1. Описание схемы установки

Труба сушилка является простейшим агрегатом для сушки измельченной древесины во взвешенном состоянии. Эта сушилка (рис. 1) представляет собой трубу 1 большой длины с одним или двумя поворотами, по которой движется поток горячего газа поступающего из топки 2 с измельченной древесиной, поступающей через воронку 3 со шлюзовым затвором 4. После прохода через трубу смесь направляется в сепаратор (циклон) 5, где высушенный материал отделяется от газа. Вентилятором 6 отработавшие газы удаляются в атмосферу.

В разных странах используют трубы-сушилки различных моделей и технического исполнения. На рисунке 1б показана модель трубы-сушилки системы Рема-Росин. Основная рабочая часть сушилки представляет собой трубку 1 диаметром 1 м, высотой 12 м, внутри которой проходит труба 2 меньшего диаметра.

Топочные газы из топки 3 и сырой материал из воронки 4 по трубе 2 направляются в верхнюю часть трубы 1. По трубе 1 смесь газов с материалом направляется вниз, затем по трубе вверх. Из верхней части трубы 6 наиболее крупные частицы направляются в бункер 7 и через шлюзовой затвор 8 отводятся из сушилки. Мелкая фракция попадает в циклон 9 и через шлюзовой затвор 10 отводится в бункер сухой стружки, отработавшие газы вентилятором 11 выбрасываются в атмосферу.

Основной недостаток труб-сушилок – невозможность регулирования продолжительности сушки. Для высушивания измельченной древесины до низкой влажности труба должна быть длинной, поэтому такие сушилки не нашли практического применения.

Атмосферный воздух центробежной газодувкой подается в камеру смешения сушильной установки, куда также из топки подаются продукты сгорания мазута. Далее сушильный агент поступает в нижнюю часть пневматической сушилки. В сушилку также из бункера через дозатор подается влажная стружка. Стружка увлекается сушильным агентом и после высушивания в аппарате удаляется вместе с сушильным агентом через верхнюю часть сушилки. Смесь высушенной стружки и сушильного агента поступает в циклон, где разделяется: стружка поступает на конвейер и далее – к потребителю. Сушильный агент из циклона подается в мокрый пылеуловитель для доочистки и далее выбрасывается в атмосферу, а смесь уловленной стружки и воды направляется в отстойник. Осветленная вода из отстойника используется в кругообороте технологического процесса, а осадок в виде стружки направляется обратно в сушилку.

Тепловой расчет

2. Определение производительности сушильной установки

Производительность сушильной установки по количеству удаляемой влаги, кг/с

где – производительность сушилки по абсолютно сухому материалу, кг/с,

, – начальная и конечная влажность материала (считая на абсолютно сухое вещество), %.

Количество влажного материала на входе в сушилку, кг/с

где начальная влажность материала от общей массы влажного материала и влаги, %.

Тогда

Производительность по высушенному материалу, кг/с

3. Расчет расхода газа на сушку

3.1 Расчет действительного расхода сухого воздуха

Теплотворная способность жидкого топлива, кДж/кг

где состав топлива, масс. %,

влажность топлива, масс. %.

Согласно таблице 1 [ 1, с. 9], состав мазута следующий

Таблица 1

Влажность , масс. %	Зольность АP, масс. %	Состав горючей массы, масс %
					NP
–	–	86,5	11,5	0,2	1,0	0,8

Тогда

Теоретическое количество абсолютно сухого воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг топлива

Действительный расход сухого воздуха, кг/кг воздуха

где α – коэффициент избытка воздуха.

α =

где КПД топки, учитывающий потери тепла только в окружающую среду, ,

температура смеси на входе в сушилку, ,

температура топлива, примем ,

теплоемкость мазута,

количество дутьевого пара, примем для распыливания паровыми форсунками, согласно [5, с. 34],

теплоемкость сухих газов (может быть принята равной теплоемкости воздуха), при =400℃ ,

А^Р – зольность топлива, А^Р =0,

влажность топлива,

энтальпия дутьевого или форсуночного газа, кДж/кг

где удельная теплота парообразования воды при 0℃ [4, с. 424], ,

энтальпия пара при =400℃ , кДж/кг

x₀, I₀ – влагосодержание и теплосодержание свежего воздуха (местонахождение установки: г. Саратов, июль),

При температуре воздуха и относительной влажности воздуха φ=53% по I-x диаграмме находим х₀=0,01 кг/кг сухого воздуха и I₀=47,8 кДж/кг сухого воздуха.

Подставляем все значения в формулу и получаем:

α= ,

α=4,6.

Тогда действительный расход воздуха

Количество водяного пара в газе из жидкого топлива, кг/кг топлива

где влагосодержание свежего воздуха, кг/кг воздуха,

влажность топлива, % масс.,

количество дутьевого пара, кг/кг топлива.

Количество сухих газов, полученных при сжигании 1 кг жидкого топлива, кг/кг топлива

где зольность топлива.

Влагосодержание продуктов сгорания, кг/кг сухого воздуха

Теплосодержание продуктов сгорания, кДж/кг сухих газов

4. Построение реального процесса сушки на I – x диаграмме

При одинаковых условиях параметры продуктов сгорания и воздуха отличаются незначительно, что позволяет пользоваться диаграммой I – x, построенной для воздуха.

По заданным параметрам свежего воздуха t₀, φ₀ наносят точку A, характеризующую состояние воздуха, поступающего в смесительную камеру сушилки /приложение 1/.

По рассчитанным и наносят точку В, отвечающую состоянию продуктов сгорания также на входе в сушильную камеру. При пересечении линии АВ с изотермой t₁ получают точку F, отвечающую состоянию газа на выходе из камеры смешения:

• Температура =400℃,

• Энтальпия I₁=457,4 кДж/кг сухого воздуха,

• Влагосодержание воздуха x₁=0,029 кг/кг сухого воздуха.

Для определения параметров газа после сушки необходимо рассчитать непроизводительные затраты тепла (в кДж/кг испаренной влаги):

где начальная температура материала, ℃,

удельный расход тепла, затраченного на нагрев материала, покидающего сушилку, кДж/кг сухого воздуха.

где теплоемкость высушенного материала, кДж/ (кг*К),

теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/ (кг*К),

для древесины при t=(20 140)℃,

конечная влажность материала от общей массы влажного материала и влаги, %.

тепловые потери в окружающую среду, составляют (3 10)% от , примем 8%,

удельный расход тепла, затраченного на испарение влаги, кДж/кг испаренной влаги,

Зная Δ, можно обычным построением на диаграмме I – x изобразить процесс сушки и определить конечные параметры газа. На линии I₁=const берут произвольную точку К и замеряют расстояние от нее до ординаты x₁=const – KL. Отрезок KN рассчитывают по формуле:

где – масштаб диаграммы по I и x. Через точки F и N проводят линию до пересечения с изотермой t₂.

Полученная точка С отвечает параметрам газа на выходе из сушилки:

• Температура =140℃,

• Энтальпия I₂=410 кДж/кг сухого воздуха,

• Влагосодержание воздуха x₂=0,108 кг/кг сухого воздуха.