и, в среднем, со-
ставляющем 35—45 ка/(л/3-ч). Использование барабанных
сушилок для многотоннажных калийных производств связа-
но, таким образом, с необходимостью больших затрат ме-
талла и объема производственных помещений.

Конечная влажность соли после сушки в барабанах под-
вержена значительным колебаниям, так как все изменения
нагрузки и влагосодержания сырого хлористого калия отра-
жаются соответственно на степени сушки. Наряду с этим’,
наблюдается значительное истирание кристаллов соли. Коле-
бания влаги в сухом продукте и повышение содержания мел-
ких фракций приводит к снижению качества продукции, по-
вышению слеживаемости, а также пылению при складских
операциях, транспортировании и внесении в почву.

Перечисленные недостатки барабанных сушилок послу-
жили основанием к разработке способа сушки калийных со-
лей в кипящем слое.

Впервые * в мировой практике сушка хлористого калия в
кипящем слое была осуществлена на Калушском калийном
комбинате на установке, разработанной совместно ВНИИГом
и комбинатом [1—4].

Хлористый калий на Калушском калийном комбинате про-
изводят из сильвинитовых руд методом растворения и после-
дующей кристаллизации. Полученный после вакуум-кристал-

* Калушская установка КС освоена в 1962 г.; в 1964 г. пущена уста-
новка КС на Березниковском калийном комбинате, производительностью
120 т/ч [4]. В США, по литературным данным, сушка хлорида калия в ки-
пящем слое впервые освоена в 1967 г. [5].
лизации хлористый калий обезвоживается в так называемых
декботах — периодически действующих аппаратах типа путч-
фильтра, откуда сырую соль направляют на сушку.

Состав сырой соли (в %) изменяется в следующих преде-
лах:

КС1....................

NaCl...................

MgCl2..................

Влага..................

85-93
10-5
0,2-0,3
7-15

Описание установки Калушского калийного комбината*

Работа установки (рис. 15) осуществляется следующим
образом. Топочные газы, полученные в топке при сжигании

Воздух

Рис. 15. Схема сушки хлористого калия:

/—воздуходувка; 2 —перекидной шибер для регулирования первичного и вторичного
воздуха; 3— топка; 4 — бункер; 5 —аппарат КС; 6 — забрасыватель; 7 — вертикальный
шнек для подъема циклонной пылн; 8 — циклон; 5 — батарейный циклон; 10— дымосос;

// — элеватор; 12 — приемник циклонной пыли; /3 —шлюзовый затвор.

природного газа, поступают через газораспределительную ре-
шетку в слой, в который непрерывно из бункера по ленточ-
ному питателю подают сырую соль. Сырая соль разбрасы-
вается механическим забрасывателем над фронтом слоя; су-
хой продукт также непрерывно, через шлюзовый питатель,
выгружается из аппарата. Газы, отсасываемые дымососом,
очищаются от пыли в циклонах и направляются затем на са-
нитарную очистку в скруббер, орошаемый водой.

Осуществлен автоматический контроль всех основных по*
казателей процесса: расхода первичного и вторичного воз-

* Проект установки разработай КБ комбината совместно с ВНИИГоМ.
духа и газа, температур топочных газов, слоя и отходящих
газов, сопротивления слоя, разрежения вверху аппарата, пе-
ред и после циклонов.

Процесс сушки полностью механизирован и автоматизи-
рован. Схема автоматического регулирования основана на
стабилизации температуры и высоты слоя. Поскольку сопро-
тивление слоя является единственным переменным слагае-
мым в общем сопротивлении системы, стабилизация этой ве-

личины обеспечивает постоянную про-
изводительность головного вентилято-
ра и, соответственно, скорость газа в
слое.

Для стабилизации температуры
слоя и его высоты предусмотрены два
независимых контура регулирования.
Регулирование температуры слоя осу-
щестзляется путем изменения расхода
сырой соди при воздействии на про-
изводительность ленточного питателя.
Датчиком служит малоинерционная
термопара, помещенная примерно на
высоте 150 мм от решетки. Поддержа-
ние заданной высоты слоя произво-
дится изменением числа оборотов
шлюзового затвора. На этой позиции
датчиком является дифференциальный
манометр мембранного типа. Регули-
рование расхода воздуха и газа осу-
ществляют дистанционно с помощью
КДУ. Для регулирования производи-

Рис. 16. Аппарат для
сушки хлористого калия:
/ — загрузочное устройство;
2 — аппарат КС; 3 — решетка;
4 — патрубок для выгрузки
продукта.

тельности головного вентилятора и

дымососа служат регуляторы лепесткового типа (распола-
гаемые на всасе). Перераспределение первичного и вторич-

ного воздуха производят также дистанционно с помощью пе-
рекидного шибера, установленного на разветвлении общего
воздуховода на линии первичного и вторичного воз-

духа.

Аппарат кипящего слоя (рис. 16) представляет собой
сварную емкость из обычной стали, разделенную газораспре-
делительной решеткой 3 (площадью 1,76 м2) на две части.
Надрешетная часть расширяется вверх под углом 11° для об-
разования сепарационной зоны. Ввод соли в аппарат произ-
водится с помощью механического забрасывателя лопастного
типа. На горизонтальном вращающемся ,валу установ-
лены четыре пластины, которые захватывают соль, падаю-
щую с ленты, и разбрасывают ее в плоскости, параллельной
решетке. Вращение вала осуществляется по часовой стрелке.
Забрасыватель расположен примерно на высоте 1000 мм над
решеткой в боковой стенке аппарата, непосредственно под
ленточным питателем. Необходимое число оборотов забрасы-
вателя подбирается опытным путем с тем, чтобы не допу-
скать попадания комков соли на противоположную стенку
аппарата и провала материала под забрасыватель. Опти-
мальное число оборотов составило 180 мин~х.

Решетка выполнена из целого листа жароупорной стали.
Были также испытаны решетки из чугуна и углеродистой
стали. Крепление решет-
ки осуществляется сле-
дующим образом. По пе-
риферии аппарата прива-
рено кольцо со специаль-
ным пазом для асбестово-
го шнура, на которое
укладывается решетка та-
ким образом, чтобы ме-
жду ней и стенкой аппа-
рата оставался зазор для
температурного расшире-
ния. Зазор заполняется
асбестовой прокладкой.
Сверху решетку прижи-
мают уголками с болто-
вым или клиновым креп-
лением. Съем и установ-
ку решетки производят
через боковой вертикаль-
ный люк. Живое сечение
решетки 7%, диаметр от-
верстия 6 мм. В первый
период работы была уста-
новлена решетка, так на-
зываемого, «сотового» ти-
па, с раззенковкой отвер-
стий на верхней плоско-
сти до скрещивания под
углом ~45° (рис. 17).

Предполагалось, что такой тип решетки обеспечит эффектив-
ное газораспределение и устранит возможность образования
мертвых зон между отверстиями. Однако оказалось, что ре-
шетки этого типа непригодны для сушки солей и других ма-
териалов, склонных к спеканию или разложению при пере-
гревании. В воронкообразных отверстиях (угол раскрытия
которых, из-за конструктивных соображений, не удается при-
нять менее 40—45°) наблюдается постепенное отложение
соли, забивка и заплавление. Поэтому решетку стали устана-
вливать раззенковкой вниз.

На установке Калушского калийного комбината применен
способ обеспыливания твердого хлористого калия путем воз-
врата циклонного продукта в узел загрузки. Использование
такого приема в данном случае обосновано сравнительно
высокой начальной влажностью соли. При смешивании цик-
лонного продукта и сырой соли происходит увлажнение тонко-
дисперсного материала. Мелкие увлажненные частицы, по-
падая в слой, алгомерируются в процессе сушки, в резуль-

тате чего, содержание пыле-
видных фракций в продукте —
хлористом калии резко сни-
жается. Оказывается, что сте-
пень укрупнения частиц па-
дает с уменьшением начального
влагосодержания и при исход-
ной влажности ~4—5% воз-
врат циклонного продукта на
загрузку не дает желаемого
эффекта.

При средней влажности
хлористого калия 10—11% со-
держание фракций — 0,16 мм
сокращается с 6—8 до 1—

1,5%.

Изменение характеристики
соли при сушке показано на
рис. 18. Для оценки влияния
дальнейшего повышения на-
чальной влажности содержание
вали до 18%.

Весьма важным свойством процесса, на основании кото-

Рис. 18. Гранулометрический со-
став соли:

/—до сушки в кипящем слое; 2 — после
сушки в кипящем слое при начальной
влажности соли 6%; 3 — то же при на-
чальной влажности 18%.

влаги искусственно увеличи-

рого разработана схема автоматического регулирования, яв-
ляется однозначная зависимость влагосодержания сухой соли
от температуры слоя. При испытаниях установлено, что со-
держание влаги в высушенной соли практически не зависит
от изменения производительности (при варьировании скоро-
сти газов или их начальной температуры) и начальной влаж-
ности и определяется практически заданной температурой
слоя. Экспериментально установленная зависимость влажно-
сти соли от температуры изображена на рис. 19.

Наряду с агломерацией пылевидных фракций, как пока-
зали многочисленные опробования, применение аппаратов КС

для хлористого калия обеспечивает высокую равномерность
сушки. Это достигается принятой схемой регулирования тем-
пературы слоя путем изменения нагрузки. Наличие буферной
Рис. 19. Зависимость конеч-
ной влажности от температуры
слоя.

емкости в виде бункера сырой соли сглаживает возможные
изменения нагрузки, поэтому колебания температуры слоя не
превышают ±3—5 град и, соответственно, влажность сухой
соли изменяется в пределах не более ±0,05—0,1%.

При испытаниях процесса установлен оптимальный диа-
пазон гидродинамического режима, ограниченный, с одной
стороны, минимальной рабочей скоростью газа, при которой
обеспечивается эффективная циркуляция частиц в приреше-
точной зоне, с другой, — максимальной скоростью, определяе-
мой допустимой величиной выноса из слоя.

Минимальная рабочая скорость газа определялась мето-
дом измерения температуры тела решетки (см. главу I).

Предварительно проводили изме-
рения в различных частях решет-
ки — на периферии и в центре.
Установлено, что температура ре-
шетки в центральной части вы-
ше, чем на периферии примерно
на 40 град, но общий характер
, изменения температуры тела ре-
шетки в зависимости от скорости
газа сохраняется в любой точке
замера. При скорости газа ни-
же 1,3—1,4 м/сек температура
решетки резко возрастает, стре-
мясь к температуре теплоноси-
теля. Начиная от скорости

1,4—1,5 м/сек и выше температура решетки остается практи-
чески постоянной, сравнительно близкой к температуре слоя.
Значительное возрастание выноса наблюдается при ско-
рости газа выше 1,8 м/сек. Таким образом, оптимальный
диапазон скорости газа ограничен сравнительно узким интер-
валом от 1,4 до 1,8 м/сек-, число псевдоожижения равно
14—18.

Запыленность газов, покидающих слой, при изменении ус-
ловий сушки не превышает 40—60 г/нмъ или 2—3% от про-
изводительности по сухому продукту. Потери за циклоном не
превышают 0,1 %.

В хлористом калии, производимом на Калушском калий-
ном комбинате, содержатся примеси хлористого магния. При
сушке в барабанных сушилках, хлористый магний частично
гидролизуется в результате локальных перегревов, особенно
в загрузочной части барабана. В результате гидролиза содер-
жание хлористого водорода в отходящих газах повышается в
среднем до 0,15 г/нмъ. При сушке в кипящем слое степень ги-
дролиза снизилась и содержание НС1 в газах упало до
0,03—0,05 г/нмъ, а после санитарной очистки 0,002 г/нмъ.
На основании проведенных испытаний разработан опти-
мальный режим работы установки, характеризуемый сле-
дующими показателями:

Температура, °C:
теплоносителя............................. 650—700

слоя..................................120—130

Скорость газа в слое, м!сек................. 1,5

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 550—650

Указанному режиму соответствует удельная производи-
тельность по сухому продукту 8000—9000 кг и испаренной
влаге — 850 кг с 1 м2 решетки в 1 ч.

Удельный расход природного газа и электроэнергии на
1 т сухой соли составляет 15 нм3 и 3,5 кет - ч, соответственно.

Установка КС Березниковского калийного комбината

Установка КС Березниковского калийного комбината пред-
назначена для сушки хлористого калия, получаемого флота-
ционным обогащением сильвинитовых руд [4, 6]. Проект вы-
полнен институтом Госгорхимпроект, проектная мощность ус-
тановки 100 т/ч по сухому продукту. Концентрат поступает
на сушку после центрифуг с начальной влажностью 4—5%.
Кристаллы соли покрыты пленкой первичных алифатических
аминов, используемых в качестве коллектора при флотации;
содержание аминов составляет 150—200 г/т. Содержание вла-
ги в сухой соли по ГОСТу не должно превышать 1 %; соль
не должна слеживаться и пылить при погрузке.

Описание установки. Схема установки и общий вид аппа-
рата КС показаны на рис. 20. Узел загрузки включает бун-
кер для влажной соли емкостью 10 м3, футерованный вини-
пластом для устранения залегания соли в бункере, и ленточ-
ный питатель с вариатором для регулирования количества
подаваемой в кипящий слой соли.

Для получения топочных газов соответствующей темпера-
туры установлена выносная топка, работающая на мазуте.
Подача мазута к горелке с паровым распылом осуществляет-
ся шестеренчатым насосом под избыточным давлением
8—10 ат.

Воздух подается в топку вентилятором ВМ-50/1200, а газы
и пары после сухой очистки в циклонах эвакуируются дымо’
сосом Д-15,5.

Очистка газов от пыли производится в две стадии: на пер-
вой ступени установлены циклоны ЦН из 8 параллельно ра-
ботающих элементов, на второй — для санитарной очистки
однополочный пенный аппарат.
Вывод продукта из аппарата КС производится, как пра-
вило, на уровне решетки при помощи шлюзового затвора.
В аварийных случаях продукт выводится из аппарата через
переливную течку, установленную на высоте 900 мм от газо-
распределительной решетки. Дальнейший транспорт продук-
та осуществляется системой шнеков и ленточных транспор-
теров.

Для обслуживания установки имеется диспетчерский
пункт, в котором размещены щит управления с приборами

Рис. 20. Схема сушки хлористого калия на Березниковском калийном
комбинате:

/ — воздуходувка; 2— топка; 3—загрузочное устройство; 4 — аппарат КС; 5—циклон;

6 — пеиный аппарат; 7 —дымосос; 8— аппарат для охлаждения; 9 — выгрузочное устрой-
ство; 10 — решетка.

автоматического контроля, дистанционного и автоматического
регулирования и мнемо-схема процесса.

Схема работы установки аналогична Калушской за ис«
ключением следующих позиций:

1) пыль, отделенную в циклонах, не возвращают на сме-
шение с сырой солью, а присоединяют к общему потоку су-
хого материала, идущего на склад;

2) высушенную соль охлаждают с использованием ее фи-
зического тепла для сушки части влажного концентрата.

Ретур циклонного продукта в данном случае оказался не*
целесообразным, так как при низкой начальной влажности
концентрата агломерация мелких фракций в слое сравни*
тельно невелика. Наряду с этим присутствие аминов на по-
верхности кристаллов также снижает слипание частиц, по-
этому возврат циклонного продукта привел бы лишь к на-
коплению пыли в системе и ухудшению работы пылеулавли-
вающих устройств.

Новым вариантом схемы, впервые реализованным на
установке Березниковского комбината, предусматривается ис-
пользование физического тепла сухой соли.

Обычно тепло сухого продукта не утилизируется, а при
необходимости охлаждение высушенного материала произво-
дится холодным наружным воздухом. В отдельных случаях
нагретый при. охлаждении материала воздух направляют на
сушку, но такой прием использования тепла высушенной со-
ли связан с рядом технических трудностей.

При новом способе охлаждения тепло горячей сухой соли,
выходящей из аппарата примерно при 120° С, используется
непосредственно для высушивания части влажного материа-
ла. Структура теплового баланса процесса показывает, что в
зависимости от температуры слоя при начальной влажности
в интервале 4—8% на нагрев соли расходуется от 30 до 55%
тепла. При дальнейшем повышении начальной влажности
доля затрат на нагрев соли соответственно уменьшается.

Использование тепла высушенной соли осуществляют с по-
мощью перемешивания ее с частью сырого материала, испа-
ряемая при этом влага удаляется из системы. Очевидно, что
для этой цели целесообразно использовать аппараты КС, од-
нако по ряду причин на установке Березниковского комби-
ната смешение проводят в шнеке без принудительного отвода
водяных паров, что, естественно, снижает эффективность опе-
рации.

При проектировании всех последующих сушильных уста-
новок на калийных фабриках предусмотрены специальные ап-
параты КС для этой цели.

Установлено, что конечное влагосодержание материала,
как и при сушке, определяется температурой слоя, но воз-
можность понижения температуры слоя ограничивается сте-
пенью насыщения воздуха водяными парами. При ф более
0,6—0,7 влажность охлаждаемой соли достигает 0,6—0,7%,
в этом случае слой комкуется и его нормальное псевдоожи-
жение нарушается.

Очевидно, что впрыск воды целесообразно заменить вво-
дом сырого материала. Соотношение потоков сухого горячего
и холодного влажного материала будет определяться темпе-
ратурой горячего материала, заданным конечным содержа-
нием влаги в готовой продукции и параметрами воздуха, по-
даваемого для псевдоожижения смеси. Методика расчета
этого процесса приведена в главе III.
На установке Березниковского комбината количество
влажного концентрата, добавляемого к соли, выгружаемой из
аппарата КС, составляет ~25%, температура охлаждения
~70°С, конечное влагосодержание 0,4—0,6%.

Новый способ утилизации тепла сухой соли позволяет сни-
зить удельное энергопотребление, в соответствии с долей сы-
рого материала, минующего сушку, повысить мощность су-
шильного агрегата на количество влаги, испаряемой за счет
тепла сухой соли, и значительно уменьшить расход воздуха
на охлаждение в сравнении с обычными способами.

Аппарат КС. Аппарат круглого сечения с цилиндрической
частью в зоне слоя и расширением сепарационной зоны. Ре-
шетка площадью 8 м2 выполнена из жароупорной стали
Х18Н9Т в виде 11 секторов, скрепленных в центре соедини-
тельной тарелкой. Толщина решетки 30 мм, диаметр отвер-
стия 5 мм, живое сечение 6,5%. Решетка опирается на пери-
ферийное кольцо и две балки круглого сечения, охлаждаемые
воздухом, отбираемым от головного вентилятора. Для того
чтобы исключить образование мертвых зон под балками ре*
шетку кладут на приваренные к балкам штыри высотой
~200 мм. Соединение секторов выполнено по типу замка—•
внахлест.

Выходящий из опорных балок воздух при 100—130° С ис-
пользуют для поддува под механическим забрасывателем.
Для этой цели служит щелевидное отверстие по всей длине
забрасывателя; ширина щели 20 мм. Количество воздуха, от-
бираемое от головного вентилятора и, соответственно, посту-
пающее под забрасыватель, составляет примерно 7—10% от
общего расхода.

Забрасыватель механический, лопастного типа располо-
жен на высоте 1800 мм от решетки, непосредственно под лен-
той питателя. Он установлен в аппарате таким образом, что-
бы исключить возможность обрастания солью площадки, с
которой соль сбрасывается при вращении лопастей; враще-
ние осуществляется по часовой стрелке. При изменении на-
правления вращения наблюдается подбрасывание соли вверх
и повышенный унос из слоя. Лопасти выполнены в виде 4-зуб-
чатых пластин, жестко закрепленных на валу забрасывателя.
Оптимальное число оборотов для аппарата диаметром
3200 мм, установленное опытным путем, составляет 250 мин-1.

Отверстия решетки с одной стороны раззенкованы под уг-
лом 45° на глубину 15 мм. В начале испытаний решетку укла-
дывали раззенковкой вверх. После 5 суток непрерывной ра-
боты аппарата было обнаружено, что та часть решетки, в ко-
торой воронкообразные отверстия находились снизу — чистая,
а на другой половине значительная часть отверстий заплав-
леиа солью. Забивка отверстий происходила постепенно. Вна-
чале в воронке образуется обращенный конус с отверстием в
центре, затем, постепенно, конус полностью закрывает отвер-
стие и в этом месте решетка заплавляется.

При расположении отверстий раззенковкой вниз решетка
остается практически чистой при непрерывной работе уста-
новки свыше 30 суток.

Для улучшения газораспределения в подрешеточном объ-
еме установлена отражательная стенка, сложенная из кир-
пича, высотой 800 мм. Установка отражательной стенки
устранила некоторую неравномерность кипения, визуально на-
блюдаемую при постепенном переходе слоя в псевдоожижен-
ное состояние. Кипение начиналось со стороны, противопо-
ложной направлению потока газа, и только при значитель-
ном возрастании скорости газа кипение распространялось по
всей площади. Установка отражательной стенки устранила это
явление и растекание газового потока стало равномерным.

Выгрузка сухого материала из аппарата осуществляется
через боковую течку сечением 450x450 мм, перекрываемую
секторным питателем с регулируемым приводом от двига-
теля постоянного тока.

Для аварийной выгрузки предусмотрена переливная теч-
ка, расположенная на высоте 900 мм от решетки. Приемная
воронка переливной течки установлена на наружной стенке
аппарата. Переливная течка перекрывается двойным затво-
ром типа мигалки.

Предусмотрен автоматический контроль: а) температуры
топочных газов, слоя, газов на выходе из аппарата после ци-
клонов и пенного аппарата; б) расхода первичного и вторич-
ного воздуха; в) давления на головном вентиляторе, под ре-
шеткой, разрежения в верху аппарата, до и после циклонов.
Кроме того, контролируется расход мазута и его темпера-
тура, расход воды на пенный аппарат и температура воздуха
на выходе из опорных балок.

Пуск установки производят в следующей последователь-
ности: включают дымосос, разжигают топку, пускают голов-
ной вентилятор, загружают подушку из сухой соли и после
нагревания ее выше 100° С начинают загрузку влажной соли
и одновременно выгрузку из аппарата сухой.

При остановке вначале прекращают подачу мазута и сы-
рой соли, перекрывают подачу воздуха в камеру горения, не-
которое время продувают слой, температура которого при
прекращении подачи сырой соли обычно повышается, остана-
вливают головной вентилятор и затем дымосос.

Регулирование процесса происходит путем стабилизации
температуры и высоты слоя. Стабилизацию температуры слоя
осуществляют соответственным изменением количества по-
даваемой соли. Для грубой регулировки процесса служит
шибер на буферном бункере; автоматическое регулирование
производят с помощью вариатора на приводе ленточного пи-
тателя.

Высота слоя поддерживается на заданном уровне пу-
тем изменения числа оборотов секторного питателя на вы-
грузочной течке. Расход воздуха и разрежение регулируют
дистанционно с помощью КДУ.

Рабочая скорость газа, при которой обеспечи-
вается эффективное псевдоожижение флотационного хлори-
стого калия составила 1,6—1,7 м/сек, таким образом, прак-
тически совпала со значением, установленным для сушки
хлористого калия, полученного при кристаллизации; при ско-
рости выше 1,7 м/сек вынос резко увеличивается. Следует от-
метить, что оба продукта различаются по содержанию мел-
ких фракций (—0,25 мм) и близки по содержанию макси-
мальной + 0,75 мм\ соответственно, средний эквивалентный
диаметр флотационного хлористого калия равен 0,162 мм и
кристаллизационного 0,11 мм. Совпадение оптимального зна-
чения рабочей скорости при различных значениях эквива-
лентного диаметра и, соответственно, чисел псевдоожижения
показывает, что определяющим параметром при выборе ско-
рости следует считать в данном случае максимальный, а не
эквивалентный диаметр частиц. Отметим при этом, что со-
держание максимальной фракции для обеих солей сравни-
тельно невелико и не превышает 5—7%. Преобладающее
влияние содержания крупных фракций подтвердилось в по-
следующем при попытках подмешивания к основному потоку
соли крупнозернистого хлористого калия со средним разме-
ром кристаллов 1-—2 мм. При добавке даже 4—6% крупно-
зернистого материала наблюдалась забивка решетки, хотя
значение числа псевдоожижения для данного случая, рассчи-
танного по величине среднего эквивалентного диаметра, со-
ставляло не менее 8—10.

Изменение гранулометрического состава.
При сушке флотационного хлористого калия агломерация мел-
ких фракций в сравнении с кристаллизационным продуктом
проявляется в меньшей степени, что вызвано присутствием
на поверхности кристаллов пленки аминов и более низкой
начальной влажностью соли.

Изменение гранулометрического состава происходит, глав-
ным образом, за счет фракций —0,1 мм, содержание кото-
рых уменьшается примерно в 2 раза. Содержание фракций
—0,1 мм до сушки составляет от 10 до 22%, в высушенном,
продукте не более 5—10%. Однако наиболее эффективный
способ получения обеспыленного хлористого калия при низ-
кой начальной влажности соли заключается в совмещении
сушки с классификацией.
При выбранном гидродинамическом режиме происходит
отдувка значительной части мелких фракций из слоя с после-
дующим улавливанием выноса в циклонах. Если отделить
циклонный продукт и направить его на грануляцию, то в
стандартном хлористом калии содержание пылевидного мате-
риала составит не более 2—3%. Такая соль отличается весьма
хорошей сыпучестью, не слеживается и, естественно, не пылит.

Следует отметить, что классификация по крупности сопро-
вождается некоторым обогащением материала по содержа-
нию основного вещества. Это явление обусловлено более гон*
кой структурой примесей хлористого натрия и нераствори-
мых, которые преимущественно выносятся из слоя. В среднем
содержание хлористого калия может быть повышено при от-
делении циклонного продукта на 1—1,5%.

Известная сегрегация материала в слое по крупности ус-
тановлена путем опробования выгрузки соли из аппарата по
нижней течке и через переливной порог. Гранулометрический
состав соли при двух типах выгрузки подтверждает, что вы-
грузочная течка в аппаратах КС при сушке солей должна
устанавливаться на уровне решетки без порога. Использова-
ние переливных течек допустимо лишь в аварийных случаях,
иначе неизбежно постепенное накопление укрупненных ча-
стиц на решетке.

Производительность аппарата. Как было пока-
зано, производительность аппарата КС определяется количе-
ством тепла, введенного в слой, следовательно для заданной
скорости газа и заданной температуры слоя максимальная
производительность может быть достигнута при максималь-
ной температуре топочных газов.

При сушке флотационного хлористого калия практически
установлена возможность устойчивой эксплуатации установ-
ки при температуре теплоносителя 650° С. Дальнейшее повы-
шение может вызвать заплавление решетки при неизбежных
колебаниях гидродинамического режима и других отклоне-
ниях в условиях промышленной эксплуатации. Для опти-
мальных условий, которым соответствует температура слоя и
газов 120—125 и 650° С и скорость газов 1,6 м/сек, произво-
дительность установки, согласно количеству тепла, отдавае-
мому в слое, составляет ~120 т/ч при начальной влажности
соли 4%. При работе со смешением сырой и высушенной со-
ли, производительность может быть повышена до 140—150 т/ч.

Фактическая производительность обогатительной фабрики
ниже мощности сушильной установки, поэтому последняя ра-
ботает, в основном, с неполной нагрузкой при пониженной
температуре теплоносителя.

Удельный расход топлива. Этот показатель при
прочих равных условиях также определяется температурным
режимом процесса; оптимальному режиму соответствует ми-
нимальный расход топлива.

При сушке флотационного хлористого калия удельный
расход мазута на 1 т концентрата при начальной влажности
4% составляет 6—7 кг без смешения и 4—5 кг при смешении
сырой и высушенной соли.

Неизбежные колебания в подаче и влажности сырой соли
отражаются на расходе топлива. При снижении нагрузки со-
ответственно снижают температуру теплоносителя, поэтому
самый высокий удельный расход топлива соответствует ми-
нимальной нагрузке на аппарат (рис. 21).

Рис. 21. Зависимость удельного расхода топ-
лива от производительности аппарата.

Вынос из слоя. Пылесодержание газового потока на
выходе из аппарата, определенное методом внутреннего филь-
трования (через патрон из фильтровальной бумаги) и пря-
мым взвешиванием циклонного продукта, составляет в сред-
нем 200—250 г!нм3 или 800—900 кг соли с 1 м? решетки в
1 ч, что соответствует ~8% от производительности при нор-
мальном режиме работы.

Запыленность газов после первой ступени очистки в цик-
лонах составляет 1,5—1,8 г/нмъ (при определениях методом
внутренней фильтрации, через патрон со стекловатой), и со-
ответственно к. п. д. циклонов — более 99 % •

Высокая степень очистки в циклонах первой ступени поз-
волила отказаться от предусмотренной в проекте сухой очист-
ки в две стадии *.

* При двухстадийной очистке в циклонах необходимо предусматри-
вать для первой ступени циклоны грубой очистки, чтобы суммарное со-
противление узла очистки не превышало рабочего напора дымососов, со-
ставляющего 250—300 мм вод. ст,
Исключение из схемы циклонов второй ступени обосно-
вано также некоторым обогащением товарной продукции.

В циклонном продукте второй ступени содержится до 5%
нерастворимых примесей и около 25% хлористого натрия. По
химическому составу этот материал представлен солями ма-
точного раствора, выделяющимися в процессе сушки. Отдув-
ка тонкодисперсных солей из товарного продукта снижает
содержание в нем нерастворимых примесей на 0,1—0,2% и
увеличивает содержание основного вещества на 0,2—0,3%.
Потери хлористого калия при этом не превышают 0,1% от
номинальной производительности или 80—100 кг соли в 1 ч.
Это количество улавливается в однополочном пенном аппа-
рате, орошаемом содовым раствором в количестве ~26—
28 м3/ч. Температура газов на входе в пенный аппарат
~110—120° С, на выходе — 50—55° С, содержание пыли на
выходе ~0,1 г!нм3 или 4—5 кг в 1 ч.

Описанная выше установка кипящего слоя была соору-
жена как опытно-промышленная с целью окончательной про-
верки способа сушки в кипящем слое и получения технико-
экономических показателей, необходимых для сравнения
способа с другими типами сушилок (барабанные, труба-
сушилка).

Введенная в эксплуатацию в 1964 г. эта установка до на-
стоящего времени работает практически непрерывно и без
всякого резерва обслуживает флотационную фабрику произ-
водительностью около 100 т/ч.

Наряду с аппаратом КС была одновременно сооружена
труба-сушилка на ту же производительность, работа которой
должна была доставить данные для сравнительной оценки
обоих способов. Полученные при кратковременной работе
трубы-сушилки материалы позволяют уже сейчас сделать
некоторые предварительные выводы, относящиеся к характе-
ристике ее работы. В отношении удельного расхода топлива
и электроэнергии оба способа сушки в пределах точности оп-
ределений можно считать равноценными. При этом отметим
следующее: оптимальный температурный режим сушки, обе-
спечивающий минимальное энергопотребление, поддержи-
вается при сушке в кипящем слое за счет автоматического
регулирования температуры слоя по загрузке. В трубе-су-
шилке, такое регулирование практически неосуществимо из-
за чрезвычайно малой продолжительности (не более 1 сек)
пребывания материала в зоне сушки. Таким образом, сред-
неэксплуатационные показатели удельного расхода топ-
лива при сушке в трубе-сушилке должны быть несколько
выше.

По таким показателям как истирание зерен материала
труба-сушилка уступает аппарату КС, так как в ней
образуется гораздо больше мелких фракций в сухом продукте
и ухудшаются его товарные качества.

Гранулометрический состав влажного флотационного хло-
ристого калия и сухого продукта после аппарата КС и тру-
бы-сушилки, представлены в табл. 3.

Таблица 3

Гранулометрический состав продукта
после аппарата КС и трубы-сушилки

Фракции, мм Аппарат КС Труба-сушилка
до сутки, вес. % после сушки, вес. % до сушки, вес. % после сушки, вес. %
+0,75 2,3 3,4 4,0 2,8
+ 0,50 12,8 16,4 23,7 15,0
+0,315 21,2 25,7 31,5 22,4
+0,25 21,9 28,0 22,5 21,6
-0,25 40,8 26,5 18,3 38,2

Потери хлористого калия в процессе сушки в трубе-су-
шилке выше, чем в аппарате КС. Если в последнем потери
продукта после циклонов не превышают 0,1% от производи-
тельности, то в трубе-сушилке они повышаются до 0,7—0,8%.

Есть также основание полагать, что при сушке в трубе-су-
шилке происходят значительные потери аминов, покрываю-
щих зерна флотационного хлористого калия, а это должно
привести к слеживаемости продукта.

Кроме того, объем производственных помещений при уста-
новке трубы-сушилки примерно в 1,5 раза больше, чем для
аппарата КС из-за возрастания высоты помещения.

СУШКА ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ

Создано несколько установок для сушки хлористого на-
трия в кипящем слое по способу ВНИИГа с производитель-
ностью от 2—5 до 20—25 т/ч.

До последнего времени сушка пищевой соли производи-
лась нагретым воздухом. Специально проведенные органами
здравоохранения опробования доказали возможность исполь-
зования для сушки топочных газов, полученных при сжига-
нии природного газа.

Приведем данные, характеризующие процесс сушки пище-
вой соли в кипящем слое на Калушском химико-металлурги-
ческом комбинате, на котором эксплуатируются два типа ус-
тановок КС (с выносной и встроенной топкой). Хлористый
натрий получают при комплексной переработке полимине-
ральных руд Предкарпатья на стадии выпарки щелока после
кристаллизации шенита. Пульпу хлористого натрия сгущают
и фильтруют на центрифуге, затем осадок промывают. Про-
мытый осадок поступает на сушку.

Средний химический анализ соли после сушки (в %):

К............................. 0,09 SOf“......................... 0,06

Mg............................ 0,02 Н2О.......................... 0,13

NaCl.........................99,13

Сушку производят до конечной влажности (0,1—0,2%).

Схема установки. Соль по ленточному транспор-
теру поступает в буферный бункер, футерованный винипла-
стом, и через регулируемый шибер направляется по ленточ-
ному питателю на загрузку в аппарат КС.

Установка с выносной топкой. Аппарат КС — квадратный
с газораспределительной решеткой 1050X1050 мм площадью
1,1 м2 и пневматическим забрасывателем (в виде наклонной
течки и с поддувом воздуха), расположенным в верхнем се-
чении аппарата. Решетка в аппарате выполнена из жароупор-
ной стали с круглыми отверстиями; ее живое сечение 7%.
Выгрузка производится через шлюзовой питатель, выгрузоч-
ная течка располагается на уровне решетки. Улавливание
пыли производят в последовательно работающих циклонах
системы СИОТ и НИОГАЗ; продукт, отбираемый в цикло-
нах, присоединяют к общему потоку сухой соли.

Выносная топка работает на природном газе; теплонапря-

жение топки 1,5 млн. ккалЦм3 • ч).

Рабочий режим процесса:

Температура, °C:
топочных газов........................ 600

слоя.................................... 120

Скорость газов в слое, м/сек ............ 1,0

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 500—560

Схема контроля и регулирования аналогична установкам
для сушки хлористого калия.

При сушке хлористого натрия в кипящем слое не наблю-
дается значительной агломерации мелких фракций в слое —
гранулометрические характеристики (табл. 4) сухой и

Таблица 4

Гранулометрический состав
влажной и сухой соли

Фракция, мм Влажная соль, вес. % Сухая соль, вес. %
+0,5 7,3 1,8
+0,315 46,0 28,0
+0,25 22,0 31,3
+0,16 17,7 ' 29,3
-0,16 7,0 9,6
влажной соли сравнительно близки. Отмечается некоторое
увеличение мелких фракций при сушке соли с низким началь-
ным влагосодержанием.

СУШКА РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПЕСКА

СУШКА НЕФЕЛИНОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Рудные концентраты (например, апатитовый и нефелино-
вый, фосфорная мука, продукты -обогащения металлических
руд) обладают рядом характерных особенностей, наклады-
вающих свой отпечаток на технику организации сушки в ки-
пящем слое. К этим особенностям, в первую очередь, надо
отнести следующие.

1. Высокая термическая устойчивость, допускающая при-
менение теплоносителя с температурой порядка 1200—1300° С.
Ограничение дальнейшего повышения температуры связано
в данном случае только с термической устойчивостью кон-
структивных материалов аппарата и газораспределительной
решетки.

2. Рудные концентраты, как правило, представляют со-
бой тонкодисперсный сыпучий материал, состоящий преиму-
щественно из фракций 0,07 мм.

Совершенно очевидно, что высокая дисперсность высуши-
ваемого материала должна учитываться также при выборе
типа газораспределительной решетки и ее основных характе-
ристик для снижения или даже полного устранения провала
через отверстия решетки.

3. При сушке рудных концентратов приходиться, как пра-
вило, иметь дело с испарением чистой воды (а не раствора)
с поверхности зерен. Для достижения заданной конечной
влажности материала процесс сушки можно вести при тем-
пературе в слое 100° С или ниже. При этом необходимо пом-
нить о высокой степени насыщения водяными парами, от-
ходящими из кипящего слоя газов, накладывающую допол-
нительные требования к выбору температуры слоя.

Указанные выше особенности сушки в кипящем слое руд-
ных концентратов были учтены при проектировании опытной
установки для сушки нефелинового концентрата.

При проектировании опытной установки были использо-
ваны данные, полученные при лабораторных исследованиях и
на пилотной установке по сушке фосфоритной муки, нефе-
лина и других аналогичных продуктов. Эти исследования под-
твердили возможность эффективной одностадийной сушки ма-
териалов этого типа при температуре теплоносителя 1200—
1300° С и при температуре слоя 95—110° С. Конечное влаго-
содержание высушиваемого материала при этих условиях не
превышает 0,1—0,3%.
Исследования аэродинамического режима проведены на
модели КС и на пилотной установке. Определены значения
критической скорости VKp и величина выноса из слоя в зави-
симости от скорости газа в слое. Экспериментальные значения
сравнивались со значениями критической скорости, получен-
ными по различным рекомендуемым формулам.

Ниже приведена ситовая характеристика нефелинового
концентрата, по которой производился расчет VI(p:

Фракция, мм..............+0,17 +0,147 -ф0,116 +0,081 —0,081

Нефелиновый концентрат, вес. % 28,8 11,3 16,1 16,1 27,7

Сравнение экспериментального значения ]/кр, равного
0,07 м/сек, со значениями, вычисленными по формулам раз-
личными авторами, следующие:

Лева [8]............................0,0125

Тодес и др. [9].....................0,011

Франц и Турм (по номограмме) [10] 0,014

Беранек и Сокол [11]........0,09

На пилотной установке в сочетании с расчетом опреде-
лены вынос из слоя и запыленность отходящих из кипящего
слоя газов при различных скоростях теплоносителя в слое
(табл. 5).

Таблица 5

Вынос из слоя и запыленность
отходящих из кипящего слоя газов
в зависимости от скорости

Скорость в слое, м/сек Вынос из слоя, кг/(м2-ч) Запыленность ОТХОДЯЩИХ из кипящего слоя газов, г/м3
0,2 3,3 4,6
0,3 15,3 14,2
0,4 46,1 32
0,5 112 62
0,6 230 105
0,7 407 161
0,8 700 243
0,9 1000 311
1,0 1400 390

Полученные предварительные данные легли в основу рас-
чета и проектирования опытно-промышленной установки КС,
которую испытывали при следующем режиме:

Температура, °C:
теплоносителя............ 700—1200

слоя................... 80—120

Скорость газов в слое, м/сек . . 0,25—0,7
Рис. 22. Схема установки для сушки нефелинового концентрата:
топка; 2 —загрузочное устройство; 3— аппарат КС; 4 — решетка; 5 — батарейный циклон; 6 —электрофильтр; 7 —дымосос;
в — транспортерная лента; 9 — выгрузочное устройство; 10 — воздуходувка.
Описание установки (рис. 22). Влажный кек с фильтров
поступает на механический лопастной забрасыватель, рас-
пределяющий материал по фронту слоя. Забрасыватель уста-
новлен на расстоянии 1600 мм от решетки. Наилучшее рас-
пределение материала достигается при числе оборотов забра-
сывателя 400 мин~х. Мощность электродвигателя 7 кет.

Сухой концентрат по течке поступает из аппарата КС в
выгрузочный шнек и далее на ленточный транспортер. Топка
горизонтальная, выносная. Объем камеры сгорания 4,4 м?
при диаметре 1500 лш.

Средства контроля и дистанционного управления смонти-
рованы на панелях в помещении операторной.

Аппарат КС прямоугольного сечения 2000x3000 мм имеет
площадь решетки 6 м2.

Газораспределительная решетка, состоящая из 10 отдель-
ных плит с ребрами жесткости, отлита из серого чугуна и име-
ет щелевидные отверстия шириной 2 мм. Живое сечение ре-
шетки при ширине щелей 2 мм составляет ~2%. В действи-
тельности оно больше указанного, так как ширина щелей не
одинакова. Сопротивление решетки равно 40—50 мм вод. ст.
Провал материала через щели решетки доходит до 10%.

Дутьевой вентилятор ВВД-9 подает 7500—8000 нмъ)ч воз-
духа при напоре — 650 мм вод. ст. Регулирование произво-
дительности осуществляется лепестковым регулятором на вса-
се с помощью КДУ- Мощность электродвигателя 34 кет.

Дымосос ЦАГИ № 8 обеспечивает полную эвакуацию га-
зо-паровой смеси из аппарата при подаче — 8000 нм?1ч воз-
духа и производительности аппарата 16—17 т)ч по сухому
продукту. Разрежение под сводом аппарата поддерживается
на уровне 10—15 мм вод. ст.

Пылеулавливающие устройства — батарейный циклон ВЦ
диаметром 259 мм, состоящий из 25 элементов, электро-
фильтр и однополочный пенный аппарат 1960X1960 мм.

Производительность установки определялась
путем взвешивания влажного материала, поступающего с
фильтра в сушилку (табл. 6).

Для сравнения в табл. 6 приведены также данные рас-
чета, полученного на основе балансовых соотношений для
условий каждого опыта.

Как видно из табл. 6, совпадение расчетных и экспери-
ментальных данных достаточно хорошее: отклонение в об-
щем не превосходит ±15% ив среднем составляет 8,5 отн.%.

В опытах с чугунной газораспределительной решеткой
температура теплоносителя не превосходила 800° С. В даль-
нейшем предполагается провести испытание аппарата с поди-
ной из жаростойкого бетона, которая позволит поднять тем-
пературу теплоносителя до 1200—1250° С. Ожидаемая в этом
Таблица 6

Расчетная и экспериментальная производительность
установки

Разность темпе- ратур топоч- ных газов и слоя, °C Влаж- ность кека. % Влажность сухого концен- трата, % Эксперимен- тальная производи- тельность по сухому концентрату, т/ч Произ- води- тель- иость расчет- ная, т/ч Откло- нение, %
600 15 0,7 13,8 11,6 -16
480 15 1.6 10,8 9,8 -9,3
630 15,5 0,5 12,5 12,1 -3,2
565 16,8 — 10,9 10,2 -6,3
680 15,8 — 16,0 14,1 -11,9
680 13,0 2,0 15,5 15,6 +0,65
660 15,4 0,9 15,3 13,2 -13,7
675 12,1 0,6 15,0 16,8 + 12,0
705 16,9 0,5 12,4 13,8 + 11,3
690 14,6 0,5 15,2 15,2 0

случае производительность аппарата в зависимости от тем-
пературы теплоносителя при средней начальной влажности
концентрата 15% и конечной 0,5%, при температуре слоя
100° С следующая:

Температура теплоносителя, °C . . . 650 700 800 850 1150

Производительность по сухому про-

дукту, т/ч.................... 11,2 12,5 14,7 16,0 23,5

Удельный расход топлива. Для мазута с тепло-
творной способностью Qp=9800 ккал/кг удельный расход топ-
лива на 1 т высушенного концентрата в зависимости от тем-
пературы теплоносителя (для начальной влажности 15% при
температуре слоя 100° С) составит:

Температура теплоносителя, °C ... . 650 700 800 1200
Удельный расход мазута, кг/т .... 17,0 16,3 15,4 14,0

Конечное в л а гос о д е р ж а н и е концентрата.
Проведенные испытания установки и специально поставлен-
ные опыты при низких температурах слоя подтвердили одно-
значную зависимость конечной влажности концентрата от
температуры слоя в интервале температур от 75 до 110° С:
Температура слоя, °C . . . 75 80— 85 90—95 100—105 Выше 105

Содержание воды в высу-

шенном концентрате, % 2,1—2,3 1,5—1,7 0,5—0,6 0,15—0,20 Нет

Вынос материала из слоя. Как показали резуль-
таты замеров, вынос материала из аппарата КС зависит в
значительной степени от температуры отходящих газов и па-
ров. Вынос весьма резко возрастает при температурах слоя
выше 100° С, поскольку влагосодержание концентрата в слое
снижается при этом до нуля. При температурах слоя ~90°С
как вынос, так и конечная влажность концентрата уклады-
ваются в технически приемлемые нормы. Экспериментальные
данные, характеризующие вынос, приведены в табл. 7.

Таблица 7

Запыленность газов в зависимости от температуры
слоя

Температура газов на выходе из аппа- рата КС, °C Объем отходящих га ^ов, нмЧч Заполненность газов, г/нл<з Степень выноса в зависимости от производи- тельности, %
100 11 000 155 11,4
95 11 000 90,0 6,5
95 11 000 89,0 6,4
90 10 700 104 7,2
85 10 700 95 6,6
70 11 000 61 4,3

Для материалов типа нефелина и других рудных концен-
тратов со сравнительно невысокой начальной влажностью це-
лесообразно применять схему смешения сухого продукта по-
сле аппарата КС с частью влажного материала, чтобы ис-
пользовать физическое тепло одновременно с охлаждением
горячего продукта. В этом случае указанный удельный рас-
ход топлива может быть сокращен на 15—20%.

Сопоставление способа сушки в барабанных сушилках с
сушкой в аппаратах КС показывает следующее. Удельный
расход топлива снижается на 25%• Значительно сокращают-
ся капитальные затраты на оборудование и помещение. Обе-
спечивается автоматическое регулирование конечного влаго-
содержания с колебаниями не более 0,3—0,4%, что особенно
важно для тонкодисперсных рудных концентратов. Например,
для апатитового и нефелинового концентратов конечная влаж-
ность не должна превышать 1% и не менее 0,6%. При влаж-
ности выше 1% материал смерзается в зимнее время, а при
влажности ниже 0,6% — резко возрастает пыление.

СУШКА ПЕСКА

Сушку песка производят в различных производствах, на-
пример, стекольном, стройматериалов, литейном и др.

Песок относится к типу материалов, сушка которых в ки-
пящем слое протекает при наиболее благоприятных условиях.
Термическая стойкость песка позволяет использовать тепло-
носитель с температурой около 1000° С при температуре слоя
90—100° С. Указанный температурный режим обеспечивает
самый низкий удельный расход топлива по сравнению с дру-
гими типами сушильного оборудования.

Гранулометрический состав песка позволяет использовать
простейшие типы газораспределительных решеток в виде пло-
ских, перфорированных металлических листов.

Отсутствие комкования и слипания песка не накладывает
никаких специальных требований к способам загрузки и вы-
грузки. Присутствие в подаваемом материале смерзшихся кус-
ков в зимнее время, также не вызывает осложнений.

Сушка песка была исследована во ВНИИГе на пилотной
установке с площадью решетки 0,1 м2 (см. главу I). Полу-
ченные данные были положены в основу проектирования
установок для сушки формовочных земель в литейном произ-
водстве и ряде других.

Процесс сушки песка характеризуется следующими пока-
зателями:

Температура, °C:
теплоносителя.................. Е00—1000

слоя....................... 90—110

Сопротивление слоя (без решетки),
мм. вод. ст.............. 300

Скорость газов в слое в зависимости
от гранулометрического состава,
м/сек...........................От 0,8 и выше

Удельный влагосъем, соответствующий указанному режи-
му, составляет в среднем 1000 кг/(м2-ч). При сушке крупно-
зернистых песков, соответственно, выше.

Таким образом, при сушке песка с начальной влажностью
5% на пилотной установке ВНИИГа производительность со-
ставила ~2 т/ч.

Сушка формовочных земель с производительностью 5—
10 т/ч была проведена в аппарате КС пилотной установки
ВНИИГа с диаметром решетки 360—750 мм.

Для установок более высокой производительности, по-
рядка 30—40 т/ч, можно рекомендовать использование аппа-
ратов КС, применяемых для сушки солей со встроенной или
выносной топкой в зависимости от рода топлива.

Для аппаратов с площадью решетки до 1 м2 не требуется
использования механических забрасывателей. Для аппаратов
больших габаритов следует установить забрасыватель ло-
пастного типа на расстоянии 1000 мм от решетки. Выгрузка
обычная на уровне решетки через шлюзовой затвор.

В ряде случаев требуется совмещение сушки с обеспыли-
ванием, что может быть достигнуто соответственным выбо-
ром скорости газов в слое. В этом случае необходимость уста-
новки аппаратов КС с расширенной сепарационной зоной от-
падает. Высота части аппарата над решеткой может быть по-
нижена до 2500—3000 мм. Схема установки для сушки песка
аналогична описанной выше установке для сушки рудных
концентратов. В отличие от нее, следует предусмотреть одно-
стадийную сухую очистку газов в циклоне; сохраняется уста-
новка дутьевого вентилятора и дымососа. Желательна уста-
новка буферного бункера на загрузке с ленточным питателем.
Регулирование загрузки осуществляется либо шибером, либо
изменением скорости движения ленты.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ МИРАБИЛИТА

Мирабилит представляет собой десятиводную соль суль-
фата натрия — Na2SC>4 • ЮН2О, плавящуюся в собственной
кристаллизационной воде при 32,4° С с образованием насы-
щенного 33,2% раствора и твердой фазы в виде безводной
соли.

Значительные трудности при промышленном обезвожива-
нии мирабилита связаны со свойством сульфата натрия обра-
зовывать плотные корки на теплопередающих поверхностях.
Предложен целый ряд способов обезвоживания мирабилита,
среди которых наиболее широкое распространение получил
способ плавления и паровой выпарки сульфатных растворов
в присутствии твердых кристаллов для устранения инкруста-
ции трубок выпарных аппаратов. Известно также использо-
вание для обезвоживания мирабилита аппаратов погружного
горения.

Как при паровой выпарке, так и при обезвоживании в ап-
паратах погружного горения, процесс протекает в несколько
стадий: плавление мирабилита, упаривание сульфатного рас-
твора, отделение твердого сульфата натрия фильтрованием
или центрифугированием и сушка.

Во ВНИИГе разработан одностадийный способ обезвожи-
вания мирабилита в аппаратах КС, который был впервые
испытан и освоен в промышленном масштабе на комбинате
Карабогазсульфат. На этом предприятии мирабилит получают
в бассейнах при зимнем охлаждении так называемых «погре-
бенных» рассолов, откачиваемых из солевых отложений за-
лива Кара-богаз-гол. После зимней садки мирабилита в бас-
сейнах производят сброс мирабилитовых маточных растворов
и дренаж мирабилитового пласта. Мирабилит в летний сезон
подвергается естественному обезвоживанию с плоскостным
сбором сульфата. С 1962 г. на комбинате, наряду с естествен-
ным обезвоживанием мирабилита, начата эксплуатация цеха
обезвоживания, в котором установлены три аппарата КС.
Сырьем является мирабилит, добываемый из пласта в бассей-
нах. Поступающий на обезвоживание мирабилит имеет в
среднем следующий состав (в %):

Na2SO4 ..................... 40,7-46,7

NaCl......................... 0,1-0,3

Нерастворимый остаток . . . . 0,2—1,0

Вода............................ 53—58

Перед подачей в аппарат КС мирабилит из бассейна или
со склада, подвергается лишь грубому дроблению. Ситовая
характеристика мирабилита после дробления:

Содержание мирабилита.

вес. %............... 6,0 3,0 2,6 2,5 12,6 2,1 2,0 2,3 2,5 6,4 12,4 45,1 0,5

Фракция, мм............+100 + 70 +50 + 30 +10 +7 + 5 + 3 + 2 +1,0 + 0,5 +0,1 -0,1

Таким образом, в аппарат КС загружается материал, со-
держащий около 25% кусков крупнее +10 мм. Это, однако,
не препятствует проведению обезвоживания в кипящем слое
благодаря плавлению мирабилита при сравнительно низкой
температуре —32,4° С: крупные куски мирабилита, попадая в
слой, плавятся и образующийся раствор размазывается по
поверхности частиц слоя.

Как и во всех случаях сушки и обезвоживания кристалло-
гидратов или растворов, сульфат натрия получается в гра-
нулированном виде со сравнительно низким содержанием
мелких фракций.

Средний гранулометрический состав продукта изменяется
в зависимости от целого ряда факторов, прежде всего, от спо-
соба загрузки в аппарат и от режима процесса. Типичный со-
став продукта:

Продукт, вес. % . . 0,3 0,2 0,3 0,6 2,0 24,0 42,0 30,0 0,6 -
Фракция, мм ... +10 +7 +5 +3 +2 +1 +0,5 +0.25 +0,1 -0,1

Описание установки. Заготовленный в бассейнах мираби-
лит при помощи шаровой лопаты грузится на самосвалы или
железнодорожные платформы, доставляющие его к скрепер-
ной яме. При помощи скрепера и лебедки мирабилит из скре-
перной ямы загружается в бункер, откуда пластинчатый пи-
татель подает его на молотковую дробилку и далее на на-
клонный ленточный транспортер, подымающий мирабилит на
верхнюю площадку, которая расположена над сушилками КС.
Скребковый транспортер распределяет мирабилит по бунке-
рам, откуда производится питание отдельных аппаратов КС.
Под бункером расположен пластинчатый питатель с регули-
руемым числом оборотов (при помощи вариатора), подаю-
щий мирабилит в течку с пневматическим устройством, кото-
рое служит для распределения мирабилита на поверхности
слоя в аппарате КС,
Горячие газы (теплоноситель) для обезвоживания мира-
билита получаются путем сжигания мазута, распыляемого в
топке паровыми форсунками при давлении пара 5—6 ат.

Воздух на горение мазута (первичный воздух) подается в
топку вентилятором ВМ-40/750 при давлении 700—750 мм
вод. ст. Вторичный воздух, подаваемый тем же вентилятором,
поступает в камеру смешения, где топочные газы смешиваются
с холодным воздухом для получения надлежащей темпера-
туры теплоносителя, поступающего через газораспределитель-
ную решетку в слой.

Распределение воздуха на первичный и вторичный, произ-
водится поворотным клапаном, установленным на разветвле-
нии воздухопровода, идущего от вентилятора. Общее
количество воздуха, подаваемое в систему, регулируется при
помощи лепесткового направляющего аппарата на всасе вен-
тилятора.

Сушильный агент из камеры смешения при заданной тем-
пературе проходит через газораспределительную решетку ап-
парата КС и поступает в слой, где производит обезвоживание
мирабилита, и вместе с водяными парами отводится из аппа-
рата в батарейный циклон. Движение газов и паров из аппа-
рата КС, через циклон, вызвано работой дымососа, который
выбрасывает газо-паровую смесь в дымовую трубу. Получен-
ный в аппарате КС сухой сульфат натрия выгружается по
течке, расположенной на уровне газораспределительной ре-
шетки, в подпорный шнек с переменным числом оборотов
(при помощи вариатора), из которого поступает на скребко-
вый транспортер.

Целесообразно пыль, уловленную в циклоне, подавать в
буферный бункер мирабилита. Горячая циклонная пыль, при-
ходя в соприкосновение с мирабилитом, плавит его, обволаки-
вается раствором сульфата натрия и агломерируется в более
крупные агрегаты. Благодаря возврату пыли в бункер мира-
билита весь товарный сульфат можно получить в виде более
или менее крупных гранул с минимальным содержанием мел-
ких фракций (ниже 0,1 мм).

Небольшое количество провала через отверстия газорас-
пределительной решетки удаляется периодически из нижней
конической части аппарата КС.

Основное оборудование. Аппарат КС имеет ци-
линдрическую форму и изготовлен из листовой стали. Диа-
метр аппарата на уровне решетки 2800 мм. На расстоянии
1000 мм от решетки цилиндрическая часть переходит в рас-
ширяющуюся коническую с диаметром широкого основания
5000 мм.

Газораспределительная решетка из чугунного литья со-
стоит из 6 секций, уложенных и закрепленных на четырех
коробчатых балках. В полые балки подается для их охлажде-
ния часть вторичного воздуха, который через окна в конце
опорных балок, поступает в подрешетное пространство и да-
лее направляется вместе с топочными газами в слой. Пло-
щадь газораспределительной решетки 6 м2, диаметр отвер-
стий 6 мм, живое сечение 10%.

Пневматический забрасыватель для подачи мирабилита
в слой состоит из наклонной течки 400X400 мм, расположен-
ной под углом с вертикалью 10° и введенную в аппарат над
фронтом слоя; течка снабжена вибратором. Под обрезом
течки имеется щель шириной 2 см, через которую вдувается
воздух для разбрасывания мирабилита по фронту слоя. Рас-
ход воздуха на пневматический забрасыватель составляет
1200—1500 м3/ч.

Для мирабилита и других кристаллогидратов, плавящихся
при сравнительно низкой температуре (например, декагидрат
соды), пневматический забрасыватель является наиболее под-
ходящим загрузочным устройством, которое удовлетворяет
требованиям длительной и бесперебойной эксплуатации. Дру-
гие типы забрасывателей (например, лопастные, щеточные)
очень быстро покрываются расплавленным мирабилитом и
выходят из строя.

Топка выносная, цилиндрическая. По каналам между кор-
пусом топки и наружным кожухом проходит вторичный воз-
дух, служащий для охлаждения стенок топки. Нагревшийся
воздух поступает через окна в конце топки в камеру смеше-
ния. В топке сжигается высокосернистый мазут, распыляемый
в топочной камере при помощи двух паровых форсунок. Мак-
симальное количество сжигаемого топлива 1000—1100 кг/ч.
Объем топочного пространства 8,7 м3\ максимальное тепло-
напряжение 0,9—1 млн. ккалЦм3 • ч).

Режим работы, контроль и регулирование
процесса. Температура теплоносителя, поступающего в
слой, составляет ~ 750 ° С. Обезвоживание можно, разумеет-
ся, вести и при более низких температурах теплоносителя,
одновременно понижая производительность и повышая удель-
ный расход топлива.

Для получения сульфата с конечной влажностью не выше
0,3—0,5% достаточно поддерживать в слое температуру по-
рядка 90—100° С. Однако, чтобы полностью исключить воз-
можность конденсации водяных паров в циклонах, темпера-
тура слоя поддерживается на уровне 120—125° С. Конечная
влажность сульфата не превышает при этом 0,1—0,2%.

Суммарный перепад давления в слое и газораспреде-
лительной решетке составляет 600 -650 мм вод. ст. из
них на долю решетки приходится в среднем 100—150 мм
вод. ст.
Количество воздуха, подаваемое вентилятором, составляет
36 000—40 000 м3/ч, что соответствует скорости сушильного
агента в слое 2,4—2,7 м/сек.

Регулирование процесса сушки ведется по двум парамет-
рам: стабилизация температуры слоя, путем изменения за-
грузки мирабилита в слой и высоты слоя по суммарному со-
противлению слоя и газораспределительной решетки.

Производительность аппарата КС. Производи-
тельность при оптимальных условиях ведения процесса обез-
воживания (температура под решеткой 750° С, температура
в слое 120—125° С, скорость сушильного агента 2,5 м/сек)
составляет 14—15 т/ч мирабилита с начальной влажностью
56—57%, что по испаренной воде соответствует 8,5 т/ч или
1400—1500 кг/(м2-ч). Расход мазута (Qh=9400 ккал/кг) при
таких условиях не превышает 116—118 кг/т испаренной воды.

В случае изменения условий ведения процесса, в частности
при более низких температурах теплоносителя, производи-
тельность и удельный расход топлива значительно меняются
(табл. 8).

Таблица 8

Производительность сушилки по мирабилиту
(56—57% Н2О) при изменении температуры
теплоносителя

Температура
теплоносителя, °C

Производи-
тельность,
т/ч

Удельный расход
топлива, кг/т Испа-
ренной воды

550

600

700

800

13,2

13,7

14,3

14,8

128

124

118,5

115

Вынос сульфатной пыли из аппарата КС и
улавливание в циклонах. Ситовая характеристика
сульфатной пыли из циклонов:

Продукт, вес. % . . . . 37,3 8,3 10,2 44,2

Фракция, мм.......... +0,1 +0,088 +0,074 — 0,074

Путем прямых определений методом внутреннего филь-
трования через бумажный патрон установлено, что газо-паро-
вая смесь, выходящая из аппарата, содержит от 32 до
50 г/нм3 сульфатной пыли, в зависимости от режима процес-
са. Содержание пыли в газах после циклонов колеблется в
пределах от 6 до 8—9 г/см3. Таким о'бразом, к. п. д. циклонов
равен ~81—82%.

Грануляция материала в слое. До освоения
процесса обезвоживания мирабилита в промышленном
Отходяшив

Рис. 23. Схема установки для
обезвоживания мирабилита в ки-
пящем слое.

Необходимо отметить, что

масштабе проводились испытания укрупненной опытной уста-
новки с площадью решетки 1,45 м2 при загрузке мираби-
лита сверху аппарата. Загрузку производили при помощи
шнека с обогревающей рубашкой, через которую просасы-
вали отходящую из аппарата газо-паровую смесь [12]
(рис. 23).

Процесс обезвоживания протекал при резко выраженной
грануляции материала, причем средний размер гранул, при
прочих равных условиях, возрастал с увеличением удельной
нагрузки, что достигалось соответственным повышением ско-
рости (расхода) теплоносителя. Зависимость изменения сред-
него эквивалентного размера
гранул от нагрузки — скорости
теплоносителя, по данным ис-
пытаний на опытной установке,
может быть выражена эмпи-
рической зависимостью в ви-
де

dcp = 0,024V4
где dcv — средний диаметр, мм\
V — фактическая ско-
рость газов, м!сек.

Зависимость изменения гра-
нулометрического состава от
загрузки показано на рис. 24.
При нагрузках по мирабилиту
свыше 3000 кг/ (м2 • ч) наступа-
ет нестабилнзированное укруп-
нение гранул.

эти данные соответствуют про-

ведению процесса при сопротивлении слоя и решетки не бо-
лее 550 мм вод. ст., т. е. при низкой высоте слоя (сопротив-
ление слоя ~350 мм вод. ст.).

При переходе от опытной установки к промышленному
аппарату с площадью решетки 6 м2 и. при подаче мирабилита
под слоем сбоку с помощью пневматического забрасывателя
характер грануляции резко изменился — степень грануляции
значительно уменьшилась, возросло количество мелких фрак-
ций (—0,2 мм) и, соответственно, вынос из слоя.

В результате испытаний установлено, что основным фак-
тором, влияющим на степень грануляции на промышленном
аппарате, является высота слоя (оцениваемая по его сопро-
тивлению), которую, однако, можно изменять в пределах
350—550 мм вод. ст. Если сопротивление слоя менее ~350ллг
вод. ст., процесс обезвоживания протекает неустойчиво, воз-
можно комкование слоя и образование так называемого «коз-
Производительность по мирабилиту, кг/ч

Рис. 24. Зависимость среднего диаметра
гранул от производительности по мира-
билиту.

ла». Верхний предел повышения высоты слоя ограничен на-
пором головного вентилятора.

Характеристики головного вентилятора и дымососа огра-
ничивают также возможность повышения скорости газа в слое
более 2,5—2,7 м/сек. Изменение степени грануляции мате-
риала в слое в указанном диапазоне возможного варьирова-
ния высоты слоя и ско-
рости газов проявляет-
ся менее резко, чем на
опытной установке.

Изменения грануло-
метрического состава
сульфата от высоты
слоя, получаемые на
промышленном аппара-
те, показаны на рис. 25.

Технико-экономиче-
ское сравнение одно-
стадийного обезвожи-
вания мирабилита в ап-
парате КС с паровой
выпаркой при двух-
кратном использовании
пара показывает:
удельные капиталовло-
жения при использова-
нии аппаратов КС в за-

висимости от масштабов производства сокращается в 2,5—
3 раза, например, для производства 200 000 т/год сульфата
удельные капитальные затраты снижаются с 9,5 до 2,5 т/руб.

Значительное сокращение эксплуатационных расходов за
счет снижения численности обслуживающего персонала и ре-
монтных работ компенсирует повышение удельного энерго-
потребления при обезвоживании в кипящем слое.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ШЕНИТА

При переработке полиминеральных калийных руд При-
карпатья методом растворения и кристаллизации в качестве
одного из продуктов получаем шенит — двойную сульфатную
соль калия и магния — K2SO4 • MgSO4 • 6Н2О.

В товарном продукте, помимо шенита, содержится еще до
12% NaCl и ~3% КС1.

Шенитовую пульпу центрифугируют или фильтруют на
барабанном вакуум-фильтре и направляют на сушку.

В материале после центрифугирования общая влаж-
ность (влага маточного раствора и кристаллизационная)
составляет от 25 до 28%, в зависимости от колеблющегося
содержания примесей хлористых калия и натрия.

В шените, отфильтрованном на барабанных вакуум-филь-
трах, содержание общей влаги выше и составляет 30—34%.

Описание установки. На КХМК эксплуатируются два типа
установок для сушки шенита с выносной и встроенной топкой.
Схема установки с выносной топкой изображена на рис. 26.

В первоначальном варианте предусматривался возврат
циклонного продукта на загрузку, при этом смесь сырого ше-
нита и пыли из циклонов вводили в верхнюю часть надреше-
точного пространства по наклонной течке с пневмоподдувом.
Испытания показали, что ретур циклонного продукта при

Рис. 25. Влияние сопротивления слоя на гра-
нулометрический состав при обезвоживании
мирабилита:

1 — 350 мм вод, ст,'» 2 — 550 мм вод. ст.

обезвоживании шенита нецелесообразен, так как при этом
не происходит существенного укрупнения мелких фракций и
на транспортерах и перегрузочных устройствах наблюдается
значительное пылевыделение. Ввод сырого материала в верх-
нюю часть аппарата с помощью пневмозагрузки также ока-
зался неудачным — значительная часть необезвоженного ма-
териала захватывается потоком газа и выносится в циклон.

После переоборудования установка работает следующим
образом. Сырой шенит по ленточному транспортеру подают
в буферный бункер, футерованный винипластом. Из бункера
материал по ленточному питателю поступает в аппарат. За-
грузка производится с помощью механического лопастного
забрасывателя над фронтом слоя. Выгрузка осуществляется
по наклонной течке на уровне решетки; течка перекрыта
шлюзовым регулируемым затвором. Отходящие газы очи-
щают от пыли в две стадии в циклонах СИОТ-7 и группе из
четырех циклонов ЦН-15 системы НИОГАЗ. Циклонный про-
дукт собирается в бункерах и с помощью шнековых транспор-
теров отводится на общий транспортер для высушенного ма’
териала. Санитарная очистка осуществляется в пенном аппа-
рате, орошаемом содовым раствором.

Топочные газы получают в выносной газовой топке, обслу-
живаемой газодувкой ТВ-250 производительностью 15000 нм31ч
при напоре 1120 мм вод. ст. Отсасывание газо-паровой смеси
производят с помощью дымососа Д-15,5.

Собственно аппарат КС квадратного сечения с площадью
решетки 2,5 м2. Решетка лежит на опорной балке, охлаждае-

Рис. 26. Установка для сушки шенита:

/ — аппарат КС; 2 — загрузочное устройство; 3 —циклон ЛИОТ; 4 —батарейный цик-
лон; 5 — пениый аппарат; 6 — дымосос; 7 — воздуходувка; 8 — топка; 9 — выгрузочное
устройство.

мой воздухом; живое сечение решетки ~7%; отверстия круг-
лые без раззенковки диаметром 6 мм.

Управление и регулирование процесса механизировано и
автоматизировано. Приборы контроля и регулирования уста-
новлены на операторском щите в специальном помещении.
Схема регулирования процесса, как и на ряде других устано-
вок, базируется на стабилизации температуры слоя путем из-
менения загрузки. Для этой цели в качестве исполнительного
механизма служит специальный шибер на выходе из буфер-
ного бункера с пневматическим приводом.

Высота слоя в аппарате КС поддерживается постоянной
по показаниям дифференциального манометра, измеряющего
сопротивление слоя, путем воздействия на производительность
шлюзового затвора на выгрузочной течке.
Температуру теплоносителя в зависимости от нагрузки по
шениту регулируют, изменяя расход природного газа.

Гранулирование. Обезвоживание шенита сопровож-
дается образованием гранул, причем наиболее сильное влия-
ние на степень грануляции оказывает изменение удельной на-
грузки.

На рис. 27 представлены кривые распределения сырого

шенита и обезвоженного продукта

Рис. 27. Весовое распределение частиц
по размерам при различной загрузке:
1 — исходный влажный материал; 2 — готовый
продукт при производительности 1200 кгЦм^ • ч);
3 — готовый продукт при производительности
2400 кг/(м2 ч).

при двух нагрузках.

Изменение температу-
ры слоя в пределах от
120 до 180° С существен-
ного влияния на измене-
ние гранулометрического
состава слоя не оказы-
вает.

Конечная влаж-
ность. Содержание кри-
сталлизационной влаги в

обезвоженном
определяется

продукте
практиче-

ски только температурой
слоя. Эта зависимость, по
данным испытания, пока-
зана на рис. 28. Для по-
лучения продукта с содер-
жанием влаги не более

2% необходимо поддерживать температуру слоя в пределах
165—170° С.

Вынос из слоя. С ростом скорости газов вынос увели-
чивается (рис. 29), но содержание пыли за циклонами при
этом изменяется весьма незначительно, составляя в среднем
1,5 г/нм3-, содержание пыли после очистки в пенном аппа-
рате не превышает 0,2 г/нм3.

Оптимальному режиму процесса соответствуют следую-
щие показатели:

Температура, °C:

теплоносителя......................... 650 — 700

слоя....................................165—170

Сопротивление слоя и решетки, мм. вод. ст. 600—650

Скорость газов в слое, м/сек.............. 2,0—2,5

Производительность аппарата по сухому продукту будет
определяться только начальным содержанием влаги.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ КАЛИЙНО-МАГНИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА

Калийно-магнневый концентрат получают методом флота-
ционного обогащения полиминеральных калийных руд, содер-
жащих в основном, минералы каинит (КС1 • MgSO< • ЗН2О),
лангбейнит (KsSO4 • MgSO4 • 2Н2О), полигалит (К2$О4>
• MgSO4 CaSO4 • 2Н2О), сильвин (КС1), галит (NaCl) и до-
вольно значительные количества ангидрита и илистых ве-
ществ (до 18—20%). Часть каинита и лангбейнита в про-
цессе обогащения в среде маточного раствора переходит в
шенит.

Рис. 28. Зависимость конечной влажности от
температуры слоя.

Химический и гранулометрический составы (в %) влаж-
ного концентрата:

MgSO4..............28-30

CaSO4............... 6-7

K2SO4..............21-22

КС1................. 7-9

NaCl............... 5-6

Нерастворимый остаток 8—11

Водй...............25—33

К специфическим особенностям материала следует отнести
его склонность к схватыванию и комкообразованию во влаж-
ном состоянии, поэтому при хранении влажного концентрата
в кучах или в какой-либо емкости, уже через короткое время
он превращается в твердый монолит.

Схватываемость влажного концентрата происходит в ре-
зультате конверсионных процессов с образованием мелкокри-
сталлического шенита (процесса шенитизации) с более высо-
ким содержанием кристаллизационной воды, чем в исходной
руде. Процесс шенитизации, а также присутствие довольно
значительных количеств тонкодисперсного ила — основная
причина схватывания материала до сушки и образования
значительного количества комков в слое.

В материале после фильтрования также содержатся зна-
чительные количества крупных комков до 5—7 мм (~25%),
которые не распадаются при транспортировании к сушилкам
и в процессе сушки.

Наряду с этим, как и во всех случаях обезвоживания кри-
сталлогидратов и любого материала с высокой начальной
влажностью, происходит гранулообразование в слое, в ре-
зультате состав отличается от состава исходного влажного

Рис. 29. Зависимость выноса пыли от

скорости газа в слое.

материала. Средний гранулометрический состав флотокон-
центрата:

Фракция, мм. . . +10,0 +7 +5 +3 +2 +1 +0,5 +0,3 —0,1

Флотоконцентрат,
вес. %

до сушки ... — — — — — — ю 30 60

после сушки . 7,8 9,2 8,8 13,8 14.3 15,5 8,2 5,5 16,9

На примере сушки флотоконцентрата мы можем еще раз
убедиться в правильности ранее высказанного положения,
согласно которому исходный гранулометрический состав
влажного материала, особенно, если речь идет о кристалло-
гидратах, не может служить основой для выбора гидродина-
мического режима сушки и, в частности, рабочей скорости га-
зов (сушильного агента) в слое. В рассматриваемом случае
скорость газов в слое при сушке достигает 2,3—2,5 м]сек,
что более чем в 20 раз превышает скорость, полученную рас-

четным путем по гранулометрическому составу влажного
флотоконцентрата.

Специфические особенности влажного флотоконцентрата
и, в частности, его склонность к быстрому схватыванию, пред-
определяют необходимость введения определенных изменений
в обычную схему сушки. Установка буферной емкости между
фильтрами и сушилкой в данном случае неприемлема и су-
шилка, независимо от колебаний влажности и нагрузки,
должна принимать весь поток материала, идущий с фильтров.
Это обстоятельство влечет за собой также значительные из-
менения в схеме регулирования процесса сушки. Как будет
показано ниже, режим сушки и, в основном, температура теп-
лоносителя должна изменяться в каждый данный момент в
соответствии с мгновенными изменениями нагрузки по коли-
честву или влагосодержанию поступающего концентрата.

Рис. 30. Схема сушки флота-
ционного концентрата:

1 — воздуходувка; 2 — поворотный;
шибер; 3—аппарат КС; 4 —решетка;
5 — загрузочное устройство; 6 — сме-
ситель; 7—циклоп ЛИОТ; 8 — бата-
рейный циклон НИОГАЗ; 9 — дымо-
сос; 10 — пенный аппарат; // — бак
для приготовления содового ра-
створа; 12 — бак; 13—барабанный
фильтр; 14 и 16 — шнеки; 15 — транс-
портер; 17 — выгрузочное устройство;

18 — топка.

Описание схемы установки. Отдельный сушильный агрегат
состоит из аппарата КС для сушки концентрата, топки для
сжигания природного газа и получения теплоносителя соот-
ветствующей температуры и вспомогательного оборудования
(рис. 30).

Рассмотрим вначале движение воздуха и газов. В голове
сушильного агрегата установлен мельничный вентилятор
ВМ-50/1200 производительностью 50 000 м3/ч при напоре
1200 мм вод. ст. с электродвигателем (1450 об/мин, мощность
340 кет). Часть воздуха идет в топку 18 к газовым горелкам
и служит для сжигания топлива (первичный воздух) при из-
бытке а=1,6—2,0. Вторая часть (вторичный воздух) направ-
ляется от вентилятора в камеру смешения для разбавления
топочных газов и понижения их температуры до требуемой
температуры теплоносителя. Небольшая часть воздуха от
вентилятора отбирается для охлаждения опорной балки газо-
распределительной решетки. На всасе вентилятора установлен
лепестковый направляющий аппарат с колонкой дистанцион-
ного управления, позволяющий регулировать количество по-
даваемого в систему воздуха от нуля до максимальной произ-
водительности. Управление направляющим аппаратом произ-
водится дистанционно с пульта. Распределение воздуха на
первичный и вторичный производится дистанционно при по-
мощи перекидного шибера и КДУ-

Если смешать топочные газы с вторичным воздухом, по-
лучается сушильный агент (теплоноситель) при соответствую-
щей необходимой для процесса сушки температуре. Этот
агент проходит через газораспределительную решетку 4 и от-
дает в слое свой запас тепла на испарение влаги и нагрев ма-
териала до температуры слоя. Газы и водяные пары поки-
дают слой и уходят из аппарата КС 3 при температуре на
15—20 град ниже температуры слоя. Понижение температуры
уходящей из аппарата КС газо-паровой смеси происходит
в результате контактирования газов с влажным холодным
концентратом над слоем и подсасывания воздуха из помеще-
ния в аппарат КС через загрузочную течку.

Выходящие из аппарата КС газы и пары увлекают за со-
бой некоторое количество пылевидного материала из слоя,
которое улавливается в двух последовательно работающих
циклонах. На первой стадии очистки установлен циклон гру-
бой очистки, на второй — батарейный циклон НИОГАЗа 8,
состоящий из 14 отдельных циклонов. Пыль, уловленная в
циклонах, пройдя через мигалки, возвращается в аппарат КС
после смешения с влажным концентратом с фильтров. Транс-
порт циклонной пыли в смеситель производится горизонталь-
ными шнеками 14.

Газо-паровая смесь после очистки в циклонах отсасывает-
ся дымососом 9 и подается в пенные аппараты для санитар-
ной очистки.

На всасе дымососа устанавливается лепестковый направ-
ляющий аппарат, управляемый дистанционно или автомати-
чески при помощи КДУ таким образом, чтобы в верхней ча-
сти аппарата КС было небольшое разрежение порядка 8—
10 мм вод. ст. Поддержание такого разрежения над слоем
в аппарате КС необходимо для устранения выбросов запы-
ленного газа через загрузочную течку в помещение.

Пенные аппараты 10 имеют по две полки и орошаются
водой, подщелоченной раствором соды, для нейтрализации
хлористого водорода. Последний может содержаться в от-
бросных газах из-за гидролиза хлористого магния. Вода или
слабый щелок, стекающий из пенных аппаратов, возвращает-
ся в буферный бак 12, откуда центробежным насосом снова
подается в пенные аппараты. Часть щелока из бака 12 время
от времени откачивается в главный корпус фабрики.

Промытые газы из пенных аппаратов поступают в боров
и выбрасываются дымовой трубой в атмосферу.

Подача влажного концентрата в аппарат КС осуще-
ствляется следующим образом: сгущенная пульпа флотокон-
центрата из сгустителей главного корпуса качается насосом
в фильтровально-сушильное отделение в пульподелитель, от-
куда распределяется по фильтрам. Кек с фильтров с началь-
ной общей влажностью от 22—25 до 35—36% поступает на
ленту и транспортируется в двухлопастной смеситель, куда
загружается также пыль из циклонов.

Аппарат КС. На данной установке применен аппарат
КС круглого сечения со встроенной топкой. Площадь решетку
аппарата 8 ж2; решетка изготовлена из жароупорной стали в
виде секторов, скрепленных в центре соединительной тарел-
кой. Отверстия круглые, диаметром 6 мм; снизу диаметр от-
верстия увеличен до 12 мм; длина цилиндрической части диа-
метром 6 мм составляет ~7 мм. Подобная конфигурация
отверстий в значительной степени устраняет их забивку и
обеспечивает в то же время минимальный провал материала.

Решетка лежит на полой опорной балке, охлаждаемой,
воздухом, который далее направляют через щелевидное от-
верстие для поддува под забрасывателем. Забрасыватель ме-
ханический, цепной, расположен на боковой стенке аппарата
над фронтом слоя. Замена лопастного забрасывателя на цеп-
ной при обезвоживании кристаллогидратов типа калийно-маг-
ниевого концентрата связана с интенсивным обрастанием ло-
пастей наростами соли.

Выгрузка сухого концентрата из аппарата КС произво-
дится двумя шлюзовыми вращающимися питателями с двига-
телями постоянного тока, позволяющими изменять число
оборотов шлюзового затвора в широком интервале. Регули-
рование нагрузки путем изменения числа оборотов выгруз-
ного устройства производится дистанционно или автоматиче-
ски с пульта управления. Затем сухой продукт поступает в
шнек, который передает его на ленточный транспортер. По-
следний подает сухой концентрат на погрузку в бункера или
на склад.

В нижней части топки под решеткой установлен неболь-
шой бункер для приема провала. Бункер снабжен шибером
для периодической выгрузки провала.

Встроенная топка выполнена в виде двух симметрично
расположенных камер; в каждой камере имеется по две по-
довых горелки; подача вторичного воздуха производится в
верхнем сечении топки. Камеры отделяются от подрешетного
объема стенкой (сложенной из шамотного кирпича), образую-
щей бункер под решеткой для накопления провала. Такая
конфигурация топки защищает решетку от прямого на-
грева лучеиспусканием и обеспечивает в то же время рав-

номерную раздачу потока
объеме.

В основу регулирования
билизация температуры слоя

Рис. 31. Зависимость производи-
тельности сушилки от полезной
разности температур.

теплоносителя в подрешетном

процесса сушки положены ста-
и его высоты. Так как установка
буферного бункера между фи-
льтровальным и сушильным от-
делениями в данном производ-
стве исключается, то обычный
метод стабилизации темпера-
туры слоя путем изменения за-
грузки сырого концентрата не
применим. Расход воздуха, как
правило, не должен изменять-
ся и поддерживаться на задан-
ном уровне, поэтому един-
ственным фактором, воздей-
ствующим на поддержание тем-
пературы слоя, может служить
температура теплоносителя, по-
ступающего в слой. При по-
стоянстве расхода воздуха ста-
билизация температуры слоя
достигается в данном случае
путем изменения расхода топ-
лива. Датчиком при регулиро-
вании температуры слоя слу-
жит помещенная в слой на вы-
соте 150—200 мм от решетки
малоинерционная термопара,
по показаниям которой воздей-
ствуют на расход топлива.

Производительность
сушки. Сравнительно рез-
кие колебания начальной влаж-
ности и количества влажного

концентрата, поступающего на
сушку, соответственно, отражаются на производительности
агрегата и показателях его работы. При недостаточной
нагрузке температуру газов под решеткой приходится пони-
жать для поддержания температуры слоя на заданном уров-
не, поэтому величина полезной разности температур тепло-
носителя — до и после слоя — однозначно характеризует про-
изводительность агрегата при заданной исходной влажности
концентрата (рис. 31),
Выноспылииееулавливание. При принятой схе-
ме возврата циклонной пыли и ее смешения с сырым концен-
тратом перед подачей в аппарат КС вынос из слоя в значи-
тельной степени определяется количеством подаваемого кон-
центрата в аппарат и, соответственно, соотношением сырого
и сухого в загрузке.

При низкой нагрузке по влажному концентрату в смеси-
теле не обеспечивается эффективное увлажнение и укрупне-
ние пылевидного циклонного материала. В результате значи-

Разность температур
(под решеткой и 6 с/юе), град

Рис. 32. Вынос концен-
трата из аппарата в за-
висимости от нагрузки.

Рис. 33. Гранулометрический
состав концентрата:
1—10 т/ч; 2—25 т/ч.

тельная часть мелочи размером —0,1 мм поступает в аппа-
рат КС на забрасыватель, подхватывается током газов, не
доходя до слоя, и вновь выносится в циклон; содержание пы-
левидного материала в отходящих газах при этом резко
возрастает. В результате высокой запыленности сепарацион-
ного пространства в аппарате приходится повышать разреже-
ние вверху аппарата до 20—30 мм вод. ст.

На гранулометрический состав продукта значительное
влияние оказывает изменение нагрузки по сырому материалу.
Увеличение нагрузки при возрастании полезной разности тем-
ператур и постоянной скорости газов в слое сопровождается
значительным возрастанием содержания укрупненных фрак-
ций. Соответственно содержание пыли в отходящих газах
резко снижается с увеличением нагрузки на сушилку, при
этом к. п. д. циклонов составляет для первой ступени грубой
очистки 97%, для второй ступени в циклонах НИОГАЗ 70%
(рис. 32 и 33). Изменение гранулометрического состава мате-
риала с ростом нагрузки показано на рис. 33.
Оптимальный режим процесса характеризуется следую-
щими данными:

Температура, °C:
теплоносителя............................ 700 — 750

слоя .................................160—170

Скорость газов в слое, м!сек.............2,5—2,8

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 700
Вынос из слоя, г/нм3..................... 250 — 300

Запыленность после циклонов, г!нм3 .... 3

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ДЕКАГИДРАТА СОДЫ

Сырьем для получения кальцинированной соды служат
песчано-содовые руды и рассолы. Последние сгущаются в лет-
нее время в испарительных бассейнах, в которых при охлаж-
дении сгущенной рапы зимой выделяется сода-сырец в виде
пласта декагидрата, содержащего примеси сульфата натрия,
хлористого натрия, песка и ила. Сода, добытая из пласта,
растворялась в воде и после очистки раствора от твердых
примесей подвергалась упариванию в чренах. Этот устарев-
ший способ характеризуется, как известно, чрезвычайно низ-
кой производительностью и затратой большого количества
топлива и ручного труда. Поэтому чрены заменили аппара-
тами КС, в которых обезвоживалась сода-сырец без предва-
рительного растворения [4, 6].

Природная сода-сырец бассейной добычи, поступающая в
аппарат КС, характеризуется следующим средним составом
(в %):

Na2CO3...........................34,5

Na2SO4........................... 2,1

NaCl............................. 0,5

Н2О..............................59,5

Нерастворимый остаток............ 3,4

Схема установки для обезвоживания соды-сырца в КС
показана на рис. 34.

Перед подачей в аппарат КС соду-сырец пропускают че-
рез молотковую дробилку, откуда дробленый декагидрат по
элеватору загружается в небольшой буферный бункер, рас-
положенный над сушилкой КС. Из бункера, пройдя тарель-
чатый питатель, декагидрат поступает на пневматический за-
брасыватель, распределяющий материал по поверхности слоя.

Аппарат КС круглого сечения с площадью 4 м2.

Газораспределительная решетка изготовлена из жароупор-
ной стали толщиной 20 мм; живое сечение решетки 8%; диа-
метр отверстий 6 мм.
Выгрузку готового продукта производят на уровне решет-
ки и регулируют вручную при помощи шибера на выгрузоч-
ной течке.

Теплоноситель соответствующей температуры получается
в выносной топке, работающей на мазуте. Распыл мазута
производится паровой форсункой при давлении пара 3 ат.
Воздух в топку подается двумя параллельно работающими
вентиляторами ВВД-11, подающими 19 000—22 000 л<3/ч воз-
духа при напоре 680—700 мм вод. ст.

В атмосферу

Рис. 34. Схехма установки для обезвоживания соды-сырца:

/—вагонетка; 2 — подогреватель мазута; 3 —скиповая яма для соды-сырца; 4 — топка;
5 — воздуходувка; 6 — скип; 7 —лебедка; 3, 16 и 2/— транспортеры; 9 — молотковая дро-
билка; 10 — элеватор; 11 и 20— бункеры; /2 —тарельчатый питатель; 13— загрузочное
устройство; 14—аппарат КС; 15— выгрузочное устройство; 17 — скруббер; 18 — дымосос;

19 — циклон; 20 — бункера.

Газо-паровая смесь очищается в циклоне, откуда дымо-
сосом Д-12 через орошаемый водой скруббер выбрасывается
в атмосферу.

Содовая пыль, уловленная в циклоне, так называемая пу-
шонка, используется отдельно или смешивается с гранулиро-
ванной содой.

Проведенные испытания установки позволили установить
оптимальный режим процесса сушки декагидрата соды:

Температура, °C:

теплоносителя под решеткой . . . 750—800

слоя............................... 125—130

Сопротивление слоя и решетки,
мм вод. ст........................... 500

Расход воздуха, м3/ч.................. 19 000—22 О'1

Скорость в слое, м/сек. ........ 2,0—2,3

7 Зак. 254

&7
При этих условиях производительность установки состав-
ляет 2,5 т/ч продукта (гранулированная сода + циклонный
продукт):

Удельный расход мазута, кг/т продукта . . 155—165

Удельный расход энергии, кет ч/т продукта 50

Работа установки при более низких температурах тепло-
носителя приводит к снижению производительности и повы-
шению удельного расхода мазута. Для сырца со средней
влажностью 60% при указанном выше режиме зависимость
производительности и удельного расхода мазута от темпера-
туры теплоносителя дана в табл. 9.

Таблица 9

Температура под решеткой, °C Производи- тельность установки, т/ч продукта Удельный расход мазута, кг/т продукта
400 1,3 215
500 1,9 190
600 2,4 180
700 3,0 173
800 3,6 165

Влажность гранулированной соды — функция темпера-
туры слоя. Зависимость конечной влажности соды от темпе-
ратуры слоя показана на рис. 35.

При обезвоживании соды-сырца материал в слое гранули-
руется, давая гранулы правильной сферической формы. Гра-
нулометрический состав соды, полученной в аппарате КС:

Фракция, мм +10 +7 +5 +3 +2 +1 +0,5 -(—0,25 —0,25

Сода, вес. % 2,2 1,0 1,1 3,3 12,0 48,1 20,0 11,7 0,6

Вынос из аппарата в циклоны значителен. Количество со-
довой пыли, уловленной в циклонах, составляет в среднем
20% от производительности установки.

Гранулометрический состав циклонного продукта:

Фракция, мм +1,26 +0,94 +0,89 +0,64 +0,59 + 0,47 +0,30 +0,15 —0,15
Циклонный
продукт,
вес. % . . 9,0 8,0 2,2 5,9 2,2 2,7 0,5 10,2 59,5

Средний состав гранулированной соды, полученной из ки-
пящего слоя:

Na2CO3...........................80,0

NaCl........................... 1,1

Na2SO4.......................... 6,3

Н2О............................. 2,2

Нерастворимый остаток............10,4
По рассмотренной выше технологии продукт получается с
повышенным содержанием нерастворимых веществ, поэтому
его стали получать путем растворения содовой руды, после-
дующего осветления и обезвоживания в кипящем слое.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ РАСТВОРОВ

Обезвоживание растворов в кипящем слое впервые в ми-

ровой практике в промышленном масштабе осуществлено в
СССР при обезвоживании растворов сульфата цинка.

Разработка способа проводилась ВНИИГом на опытной
установке [1, 3, 4, 13]. Новый способ обезвоживания нашел

широкое применение в цветной метал-
лургии при производстве сульфата цинка
[4, 6, 14]; на предприятиях химической
промышленности для переработки рас-
творов природной соды, сбросных раство-
ров сульфата натрия [6], растворов хло-
ристого натрия и других солей.

В США обезвоживание растворов в ки-
пящем слое практикуется при переработ-
ке отходов атомной промышленности [15].

Значительный экономический эффект,
достигаемый при обезвоживании раство-
ров в кипящем слое, определяется, преж-
де всего, существенным упрощением ап-
паратурного оформления процесса. Про-
цесс протекает в одну стадию, в одном
аппарате, заменяющем целую аппаратур-

Рис. 35. Зависимость
коне чной влажности
от температуры.

ную нитку.

Качество продукта при обезвоживании растворов в кипя-
щем слое повышается благодаря глубокой и равномерной
сушке, сопровождаемой, как правило, грануляцией материала
в слое. Эти преимущества компенсируют в большинстве слу-

чаев снижение стоимости удельных энергозатрат при много-
кратном использовании тепла в многокорпусных выпарных

установках.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТА ЦИНКА

Сульфат цинка получают при переработке гидрометаллур-
гическим способом цинксодержащих отходов. Раствор выпа-
ривают в трубчатых аппаратах, изготовленных из высоколе-
гированной стали; срок службы таких аппаратов не более
одного года. Упарка раствора производится до концентрации
30—35% ZnSO4; затем раствор направляют в барабанный
кристаллизатор, в котором при охлаждении водой, получают
кристаллы семиводного сульфата цинка (~35% Н8О).
Схема опытной установки, показанная на рис. 36, состоит
из аппарата КС со встроенной топкой, дутьевого вентилятора
производительностью 6500 нм31ч при напоре 1200 мм вод. ст.
Подача раствора из сборного бака в аппарат КС произво-
дится с помощью насоса КНЗ-З/85 при давлении 1,5—2 ат
через механическую форсунку грубого распыла, располагае-
мую над фронтом слоя. Регулирование подачи осуществляет-
ся задвижкой на байпасной линии и игольчатого клапана пе-
ред форсункой.

Аппарат КС (рис. 37) выполнен в виде цилиндрической
емкости с небольшим расширением в верхней части и газовой

Рис. 36. Схема установки для обезвоживания рас-
творов ZnSO4:

/ — дымосос; 2—циклон; 3 — бункер; 4 — шнек; 5 — выгрузочное

Устройство; 6—аппарат КС; 7 — форсунка; 8 —топка; 9— насос;
to — бак; 11 — воздуходувка.

топкой, размещенной в подрешетном пространстве. Плоская
решетка изготовлена из жароупорной стали с круглыми от-
верстиями диаметром 5 мм; живое сечение 8%.

Для защиты решетки от прямого нагрева лучеиспускате-
лем служит свод из жароупорного бетона. Топка обслужи-
вается одной беспламенной горелкой туннельного типа с тан-
генциальным подводом газа и первичного воздуха. Вторич-
ный воздух идет по каналам, омывающим боковые стенки
топки, и далее через щелевидные отверстия направляется на
смешение с топочными газами для снижения их температуры
до заданного уровня. Теплонапряжение топки составляло
~1 млн. ккалЦм3- ч). Установка оборудована системой авто-
матического контроля основных показателей процесса — тем-
пературы топочных газов, слоя, отходящих газов, сопротивле-
ния слоя, давления на линии подачи воздуха и разрежения
в верху аппарата, измерения расхода воздуха, газа и рас-
твора.

При испытании основные показатели процесса изменяли в
сравнительно широком диапазоне. Соответственно темпера-
тура теплоносителя изменялась от 500 до 950° С, температура
слоя — от 120 до 400° С, скорость газа в слое от 1,5 до
100
4 м!сек. Установлено, что при сопротивлении слоя и решетки
ниже ~400 мм вод. ст. процесс протекает неустойчиво, на-
блюдается повышенное количество комков в слое, резкие ко-
лебания температуры при регулировании подачи раствора
и пр. Поэтому дальнейшие испытания проводили при посто-
янной высоте слоя, эквивалентной суммарному сопротивле-
нию слоя и решетки ~ 600 мм вод. ст.

Рис. 37. Аппарат КС со встроенной топкой:

1 — решетчатый свод; 2 — форсунка; 3 — аппарат КС; 4 — решетка;

5—выгрузочное устройство; 6 — смесительная камера; 7 —топка;

S —газовая горелка.

При испытаниях был отработан оптимальный режим про-
цесса и получены все данные, необходимые для проектирова-
ния промышленных установок для обезвоживания растворов
сульфата цинка:

Температура, °C:

теплоносителя............................ 900— 950

слоя .................................... 130—140

Скорость газа в слое, м!сек..................2,8—3,0 [при 130° С, что

соответствует подаче

~7000 нм3Цм2-ч)]
Влагосъем при указанном режиме составляет,

кг!(м2 • ч)...................................... 2700—2900

Вынос материала из слоя при работе в оптимальном ре-
жиме не превышает 3—5%, благодаря образованию гранули-
рованного материала со сравнительно узким диапазоном раз-
меров частиц (более 90% представлено фракциям —4 +1 мм).

Установлено также, что новый способ обезвоживания
растворов сульфата цинка в кипящем слое, приводит к
некоторым изменениям содержания примесей в готовом про-
дукте. Прежде всего это относится к уменьшению содержания
хлоридов за счет их возгона в газовую фазу. Потери иона
хлора составляют 98—99% уже при 130° С. Удаление хлора
значительно улучшает показатели производства, так как со-
держание хлоридов, регламентируемое ГОСТом, не должно
превышать для 1 сорта 0,2% (в пересчете на ZnCl2).

Наряду с повышением качества продукта за счет умень-
шения содержания хлоридов

повышение температуры
приводит к возрастанию содер-
жания нерастворимых приме-
сей в результате частичного
гидролиза сульфата цинка и
примесей солей железа и мар-
ганца. Для устранения этого
явления производят подкисле-
ние раствора перед аппаратом
КС из расчета 3 г 100% -ной
H2SO4 на 1 л раствора
(рис. 38).

При увеличении площади
решетки до 3 м2 все показатели

Содержание нерастворимого осадка, %

Рис. 38. Зависимость содержания
нерастворимого в воде остатка
от температуры слоя.

процесса полностью воспроизводятся. Необходимо отметить,

что на некоторых установках не обеспечены условия для до-
стижения оптимального режима из-за неправильного выбора
вспомогательного оборудования или неудачных изменений
конструкции решетки. Так, замена плоской перфорированной
решетки на подину из стальных шаров приводит к увеличе-
нию удельного расхода электроэнергии в несколько раз. На
этой же установке из-за недостаточной производительности
дутьевого вентилятора для обеспечения требуемой скорости
газа в слое повышают его температуру до 240° С, что соот-
ветственно снижает экономичность процесса.

Автоматическое регулирование процесса обезвоживания
растворов сульфата цинка аналогично регулированию сушки
солей и основано на стабилизации температуры и высоты
слоя путем изменения расхода раствора и производительности
выгрузочного устройства.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ РАСТВОРОВ ПРИРОДНОЙ СОДЫ

После растворения соды-сырца и осветления раствора
получается раствор следующего состава (в %):

Na,CO3.....................25-27

NaCl.......................0,8-1,0

Na2SO, ....................1,5-1,8

Нерастворимый остаток .... 0,5—0,8

Вода.......................70—72
Установке состоит из аппарата с площадью газораспреде-
лительной решетки 4 м2, выносной топки и циклонов для су-
хой очистки газов; ввод теплоносителя в подрешетный объем
аппарата КС тангенциальный. Решетка выполнена из перфо-
рированного листа стали 18Х19НТ с живым сечением 8%;
отверстия круглые диаметром 6 мм.

Раствор подают механическими форсунками при давлении
2—3 аг над слоем. Подача воздуха осуществляется вентиля-
тором ВВД-11, эвакуация газо-паровой смеси — дымососом
Д-12. Газы очищают от пыли в двух последовательно рабо-
тающих циклонах; санитарная очистка производится в скруб-
бере, орошенном водой.

Выгружаемую из аппарата соду пневмотранспортом на-
правляют на склад.

Процесс протекает при следующем режиме:

Температура, °C:
теплоносителя............................ 650—750

слоя..................................120—140

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 66— 700
Количество подаваемого воздуха, (скорость
в слое ~ 2,8 м!сек.), нм3!ч ......... 20 000

Отходящие газы имеют температуру на 15—20 град ниже
температуры слоя.

Производительность установки при подаче раствора с сум-
мой солей ~30% составляет по готовому продукту 2,5 т/ч,
что соответствует влагосъему ~ 1800 кг/ (м2 • ч).

Удельный расход условного топлива, кг/т . . . 260 —

Электроэнергия, кет • ч/т..................... 64

Обезвоживание содовых растворов протекает с образова-
нием четко выраженных сферических гранул. Размеры полу-
чаемых гранул регулируют изменением температуры слоя.
Установлено, что размер их изменяется также в зависимости
от содержания примесей илов. С повышением содержания
илов в щелоке величина гранул возрастает.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТА НАТРИЯ

При производстве метионина образуются сбросные рас-
творы, содержащие 15—20% NaaSCU, до 1% элементарной
серы, менее 0,5% NaCl и железа.

Переработка раствора осуществляется путем обезвожива-
ния в аппарате КС на опытно-промышленной установке с
площадью решетки 1,2 м2.

Регулирование процесса происходит путем изменения тем-
пературы теплоносителя от 300—400° С до предельного значе-
ния 700—750° С и, соответственно, количества подаваемого
раствора при поддержании заданного значения температуры
слоя и его высоты.

При испытаниях установлен нижний предел скорости газа
в слое, равный 2,5 м/сек и обеспечивающий устойчивый ре-
жим процесса (без комкования слоя и перегрева материала
на решетке):

Оптимальная температура слоя, °C...110—120

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 700

Обезвоживание сбросных растворов сульфата натрия со-
провождается образованием гранул, форма и размер которых,
при прочих равных условиях, изменяется в зависимости от со-
держания примесей серы.

Удельный влагосъем при оптимальном режиме составляет
1800—2000 кг/(л*2 • ч).

Испытания такой установки позволили выявить возмож-
ность обезвоживания сбросных растворов сульфата натрия
новым методом для переработки различных солесодержащих
растворов, получаемых в виде побочного продукта на ряде
производств химической, нефтехимической и других отраслей
промышленности.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ СБРОСНЫХ СУЛЬФАТНЫХ ВОД,
ПОЛУЧАЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ
ЖИРНЫХ КИСЛОТ (СЖК)

Переработка растворов, получаемых в производстве синте-
тических жирных кислот, приобрела весьма большое значе-
ние, поскольку масштабы производства их в последние годы
непрерывно возрастают и, соответственно, увеличивается объ-
ем сбросных растворов. В растворах содержится 12—25%
сульфата натрия, примеси железа и марганца, органические
кислоты, небольшие количества альдегидов, кетонов и других
органических соединений.

При предварительной технико-экономической оценке раз-
личных способов переработки сбросных растворов производ-
ства СЖК считается наиболее целесообразным производить
прямое обезвоживание растворов в кипящем слое без предва-
рительной очистки с получением загрязненного сульфата нат-
рия, поскольку промышленными испытаниями установлено,
что такой сульфат может быть успешно использован в произ-
водстве целлюлозы, бутылочного стекла и ряде других.

Установка работает по обычной схеме — теплоноситель
получают в выносной топке при сжигании мазута, подача воз-
духа производится мельничным вентилятором ВМ-50, газы
очищают в батарейных циклонах, санитарная очистка произ-
водится в циклоне с водяной пленкой. Отсос газо-паровой
смеси производится с помощью дымососа Д-13,5. Раствор
подают над фронтом слоя с помощью трех механических фор-
сунок, установленных на расстоянии ~ 1100 мм от решетки
при давлении на насосе 4 ат; диаметр выходного отверстия
форсунки при подаче 2,5—3 м3/ч равен 10 мм.

Аппарат КС круглого сечения с решеткой площадью 4 м2,
выполненной из чугуна в виде секторов, которые скреплены

Рис. 39. Г ранулометри-
ческий состав продукта
(численные кривые рас-
пределения):

/ — при 146° С; г-при 128° С.

Рис. 40. Гранулометрический со-
став продукта (численные кривые
распределения):

/ — 23 вес. %; 2-17 вес. %.

в центре соединительной тарелкой. Решетка лежит на опор-
ной балке, охлажденной воздухом. Отверстия решетки раз-
зенкованы снизу, живое сечение 8% при диаметре отверстия
6 мм. Выгрузка на уровне решетки с помощью шлюзового
питателя с регулируемым числом оборотов.

Оптимальный режим обезвоживания характеризуется еле*
дующими показателями:

Температура, °C:

теплоносителя

700- 750

слоя......................................... 120—130

Сопротивление слоя и решетки, мм вод. ст. 600

Скорость газов в слое, м/сек..............2,5 (минимальное значение)

Указанным параметрам соответствует влагосъем 1700—
1800 кг!(м2-ч).
При испытаниях определено влияние температуры и вы-
соты слоя, а также удельной нагрузки на изменение грануло-
метрического состава слоя; полученные результаты представ-
лены на рис. 39 и 40.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, сб. «Применение кипящего
слоя в химической промышленности», Изд. «Химия», 1965.

2. В. Е. Ш и п о в, Сушка солей в аппаратах кипящего слоя, Ииф. листок
Станиславского СНХ, № 41 (1961).

3. Ю. Я. Каганович. А. Г. Злобинский, сб. «Применение кипящего
слоя в народном хозяйстве СССР», изд. ЦИИНЦветмет, 1965.

4. С. П. Налимов, А. С. С е б а л л о, Г. С. Черкез, Сопоставитель-
ные обзоры по сушке в кипящем слое в СССР и за рубежом, вып. 1,
изд. НИИТЭХИМ, 1967.

5. Phosphorus a. Potassium, Ns 29 (1967).

6. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Техника сушки во взве-
шенном слое. Сер. ХМ-1, вып. 2, изд. ЦНИИТИХИМНефтемаш, 1966,
Йр. 44.

. Я. Каганович, А. Г. Злобинский и др., авт. свид. 189347;
Бюлл. изобрет., № 23 (1966).

8. М. Л е в а, Псевдоожижение, Гостоптехиздат, 1961.

9. М. Э. Аэро в, О. М. Тодес, Гидравлические и тепловые основы ра-
боты аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем, Изд.
«Химия», 1968.

10. Franz F., Thu rm G., Chem- Techn., 13, № 1, 4 (1961).

11. Я. Беранек, Д. Сокол, Техника псевдоожижения, Гостоптехиздат,
1962.

12. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Хим. пром., Ns 5.(1960).

13. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский и др., авт. свид. 138241,
138242, 1961; Бюлл. изобрет., Ns 10 (1961).

14. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, С. П. Налимов, Хим.
пром., № 6 (1967).

15. Е. D. Cooper, D. Е. Black, С. В. Amberson, Chem. Eng. Progr.,
61, Ns 7, 89 (1965).
Глава III

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СУШИЛОК
.КИПЯЩЕГО СЛОЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Проектирование промышленных установок КС для сушки
и обезвоживания различных материалов базируется на инже-
нерном расчете [1], в задачу которого входит определение
основных размеров сушилки для заданной средней произво-
дительности, расхода топлива, электроэнергии и возможных
изменений этих величин при колебаниях (в известных преде-
лах) технологического режима и условий сушки. Этим, од-
нако, задача расчета далеко не исчерпывается. На основании
полученных данных необходимо произвести правильный вы-
бор всего вспомогательного оборудования (тяго-дутьевые,
пылеулавливающие и транспортные устройства, газо- и воз-
духопроводы, нагревательные устройства для получения теп-
лоносителя, средства и приборы контроля и регулирования),
обеспечивающего надежное и бесперебойное функционирова-
ние сушильного агрегата в целом.

Приступая к проектированию сушилки КС, мы должны
располагать соответствующей информацией, необходимой для
дальнейшего расчета. К таким исходным данным, в первую
очередь относятся:

1. Производительность сушилки по готовому и исходному
продукту;

2. Начальная и конечная влажность материала;

3. Физико-химические свойства влажного и сухого про-
дуктов (гранулометрический состав, плотность, насыпной вес,
теплоемкость, максимально допустимая температура нагрева
влажного и сухого продукта, температура фазовых изме-
нений) ;

4. Температурный режим сушки (температура теплоноси-
теля, в слое и отходящих из аппарата КС газов и паров);

5. Гидродинамический режим слоя (скорость газов, высо-
та слоя);

6. Сведения, к которым можно отнести, например, место
расположения сушильной установки, вид топлива или любой
источник тепла для получения теплоносителя, место сушки в
цепи технологических процессов.

Однако не все данные, необходимые для начала проекти-
рования, доступны в одинаковой степени. С этой точки зре-
ния, исходные данные можно разбить на три группы. Первая
группа — сведения, содержащиеся в плановом задании на
проектирование (производительность сушилки, место ее рас-
положения, вид топлива или общие представления о тепло-
носителе), начальная и конечная влажности объекта сушки.

Вторая группа — справочные данные (плотность, темпера-
тура плавления или разложения, фазовые изменения при на-
греве, максимально допустимая температура нагрева и т. п.).
Третья группа — результаты предварительных лабораторных,
пилотных или опытно-промышленных экспериментов.

Накопленный опыт позволяет вести проектирование су-
шильных установок КС для весьма широкого круга материа-
лов, не прибегая в каждом отдельном случае к эксперимен-
там или значительно сокращая объем вопросов, нуждаю-
щихся в опытной проверке.

При проектировании новых объектов и в частности при
выборе и обосновании исходных данных, необходимых для
проведения соответствующего расчета, рекомендуем учиты-
вать следующее.

1. Сушка в аппаратах КС различного типа, в отличие от
других способов сушки (распылительных, пневматических,
а в ряде случаев, и барабанных), является весьма универ-
сальным способом, применимым для сушки и обезвоживания
различных материалов с самыми разнообразными физико-
химическими свойствами. В аппаратах КС можно сушить и
обезвоживать сыпучие зернистые материалы, кристаллогид-
раты с различной начальной влажностью, растворы, пульпы
и суспензии, пасты неорганических и органических веществ,
топливо, пищевые продукты и фармацевтические препара-
ты [2].

2. Аппараты КС используются для сушки материалов с
различным гранулометрическим составом — от весьма тонко-
дисперсных (с размером зерен в несколько десятков микрон)
до крупнозернистых (с размерами зерна 15—20 мм и вы-
ше) [3].

3. Начальная влажность объектов сушки в кипящем слое
может колебаться в очень широких пределах — от 2—3 до
75—80% и выше (например, для кристаллогидратов, раство-
ров, паст, сточных вод некоторых производств) [4].

4. Температурный режим сушки столь же разнообразен:
температура теплоносителя может изменяться от 100 до
1100° С и выше. В несколько меньших границах изменяется
температура слоя (30—200° С) [5].
5. Сопротивление слоя, численно равное весу слоя на 1 м2
решетки, колеблется в пределах от 50—100 до 500—600 мм
вод. ст.

6. Скорость теплоносителя в слое (отнесенная к полному
сечению аппарата при температуре слоя) изменяется от до-
лей метров в 1 сек для тонкодисперсных материалов и до
4—5 м)сек и выше для крупнозернистых [6].

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ СУШКИ

Температура теплоносителя

С точки зрения экономичности, процесс сушки, особенно
для многотоннажных продуктов, целесообразно вести при воз-
можно более высоких температурах теплоносителя. Повыше-
ние температуры сушильного агента, поступающего в слой,
приводит, при прочих равных условиях, к увеличению произ-
водительности установки, уменьшению ее габаритов, сниже-
нию удельного расхода топлива и теплоносителя на единицу
испаренной воды, т. е. в конечном счете к снижению удель-
ного расхода электроэнергии.

Для термически стойких материалов, не спекающихся при
возможных местных перегревах, повышение температуры теп-
лоносителя ограничивается только жаростойкостью огнеупор-
ной кладки и материала газораспределительной решетки. К
этому классу материалов относятся некоторые рудные мате-
риалы и концентраты (например, апатит, нефелин), сушку
которых можно вести при температуре теплоносителя 1000—
1100° С и выше.

При выборе температуры теплоносителя для минеральных
солей за основу берут температуру плавления или разложе-
ния соли. Учитывая возможности местного перегрева при на-
рушениях режима и опасность комкования соли, можно реко-
мендовать температуру теплоносителя для этого класса про-
дуктов принимать равной температуре плавления (или
разложения) или на несколько десятков градусов ниже (до
50° С).

Так, например, сушку хлористого калия можно надежно
вести при температуре теплоносителя (700—750° С), сульфата
натрия при 800—830° С (плавление при 885° С), соды при
800—920°С (плавление при 850°С), хлористого натрия при
750° С.

Иногда, особенно для веществ со сравнительно низкой
температурой плавления или разложения, оказывается воз-
можным повысить температуру теплоносителя по сравнению
с температурой плавления или разложения. Так, например,
сульфат аммония, разлагающийся при 100° С, можно сушить
газами с начальной температурой 300°С, пасту карбоната
цинка при 410°С (разложение при 300°С).

В последние годы разработан ряд способов сушки термо-
чувствительных материалов и предложены конструкции аппа-
ратов КС, позволяющие значительно повысить температуру
теплоносителя по сравнению с температурой разложения
соли.

Не останавливаясь подробно на конструкциях и принци-
пах работы этих аппаратов [2, 7], отметим, что использование
многоступенчатого нагревания теплоносителя и продукта [8],
ступенчатого испарения раствора во взвешенном состоянии и
в кипящем слое [9] и, наконец, раздельного подвода высоко-
и низкотемпературного теплоносителя [10], приводят к суще-
ственному усложнению как конструкции установки, так и
оптимизации технологического режима ее работы для широ-
кой номенклатуры продуктов.

При сушке органических веществ температура теплоноси-
теля редко превосходит 300—400° С. В некоторых случаях,
особенно для термически чувствительных веществ, например,
для пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и дру-
гих, температуру теплоносителя приходится понижать до
100° С и ниже.

Температура слоя

Под температурой слоя подразумеваются показания тер-
мометра (термопары), помещенного в слой на некотором,
сравнительно небольшом (100 мм или больше) расстоянии
от газораспределительной решетки. Измерение температуры
слоя осуществляют, как правило, с помощью малоинерцион-
ных термопар, в которых горячий спай приваривается к го-
ловке корпуса. Инерция такой термопары не превышает
10—20 сек.

Так как при непрерывной работе сушилки КС с беспере-
бойной подачей и выгрузкой материалов слой практически
изотермичен (за исключением, возможно, так называемой,
«активной зоны», расположенной у самой решетки), то в про-
мышленных сушилках температуры газов и продукта, поки-
дающих слой, практически одинаковы и равны температуре
слоя. Это положение было многократно проверено ВНИИГом
на работающих промышленных и опытных установках при
сушке и обезвоживании солевых продуктов, а также подтвер-
ждено рядом исследователей на самых разнообразных мате-
риалах.

Температура слоя в работающих сушилках КС изменяется
в сравнительно узком интервале от 50 до 200° С. При выборе
температуры слоя внутри этого интервала в каждом отдель-
ном случае можно руководствоваться следующими соображе-
ниями.

Опыт эксплуатации однокамерных сушилок КС непрерыв-
ного действия показывает [6, 11], что конечная влажность
продукта, выходящего из слоя, является однозначной функ-
цией температуры слоя и мало зависит от начальной влаж-
ности, температуры теплоносителя, высоты слоя и т. п. Так
как конечная влажность в большинстве случаев регламен-
тируется соответствующими ГОСТами или ТУ, то зависимость
между температурой в слое и при одностадийной сушке
в кипящем слое приобретает весьма важное практическое
значение и может служить основанием для выбора темпера-
туры слоя в каждом конкретном случае. Так, для нефелина
по ГОСТу допускается конечная влажность не выше 1%, что
достигается при температуре слоя 85—90° С. Для ряда про-
дуктов, получаемых при обезвоживании кристаллогидратов,
растворов и пульп, требуемая конечная влажность достигает-
ся при температурах слоя значительно выше 100° С; так, на-
пример, при сушке шенита, продукт с конечной влажностью
2% получается лишь при температуре слоя 170° С. Таким об-
разом, при одностадийной сушке и обезвоживании ряда ве-
ществ (соли, кристаллогидраты, растворы), в слое прихо-'
дится поддерживать температуру выше 100° С, чтобы выпол-
нить требования, предъявляемые к качеству конечного
продукта по содержанию влаги.

Некоторые материалы с физико-механической формой свя-
зи влаги, сушка которых по общепринятой классификации
[1, 2] протекает главным образом в первом периоде процесса
(при постоянной скорости сушки), например, рудные концен-
траты (апатит, нефелин, фосфориты), песок, известняк, доло-
мит, могут быть высушены в одностадийной сушилке до весь-
ма низкого конечного влагосодержания уже при температу-
рах слоя, лежащих в пределах 80—90° С. Однако при выборе
температуры слоя для подобных материалов необходимо учи-
тывать следующее. Сушка материалов указанного выше типа
производится, как правило, при сравнительно высоких тем-
пературах теплоносителя (700—1000° С и выше) и, следова-
тельно, с весьма высоким влагосодержанием отходящих из
кипящего слоя газов. Так как выходящие газы запылены и
подвергаются очистке в пылеулавливающих устройствах
(циклонах и других), то при слишком низкой температуре
газов (и слоя) возможна конденсация водяных паров в цик-
лонах, что недопустимо [3].

Для оценки влагосодержания W (в г/кг сухого газа) и
точки росы отходящих из кипящего слоя газов при различных
условиях сушки (температура теплоносителя, расход тепла
на 1 кг испаренной воды) составлен упрощенный график
(рис. 41), которым можно пользоваться в случае применения
в качестве сушильного агента топочных газов.

При выборе температуры слоя в каждом конкретном слу-
чае необходимо также иметь в виду, что чем ниже темпера-

Рис. 41. Влагосодержание и точка росы газов в
зависимости от температуры теплоносителя при
различных q'.

тура слоя при прочих равных условиях, тем полнее исполь-
зуется тепло сушильного агента и выше тепловой к. п. д. уста-
новки. Кроме того, понижается температура готового продук-
та, что значительно облегчает дальнейшую транспортировку,
складирование и, если требуется, упаковку в бумажные
мешки.

СОПРОТИВЛЕНИЕ СЛОЯ

Гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя
приблизительно равно весу слоя, приходящемуся на единицу
площади сечения аппарата [12, 13], т. е.

Ар - Т— = Я (1 - в) pTBg
г реш
где Ар — сопротивление слоя, кг[м2 или мм вод. ст.;

Креш — площадь сечения аппарата или решетки;

М— вес материала в слое, кг;

Н — высота слоя, м;

е — порозность кипящего слоя при данных условиях
сушки;

ртв — плотность материала в слое.

Из уравнения видно, что при заданных условиях сушки
данного материала, определяющих порозность е, сопротивле-
ние слоя пропорционально высоте слоя. По этой причине, го-
воря о высоте слоя, часто имеют в виду вес слоя на 1 м2 ре-
шетки или сопротивление слоя. Последняя величина легко
измеряется при помощи дифманометра с импульсными труб-
ками, присоединенными к аппарату на уровне решетки (через
фильтр) и над слоем.

Сопротивление слоя является одним из основных элемен-
тов суммарного сопротивления тракта, преодолеваемого тяго-
дутьевыми машинами, поэтому в целях экономии электро-
энергии, процесс сушки в кипящем слое следует вести при
минимально возможном сопротивлении слоя [14]. Однако
опыт работы и эксплуатации промышленных сушильных уста-
новок КС показывает, что в каждом конкретном случае суш-
ки имеется некоторый минимум количества материала в слое
(или сопротивления), ниже которого работа сушилки КС ста-
новится неустойчивой вследствие неравномерного распреде-
ления газов, комкования материала в слое и замазывания
отверстий решетки. Этот минимум сопротивления (или вес
слоя на 1 м2) на основании опыта работы сушилок КС сле-
дует принять равным '—•300 мм вод. ст. для некомкующихся
и неспекающихся материалов, например, песка, рудных кон-
центратов (апатит, нефелин, фосфорная мука и т. п.). Для
нормальной бесперебойной работы при сушке солей сопротив-
ление слоя приходится повышать до 350—400 мм вод. ст. и,
наконец, при сушке кристаллогидратов, растворов и суспен-
зий до 450—500 мм вод. ст.

Необходимо при этом также учитывать плотность мате-
риала слоя. Рекомендуемые выше значения относятся к мате-
риалам с объемным весом примерно 0,9—1,1 г/см3, при зна-
чительных отклонениях от указанных значений следует про-
извести соответствующий пересчет.

При соблюдении указанных выше норм промышленные су-
шилки КС работают весьма надежно и бесперебойно при обез-
воживании и сушке материалов с любой начальной влажностью.

Сушилки с площадью решетки менее 0,5 м\ для которых
вопросы газораспределения и распределения материала ре-
шаются более просто, могут надежно работать с несколько
меньшими сопротивлениями слоя.
СКОРОСТЬ ГАЗОВ В СЛОЕ

Под скоростью мы понимаем в дальнейшем скорость, от-
несенную к площади сечения решетки (или аппарата КС),
так называемую фильтрационную скорость, т. е. секундный
объем газов при температуре слоя, проходящий через 1 м2
сечения аппарата.

Как известно (см. главу I), псевдоожиженный слой суще-
ствует в области, ограниченной, с одной стороны, критиче-
ской скоростью, характеризующей начало псевдоожижения,
и скоростью витания частиц слоя, с другой, — при которой

Рис. 42. Зависимость рабочей скорости газа
от крупности материала:

1 — нефелиновый концентрат; 2 — стандартный хлори-
стый калий; 3—6 — кристаллогидраты и растворы.

слой разрушается и частицы выносятся из аппарата. Очевид-
но, скорость газов в слое при сушке должна лежать между
этими двумя крайними пределами и обеспечивать получение
интенсивно перемешиваемого кипящего слоя.

Практикой эксплуатации сушилок КС установлено, что
общепринятый способ определения рабочей скорости на осно-
ве произвольного выбора числа псевдоожижения от 2—3 и
выше неприемлем при проектировании установок для сушки
солей. Поэтому выбор скорости в слое при сушке и обезво-
живании должен базироваться в каждом отдельном случае
на экспериментальных данных, полученных при условиях,
соответствующих работе проектируемой установки. Это осо-
бенно относится к сушке и обезвоживанию материалов с вы-
сокой начальной влажностью. При сушке солей существует
нижний предел скорости газов, обеспечивающий эффектив-
ную циркуляцию частиц в нижних участках слоя. При более
низких скоростях происходит перегрев материала и постепен-
ное замазывание отверстий решетки (в случае плавящихся
или размельчающихся продуктов). Следует отметить, что зна-
чение нижнего предела скорости газа иногда на целый поря-
док превышает значение VKP.

Повышение рабочей скорости газов в общем случае лими-
тируется выносом материала из аппарата.

Данные по эксплуатации промышленных установок позво-
ляют рекомендовать график (рис. 42) для предварительной
оценки рабочей скорости при сушке материалов с крупностью
частиц от 0,1—0,2 до 1,5—3 мм. Пользуясь этим графиком,
можно, например, для нефелина с размером частиц
0—0,075 мм рекомендовать скорость'0,4—0,5 м!сек, а для фло-
тационного хлористого калия с размером 0—0,7 мм —
1,6—1,7 м)сек. При обезвоживании растворов или кристалло-
гидратов, для которых размер гранул доходит до 1,5—2 мм,
следует принять скорость 2,5—3,0 м!сек.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СУШИЛОК КС

Впервые И. М. Федоров отметил, что расчет сушилок КС следует про-
водить на основе материально-теплового баланса, поскольку выравнивание
температур газа и слоя происходит на небольшом расстоянии от решет-
ки [15]. Это положение в последующем подтвердилось при изучении про-
цесса сушки во ВНИИГе и в работах других исследователей. Поскольку
температура газа и слоя выравниваются в непосредственной близости от
решетки, даже при весьма высоких тепловых нагрузках, очевидно, что
кинетические факторы не лимитируют производительность процесса и ра-
счет аппарата должен основываться на балансовых соотношениях.

Использование ряда методик, разработанных на основе кинетических
зависимостей [16—20], встречает серьезные трудности. Известно, что дан-
ные многочисленных исследователей по тепло- и массообмену весьма плохо
коррелируются и значения коэффициентов теплообмена, полученные раз-
ными авторами, отличаются иногда на целый порядок [21]. Кроме того,
значительные сложности возникают при определении температурного на-
пора процесса, а также поверхности теплообмена, поскольку грануломет-
рический состав материала существенно изменяется в процессе сушки.

Расчет сушилок КС по балансовым соотношениям в настоящее время
широко используется в СССР и за рубежом [22—25]. В монографиях
П. Г. Романкова и Н. Б. Рашковской [2, 7], а также Ванечека с сотрудни-
ками [26] балансовому методу уделено значительное внимание. Этот спо-
соб расчета не удается применить лишь в отдельных, редко встречаемых
случаях, например, для сушки крупнозернистых материалов при высоких
удельных тепловых нагрузках [27], а также для некоторых материалов,
трудно отдающих влагу.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Как было показано выше, расчет сушильного аппарата в кипящем слое
основывается на статическом расчете с определением расхода теплоноси-
теля, топлива и электроэнергии.

В многотоннажных химических производствах применяются обычно
сушилки, работающие на смеси топочных газов с воздухом. Сушилки
именно этого типа получили в последнее время большое распространение.
В качестве топлива используют главным образом мазут или газообразное
топливо (в основном природный газ).
Дальнейшие расчеты основываются на использовании в качестве теп-
лоносителя топочных газов, полученных при сжигании мазута или при-
родного газа.

Расчет горения топлива и составление теплового баланса сушилки в
целом является простой операцией, но требует известной затраты времени,
особенно если приходится производить пересчет ряда возможных вариан-
тов. Во ВНИИГе разработан метод, позволяющий определить основные ве-
личины с помощью нескольких номограмм, что значительно упрощает
задачу.

Расчеты, связанные с применением воздуха в качестве сушильного
агента по I — х-диаграмме [2, 7, 12] мы не рассматриваем, как и расчет
по диаграмме для топочных газов, поскольку в области высоких темпера-
тур теплоносителя ее использование весьма неудобно, кроме того, при
расчете по I — х-диаграмме не учитывается вид сжигаемого топлива.

Теплоемкости продуктов сгорания. При сжигании топлива получаем
в качестве продуктов горения СО2, SO2, Н2О, О2 и N2; содержанием про-
дуктов неполного горения (СО и др.) при сжигании топлива с большим
избытком воздуха, как это имеет место в сушильных установках, пренебре-
гаем. Средняя теплоемкость газов [в ккал/(нм3 град)] в пределах темпе-
ратур 0 — ГС для отдельных составных частей топочных газов выражает-
ся уравнениями:
для СО2:

С{, = 0,495 + 0,052 • КГ3/ -

Z / О -J- I

погрешность не выше 2% в пределах 0—2000° С;

для Н2О

= 0,3525 + 5,995 • КГ5/

погрешность не выше 1% в пределах 0—1700° С;

С^, = 0,309 + 2,2316 • КГ5/

погрешность не выше 2% в пределах 0—2200° С;

С' = 0,3458 + 1,8085 • 10~5/ - 21’^.

погрешность не выше 1% в пределах 0—1700° С.

Сжигание природного газа

Природный газ различных месторождений СССР (напри-
мер, Саратовский, Мелитопольский, Дашавский, Шебелин-
ский) характеризуется сравнительным постоянством состава.
На сжигание 1 нм3 газа расходуется теоретически около
9,4 нм3 воздуха и получается 10,4 нм3 продуктов сжигания.
Низшая теплотворная способность природного газа состав-
ляет в среднем 8400 ккал.1нм3.

Исходя из среднего состава природного газа и учитывая
средние теплоемкости продуктов горения (см. выше), можно
для энтальпии газов при температуре теплоносителя, посту-
пающего в слой /г. написать уравнение

Q -= Гг 0,5044 + 0,13346 • 10~3/г -

2,51

273 + tr +

+ а (2,971 +20,105- 10-5/г-

28,85

273+ /J J

ккал

(8)

где а — коэффициент избытка воздуха.

Выражение (8) в соединении с тепловым балансом топки
позволяет установить зависимость между коэффициентом
избытка воздуха а и температурой теплоносителя, поступаю-
щего в слой. Так как средняя низшая теплотворная способ-
ность природного газа равна 8470 ккал!нмг, то, введя коэф-
фициент р, учитывающий потери тепла в топке, можем на-
писать следующее уравнение теплового баланса (физическим
теплом воздуха пренебрегаем или его можно учесть в коэф-
фициенте р):

/г 0,5044 + 0,13346 • 10~3/г -

2,51

273 + tr +

+ а (2,971 + 20,105 • 10~5fr - —^-1] = 8470 ₽
\ Z / О “Г *г / -1

Таблица 10

Значения коэффициента избытка воздуха а в зависимости от температуры
теплоносителя для различных fi

tr. °C 6 = 0,90 6 = 0,95 6=0,97 6 = 1,00
а а а а
по фор- муле (9) по фор- муле (10) по фор- муле (9) по фор- муле (IC) по фор- муле (9) по фор- муле (10) по фор- муле (9) по фор- муле (10)
100 25,99 25,86 27,44 27,32 28,02 27,90 28,89 28,79
200 12,74 12,72 13,46 13,45 13,75 13,74 14,18 14,18
300 8,34 8,34 8,82 8,83 9,01 9,02 9,29 9,31
400 6,15 6,15 6,50 6,51 6,64 6,66 6,85 6,88
500 4,84 4,84 5,12 5,13 5,23 5,24 5,40 5,42
600 3,96 3,96 4,19 4,20 4,29 4,30 4,43 4,45
700 3,34 3,33 3,54 3,54 3,62 3,6Ь 3,73 3,75
800 2,87 2,87 3,04 3,05 3,11 3,12 3,21 3,23
900 2,51 2,50 2,66 2,66 2,72 2,73 2,81 2,82
1000 2,22 2,21 2,35 2,35 2,41 2,41 2,49 2,50
1200 1,78 1,77 1,89 1,89 1,94 1,94 2,00 .2,01
1500 1,34 1,33 1,43 1,43 1,47 1,47 1,52 1,52
1800 1,05 1,04 1,12 1,12 1,15 1,15 1,19 1,20
2000 — — — '— — — 1,03 1,04
Откуда

8470Р

а= —

_ 9 ci

- 0,5044 - 0,13346 • 10~3tr + (

2,971 +20,105-10 5/г- 2у38Д

О)

Из выражения (9) вычислены значения а при 100—2000° С
для р=0,90; 0,95; 0,97 и 1,0. Соответствующие значения пред-
ставлены в табл. 10 и нА рис. 43.

Из графика видно, что в логарифмической зависимости
между а и /г при постоянном значении р может быть апро-

Iga

15.0

10,0:
ЙО:

40
зр-_
20-
1.5\
w-

ГЮ! 1.5

2 3 4 56 78910’ 2Ю3

'gfr

Зависимость коэффи-
избытка воздуха от

ксимирована прямой линией,
позволяет сложную формулу
заменить более простой:

а-в-0,43

»г

что

(9)

(Ю)

Из выражения (10) имеем:

2920р
а + 0,43

Рис. 43.
циента

температуры газов при раз-
личных р.

(8), в которой tr заменено /сл, т. е.

Тепло, переданное в слое то-
почными газами. Энтальпия то-
почных газов (на 1 нм3 сожжен-
ного природного газа), покидаю-
щих слой при температуре /Сл,
будет, очевидно, выражаться фор-
мулой, аналогичной выражению

Q ' (сл

[о,5044 + 0,13346 • 10~3/сл -

L -г гсл

+ а

(2,971+ 20,105-Ю^-^-

Количество тепла q, переданное в слое топочными газами
и использованное на нагревание материала, испарение воды
и перегрев водяных паров, выделяющихся при сушке, равно,
очевидно, разности между теплом поступающих в слой и вы-
ходящих из слоя газов, т. е.

8470Р - Го,5044 + 0,13346 • 10~3/M -

L z / г5 -г Гел

+ а

(2,971 +20,105' 10-%,-^-
Заменив а в выражении (И) его значением из формулы
(10), после некоторых преобразований, находим

q = 8470Р - /сл Г -f- (8675 + 0,587/сл - +

L *г z/o *1- 1Сл

9 9 1

+ „„ ’ — + 0,047 • 10 ЧСл — 0,773 у ккал/нм3 природного газа (12)

где 1—у — относительные потери тепла аппаратом КС в
окружающую среду.

Выражение (12) весьма громоздко и неудобно для поль-
зования. Вместо него предлагается более простая формула,
дающая значения q с погрешностью, не превышающей 1%.
в интервале значений /г до 2000° С и tcn от 50 до 1000° С:

9==(8470 + 0,6/сл)(1--^)ру

(13)

Так как для природного газа Q„ = 8470 ккал/нм3, то выра-
жение (13) в окончательной форме можно представить как

<7 = (<?₽ + (),61сл)(1 —^-)т)

где т] = ₽у — произведение относительных потерь тепла в топ-
ке и аппарате КС.

Жидкое топливо

Исходя из среднего состава рабочей массы топлива (соля-
ровое масло, различные марки мазута), в полном соответ-
ствии с выкладками, изложенными выше для природного га-
за, мы приходим к следующим выражениям:

а=2800р_0,38 (14)

Гг

q = (Фн "Г О’^сл) (1 ~ Ч ккал/кг топлива (15)

4 х *г /

Последняя формула является общей для природного газа
и жидкого топлива.

Выражение (15) послужило основой для построения номо-
граммы (рис. 44), позволяющей по известной теплотворной
способности Q& и температуре tcn и tr определить количество
тепла q, отданное в слое при сжигании 1 кг или 1 нм3 топ-
лива.

Полученные выше выражения применимы, разумеется, для
наиболее распространенных видов топлива, а именно: природ-
ного газа с Qu =8000—9000 ккал/нм3 и жидкого топлива с
Qh=9500—10 500 ккал/кг.
Для горючих газов с более низкой теплотворной способ-
ностью (например, для генераторного или доменного газа) их
применять нельзя.

О ккал

'кг или нм
W ООО-1

9500-

Г °C
‘ел-

9000-

100-

200-

8500^

300-*

8000-

7500-

9000

0,35

0,3

0,25

6000

0,2

0,t5

7000

О-

6000

0,1-

0,05-

°,4

ккал

кг или нм3

10000

7000-1

J5000

Рис.

44. Номограмма для определения количества

тепла q, отданного в слое на 1 кг жидкого или 1 нм3
газообразного топлива:

—низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг или н№;
<г — температура топочных газов под решеткой, °C; ^ — темпера-
тура газов, покидающих слой, °C; /— X —тепловые потерн в топке
н аппарате КС.

Расход тепла на сушку

Уравнение материального баланса воды в процессе сушки
выражается как

Л1(1-Г„) = (Л1-Г)(1-ГК)

(16)

где Л! — количество влажного материала, поступающего
на сушку, кг/ч-,

W — количество испаренной воды, кг/ч;

WH и WK — начальная и конечная влажность материала, вес.
доли.
Из выражения (16) имеем:

1Г = М-^Н_~^- (17)

Расход влажного материала т, соответствующий 1 кг ис-
паренной воды, из уравнения (17) выразится следующим об-
разом:

- 1 ~WK

18 .

Значение №к при сушке в кипящем слое обычно очень ма-
ло и им можно пренебречь. В этом случае:

“"Т? (1И

Тепло при сушке расходуется на нагревание материала
до температуры слоя /Сл. на нагревание и испарение воды и
на возможные дополнительные реакции (дегидратацию
и т. п.). Таким образом, в общем случае на сушку соответ-
ственно испарению 1 кг воды расходуется в слое количество
тепла

/- (592 + 0,48/сл) + (m - 1) Ств/с.„ + N (29)

где Ств — теплоемкость материала, ккал/(кг • град) \

N — расход тепла на дегидратацию и другие процессы
на 1 кг испаренной воды, ккал.

Подставляя значение т из уравнения (19), окончательно
имеем:

q = (592 + 0,48/сл) + - СТВ1сл + N (21)

Количество воды W7, испаренной топочными газами при
сжигании 1 кг жидкого топлива или 1 нм3 природного газа,
определяется из уравнения:

(22)

По формулам (21) (для N=0) и (22) построена номо-
грамма (рис. 45), позволяющая быстро определить значение
q' и W по известной начальной влажности 1РЦ и найденному
ранее q.

Расход топлива на сушку

Расход топлива на сушку R кг/ч или нм3)ч (для природ-
ного газа) может быть теперь определена по уравнению

где 1Рчас — часовое количество испаренной воды.
_____ккал_______

'кг или нм3топлива

0,45-

5500

г ккал___________

4 'кг испаренной воды

6000

6500

7000

7500

6000

8500

9000

9500

10000

„ кг или им*

> и КнмУч 17мЛ/ч V, м/сек

Рис. 46. Номограмма
для определения ча-
сового расхода топ-
лива R, объема топоч-
ных газов Е м3/ч и
площади решетки F.

Рис. 45. Номограмма
для определения теп-
ла на испарение 1 кг
воды q' и количества
воды1 W, испаренной
I кг или 1 нм3 топ-
лива.
Объем топочных газов

Объем топочных газов и расход воздуха на сжигание бу-
дет несколько отличаться в зависимости от примененного
топлива.

Природный газ. Расход воздуха при сжигании природного
газа равен 9,4 а нм3/(нм3 • газа), а объем продуктов горе-
ния— 9,4а+1 нм3/(нм3 газа).

Следовательно, часовой расход воздуха

L ~ 9,4а/? (24)

а объем топочных газов
гт. г = (9,4а+1)/? (26)

Так как для природного газа по формуле (10):

29206-0,43
' *г
ТО

»т. г “ Г9,4 ( - 0,4з) + »]/? = ( -7745° “ 3,042) R

При температуре слоя tcn объем топочных газов

Гт. г (при /сл) - (--7-j50-P- - 3,042) R (26)

Жидкое топливо. Для жидкого топлива расход воздуха
равен 10,5а нм3/кг и объем топочных газов — 10,56а+;
+0,66 нм3/кг. Следовательно, часовой расход воздуха

L = 10,6а/? (27)

и объем топочных газов

Гт. г = (10,66а + 0,66) R (28)

Подставляя в формулу (28) значения а, рассчитанные по
формуле (14), имеем:

„„-(*e_3,8)R

При температуре слоя tcn объем топочных газов:

\ »г / Z/O

Площадь газораспределительной решетки

После определения объема продуктов горения можно
найти площадь газораспределительной решетки F (или ап-
парата КС), если известна скорость газа в слое Vr (в м/сек)’.

Гт.г (при ?сЛ)
Збоор
Таким образом, все основные расчеты по сушке в аппа-
рате КС сведены к использованию трех номограмм (см. рис.
44—46), служащих для определения расхода топлива, воз-
духа и площади сечения аппарата КС.

Полученные выше расчетные соотношения позволяют уста-
новить общее выражение для производительности установ-
ки КС в зависимости от различных параметров, характери-
зующих режим ее работы. Действительно, так как по урав-
нению (23) R = W4ac/W, то подставляя значения №час и W из
уравнения (17) и (22), имеем:

Решая уравнение (30) относительно М, находим:

9'(ГН-ГК)

Подставляя далее значение q из уравнения (15), имеем:
^(QS+o.eQ(i—

М 4'(1ГН-ГК) (31)

Если в качестве топлива используется природный газ, то
по уравнению (26)

1>т.г(при /ca) = 3600FV = (21®-3,042)/?
\ »г / л/«Э

откуда:

_______3600FF273_______

(УЛб°Р — 3,042) (273 4-/сл)

Подставляя полученное значение R в уравнение (31),
окончательно находим (при сжигании природного газа) про-
изводительность установки КС по влажному материалу:

3600.273FV(QP + 0,6/J (/г - 1СЛ) т) (1 - Гк)

(27 450р - 3,042/г) (273 + /сл) q' (- WK)

При сушке в кипящем слое 1ГК мало по сравнению с WB
(а тем более с единицей) и им можно пренебречь; то же от-
носится к величине 0,6 /Сл по сравнению с Qa. Кроме того,
Э~0,97 и т] — 0,94. Значение 4 колеблется обычно от 400 до
800° С и если в выражении (27450 £ — 3,042 4) предположить
tr равным среднему значению (600° С), то введенная при этом
погрешность не превосходит 5%.
Таким образом, для ориентировочных расчетов при изме-
нениях режима (с погрешностью не выше 10%) мы можем
пользоваться следующим выражением:

м FVQl(tr-tcn)

М = 0’1--------------

(32)

Аналогичным образом для жидкого топлива (мазута)
г»т. г (при <сл) = 3600FV(-Я- - 33,в) R 273*<сл
откуда:

_______36Q0FV273_____

(29^80 _3>38) (273 + /сл)

Подставив значения R в уравнение (31), получаем:

3600 • 273FF(QP + 0,6/сл) (<г - Q т) (1 - Гк)
(20 680 - 3,38/г) (273 + /ел) <7' (IFH - ^к)

После соответствующих упрощений, аналогичным преды-
дущему для природного газа, имеем для ориентировочных
подсчетов:

М = 0,09----(33)

? И' И

Учитывая, что произведение 0,1 (для природного газа) и
0,09 (для мазута) на величину Qh равно приблизительно 850,
уравнения (32) и (33) можно представить в следующем виде:

41 = 850 FV^~..^L

Я "и

Пример 1. Расчет 1 *.

Исходные данные. Рассчитать сушилку КС для сушки хлористого ка-
лия, производительностью 100 т/ч сухого продукта. Начальная влажность
соли 6%. Топливо — многосернистый мазут, QJJ = 9500 к.кал/кг. Хлористый
калий получен химическим способом путем обработки сильвинита (NaCl-e-
4-КС1) в растворителях с последующей кристаллизацией КС1 на вакуум-
кристаллизационной установке. Размер кристаллов 0—0,7 мм, средний диа-
метр 0,2 мм. Конечная влажность продукта по ГОСТу не выше 1%.

Расчет установки.

1. Выбор оптимального режима сушки.

а) Хлористый калий термоустойчивая соль, плавящаяся без разло-
жения прн 776° С.

Температуры теплоносителя tT принимаем 700—750° С.

Для создания небольшого резерва tr принимаем 700° С.

б) Так как влага связана физико-механически с материалом, то сушка
при условии получения продукта с конечной низкой влажностью может
производиться при температуре в слое 90—100° С и ниже. Однако, учи-

* Расчет осуществлен для наглядности двумя путями — аналитиче-
ски и-графически по предложенным номограммам,
тывая необходимость улавливания пыли в циклонах, температура отходя-
щих газов не должна быть ниже 100° С. Так как для крупногабаритных
аппаратов (как в рассматриваемом случае) обязательно распределение
сырой соли по фронту слоя при помощи специального забрасывателя, что
вызывает понижение температуры отходящих газов на 10—20 град, то
температуру слоя /Сл следует принять 110° С. Конечная влажность продук-
та при этой температуре будет 0,1—0,2%.

в) По рис. 42 находим, что скорость газов в слое прн dKRKc = 0,7 мм,
следует принять равной 1,6 м/сек.

г) Сопротивление слоя для солей при сравнительно низкой начальной
влажности (6%) можно считать равным 400 мм вод. ст.

Таким образом, на основании предыдущего принимается следующий
оптимальный режим работы установки:

Температура, °C:

теплоносителя..............................700

слоя.......................................110

отходящих из КС газов......................100

Скорость газа в слое, м/сек....................1,6

Сопротивление слоя, мм вод. ст.................400

Расчет 2. а) Количество тепла, переданное в слое теплоносителем
на 1 кг сожженного топлива (мазута), по формуле (15)

q = (QP + 0,6/сл) (1 - ) К = (9500 + 6-110)

• 0,94 = 7575 ккал/кг топлива

при этом принято, что потери тепла топкой и аппаратом КС (при доста-
точно хорошей тепловой изоляции) не превышает 6%.

По номограмме 1 (см. рис. 44) находим q = 7550 ккал/кг топлива

б) Расход влажного материала на 1 кг испаренной воды по уравне-
нию (18):

1-Гк 1-0,002

WH - U/K = 0,06 - 0,02

= 17,2 кг/кг испаренной воды

Следовательно, расход тепла на сушку, соответствующий испарению
1 кг воды по уравнению (20), (предполагается, что материал поступает
на сушку при 0°С):

qt “ (592 + 0,48/сл) + (т — 1) Ctcn + IV =

= (592 + 0,48 -110) + (17,2 — 1) • 0,165 • 110 ~ 940 ккал/кг испаренной воды

где средняя удельная теплоемкость хлористого калия в пределах темпе-
ратур 0—100° С равна 0,165 ккал/кг; тепловым эффектом дегидратации
пренебрегаем (А’ = 0).

в) Количество воды W, испаренной топочными газами при сжигании
1 кг мазута по уравнению (22):

q 7575 о ..

1Г = Л = -Д77Г “ 8>06 Кг
q 940

По номограмме (см. рис. 45) имеем для 1+ = 8,0 кг.

г) Принимая потери продукта при сушке за 0,2% (не полное улавли-
вание в циклонах, потери при транспортировании и складировании).
количество влажного хлористого калия М (в т/ч), поступающее на сушку,
определится из уравнения:

100

1 -0,002 _ 100,2

W'h-W'k 0,06 - 0,002 ’

1 - U7H 1 1 - 0,002

Количество испаренной воды по уравнению (17):
ну _1ПА, 0,06 — 0,002 _

№исп М j_jpK 106,4- j_0 002 6,18 т/ч

д) Расход мазута на сушку по уравнению (23) равен:

6180 =

* W 8,06 7Ь5 '

По номограмме (рис. 46) найдем R ~ 770 кг/ч.

е) При принятом режиме (температура теплоносителя 700° С) избы-
ток воздуха а по уравнению (14) равен

а = ®_ 0,38 = ^^--0,38 = 3,5

где тепловые потери в топке приняты равными 3% (р = 0,97).

Часовой расход воздуха на горение н смешение с топочными газами по
уравнению (27):

L = 10,5а/? = 10,5 • 3,5 • 765 = 28 000 нл3/ч

Объем топочных газов по уравнению (28)

Гт г = (10 - 56 • 3,5 + 0,66) 765 = 28 800 ял3/ч

и при температуре слоя

чт.г (при 110°С) = 28800 (^3 4- ПО) = 39 4QQ

ж) Площадь газораспределительной решетки при принятой скорости
в слое 1,6 м/сек по уравнению (29):

от, г (при <сл) 39 400 2

3600117 3600 -1,6 ’ м

Пользуясь выражением (33), мы можем оценить показатели работы
установки при изменениях режима. Например, при понижении температур
теплоносителя /г и сохранении прочих условий неизмененными, произво-
дительность установки по влажной соли М и расход топлива R будут из-
меняться следующим образом:

44 = 0,09 6-9-1’6 ^п(п7М)-110) = 99000 кг/ч

940 • 0,0о
при 700° С

_82аю

при 600° С

44 = 0,09 >>6-^500-110) -65000 кг/ч

при 500° С
Соответственно, расход топлива:

при 700° С

755

/? = 755 кг/ч; удельный расход = = 7,6 кг/т

при 600° С

« = 640 „ . „ -^=7,8 и

при 500° С

« = 528 „ „ „ §- = 8,1 „

Пример II. Расчет 1. .

Исходные данные. Рассчитать сушилку для обезвоживания декагид-
рата сульфата натрия (мирабилита) производительностью 25 000 т/год
сульфата натрия. Начальная влажность мирабилита 58%. Топливо природ-
ный газ, = 8200 ккал!нм3.

а) Температура плавления сульфата натрия около 880° С и, следова-
тельно, температуру теплоносителя tr можно принять 800—850° С. Для по-
следующего расчета принимаем tT = 800° С.

б) Опыты по обезвоживанию мирабилита в кипящем слое показывают,
что уже при температуре в слое ten = 80° С конечная влажность продукта
не превосходит 0,5%. Для надежной работы циклонов температуру в слое
принимаем 110° С. При этом конечная влажность < 0,1-%.

в) При обезвоживании мирабилита в кипящем слое в зависимости от
условий ведения процесса получается гранулированный продукт с вели-
чиной гранул порядка 1,25 мм.

По рис. 42 находим скорость газов в слое V = 2,3 м/сек.

г) Сопротивления слоя для кристаллогидрата с высокой начальной
влажностью рекомендуется принять 450—500 мм вод. ст.

На основании сказанного выше, принимаем следующий оптимальный
режим работы сушильной установки:

Температура, °C
теплоносителя...............................800

слоя............‘...........................110

Скорость газов в слое, м/сек...................2,3

Сопротивление слоя, мм вод. ст.................500

Расчет 2.

а) Количество тепла, переданное материалу в слое на 1 нм3 сожжен-
ного природного газа

q = (QP + 0,6/J (1 - ) Т) = (8200 + 66) (1 - ) 0,94 = 6700 ккал/нм3

б) Расход влажного мирабилита на 1 кг испаренной воды по урав-
нению (19):

m = -==- = -jr-g- = 1,72 кг/кг испаренной воды

в) Расход тепла на обезвоживание мирабилита, соответствующий ис-
парению 1 кг воды по уравнению (20)

q = (592 + 0,48/сл) + (m - 1) Ств/сл + N =>

= (592 + 0,48 - 110) + 0,72 • 0,25 -110 + 58 1,72 = 765 ккал/кг испаренной воды
где N— теплота дегидратации мирабилита равна 58 ккал на 1 кг влаж-
ного материала.
г) Количество воды, испаренной сушильным агентом, полученным при
сжигании 1 нм3 природного газа:

1Г = Л»-^- = 8,75 кг
q 766

д) Часовая производительность установки при 8000 рабочих днях в
году равна 25 000/8000 = 3,1 т/ч.

Пренебрегая потерями материала при сушке, количество мирабилита,
поступающее на обезвоживание, определяем из уравнения:

,, 3,1 _ , .

Количество испаренной воды:

Ч^исп= 7,4 — 3,1 = 4,3 т/ч

е) Расход топлива (природного газа) по уравнению (23) равен:

ж) При принятом рабочем режиме (температура теплоносителя 800° С)
избыток воздуха а по уравнению (10):

а=^_0,43 = -^^-0,43 = 3,11
ip oUU

Часовой расход воздуха на горение и смешение с топочными газами
по уравнению (24):

L ~ 9,4а/? = 9,4 • 3,11 • 490 = 14 300 нл3/ч

Объем топочных газов по уравнению (25)

От. г = (9,4а + 1) /? = (9,4 • 3,11 + 1) 490 = 14 800 нл3/«

и объем топочных газов при температуре слоя 110° С:

14 800(273+110) _.0.п 3.

От. г =-----~ = 20 800 м '4

з) Площадь газораспределительной решетки при скорости теплоноси-
теля в слое 2,3 м/сек по уравнению (29):

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ТЕПЛА СУХОЙ СОЛИ

Тепло, переданное в слое теплоносителем, затрачивается,
как правило, на нагревание материала до температуры слоя
и на превращение воды, содержащейся в материале, в водя-
ной пар, который уносится из зоны сушки с сушильным аген-
том. Распределение затраченного тепла между этими двумя
потоками будет зависеть, очевидно, от условий сушки, на-
чальной и конечной влажности материала и т. п. Действи-
тельно, количество тепла q, переданное в слое на 1 кг высу-
шенного материала и вынесенное затем водяными парами и
сухим материалом, выражается следующим образом:

ДО? —

у' ~ 100~ W' [(595 + 0,46/сл) — <н1 + Ста (<сл — <н) ккал)кг сухого продукта

где 1КН и WK— начальная и конечная влажность матери-
ала %.

t„ и 7СЛ — температуры материала, поступающего и вы-
ходящего из слоя, °C;

Ств — теплоемкость сухого материала, ккал! {кг-
• град).

Рассмотрим, например, следующий конкретный случай.
Производится сушка хлористого калия (Ств=0,18 ккал/(кг-
• град) при температуре слоя /сл=120°С. Начальная темпе-
ратура соли ?н=10°С. Конечная влажность соли при tcn —
= 120° С очень низка и не превосходит 0,1%. Для этого слу-
чая, приведенное выше выражение упрощается и принимает
следующий вид:

^-ккгЛ7'вж + ||0С'-

ккал/кг сухого продукта

Для хлористого калия Ств = 0,18 ккал/(кг • град) и

кю^'™ + 2»

ккал/кг сухого продукта

Из последнего выражения находим, что доля полезно
затраченного тепла, приходящаяся на высушенный материал

2000 - 20Гн

“ 630Гн + 2000

и определяется начальной влажностью высушиваемого мате-
риала.

Доля полезного затраченного тепла, приходящаяся на ис-
парение воды, равна 1 — а.

Иногда возникает вопрос о возможности использования
тепла горячего сухого продукта или тепла отходящих газов
и паров с целью повышения теплового к. п. д. сушильной
установки.

Запыленность газо-паровой смеси, выходящей из сушилки,
высокое содержание водяных паров в ней и сравнительно
низкая температура весьма ограничивают использование
тепла отходящих из кипящего слоя газов и паров непосред-
ственно на сушке, например для предварительного подогре-
вания поступающего на сушку влажного материала. Вопрос
использования тепла отходящих паров для сушки может
Иметь практическое значение только тогда, когда сушка ком-
бинируется с каким-либо высокотемпературным процессом,
например обжигом. В этом случае обжиговые газы, имеющие
сравнительно высокую температуру, могут быть использо-
ваны для предварительного подогревания и подсушки мате-
риала, поступающего на обжиг. Конечно, в этом случае во-

Рис. 47. Зависимость количества сырой соли и расхода воздуха -
на 1000 кг сухого продукта из кипящего слоя от начальной влаж-
ности при различных конечных температурах.

прос использования отбросного тепла для сушки должен ре-
шаться на основе технико-экономического расчета, если пред-
варительное охлаждение выбрасываемых газов не диктуется
какими-либо технологическими соображениями.

Другим источником повышения теплового к. п. д. сушиль-
ной установки является использование тепла, аккумулирован-
ного в горячем сухом материале. Часто возникает необходи-
мость охлаждения материала после сушки для улучшения
условий его транспортировки и затаривания.

Использование тепла сухого материала с одновремен?:
ным его охлаждением можно осуществить по двум вари?!
антам.
По первому варианту [28, 29], сухой горячий материал ох-
лаждается воздухом, который затем непосредственно исполь-
зуется в качестве сушильного агента или направляется в топ-
ку для сжигания топлива. Однако использование в топках
или калориферах запыленного воздуха (даже после сухой
очистки) вызывает ряд трудностей при эксплуатации.

По второму варианту [30], тепло сухого продукта исполь-
зуется непосредственно для сушки дополнительных количеств
влажного материала путем смешения их с горячим продук-
том в кипящем слое или в другом смесительном аппарате.
Воздух, используемый для псевдоожижения, далее направ-
ляют в пылеулавливающие устройства вместе с основным по-
током отходящих газов из сушилки. Использование тепла го-
рячего сухого материала с одновременным его охлаждением
по такому способу обеспечивает:

1) снижение удельного расхода топлива;

2) охлаждение готового продукта, что улучшает условия
его транспортировки и складирования;

3) сокращение габаритов сушилки в соответствии с коли-
чеством влажного материала, подаваемого на смешение, ми-
нуя сушку.

Расчет процесса смешения производится на основе стати-
ческого теплового баланса. Отнесенный к 1000 кг сухого про-
дукта он имеет следующий вид:

1000ХСсл<сл + + £гн » (1000 -f- М — G) 4- jLzk

где Ссл и Сн — теплоемкости сухого и сырого материала, со-
ответственно, ккал/ (кг • град);

/сл, и tK — температуры сухого, сырого и смешанного ма-
териала, соответственно, °C;

М — количество сырой соли на 1000 кг сухого про-
дукта, кг;

L — количество воздуха на 1000 кг сухого продук-
та, кг;

1И и 1К — энтальпия поступающего и выходящего из ап-
парата смешения воздуха, ккал! кг сухого воз-
духа;

1 — Л — потери тепла сухой соли до смешения.

Аналогичным образом баланс воды может быть представ-
лен выражением:

1000 W + М + Ьхи “(1000 + М ~ 0) W + LXk

где Ц7СЛ, WH и №к — влажность сухого, сырого и смешанного
материала, %;

хи и хк — влагосодержание воздуха начальное и ко-
нечное, кг/кг сухого воздуха.
И, наконец, для количества испаренной воды (в кг во-
ды! 1000 кг сухого продукта) имеем:

G L (хк хи)

Совместное решение трех приведенных выше уравнений
дает:

1000 [(Л/с-М(«7н-^к)Сс +

L“(X -х UlOO-W^HCi ~^П +—“ KZ,i000 сУхог° продукта

1*к *нМ1Ш и'кНЧ*к l'h*h)t

+ (й^н — [Ok i’h) — (xK — X„) Cc/K]

,, 1000 (Гк-И7с) + £(хк-хн) (100-1ГК) .....

M =--------------------==------------- кг/1000 кг сухого продукта

ж н “ " к

Для иллюстрации применения полученных выражений рас-
смотрим следующий пример.

Пример. При сушке хлорида калия в аппарате КС соль выходит из
аппарата при /с=130°С с конечной влажностью №,,= о, 1 %. Требуется
определить, какое количество влажной соли можно высушить, используя
тепло сухой соли.

Опыты на пилотной установке показали, что путем смешения в кипя-
щем слое горячая соль может быть охлаждена до 50—55° С, причем конеч-
ная влажность смешанной соли 1Г„ не превышает 0,3%. Для смешения в
кипящем слое используется воздух помещения с температурой 20° С при
относительной влажности <р = 0,6. Из слоя аппарата смешения удаляется
нагретый воздух с температурой 50° С при <р == 0,7. Примем Л = 0,9, теп-
лоемкость сухого хлористого калия Сс = 0,18 ккалЦкг • град), теплоем-
кость влажного хлористого калия Св = 0,22 ккал! (кг град), начальную
температуру сырого хлористого калия tH = 20° С.

Влагосодержание и энтальпия поступающего воздуха при 20° С и <рн =
= 0,6 по диаграмме i — х будут:

х„ = 0,00871 кг/кг сухого воздуха

1И — 10,2 ккал/(1 + х) кг воздуха

Для выходящего воздуха при 50° С и <р = 0,7

хк “ 0,059 кг/кг сухого воздуха и /к = 48,5 ккал/кг сухого воздуха

Таким образом

, 1000 [(0,9 -130 — 50) (UZH — 0,3) • 0,18 + (0,22 -20 - 0,18-50) (0,3 - 0,1)]

“ (0,059 - 0,0087) (100 - 0,3) (0,18 • 50 - 0,22 • 20) +

+ (1ГН - 0,3) [(48,5 - 10,2) - (0,059 - 0,0087) 0,18 • 50]
или после преобразований

12060 (Гн-0,3)-920 ..... ,

L= 23,07 + 37,85 ( iVH-0,3) Кг/1°°° ™ СуХ°г° пР°дУкта

Аналогичным образом для М имеем:

.. 200 + 5,0157. ...m

/и =—пт----ги— кг/1000 кг сухого продукта

W н ~ U,о

Значения L и М приведены в табл, 11,
Значения L, М и W

Таблица 11

1ГН. « кг воздуха кг сырой соли
' 1000 кг сухого продукта ’ 1000 кг сухого продукта
2 224 777
3 253 545
4 267 417
5 278 338
7 285 286
10 298 175
15 305 118

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК КС

Трудности при пуске, наладке и эксплуатации сушильной
установки КС часто возникают не столько из-за дефектов при
проектировании и сооружении самого аппарата КС, сколько
в результате неполного и поверхностного расчета и ошибок
при выборе вспомогательного оборудования.

Поэтому остановимся на основных узлах сушильных уста-
новок, отметив специфические требования, предъявляемые к
вспомогательному оборудованию в процессе его освоения. При
этом, мы не излагаем методику расчета оборудования, так
как она дана в различных руководствах.

Топки

В качестве сушильного агента при сушке в кипящем слое
обычно применяют топочные газы или смеси последних с воз-
духом. Использование других способов подвода тепла в
слой — применение нагретого воздуха, электронагревание,
установка нагревательных элементов в самом слое и другие
способы — сравнительно редко и мы их не рассматриваем.

Сушильный агент соответствующей температуры получает-
ся в топках, в которых сжигается газообразное (природный,
коксовый, доменный газ) или жидкое топливо (мазут, соля-
ровое масло и т. п.). Использование твердого пылевидного
топлива для сушки в кипящем слое связано с рядом сложно-
стей и здесь не рассматривается.

Характерной особенностью топок сушильных установок
КС является их работа под избыточным давлением, эквива-
лентным сопротивлению системы, составляющем величину по-
рядка 800—1000 мм вод. ст. Эту особенность необходимо учи-
тывать при выборе и проектировании топливного хозяйства и,
в частности горелок.
По расположению относительно аппарата КС различают
топки выносные и встроенные, которые размещены в подре-
шетном пространстве самого аппарата. Расположение топок
под аппаратом КС или даже непосредственно в подрешетном
объеме, т. е. встроенные топки, имеют некоторые преимуще-
ства по сравнению с топками выносными: они занимают мень-
шую производственную площадь и в них достигается наибо-
лее эффективное распределение газов по поверхности решет-
ки. Но требуемая высота помещения при встроенных топках
выше, чем для выносных топок.

При выносной топке топочные газы подводятся в подре-
шетное пространство сбоку и для достижения более или ме-
нее равномерного распределения сушильного агента по всей
плоскости решетки, особенно при больших размерах аппарата
КС, требуется установка на входе в подрешетный объем от-
ражательных стенок или распределительных устройств. При
сжигании жидкого топлива и особенно тяжелого мазута при-
ходится устанавливать выносные топки, так как опыт экс-
плуатации встроенных топок на мазуте показал, что отвер-
стия решетки замазываются снизу продуктами неполного сго-
рания.

Для газообразного топлива можно с успехом пользоваться
как встроенными, так и выносными топками.

Температура теплоносителя, поступающего под решетку,
лежит в пределах 200—400° С при сушке органических и, во-
обще, термолабильных веществ, повышается до 600—800° С
при сушке различных солей и до 1000—1200° С для некото-
рых рудных концентратов, песка и других жаростойких со-
единений.

Следовательно, работу топки сушильных агрегатов необ-
ходимо осуществлять при умеренных режимах с температу-
рой топочных газов в камере сгорания не выше 1200—
1250° С. Такой режим обеспечивает длительную работу огне-
упорной футеровки даже при применении, например, шамота
класса Б.

Работа топки при умеренном температурном режиме до-
стигается, разумеется, путем подачи к горелкам соответствую-
щего количества первичного воздуха. Расчет показывает, что
для получения топочных газов указанной выше температуры,
необходимо подать к горелкам 17—18 м3 воздуха на 1 л3 при-
родного газа и 19—20 м3 на 1 кг жидкого топлива.

Сохранение соотношения топливо — воздух в указанных
пределах вполне гарантирует устойчивое и нормальное для
сушки ведение процесса, тем более, что непосредственный
замер температуры топочных газов в топочном простран-
стве является весьма затруднительным и недостаточно
точным.
Таким образом, правильное ведение топочного процесса в
сушильном агрегате должно базироваться на замере расхода
первичного воздуха (и, разумеется, расхода топлива). Опыт
эксплуатации сушильных установок КС показывает, что от-
сутствие замера расхода первичного воздуха приводит иногда
к чрезмерному и совершенно ненужному повышению темпе-
ратуры топочного пространства, оплавлению и разрушению
огнеупорной футеровки топок.

Для получения сушильного агента с температурой, необ-
ходимой для данного процесса сушки, топочные газы в соот-
ветствующем соотношении смешиваются с воздухом (вторич-
ный воздух) в камере смешения.

Температура теплоносителя под решеткой определяется
суммарным расходом воздуха, подаваемым в топку и в ка-
меру смешения (табл. 12).

Таблица 12

Расход яоздуха в зависимости
от температуры теплоносителя
под решеткой

Температура
теплоносителя,
°C

Расход
природного газа,
воздуха
м3 газа

Расход мазута,
JH3 воздуха
кг мазута

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

84,5

62,6

49,3

40,4

34,1

29,4

25,7

22,6

18,3

67,2

43,5

36,8

31,3

27,7

24,6

21,8
19,?

Число горелок для сжигания топлива в топке сушильного
агрегата должно быть минимально возможным для данного
расхода топлива. При увеличении их числа неизбежно возни-
кают затруднения, связанные с распределением и регулиро-
ванием первичного воздуха, подводимого к отдельным горел-
кам. Для сжигания мазута наиболее простыми и надежными
в эксплуатации, обеспечивающими возможность регулирова-
ния расхода топлива в широких пределах, зарекомендовали
себя форсунки с паровым распылом. Наиболее простая го-
релка для сжигания природного газа показана на рис. 48.

Топки во всех случаях должны быть оборудованы охла-
ждаемыми воздухом гляделками, позволяющими удобно
вести визуальное наблюдение за горелками и топочным
пространством. Для выносных топок, работающих на мазуте,
в передней части топки должны быть предусмотрены люки
для розжига и разогрева топки (например, дровами). В слу-

Рис. 48. Газовая горелка:

/ — горелка; 2 —щиток смотрового стекла; 3 — завихри-
тель воздуха.

чае газовых горелок розжиг производится обычно электроза-
пальниками.

Практика работы сушильных установок показала, что при
соблюдении нормального режима эксплуатации, теплонапря-
жение топки может быть доведено, при сжигании жидкого
топлива, до 0,7—0,8 млн. ккалЦм3 • ч), а при сжигании при-
родного газа до ~ 1,0 млн. ккалЦм3 • ч) и более.

Вентиляторы, воздуходувки

Сушильные агрегаты КС, как правило, работают при ус-
ловиях, когда передняя часть системы находится под давле-
нием, а хвостовая часть под разрежением. Соответственно,
вентилятор или воздуходувка устанавливается в голове си-
стемы и подает воздух в топку под давлением, достаточным
для преодоления сопротивления топки, подводящих трубопро-
водов, газораспределительной решетки и слоя. Эвакуация га-
зо-паровой смеси производится дымососом, преодолевающим
сопротивление пылеулавливающей системы. Эта схема приня-
та во всех сушильных установках, разработанных ВНИИГом,
независимо от характера и природы высушиваемых материа-
лов (твердые вещества, кристаллогидраты, растворы и т. п.).
На выходе из аппарата КС при этом поддерживается неболь-
шое разрежение порядка 5—15 мм вод. ст., что устраняет вы-
бивание газов и пыление в узле загрузки.

Для подачи воздуха на установку хорошо зарекомендо-
вали себя мельничные вентиляторы типа ВМ с напором 800—
1200 мм вод. ст., производительностью от 40 000 до 100 000 м^/ч
для крупных аппаратов и воздуходувки ТВ и ТГ для произ-
водительности 9000—25 000 м3[ч.

Производительность вентилятора должна учитывать рас-
ход первичного и вторичного воздуха в топку, а также допол-
нительный сравнительно небольшой расход воздуха на побоч-
ные нужды сушки, например, охлаждение опорных балок
газораспределительной решетки, разбрасывание сырого мате-
риала по поверхности слоя в пневматических забрасывателях
и т. п.

Для большей маневренности сушильной установки реко-
мендуется выбрать воздуходувное устройство с резервной
производительностью 20—30%.

Воздуходувки не должны устанавливаться непосредствен-»
но в помещении сушилок из-за производимого ими шума.
Кроме того, в помещении сушилок возможна некоторая за-
пыленность и прохождение запыленного воздуха через топоч-
ное пространство, например при сушке солей, приводит к их
плавлению и подмазке и постепенному заплавлению решетки
снизу. Поэтому, как правило, вентиляторы должны устанав-
ливаться в отдельном помещении на достаточном расстоянии
от источников возможного пылеобразования.

В отдельные моменты работы сушильного агрегата, на-
пример, при розжиге топки и пуске установки, при кратко-
временном прекращении подачи сырого материала и других
нарушениях процесса должна быть обеспечена возможность
уменьшения расхода воздуха, подаваемого вентилятором, по
сравнению с расходом при нормальных условиях работы.

Такое регулирование расхода воздуха осуществляется наи-
более целесообразно при помощи лепесткового направляю-

Рис. 49. Устройство перекидного ши-
бера:

I — корпус; 2 — поворотный шибер; 3 — вал ши-
бера; 4 — трубопроводы.

щего аппарата, устанав-
ливаемого на всасе венти-
лятора. Управление на-
правляющим аппаратом
производится дистанцион-
но, при помощи колонки
(КДУ) с пульта.

Воздухопровод после
вентилятора разветвляет-
ся на две части, по кото-
рым в топку подается
первичный и вторичный
воздух. Длина его долж-
на быть достаточной для
размещения датчиков рас-
ходомеров по известным
нормалям [31]. Можно
также производить замер
расхода общего количе-
ства воздуха, подаваемо-
го вентилятором, и пер-
вичного воздуха.

Распределение и регу-
лирование расхода пер-
вичного и вторичного воз-
духа производится наи-
более эффективно при
помощи перекидного кла-
пана, установленного в
месте разветвления возду-
ховодов от общей маги-
страли, идущей от венти-

лятора к линии первичного и вторичного воздуха. Устройство
такого клапана показано на рис. 49.

Преимущество такого устройства заключается в том, что

одновременное изменение первичного и вторичного воздуха
при постоянстве общего расхода производится одним регули-
рующим органом. Кроме того, необходимо принять во внима-
ние, что при изменении положения клапана, меняющего

распределение воздуха по двух ветвям, суммарное сопротив-
ление системы остается практически постоянным, а, следова-
тельно, не меняется и общая производительность венгиля-
тора. Это несомненно важно для сушилок КС, для которых
количество подаваемого в систему воздуха и скорость су-
шильного агента в слое должны оставаться строго постоян-
ными.

Ориентировочный выбор вентиляторов и воздуходувок про-
изводится по удельному расходу воздуха:

мм нм^1(м,-ч')

Рудные концентраты

Соли..............

Кристаллогидраты и
растворы:

гранулы . . . .

-0,15

-0,25
0,3-0,7

500-1500

2500-4500

0,8-2,5

2,0

5000-6500

>7500

Дымосос, обычно устанавливаемый по принятой схеме по-
сле пылеулавливающих устройств для сухой очистки и до ап-
паратов для санитарной очистки газов (пенные аппараты,
мокрые скрубберы и т. п.), следует выбирать по производи-
тельности, отвечающей суммарному объему сушильных газов,
испаренной из материала воды с учетом подсосов, величина
которых при нормальной работе, составляет 15—20%.

Напор, создаваемый дымососом, должен быть достаточ-
ным для преодоления сопротивления пылеулавливающих ус-
тройств, пенного аппарата или скруббера с учетом возмож-
ного повышения температуры отходящих газов до 200—250° С
при кратковременных нарушениях режима сушки *.

Производительность дымососа, как и вентилятора, регу-
лируется лепестковым направляющим аппаратом на всасе,
управляемым дистанционно или автоматически с пульта таким
образом, чтобы на выходе из аппарата КС поддерживалось
небольшое разрежение порядка 5—15 мм вод. ст.

На основании опыта эксплуатации установок КС установ-
лено, что суммарное сопротивление пылеулавливающего трак-
та составляет не менее 350—400 мм вод. ст. Учитывая воз-
можность повышения суммарного сопротивления в результате
постепенного отложения пыли в газоходах, циклонах, необхо-
димо выбирать дымосос по напору с резервом в 25—30%.

Пылеулавливающие устройства

В установках, работающих по способу ВНИИГа, принята
одно- или двухстадийная сухая очистка в циклонах и сани-
тарная очистка в пенных аппаратах или скрубберах, уста-
навливаемых после дымососов. При двухстадийной сухой
очистке на первой стадии устанавливается циклон грубой

* Выбор дымососа производится на основе полного аэродинамиче-
ского расчета газового тракта по существующим нормативным мето-
дам [32].
очистки соответствующего размера, сопротивление которого
не должно превышать 50—70 мм вод. ст.; для второй ста-
дии— батарейные циклоны из 6—8 элементов с сопротивле-
нием не более 120—150 мм вод. ст.

Для устранения возможности конденсации паров циклоны
снабжены надежной тепловой изоляцией, например путем
установки циклона в теплоизоляционные короба. Такие уст-
ройства облегчают доступ к циклонам и их очистку, а также
проверку и контроль их герметичности.

При выборе типов устройств для отвода пыли (мигалки
различного типа, шлюзовые затворы, шнеки и др.) необхо-
димо обратить внимание на надежность их работы, поскольку
эффективность работы циклонов в значительной степени за-
висит от условий регулярного и непрерывного отвода пыли и
исключения подсосов наружного воздуха.

Полезно также отметить, что газоходы для запыленных
газов не должны иметь горизонтальных участков, в которых
имеются благоприятные условия для осаждения пыли.

Весьма высокая степень очистки выбрасываемых в атмо-
сферу газов достигается даже в однополочном пенном аппарате.

В ряде случаев отходящие из кипящего слоя газы содер-
жат вредные газообразные примеси. Например, при обезво-
живании солей или растворов, содержащих хлористый маг-
ний, в отходящих газах в результате гидролиза содержится
хлористый водород, который необходимо нейтрализовать со-
довым раствором или раствором известкового молока, пода-
ваемыми в узел санитарной очистки.

При обезвоживании растворов схема очистки газов может
быть значительно упрощена. В-этом случае целесообразно
отказаться от сухой очистки, промывая запыленные газы в
двухполочных пенных аппаратах или скрубберах, орошаемых
исходным щелоком.

Для обеспечения необходимой плотности орошения в
скруббере или пенном аппарате приходится прибегать к ре-
циркуляции раствора. Такой способ очистки обеспечивает по-
вышение товарных качеств продукта в результате удаления
пылевидных фракций и концентрации исходного раствора,
соответственное увеличение термического к. п. д. процесса.
Для исключения возможности конденсации водяных паров
режим работы скруббера или пенного аппарата по такой схе-
ме очистки выбирается таким, чтобы температура отходящих
газов не понижалась ниже точки росы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. я. Каганович, А. Г. Злобинский, сб. «Техника сушки во
взвешенном слое», вып. 5, изд. ЦИНТИХИМНефтемаш, 1966, стр. 20.

2. П. Г. Романков, И. Б. Рашковская, Сушка в кипящем слое,
Изд. «Химия», 1964.
3. Be eken D. W., Brit. Chem. Eng., 5, № 7, 484 (1960).

4. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, сб. «Применение кипяще-
го слоя в народном хозяйстве СССР», изд. ЦИИНЦветмет, 1965.

5. С. П. Налимов, В. А. С е б а л л о, Г. С. Черкез, сб. «Со-
поставительные обзоры по химической промышленности», вып. 1, изд.
НИИТЭХИМ, 1967, стр. 3.

6. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, С. П. Налимов, Хим.
пром., № 6, 47 (1967).

7. П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская, Сушка во взвешенном
состоянии, Изд. «Химия», 1968.

8. П. Д. Лебедев, М. В. Лыков и др., авт. свид. 153237; Бюлл.
изобрет., № 4 (1963).

9. М. В, Лыков, Научно-техи. информ., Сер. П. и А., вып. 2, изд.
НИИТЭХИМ, 1964.

10. Г. Л. Г р о ш е в, С. М. Данов, Н. Д. Кручинина, Г. В. Рыбин,
Хим. пром., № 6, 56 (1967).

11. Э. О. Регер, Автореф. канд. дисс., ЛТИ им. Ленсовета, 1966.

12. П. Д. Лебедев, Расчет и проектирование сушильных установок,
Госэнергоиздат, 1962.

13. Ра rent a oth., Chem. Eng. Progr., 43, 429 (1947).

14. V. V a n ec e k u. a., Chem. Prym., 11, № 11 (1961).

15. И. M Федоров, Теория и расчет процесса сушки во взвешенном со-
стоянии, Госэнергоиздат, 1955.

16. М. В. Л ы ко в, Инж.-физ. ж., № 3, 9 (1959).

17. С. С. 3 а б р о д с к и й, Труды Института энергетики АН БССР, вып. 8,
1958, стр. 119.

18. Н. И. Сыромятников, В. Ф. Волков, Процессы в кипящем слое,
Госметаллургиздат, Свердловск, 1959.

19. А. С. Гинзбург, В. А. Резчиков, Сушка пищевых продуктов в
кипящем слое, Изд. «Пищевая промышленность», 1966.

20. Ciborowski, J. Chem. Teckn., 14, № 2 (1964).

21. Н. И. Г ель пер и и, В. Г. Айнштейн, В. Б. Кваша, Основы тех-
ники псевдоожижения, Изд. «Химия», 1967.

22. Б. С. Сажин, Техника сушки во взвешенном слое, вып. 1 и 2, изд.
ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1966.

23. Ind. Eng. Chem., 55, Ks 7, 18 (1963).

24. M. M. Ill а п и p о, Научные труды Укр. НИИУглеобогащеиия, т. III,
1964, стр. 324.

25. L. Esayau., М. Е s а у a u, Fluidizared, Editura tehnica, Bucuresti, 1959.

26. V. V a n e c e k, R. D z b о h 1 a v, M. M a г k v a r t, Fluidized Bed. Drying.,
London, 1965.

27. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский, Хим. пром., № 5, 389
(1960).

28. C. J о b e s, Chem. Ind., 61, № 1, 166 (1954).

29. W. N i v e п, пат. США 2715282, 16 августа 1955 г.

30. Ю. Я. Каганович, А. Г. Злобинский и др., авт. свид. 189347;
Бюлл. изобрет., К» 23 (1966).

31. Правило № 27—54 по применению и поверке расходомеров с нормаль-
ными диафрагмами, соплами и трубами Вентури, Стаидартгиз, 1960.

32 Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод,
Госэнергоиздат, 1961,
Глава IV

КОНСТРУКЦИИ АППАРАТОВ КС
И ТИПОВЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК*

Одним из основных положений при создании конструкций
крупногабаритных аппаратов КС, рассматриваемых, как пер-
вый этап типизации аппаратуры такого рода, является вос-
производимость удельной производительности, отнесенной к
единице площади решетки при изменении ее размеров от пи-
лотных установок (с площадью решетки порядка 0,1 м2) до
промышленных аппаратов (с площадью решетки 8—10 jw2 и
более). С изменением площади решетки тепловой и гидроди-
намический режимы работы аппарата, при прочих равных ус-
ловиях, практически остаются тождественны, хотя отношение
диаметра аппарата к высоте слоя Д ; Я при этом изменяется
более чем в 10 раз (от 0,3 до 3—4). Условия сепарации пыли
в надслоевом пространстве и соответственно геометрия сепа-
рационной зоны изменяются с изменением площади решетки,
но отчетливое влияние отношения Д : Н обнаруживается лишь
при переходе от пилотных установок к промышленным агре-
гатам, что соответствует изменению Д:Н<Д до Д:Я>1.
При Д : Н до 3—4 можно принять с удовлетворительной для
практики точностью, что оптимальные условия выделения
пыли из газов обеспечиваются при высоте надрешетного объ-
ема от 5000 до 7000 мм. Изменение высоты в указанных пре-
делах определяется чисто конструктивными соображениями
по величине угла расширения сепарационного объема. Рас-
ширение сепарационного объема выше зоны инерционных вы-
бросов, т. е. на высоте от решетки >2500 мм, дает наиболь-
ший эффект при широкой полидисперсности уноса. В случае
сравнительно узкого диапазона изменений размеров выноси-
мых частиц эффект их сепарации за счет уменьшения скоро-
сти газов, естественно, падает, поэтому, например в аппара-

* На основании результатов испытаний и эксплуатации головных уста-
новок разработаны конструкции крупногабаритных аппаратов КС и соот-
ветственные технологические линии для сушки и обезвоживания по спо-
собу ВНИИГа. При разработке, выполненной КБ Госгорхимпроекта,
учтены, естественно, дефекты конструкций отдельных элементов аппарата,
а также схем установок, выявленные при их освоении.
тах для обезвоживания растворов, сопровождаемого образо-
ванием гранулированного материала со сравнительно узким
спектром частиц, степень расширения надрешетного объема
должна быть ниже, чем в аппаратах для сушки солей.

Типы разработанных аппаратов различаются, прежде всего,
габаритами газораспределительной решетки в зависимости от
требуемой производительности установки.

Другие элементы различия определяются характером и со-
держанием влаги в высушиваемом материале, видом топлива
и рядом других специфических требований к процессу и ма-
териалу. Возможность использования встроенных или вынос-
ных топок зависит от вида сжигаемого топлива — встроенные
топки можно принять только для газообразного топлива, вы-
носные топки успешно работают как на жидком, так и на га-
зообразном топливе.

В зависимости от рода материала, подаваемого в аппарат,
конструкция узла загрузки соответственно изменяется, при
этом все остальные элементы установки используются без вне-
сения каких-либо существенных корректив. Типы разработан-
ных аппаратов могут быть подразделены на две основные
группы — аппараты с выносными и встроенными топками. Эти
аппараты могут быть круглого или прямоугольного сечения.
При сушке солей или других сыпучих материалов на боковой
стенке аппарата размещается устройство для рассредоточен-
ной загрузки (механические или пневматические забрасыва-
тели). При обезвоживании растворов и суспензий форсунки
располагаются над фронтом слоя.

СУШИЛКИ КС С ВЫНОСНОЙ ТОПКОЙ

В промышленности работают сушилки с выносной топкой
с площадью газораспределительной решетки 1,7; 2,4; 4; 6 и
8 м2 и используются для сушки и обезвоживания хлористого
калия, шенита, декагидрата соды и растворов сульфатов на-
трия, цинка и др.

Сушилка этого типа с площадью газораспределительной
решетки 10 м2 показана на рис. 50.

Топка выносная круглого сечения с огнеупорной футеров-
кой в один кирпич. Между топкой и наружным кожухом ос-
тавлен зазор в 40 мм, образующий каналы, по которым дви-
жется вторичный воздух. Благодаря такому устройству сни-
жаются потери тепла и удлиняется срок службы огнеупорной
футеровки.

Для удобства проведения монтажных и обмуровочных ра-
бот и для температурного расширения топка выполняется от-
катной. Температура в топочном пространстве поддерживается
на уровне 1200—1300° С путем подачи на горение соответствую-
щего избытка воздуха. В топках этого типа можно сжигать
жидкое (мазут разных марок, соляровое масло) или газо-
образное топливо (природный или попутный газ и т. д.).

Теплонапряжение топки в зависимости от сжигаемого
топлива и некоторых других факторов изменяется на рабо-

13100

тающих установках от 0,500 • 106 до 1,5 • 106 ккалЦм? • ч). '
В некоторых топках, работающих на природном газе, достиг»
нуто тепловое напряжение 2,0-106 ккалЦм3 • ч).

Сушильный агент с необходимой для данного процесса суш-
ки температурой (300—800° С) получают в смесительной ка-
мере, которая снабжена предохранительным клапаном на слу-
чай хлопков или взрывов в топочной камере.
Число горелок для сжигания топлива, как правило, одна,
максимум две. Розжиг топки при сжигании газа производит-
ся электро- или газовым запальником. В случае мазута тре-
буется предварительный прогрев топочного пространства Дро-
вами. Для визуального наблюдения за процессом горения и
топочным пространством установлена гляделка.

В подрешетном пространстве против выхода газов из топ-
ки установлена отражательная стенка из
создающая более благоприятные
условия для распределения и расте-
кания газового потока в подрешет-
ном объеме.

Собственно аппарат КС предста-
вляет собой сварную камеру из ря-
довой стали, расширяющуюся вверх
для создания сепарационной зоны,
в которой часть выносимой из слоя
пыли выпадает из газового потока и
возвращается в слой.

Высота аппарата над газорас-

пределительной решеткой практиче- ------

ски не зависит от его диаметра и
изменяется в различных установках
от 3500 до 5000 мм.

Для устранения прорыва газов
у стенок между решеткой и корпу-
сом аппарата необходимо самым
тщательным образом произвести
укладку и уплотнение отдельных
элементов решетки.

По периферии аппарата на огне-
упорную футеровку укладывается
металлическое опорное кольцо, ко-

торое приваривается к корпусу аппарата. На это кольцо на
асбестовой прокладке укладываются элементы решетки. Меж-
ду решеткой и корпусом аппарата оставляется зазор для тем-
пературного расширения, заполняемый шнуровым асбестом.
Поверх уложенной решетки, по периферии накладывается ме-
таллический пояс, прижимающий решетку к опорному кольцу
при помощи клиньев или болтов.

Воздух, нагретый в опорных балках под газораспредели-
тельной решеткой, подается под забрасыватель через щеле-
видные отверстия и используется для улучшения распределе-
ния загружаемого материала по поверхности слоя.

Забрасыватель в большинстве аппаратов механический,
лопастного или цепного типа (рис. 51) с приводом от элек-
тродвигателя через клиноременную передачу. Лопасти в виде

шамотного кирпича,

Рис. 51. Забрасыватель:

1 — загрузочная течка; 2 — лопаст-
ной забрасыватель.
пластин с зубчатыми краями крепятся на валу (используется
вал круглого и прямоугольного сечения). В цепных забрасы-
вателях цепи навешены по длине вала с известным провиса-
нием. В зависимости от размеров аппарата число оборотов

Выход раствора

Рис. 52. Форсунка грубого распыла:

1 — гайка; 2 — корпус; 3 — конус.

забрасывателя меняется от 150 до 300 об/мин. При завышен-
ном числе оборотов забрасывателя часть материала попадает
на противоположную стенку аппарата и прилипает к ней. Об-
рушение налипшего материала в процессе работы установки
приводит, как правило, к вынуж-
денной остановке.

В некоторых аппаратах для суш-
ки кристаллогидратов, например,
мирабилита, декагидрата соды, пла-
вящихся при сравнительно низкой
температуре, установлены пневма-
тические забрасыватели, в которых
распределение сырого материала по

Рис. 53. Секторный пита-
тель.

поверхности слоя производится
струей воздуха, подаваемого под
обрез загрузочной течки. Для этой
цели используется обычно воздух
из опорных балок газораспредели-
тельной решетки. На загрузочной

течке устанавливают

предохраняющий ее от
расплавленного кристаллогидрата.

вибратор,
налипания

При обезвоживании растворов забрасыватель заменяют
механической форсункой грубого распыла, установленной над
слоем на расстоянии 800—1000 мм от решетки (рис. 52).
В зависимости от объема обезвоживаемого раствора опреде-
ляется количество форсунок. Через одну форсунку можно по-
давать до 5—7 м3/ч. Форсунки устанавливают таким образом,
чтобы раствор из конуса распыла не попадал на стенки аппа-
рата. Распиливание происходит при избыточном давлении
1,5—3 ат.

Выгрузку сухой соли производят на уровне решетки при
помощи ячейкового устройства с переменным числом оборо-
тов (рис. 53). При аварийной остановке ячейкового питателя
выгрузка производится через переливную течку, установлен-
ную на высоте 700—900 мм от решетки. Установка резервной
переливной выгрузки особенно важна в больших аппаратах
с высокой производительностью по сухому продукту
(~50 т/ч).

Провал скапливается в нижнем подрешетном бункере и
выводится из аппарата периодически (или непрерывно) при
помощи шлюзового затвора.

СУШИЛКИ С ВСТРОЕННОЙ ТОПКОЙ

В настоящее время в промышленности используют сушил-
ки КС с встроенной топкой с площадью газораспределитель-
ной решетки 2,4; 4, 8 и 10 м2. На рис. 54 показана сушилка
с площадью решетки ~ 10 м2.

Топка размещается в подрешетном объеме в двух каме-
рах, отделенных стенкой, образующей бункер для удаления
провала непосредственно под решеткой. Топочные газы оги-
бают боковую стенку с двух сторон и растекаются под ре-
шеткой. Такое устройство обеспечивает наиболее эффектив-
ное газораспределение, и защищает решетку от прямого на-
грева за счет лучеиспускания. В каждой камере для горения
установлены три подовые горелки. В топке сжигается до
1600 нм? 1ч природного газа. Подина топки щелевидного типа
изготовляется из огнеупорного кирпича класса А 1-го сорта.
Воздух для горения (первичный воздух) подводится к горел-
кам снизу через перфорированные распределительные листы.
Вторичный воздух, необходимый для понижения температуры
топочных газов до температуры сушильного агента, вводится
в верхнюю зону обеих топочных камер по нескольким кана-
лам, расположенным по обе стороны топки.

Опыт использования топок этого типа в сушильных уста-
новках показывает, что в них достигается лучшее распреде-
ление газов под решеткой, чем в выносных топках.

Топка оборудована предохранительным клапаном сече-
нием 0,22 м\ рассчитанным на давление 1500 мм вод. ст.

Осмотр и ремонт топки производят через три лаза с плот-
но запирающимися дверцами на откидных болтах. Аппараты
КС этого типа выполнены в двух вариантах: круглого и пря-
моугольного сечения.

Загрузка сырого материала и выгрузка сухого продукта
в сушилках не отличается от описанных ранее.
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА (РЕШЕТКИ)

Основным и наиболее важным элементом сушилок КС яв-
ляются газораспределительные устройства. Выравнивание
температуры теплоносителя и слоя при сушильных процессах
протекает, как правило, в непосредственной близости от газо-
распределительного устройства, конструктивные особенности

Рис. 54. Схема аппарата со встроенной топкой:

/ — корпус; 2 —решетка; 3 — загрузочное устройство; 4 — выгрузочное устройство;
5—топка; 6—охлаждаемая опорная балка.

которого определяют в основном распределение ожижающего
агента по сечению аппарата и структуру слоя (каналы, газо-
вые пузыри, застойные зоны и т. п.).

Основным устройством, служащим для распределения га-
за-теплоносителя, являются разного типа решетки. Они вы-
полняют функцию поддерживающей конструкции для псевдо-
ожиженного слоя и обеспечивают равномерную раздачу
потока теплоносителя по сечению сушилки. Последнее назна-
чение газораспределительной решетки в сушильных аппаратах
КС имеет чрезвычайно важное значение: неравномерное рас-
160
пределение газа-теплоносителя по сечению слоя приводит к
образованию застойных зон или недостаточной интенсивности
кипения и циркуляции частиц слоя в отдельных частях ре-
шетки.

Действие решетки в качестве газораспределительного ус-
тройства основано на выравнивании набегающего газового
потока при помощи сопротивления, рассредоточенного по се-
чению.

Механизм явления, по Идельчику [1], сводится к следую- ,
щему. Газовый поток, поступающий в подрешетное простран-
ство из топки или другого источника по боковому или цен-
тральному подводу, обладает некоторой неравномерностью
распределения скоростей как по сечению струи, так и по се-
чению аппарата. При набегании потока на решетку струя га-
за тормозится и в ней появляется неравномерность распреде-
ления давления тем большая, чем больше отличаются между
собой скорости отдельных струй в общем потоке. Под дей-
ствием возникающего градиента давления струя растекается
по фронту решетки из области с большими скоростями в об-
ласть с меньшими скоростями.

Искривление линий тока при растекании струи по фронту
решетки может привести в случае тонких решеток к «обра-
щенной» неравномерности за решеткой в самом входе в слой.
Если, однако, решетка имеет достаточную толщину, то струи
при прохождении через отверстия выпрямляются и радиаль-
ность направления струек на выходе из них и вызванная ею
«обращенная неравномерность» ликвидируется. Достигнутое в
этом случае выравнивание поля скоростей под решеткой со-
храняется практически и после прохождения отверстий за ре-
шеткой независимо от величины сопротивления самой решет-
ки. Таким образом, для газораспределительных решеток до-
статочной толщины увеличение ее сопротивления приводит
всегда к улучшению степени выравнивания как по фронту ре-
шетки, так и за ней.

Решетка должна удовлетворять следующим требованиям:

1) обеспечивать равномерное распределение теплоноси-
теля по сечению и отсутствие застойных зон в слое;

2) провал частиц слоя в подрешетное 'пространство по
возможности минимальный (для перфорированных решеток);

3) проста в изготовлении, надежна в работе (легкая
очистка, ремонт и смена отдельных элементов);

4) сопротивление решетки, главным образом вследствие
ограниченности напора применяемых дутьевых вентиляторов,
не слишком высокое (не более 200—250 мм вод. ст.).

Полностью удовлетворять всем этим требованиям решетка
одного типа не может и в каждом конкретном случае прихо-
дится ограничиваться выполнением наиболее важных из них.
Выбор их в каждом отдельном случае определяется кон-
струкцией аппарата КС (размеры, форма) и технологической
характеристикой материала, подвергающегося сушке (допу-
стимая температура теплоносителя, размер частиц слоя, ра-
бочая скорость газа в слое и т. п.).

В сушильных аппаратах КС, разработанных ВНИИГом и
Госгорхимпроектом, применяются, как правило, плоские ре-
шетки с перпендикулярным направлением осей отверстий к
плоскости решетки. При сушке солей пли обезвоживании рас-
творов, когда температура теплоносителя не превосходит
обычно 700—800° С, применяют металлические решетки из чу-
гунного литья или жароупорной стали. Для более низких
температур теплоносителя не исключена возможность приме-
нения перфорированных решеток из рядовой стали. В зависи-
мости от размеров аппарата КС используют цельные перфо-
рированные решетки или составленные из двух половинок
(для размеров до 1,5 м). Для больших аппаратов (до 3—
3,5 м) круглого сечения газораспределительная решетка со-
ставлена из отдельных секторов, число которых доходит до
11—12. Секторы, как правило, изготовлены из стали Х18Н10Т
толщиной до 30 мм. В центре сектора скрепляют соедини-
тельной шайбой. Сектора лежат на полых опорных балках,
охлаждаемых воздухом. Опорная балка располагается по диа-
метру аппарата, в центре она переходит в кольцо под соеди-
нительной тарелкой.

Разработана также конструкция с тремя параллельно рас-
полагаемыми балками. Размещение опорных балок в подре-
шетном пространстве в непосредственной близости от газо-
распределительной решетки приводит к нарушению правиль-
ного распределения газового потока по всей поверхности,
вследствие экранирования участков решетки, непосредственно
соприкасающихся с опорными балками. Опорные балки снаб-
жены, поэтому, приливами высотой около 200 мм, к которым
производится крепление отдельных элементов решетки. От-
верстия в решетке круглые диаметром от 5 до 7 мм, снизу
рассверлены до 10—12 мм; расширение снизу может быть
выполнено раззенковкой.

Очистка перфорированных решеток указанного типа зна-
чительно упрощается. Такие решетки при сушке солей легко
пропариваются паром, чего нельзя сказать о решетках с ци-
линдрическими отверстиями одного диаметра по всей глу-
бине.

В аппарате прямолинейного сечения решетки собраны из
чугунных колосников двух типов — в виде брусков или пли-
ток (рис. 55).

В решетке из брусчатых колосников отверстия щелевые,
образуемые закладкой шайб между отдельными колосниками.
В зависимости от толщины шайб (3,0; 3,5 и 4 мм} живое се-
чение решетки изменяется от 6,0 до 7%. Снизу щелевидные
отверстия расширяются до 5—6 мм.

Плиточные колосники выполнены с отверстиями диамет-
ром 6 мм. При помощи шайб различной толщины (1,0; 2,0 и

Рнс. 55. Колосниковая газораспределительная
решетка.

3,0 мм) живое сечение решетки может быть доведено до 5,6
или 7%. Отверстия снизу также расширены до 10—12 мм.

Колосники обоих типов уложены в специальные пазы под-
колосниковых балок, охлаждаемых воздухом, и затянуты
стяжными болтами.

Для сушки материалов, допускающих высокую темпера-
туру теплоносителя (1000—1200°С), например, некоторых
концентратов нефелина, апатита, применены подины из жаро-
прочного бетона с колпачками из шамота или других жаро-
упорных материалов.
Расчет газораспределительных решеток сводится в основ-
ном к определению живого сечения и гидравлического сопро-
тивления, размеров отверстий и их расположения, толщины
плиты. При установке плоских и перфорированных решеток
предусматриваются механические устройства для удаления
провала из подрешетного пространства, однако более целе-
сообразно исключить провал полностью или в крайнем слу-
чае свести его к минимуму путем правильного выбора ли-
нейных скоростей газа в отверстиях решетки.

Следует отметить, что в настоящее время отсутствуют
данные теоретического, а также экспериментального харак-
тера, позволяющие произвести расчет всех элементов решет-
ки для тех или иных конкретных практических условий.
В большинстве случаев задачу приходится решать эмпириче-
ским путем, иногда прибегая к испытанию различных реше-
ток на опытных установках.

Вопросы конструирования и расчета распределительных
устройств, в том числе и решеток, наиболее полно освещены
И. Е. Идельчиком [1].

Выравнивающее действие решетки, по Идельчику, зависит
от ее геометрических параметров (коэффициента живого се-
чения, толщины и т. п.). Эти же параметры определяют и ве-
личину коэффициента сопротивления решетки:

£-~sr

где ДЯреш — сопротивление решетки;

у —удельный вес ожижающего агента под решеткой;
g — ускорение силы тяжести;

Уг — скорость газов перед фронтом решетки.

Степень выравнивания потока по фронту решетки зависит
не только от геометрических параметров решетки или, иначе
говоря, от ее коэффициента сопротивления g, но и от усло-
вий подвода потока в подрешетное пространство (отношение
площадей аппарата или решетки Ереш к площади сечения
подвода FK и состояния набегающей струи до растекания),
равномерности и характера распределения скоростей в самой
струе. Последнее, в свою очередь, зависит от конфигура-,
цйи подводящего участка и расстояния входного отвер-
стия от предшествующего ему местного сопротивления под-
вода.

Подвод ожижающего агента в подрешетное пространство^
осуществляется обычно по центральному или боковому под-
воду. В зависимости от подвода газа в подрешетное про-
странство рекомендуются следующие выражения для коэф-
фициента сопротивления плоских решеток при условии полу-
чения совершенно равномерного поля скоростей по фронту
решетки.

Для бокового подвода

(Р \2

-F1) -1

Гк /

где Wo —так называемый коэффициент кинетической энер-
гии, зависящий от конфигурации подводящего участ-
ка и расстояния входного отверстия от предшест-
вующего местного сопротивления подвода. No'&A и
в большинстве случаев может быть принят рав-
ным 1,5.

Рекомендуемое соотношение площадей подводящего ка-
нала и решетки должно составлять

Р реш

причем, расстояние от оси подводящего канала до решетки
рекомендуется принимать не менее 1,7 DK, где DK~—диаметр
канала.

При центральном подводе теплоносителя в подрешетное
пространство совершенно равномерное поле скоростей по
фронту решетки получается при величине коэффициента со-
противления g, вычисленным по формуле:

Е-з,з к №?=)’-,1

Минимальное расстояние от выходного сечения подводя-
щего участка до решетки должно удовлетворять соотноше-
нию

(^реш)мин O,7Do

где Do — диаметр подводящего канала. Увеличение этого рас-
стояния всегда желательно.

Выпрямление проходящих через отверстия струек и рас-
текание потока не только по фронту решетки, но и в сечениях
непосредственно за решеткой, достигаются при глубине про-
ходных отверстий (толщине решетки), определяемой из со-
отношения

6>l,5d0

где b — толщина решетки;

d0 — диаметр отверстий в решетке.

Если определено значение коэффициента сопротивления,
то коэффициент живого сечения ф=Еотв/Ереш для плоской ре-
шетки находится, по Идельчику, из соотношения

Е = 2gbH = 0 + 0,707 _ ф) 1
где УРеш — скорость в подрешетном объеме перед фронтом
решетки.

Значения g и ф приведены ниже:

ф, % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 20 26 30

£ 28 700 7050 3080 1710 1075 733 530 400 310 247 165 100 51 30 18,6

К вопросу определения живого сечения простой перфори-
рованной решетки можно также подойти с иной точки зрения.
Как известно, скорость псевдоожижающего агента в отвер-
стиях решетки должна быть достаточно большой, чтобы пре-
дотвратить провал частиц слоя через отверстия газораспреде-
лительной решетки в условиях псевдоожижения. Скорость
газа в отверстиях, препятствующая провалу частиц, должна
быть не меньше скорости их витания (Увит)- Однако опытная
проверка, проведенная с перфорированными решетками с до-
лей живого сечения 1,5—10% и диаметром отверстий 2—4 мм,
показала, что в действительности скорость газа в отверстиях
решетки, препятствующая провалу, оказывается в 4,8—6,4 ра-
за больше скорости витания частиц, что объясняется неравно-
мерностью распределения газа по решетке. Для промышлен-
ных аппаратов рекомендуется, чтобы скорость в отверстиях в
7—10 раз превышала скорость витания.

Необходимо отметить, что фракционный состав провала
на действующих промышленных сушилках КС значительно
отличается от гранулометрического состава слоя.

Приводим для сравнения гранулометрический состав ма-
териала слоя и провала, полученных в сушилке КС с пло-
щадью решетки 8 м2 для сушки калийного флотоконцентрата
(табл. 13).

Таблица 13

Характеристика материалов
в слое и провале

Фракция, мм Материал слоя, вес. % Материал провала, вес. %
+5,0 8,8 1,1
+3,0 27,0 12,2
+2,5 1.1 2,1
+2,0 П.1 19,8
+ 1,6 9,6 21,5
+ 1,0 12,8 32,8
+0,63 10,5 8,3
+0,50 3,6 0,6
+0,-315 6,4 0,2
—0,315 9,1 2,0
Решетка плоская, перфорированная с круглыми отвер-
стиями диаметром 6 мм; живое сечение решетки 8%. Ско-
рость газов в слое 2,0—2,3 м/сек, температура слоя 160—
180° С, температура теплоносителя 500—700° С.

Несмотря на то, что скорость газов в отверстиях решетки
достигает 45—50 м/сек, что примерно в 3 раза превышает
скорость витания частиц размером 2 мм, содержание частиц
+ 2,0 мм в провале еще очень высоко и доходит ~ до 35%.

Скорость витания частиц может быть рассчитана по фор-
муле Тодеса [2], справедливой для всех режимов обтекания:

_ Аг

К Свит---- = Г

18 + 0,61 /Аг

где ReB„T

тВИТ ^У _ ТBind #

1'£ V ’

Аг =

gd3 . Утв-У .

v2 у *

Увнт — скорость витания частицы данного размера, м/сек.;
d — диаметр частицы, м;

Утв и у —удельный вес твердого и псевдоожижающего аген-
та соответственно, кг/м3;

v — кинематическая вязкость теплоносителя, м?/сек.

Если определены объем топочных газов при нормальных
условиях Оо (в л3/ч) и площадь решетки Fpem, то живое се-
чение решетки фреш, удовлетворяющее условию устранения
провала при скорости в отверстиях, в 7—10 раз превышаю-
щей скорость витания, может быть определено из соотноше-
ния

°0 (27э + /г) = J7 - 101 V

273 • ЗбООДрещАррещ (? ’ ' ^вит

откуда

,1, = °° (273+ М

*Реш 3600 • 273Fpe,n • 7Евит

Размер отверстий газораспределительной перфорирован-
ной решетки выбирается в соответствии с размером частиц
слоя: для более крупных частиц размеры отверстий могут
быть увеличены.

Число отверстий в решетке No определяется по формуле!

l,27i|+pe[II

/V„ =-----_——

Расстояние между отверстиями при коридорном (прямо-
угольном) расположении

0,785<+

к, — ----3.
0,786rf*

Ss “---r—

при Si=S2=S:

_ O,89do
s Г?

При шахматном (ромбовидном) расположении отверстий
в решетке, под углом 6

o,63do/tg0

S1 Гф

l,25d0

2 /$tg0

Сопротивление решетки по Земскову с соавторами [3] при
размере отверстий от 5 до 10 мм в диаметре и живом сече-
нии от 5 до 49%, в зависимости от живого сечения гр (в %)
и рабочей скорости псевдоожиживающего агента Ураб выра-
жается следующей эмпирической формулой:

ДЯре1и = 1,44 • 103 у

По йдельчику

△Яраш —

iYV2

° реш

где Уреш — скорость потока перед фронтом решетки.

При определении живого сечения газораспределительной
решетки и ее сопротивления необходимо также принять во
внимание напор, создаваемый устанавливаемым дутьевым
вентилятором. Для вентиляторов типа ВМ, обычно используе-
мых в крупных сушильных установках, напор не превышает
1100—1200 мм вод. ст.

Практика эксплуатации установок с площадью решетки до
8 м2 показала, что при соблюдении всех прочих требований
удовлетворительное газораспределение при боковом подводе
газа с отражательной стенкой достигается при сопротивлении
решетки не менее 30—40% от сопротивления слоя. Поскольку
в большинстве случаев рекомендуемое сопротивление слоя со-
ставляет ~500 мм вод. ст., сопротивление решетки должно
быть не меньше 150—200 мм вод. ст. Повышение сопротив-
ления решетки улучшает условия растекания газового по-
тока, но при этом соответственно снижается возможная вы-
сота слоя.
Принимая сопротивление решетки равным примерно
150 мм вод. ст., можно определить порядок величины живого
сечения по приведенным выше формулам для соответствую-
щей рабочей скорости газа.

Так, например, при сушке солей крупностью —0,75 мм и
рабочей скорости 1,6—1,7 м/сек живое сечение решетки дол-
жно составлять ~5—6%. При обезвоживании кристаллогид-
ратов с получением укрупненного продукта среднее значение
рабочей скорости составляет 2,2—2,7 м/сек и живое сечение,
соответственно, повышается до 7—8%. Для более крупных
материалов при скорости 3—3,5 м/сек живое сечение следует
увеличивать до 10%, при этом сопротивление решетки будет
превышать 150 мм вод. ст.

При сушке тонкодисперсных рудных концентратов при ра-
бочей скорости 0,3—0,4 м/сек живое сечение не должно пре-
вышать 1—1,5%.

При выборе диаметра отверстий в решетке необходимо
учитывать ряд требований. В первую очередь, диаметр от-
верстий должен быть таким, чтобы провал материала был
минимальным; однако, при очень малых отверстиях часто
происходит их механическая забивка и очистка решетки И
этом случае представляет собой трудоемкую операцию. Стои-
мость изготовления решетки резко возрастает с уменьшением
диаметра отверстий и соответственным увеличением их числа.
Поэтому практически диаметр отверстий в верхней части ре-
шетки для аппаратов, предназначенных для сушки солей, вы-
бирают в пределах 5—6 мм, а для устранения их забивки и
удобства очистки расширяют снизу до 10—12 мм.

ВЫБОР СХЕМЫ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

Схема улавливания пыли, выносимой из сушилки, ее даль-
нейшее использование в производстве и очистка выбрасы-
ваемых в атмосферу отбросных газов сушки представляют,
разумеется, один из наиболее ва?кных узлов сушильной уста-
новки. Правильное функционирование этого узла является
необходимым условием успешной работы всего сушильного
агрегата. Опыт эксплуатации некоторых промышленных уста-
новок КС показывает, что запыленность сушильного помеще-
ния, высокие потери продукта при сушке и нарушение
санитарных норм очистки выбрасываемых в атмосферу га-
зов часто связаны с неправильным выбором схемы пылеулав-
ливающего оборудования или неправильной его эксплуата-
цией.
Необходимость весьма тщательного подхода при решении
вопросов, связанных с этой проблемой, диктуется следующи-
ми требованиями:

а) потери продукта при сушке должны быть минималь-
ными;

б) ликвидация выбросов в атмосферу пыли и других вред-
ных примесей; в крайнем случае, они не должны превышать
установленных норм.

Опираясь на опыт работы ряда промышленных установок
КС, можно рекомендовать трехстадийную схему пылеулавли-
вания и очистки отбросных газов: первые две стадии сухой
очистки производятся в циклонах грубой очистки и группо-
вых циклонах НИОГАЗа. Санитарная очистка, следующая за
хвостовым дымососом, производится в одно- или двухполоч-
ных пенных аппаратах.

В работе пенных аппаратов должно быть учтено возмож-
ное присутствие в отходящих газах кислых компонентов и
особенно хлористого водорода, получающегося при сушке не-
которых солей в результате гидролитического разложения
примесей типа хлористого магния. В этих случаях их следует
изготовлять из антикоррозионных материалов, и сточные воды
необходимо подвергать нейтрализации раствором соды или
известкового молока.

Вполне понятно, что вопрос очистки отходящих газов не
исчерпывает всего комплекса вопросов, связанных с улавли-
ванием и дальнейшим использованием пылевидного циклон-
ного продукта. Так как вынос при сушке некоторых продук-
тов достигает 10—20% от производительности установки, то
вопрос использования циклонной пыли приобретает чрезвы-
чайно важное значение.

Прежде всего следует остановиться на вопросе отвода
пыли из циклонов. Так как хвостовая часть работает под раз-
режением, то необходимо добиться герметизации отвода
пыли. Для этого применяют так называемые мигалки различ-
ных конструкций, а также механические выгрузные устрой-
ства типа шлюзовых затворов. Практика эксплуатации мига-
лок показывает, что при значительном уносе из аппарата КС,
следовательно, при значительных количествах отводимой из
бункеров циклонов пыли, мигалки работают ненадежно, ча-
сто забиваются и прекращают работу, что влечет за собой за-
бивку циклонов. При забивке первого циклона, очистка газов
смещается в конец пылеочистительного тракта — к пенным
аппаратам, а это часто приводит к забивке пылью газоходов
после пенных аппаратов.

Следует избегать горизонтальных газоходов, по которым
движется запыленный газ после сушилки. Они должны
160
быть легко доступны для осмотра и чистки от осадившейся
пыли.

Наиболее надежным отводом пыли из бункеров является
механическое удаление при помощи ячейковых питателей со-
ответствующей производительности.

Пыль, выгруженная из циклонов, является частью продук-
та и часто подмешивается к основному продукту, идущему
из КС. Такое решение едва ли удачно. Присутствие тонких
фракций ухудшает товарно-складские качества продукта, уве-
личивает запыленность складских помещений и повышает по-
тери готового продукта.

Лучшим решением является возврат циклонной пыли в
узел загрузки на смешение ее с сырым материалом, посту-
пающим в сушилку. Однако применение этой схемы оправ-
дано только в том случае, когда влажность исходного сырого
материала достаточно высока, не ниже 10—12%. Смешение
пыли с влажным материалом приводит тогда к увеличению
и агломеризации частиц пыли, снижению средней влажности
поступающего в сушилку материала и, в конечном счете, к
повышению товарных качеств продукта.

Очень важно обеспечить достаточно эффективное смеше-
ние компонентов, что возможно лишь при установке специаль-
ных смесительных устройств. При невыполнении этого усло-
вия, т. е. неполное смешение, как правило, лишь ухудшает
условия работы сушильного отделения. Часть пыли остается
неувлажненной и не агломерируется и при загрузке в сушил-
ку КС снова выносится газами, даже не достигнув слоя. Со-
вершенно ясно, что значительная часть пыли не выводится в
этом случае из системы, запыленность газов быстро увеличи-
вается, циклоны перегружаются и потери неизбежно растут.
Очевидно, такую же картину работы мы получим при низкой
влажности сырого материала, недостаточной для увлажнения
пыли.

Возврат циклонной пыли на загрузку особенно оправдан
для некоторых кристаллогидратов, например мирабилита,
плавящегося, как известно, при сравнительно низкой темпе-
ратуре (32,4° С). В этом случае циклонная сульфатная пыль
плавит мирабилит и получающийся при этом раствор способ-
ствует агломерации частиц пыли.

При обезвоживании растворов можно избавиться от цик-
лонной пыли путем промывки отходящих из кипящего слоя
газов исходным щелоком, подаваемым на обезвоживание.
При этом достигается некоторый подогрев раствора за счет
тепла отходящих газов, повышение его концентрации и пол-
ное избавление от мелких фракций в готовом продукте. Тогда
сухая очистка газов в циклонах полностью отпадает и газы
из кипящего слоя прямо поступают в скрубберы, орошаемые
исходным раствором.

Если ни один из упомянутых выше способов не может
быть использован и присутствие тонких фракций в конечном
продукте недопустимо, то пыль необходимо, например, грану-
лировать одним из применяемых в настоящее время спосо-
бов.

ЛИТЕРАТУРА

1. И. Е. Идельчик, Аэродинамика промышленных аппаратов. Изд.
«Энергия», 1964.

2. В. Д. Г о р о ш к о, Р. Б. Розенбаум, О. М, Тодес, Изв. вузов.
Нефть и газ, 1, № 1, 125 (1958).

3. И. Ф. 3 е м с к о в, Хим. маш., № 2, 4 (I960),
Глава V

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СУШКИ
В АППАРАТАХ КС

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

В промышленных сушильных установках КС тепловое
равновесие между газообразным теплоносителем и материа-
лом слоя устанавливается уже на небольшом расстоянии от
газораспределительной решетки. В результате температуры
покидающих слой газов и материала практически равны ме-
жду собой независимо от начальной температуры теплоноси-
теля и интенсивности подвода тепла в слой. Эта концепция
позволяет рассматривать регулирование температуры слоя в
аппаратах КС как постоянное и непрерывное поддержание
равновесия между приходом тепла с теплоносителем и его
расходом на нагревание материала и испарение воды при за-
данных условиях сушки. Нарушение теплового баланса в объ-
екте в результате возмущающих воздействий вызывает изме-
нение выходных параметров.

Динамические характеристики системы автоматического
регулирования сушки в кипящем слое подробно исследованы
в работах П. А. Кулле и Л. В. Лопаченок [1, 2].

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СЛОЯ

Рассмотрим установившийся процесс сушки, при котором
заданы температура и количество теплоносителя, нагрузка по
влажному материалу и его влагосодержание. Любое измене-
ние одного из этих переменных немедленно вызовет дебаланс
прихода и расхода тепла в слое при одновременном измене-
нии температуры слоя и отходящих газов. Так, например, уве-
личение загрузки влажного материала или повышение его
влагосодержания, или то и другое одновременно, будет иметь
своим следствием увеличение расходной части баланса при
постоянном приходе тепла и, следовательно, соответствующее
понижение температуры слоя. Аналогичным образом увеличе-
ние количества теплоносителя или повышение его темпера-
туры при неизменной загрузке повышает приход тепла над
расходом и температура слоя начнет повышаться; таким об-
разом, температура слоя отражает любое изменение перемен-
ных, характеризующих процесс сушки.

Следовательно, температура слоя является одним из ос-
новных параметров, отражающих соответствие приходной и
расходной частей теплового баланса сушки, и поддержание
ее на постоянном заданном уровне — главная задача системы
регулирования. Наряду с этим необходимость стабилизации
температуры слоя диктуется технологическими требованиями.

Работами ВНИИГа доказано, что конечная влажность ма-
териала при сушке в кипящем слое однозначно определяется
температурой слоя. Это свойство процесса позволяет регули-
ровать качество сушки наиболее простым и надежным спосо-
бом — путем поддержания температуры слоя на заданном
для данного материала уровне. При нарушениях этого усло-
вия, например при понижении температуры слоя, происходит
повышение конечного влагосодержания материала, что может
в отдельных случаях резко ухудшить условия псевдоожиже-
ния и привести установку к аварийному состоянию. Кроме
того, при снижении температуры слоя соответственно пони-
жается температура отходящих газов, что связано с опас-
ностью конденсации паров в узле пылеулавливания.

Повышение температуры слоя приводит не только к сни-
жению теплового к. п. д. установки, но и к ухудшению усло-
вий работы и снижению производительности хвостового ды-
мососа. Последнее может явиться причиной вынужденного
снижения объема теплоносителя и соответствующего умень-
шения производительности сушильной установки.

Таким образом, оптимальная схема регулирования темпе-
ратуры слоя сводится к ее стабилизации на заданном уров-
не. В производственных условиях неизбежны, конечно, внеш-
ние возмущающие воздействия, обусловливаемые колебанием
количеству сырого материала, поступающего на сушку, или
его влагосодержания. Задачей регулирования является, сле-
довательно, компенсация возникших изменений таким обра-
зом, чтобы колебания температуры слоя при этом не превы-
шали определенного значения.

Регулирование температуры слоя можно осуществить дву-
мя принципиально различными способами. По первому спо-
собу (рис. 56) стабилизируется температура и количество
теплоносителя — соответственно приходная часть баланса, а
постоянство температуры слоя поддерживается путем соот-
ветствующего регулирования количества влажного материа-
ла, подаваемого в слой (на рис. 56 исполнительные механиз-
мы условно не показаны).

При таком способе регулирования температуры слоя ме-
жду сушкой и предшествующей станцией (например, филь-
трами, центрифугами) устанавливается промежуточный бун-
кер достаточной емкости, который должен воспринимать и
сглаживать возможные, сравнительно небольшие, производ-
ственные колебания. Транспортное устройство или питатель,
подающий влажный материал из промежуточного бункера в
аппарат КС, должен иметь в этом случае регулируемый при-
вод, позволяющий изменять производительность питателя в
зависимости от изменения температуры слоя.

Эта система регулирования путем изменения подачи сы-
рого материала проста, надежна и позволяет поддерживать

ПродуМП

Рис. 56. Схема автоматического регулирования процесса сушки
в аппарате КС:

/ — аппарат КС; 2—забрасыватель; 3 —шнек; •/ — бункер; S — циклон; 6 и
12 — регулирующие органы; 7— дымосос; 8 — регулятор раарежения; 9—регу-
лятор высоты слоя; 10 — привод; 11 — топка; 13 — расходомер; 14— регулятор
соотношения «газ — воздух»; /5 — воздуходувка; 16 — регулятор соотноше-
ния «топливо — воздух»; 17 — регулятор температуры теплоносителя; 18 — ре-
гулятор температуры слоя.

температуру слоя при автоматическом регулировании с по-
грешностью, не превышающей ±5 град. К этому можно до-
бавить, что в этом случае сушильная установка может
работать при постоянной оптимальной температуре тепло-
носителя, что обеспечивает высокий тепловой к. п. д. при ста-
бильной работе топки.

Вследствие малой инерционности процесса для измерения
и регулирования температуры в слое могут быть использо-
ваны только быстродействующие датчики высокой эксплуа-
тационной надежности. Наиболее приемлемым типом датчика
является малоинерционная термопара.

К недостаткам этого метода регулирования следует отне-
сти необходимость установки промежуточного бункера и ре-
гулируемого дозирующего устройства на загрузке сырого
материала.

Такой способ регулирования достаточен только в тех слу-
чаях, когда колебания количества и влагосодержания мате-
риала, поступающего на сушку с предшествующей производ-
ственной станции, невелики, имеют случайный характер и
легко сглаживаются установкой промежуточного бункера или
когда сушка не связана жестко с работой предшествующей
станции, получая, например, материал со склада.

При отсутствии этих условий, т. е. когда сушка жестко
связана с работой предшествующей производственной стан-
ции и должна перерабатывать весь поступающий влажный
материал, независимо от возможных колебаний нагрузки,
рассмотренный выше способ стабилизации температуры ока-
зывается уже недостаточным для управления процессом и
должны быть приняты специальные меры для согласования
производительности установки КС с поступающей на нее на-
грузкой. В дополнение к приведенной схеме регулирования
температуры слоя вводится новый параметр, отражающий со-
ответствие производительности установки требованиям пред-
шествующей станции. В качестве такого параметра может
служить уровень влажного материала в промежуточном бун-
кере. Понижение уровня в бункере показывает, что произво-
дительность сушилки в данный отрезок времени превосхо-
дит производительность предшествующей станции, при этом
температура теплоносителя должна быть снижена и, наобо-
рот, накопление сырого материала в промежуточном бункере
требует повышения производительности сушилки путем повы-
шения температуры теплоносителя.

Так как температура теплоносителя при постоянном коли-
честве воздуха, вводимого в систему, однозначно определяет-
ся расходом топлива, то такой способ регулирования осно-
ван на изменении расхода топлива в зависимости от уровня
сырого материала в промежуточном бункере (рис. 57, о). При
этом регулирование уровня в бункере осуществляется двумя
регуляторами, включенными по каскадной схеме: вспомога-
тельным регулятором температуры теплоносителя 2 и глав-
ным (корректирующим) регулятором уровня 3.

Регулирование температуры слоя, как и в первом случае,
выполняется регулятором /, воздействующим на подачу в
аппарат влажного материала.

Второй способ регулирования температуры слоя заклю-
чается в следующем. Если по производственным условиям ус-
тановка КС должна работать без промежуточного бункера,
то стабилизация температуры слоя достигается за счет изме-
нения температуры теплоносителя в соответствии с мгновен-
ной нагрузкой сушилки, предписываемой предшествующей
станцией. В этом случае не требуется ни установки промежу-
точного бункера, ни регулировки подачи материала в слой,
так как сушилка должна принимать и перерабатывать весь
поступающий материал независимо от возможных колебаний.

Так как при постоянном расходе воздуха температура теп-
лоносителя определяется только расходом топлива, то этот
166
способ сводится к регулированию расхода топлива в зависи-
мости от температуры слоя.

Данный способ регулирования проще в аппаратурном
оформлении, однако качество регулирования температуры
слоя, вследствие существенной тепловой инерции топки, ниже,
чем при регулировании температуры путем изменения подачи
влажного материала.

Выбор того или иного способа стабилизации температуры
слоя зависит от конкретных условий сушки и анализа работы

Рис. 57. Согласование производительности уста-
новки «КС» с нагрузкой предшествующей тех-
нологической станции:

а —при наличии промежуточного бункера; б— при отсут-
ствии промежуточного бункера; 1 — регулятор темпера-
туры слоя; 2 — регулятор температуры теплоносителя;

3 — корректирующий регулятор уровня.

предшествующих ей производственных станций. Физические
свойства влажного материала, поступающего на сушку, на-
пример его склонность к слеживанию в бункерах, также оп-
ределяет выбор одного из двух способов регулирования.

РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЫСОТЫ СЛОЯ

Система автоматизации процесса сушки, помимо стабили-
зации температуры слоя и согласования нагрузок, должна
также выполнять стабилизацию сопротивления слоя. Стаби-
лизация сопротивления слоя необходима, поскольку значи-
тельные колебания количества материала в слое и соответ-
ственно его сопротивления может привести к аварийному
состоянию (образование «козла»), а также к нарушению
гидродинамического режима процесса, а в ряде случаев и
гранулометрического состава продукта.

Поддержание постоянного сопротивления слоя (или сум-
марного перепада в слое и газораспределительной решетке)
выполняется регулятором 9 (рис. 56) путем изменения коли-
чества выгружаемого из слоя сухого материала. Такое регу-
лирование достигается в результате изменения производи-
тельности выгрузного устройства (секторного затвора, шне-
ка), оснащаемого регулируемым приводом. Вывод сухого
материала осуществляется на уровне решетки аппарата.

В некоторых случаях, особенно в сушилках большой мощ-
ности (100 т/ч и выше) можно рекомендовать установку пе-
реливных течек, используемых, однако, только в аварийных
случаях при остановках принудительной выгрузки, поскольку
они неудобны в эксплуатации, — при небольшом разрежении
в аппарате через них подсасывается воздух, а при кратковре-
менных прекращениях загрузки, в результате интенсивного
кипения слоя и перехлестывания его через края течки, вы-
сота слоя сильно понижается. В верхней части аппарата
должно поддерживаться небольшое разрежение порядка 5—
10 мм вод. ст., чтобы не допустить проникновения запылен-
ных газов из аппарата в рабочее помещение через загрузоч-
ную течку. Это достигается при помощи установки направ-
ляющего аппарата на всасе дымососа, управляемого регуля-
тором разрежения 8.

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА

Наиболее важным условием обеспечения нормального ре-
жима процесса является поддержание постоянного расхода
воздуха и, соответственно, скорости газа в слое. Особенно
резкие нарушения гидродинамики слоя влечет за собой по-
нижение расхода воздуха ниже определенного предела, ха-
рактерного для данного материала. При повышенном расходе
воздуха увеличивается вынос материала из слоя, что приво-
дит к повышению нагрузки на пылеулавливающие устройства
и увеличению потерь продукта.

Регулирование количества воздуха, подаваемого вентиля-
тором, производится при помощи лепесткового направляю-
щего аппарата, установленного на всасе вентилятора. Управ-
ление направляющим аппаратом выполняется дистанционно.
Опыт эксплуатации промышленных сушильных установок
показывает, что при стабилизации сопротивления слоя и
величины разрежения в верхней части аппарата количество
подаваемого вентилятором воздуха остается практически
постоянным в течение весьма длительных промежутков времени
п лишь изредка может потребоваться небольшая корректи-
ровка. Изменение количества подаваемого воздуха в значи-
тельных пределах бывает необходимым лишь в аварийных
случаях, например при кратковременных остановках и т. п.
Поэтому для регулирования общего расхода воздуха не тре-
буется автоматического регулятора и можно ограничиться
дистанционным управлением с пульта. Поскольку расходы
воздуха и топлива, поступающих в топку, можно измерить до-
статочно точно, экономичность процесса горения обеспечи-
вается путем поддержания постоянного соотношения топли-
во — воздух.

Весь объем воздуха, подаваемого вентилятором в систему
и устанавливаемый дистанционно с пульта, распределяется на
две части: первичный — для сжигания топлива и вторич-
ный — для разбавления топочных газов до температуры теп-
лоносителя. Распределение воздуха производится клапаном
12, управляемым регулятором соотношения 16 (рис. 56).

Анализ динамических свойств установок для сушки солей
[1] показал, что по каналам связи «загрузка —* температура
в слое», «влажность -> температура в слое», «расход и тем-
пература теплоносителя -> температура в слое» псевдоожи-
женный слой может быть замещен апериодическим звеном.
Постоянная времени и коэффициент усиления звена опреде-
ляются свойствами материала и режимными показателями
процесса.

По каналам связи «загрузка -> сопротивление слоя» и
«выгрузка —* сопротивление слоя» псевдоожиженный слой
замещается интегрирующим звеном с коэффициентами усиле-
ния, определяемыми площадью решетки.

Исследование устойчивости и качества процессов регули-
рования основных параметров установки кипящего слоя поз-
воляет рекомендовать к использованию регуляторы про-
порционально-интегрального типа. При этом целесообразно
отдать предпочтение электронным регуляторам.

В случае применения в качестве топлива природного газа
необходимо предусмотреть также обычную систему защитной
автоматики (на рис. 56 не показана).

Должна предусматриваться возможность дистанционного
управления со щита оператора следующими параметрами:
расходом влажного и сухого материала, общего воздуха, воз-
духа на горение и расхода газов. На щит оператора выно-
сится технологическая и аварийная сигнализация, а также
дистанционное управление всеми двигателями установки ки-
пящего слоя. Однако не все функции регулирования устано-
вок кипящего слоя автоматизированы. Некоторые из них вы-
полняются обслуживаемым персоналом.
Частичное выполнение функций регулирования вручную
допустимо в установках небольшой производительности. Так,
в отдельных случаях при редких и ие особенно сильных изме-
нениях нагрузки, а следовательно, и расхода топлива можно
отказаться от автоматического регулирования и корректиро-
вать дистанционно соотношение «топливо — первичный воз-
дух».

Как минимум система автоматизации должна включать
регуляторы температуры и сопротивления слоя.

В схеме автоматизации процесса сушки необходимо также
предусматривать выполнение контроля следующих парамет-
ров (рис. 58): температуры в слое и начальной температуры

Рис. 58. Схема технологического контроля процесса сушки в ап-
парате КС.

Приборы контроля: /—давления газа; 2—расхода газа; 5 —напора общего
воздуха; 4—расхода общего воздуха; 5 —расхода первичного воздуха;
6 —уровня влажного материала в бункере; 7 — температуры теплоносителя;
Я — температуры слоя; 9 — сопротивления (высоты) слоя; 10— разрежения
в аппарате; //—температуры отходящих газов; /2 —давления перед дымо-
сосом; 13 — расхода сухого продукта.

теплоносителя, температуры отходящих газов, расхода топ*
лива, общего воздуха и воздуха на горение, давление в аппа-
рате и перед дымососом, сопротивления слоя и уровня мате-
риала в бункере.

СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Опыт пуска и наладки ряда установок для сушки солей в
кипящем слое показал, что надежность управления работой
установок в значительной мере зависит от правильного вы-
бора регулирующих органов, аппаратурного оформления уз-
лов загрузки влажного материала и выгрузки сухого про-
дукта, а также способа регулирования производительности
этих узлов.

Рациональными органами для регулирования расхода об-
щего воздуха и отходящих газов следует считать осевые на-
правляющие аппараты, устанавливаемые на всасе вентиля-
тора и дымососа. Регулирование расхода первичного воздуха
целесообразно осуществлять с помощью распределительного
клапана (типа перекидного шибера на воздуховодах для об-
щего и первичного воздуха).

Необходимое внимание должно быть уделено конструктив-
ному выполнению узла подачи влажного материала. Трудно-
сти, с которыми приходится сталкиваться при дозировании
влажных и сыпучих материалов, хорошо известны. На этой
позиции оправдало себя применение традиционных пирами-
дальных бункеров в сочетании с ленточными питателями, ем-
кость бункера должна обеспечивать работу установки при
номинальной нагрузке в течение 10—15 мин. В ряде случаев
можно использовать питатели скребкового типа, которые поз-
воляют создать развитую по длине питателя площадь разгру-
зочной горловины, при этом стенки бункера выполняются с
небольшими углами к вертикали. Скребковые питатели ши-
роко применяются в энергетике, цветной металлургии и дру-
гих отраслях промышленности.

Для регулирования производительности дозирующих ус-
тройств в настоящее время достаточно широко используется
регулируемый электропривод серии ПМУ с магнитными уси-
лителями [3].

В дальнейшем предполагается также применять для этой
цели бесконтактную систему управления электроприводом
питателей, разработанную Лентяжпромэлектропроектом [4].

Электродвигатели привода дозирующих устройств должны
приниматься в закрытом исполнении.

В заключение остановимся на некоторых вопросах проек-
тирования и монтажа устройств технологического контроля и
автоматики установок кипящего слоя.

Как отмечалось выше, предпочтительной аппаратурой для
автоматизации установок КС является электронная аппара-
тура. Применительно к условиям автоматизации процесса
сушки к достоинствам этой аппаратуры следует отнести, что
она, включая в себя сравнительно небольшое число унифици-
рованных блоков, позволяет осуществить регулирование тем-
пературы, расхода, уровня и других параметров, реализо-
вать каскадные схемы регулирования, выполнять дистанцион-
ное управление регулирующими органами. Аппаратура имеет
достаточный выбор исполнительных механизмов как по кон-
структивным оформлениям, так и по перестановочным усилиям.

В случае применения для этих целей средств пневмоавто-
матики возникают затруднения, связанные с регулированием
температур и существенной ограниченностью номенклатуры
исполнительных механизмов.

Контроль температур на установке КС должен осуще-
ствляться только с помощью малоинерционных термопар.
Термопару, предназначенную для контроля температуры слоя,
вводят в слой на длину около */з диаметра решетки и уста-
навливают с небольшим наклоном (5—10°) к центру аппа-
рата. Конец термопары должен находиться на уровне 100—
150 мм от решетки.

Термопары для измерения температуры теплоносителя ча-
сто ошибочно устанавливают в непосредственной близости от
газораспределительной решетки. Такая установка, вследствие
лучистого теплообмена термопары и решетки, влечет за со-
бой значительные погрешности в измерении температуры
газа. Ошибка может достигать нескольких десятков, а иног-
да и сотен градусов. Поэтому наиболее целесообразным ме-
стом для установки этой термопары является газоход, со-
единяющий топку с. подрешетным пространством аппарата
КС. В этом случае необходимо также принять меры для за-
щиты термопары от лучистого теплообмена с топкой.

При компоновке топок в подрешетном объеме аппаратов
КС термопара также должна быть надежно защищена (на-
пример, с помощью специальных козырьков из огнеупорного
кирпича) от лучистого теплообмена с решеткой и топкой.

Термометр сопротивления (или термопару), контролирую-
щий температуру отходящих газов, не следует устанавливать
на аппарате. Этот замер нужно выполнить в наиболее узком
месте тракта отходящих газов (перед циклонами).

Измерение перепада давления осуществляют дифманомет-
рами. Особое внимание надо обратить на выполнение и уста-
новку отборных устройств на запыленном газе — при изме-
рении разрежения в аппарате и перед дымососом. Отборные
устройства выполняются из отрезков труб большого диаметра
(2—3") и устанавливаются, по возможности, вертикально. От-
бор разрежения в аппарате размещается на верхней крышке, а
отбор напора теплоносителя — непосредственно под решеткой.

Измерения расхода воздуха желательно выполнить с по-
мощью нормальных диафрагм, предусматривая для их уста-
новки необходимые прямые участки. В случае затруднений
с размещением диафрагмы для контроля расхода общего воз-
духа можно применить входную диафрагму, устанавливае-
мую на всасе вентилятора. Методика расчета входных диа-
фрагм нормирована [5].
ЛИТЕРАТУРА

1. П. А. Ку л ле, Л. В. Лопаченок, Хим. пром., № 11 (1962).

2. Л. В. Лопаченок, Автореф. канд. дисс., ЛТИ им. Ленсовета, 1964.

3. А. Я- Петровский, Я. Б. Р о з м а и. Регулируемый электропривод
с магнитными усилителями, Изд. «Энергия», 1964.

4. Б. М. Радзиховский, Обогащение руд, № 2 (1968).

5. Правила 27—54 по применению и поверке расходомеров с нормальными
диафрагмами, соплами и трубами Вентури, Стаидартгиз, 1960.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие .....................................................3

Глава /. Общая характеристика сушки и обезвоживания в кипящем
слое .............................................................Р

Современное состояние сушки и обезвоживания в кипящем слое 5

Характеристика способа ВНИИГа для сушки и обезвоживания
солевых продуктов ......................................... 7

Описание пилотной установки КС ВНИИГа и методика исследова-
ний ........................................................13

Факторы, определяющие интенсивность сушки и обезвоживания 17

Зависимость влагосодержания материала от температуры слоя 19

Рабочая скорость газа в слое................................29

Вынос из слоя...............................................33

Механизм грануляции при обезвоживании растворов.............38

Литература .....................................................60

Глава II. Промышленные установки для сушки и обезвоживания . . 55

Сушка солей после фильтрования или центрифугирования .... 55

Сушка хлористого калия......................................55

Сушка хлористого натрия.....................................70

Сушка рудных концентратов и песка.............................72

Сушка нефелинового концентрата..............................72

Сушка песка .... 77

Обезвоживание кристаллогидратов...............................79

Обезвоживание мирабилита....................................79

Обезвоживание шенита .......................................85

Обезвоживание калийно-магниевого концентрата................88

Обезвоживание декагидрата соды..............................96

Обезвоживание растворов.......................................99

Обезвоживание растворов сульфата цинка......................99

Обезвоживание растворов природной соды......................102

Обезвоживание сбросных растворов сульфата натрия............103

Обезвоживание сбросных сульфатных вод, получаемых в произ-
водстве синтетических жирных кислот (СЖК)..................104

Литература .....................................................106

Глава III. Проектирование н расчет сушилок кипящего слоя .... 107

Общие сведения.............................................. 107

Температурный режим сушки..................................1С9

Сопротивление слоя..........................................112

Скорость газов в слое.......................................114

Методика расчета сушилок КС.............................. 115

Теплотехнические расчеты.................................... 115

Использование физического тепла сухой соли.................130

Вспомогательное оборудование сушильных установок КС ... . 135
Литература.......................................................142

Глава IV. Конструкции аппаратов КС и типовые схемы установок . .144

Сушилки КС с выносной топкой ................................145

Сушилки КС с встроенной топкой...............................149

Газораспределительные устройства (решетки};..................150

Выбор схемы пылеулавливания..................................159

Литература ......................................................162

Глава V. Автоматическое регулирование сушки в аппаратах КС . . 163

Технологические основы регулирования.........................163

Регулирование температуры слоя...............................163

Регулирование высоты слоя....................................167

Регулирование расхода воздуха .............................. 168

Средства контроля и регулирования............................170

Литература.......................................................172
Ю. Я. КАГАНОВИЧ, А. Г, ЗЛОБИНСКИИ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ
ДЛЯ СУШКИ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

с. 176

Издательство „Химия", Ленинградское отделение
Невский пр., 28

Редактор 3. И. Грива

Техн, редактор 3. Е. Маркова
Корректор В. Б. Генгут

Сдано в набор I7/VII 1969 г. Подписано к печати 2/111 1970 г.

Бумага типогр. № 2 бОхЭО'/м- Уч.-нзд. л. 10,84. Печ. л. 11,0.

М-28616. Тираж 4000 экз. Цена 73 коп. Заказ № 254.

Ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградская типография № 2 им. Евг. Соколовой
Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете

Министров СССР. Измайловский пр.» 29.