Басниев К.С. Энциклопедия газовой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

Горелка и камера сгорания

Радиационная трубка

Пластина для места расширения

Отражательная пластина

Вакуумостат

Двойной солиноидный кран газа

Редуктор

Програмирующее устройство контроля

10.

Защитный кожух

Радиационная

труба.

Вентилятор

рециркуляции

Удаление \ Горелка

Радиационная труба

Лопатки

воздуха

Рециркуляция (110°С)

Воздух (210°С)

Подвод

воздуха

Вентилятор горения

Принципиальная схема генератора горячего воздуха

радиационных

труб.

775

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

8.5.5.3.1.2.

Элементы теории

8.5.5.3.1.2.1.

Степень

влажности

Степень влажности может

быть

определена как

отношение веса воды, которую содержит подле-

жащее

сушке тело, к весу тела в вышеуказанном

состоянии, полностью освободившегося от влаги.

8.5.5.3.1.2.2.

Кривая сушки

Это кривая (рис. ниже) позволяет определить

уменьшение веса жидкости (W), пропитывающей

твердое тело, в зависимости от времени сушки (1).

Характер

этих

кривых

изменяется в зависимости

от типа тела, которое сушится, но различают два

принципиальных типа

кривых:

— для тел (таких как песок), поверхность которых

составляет сумму смоченных поверхностей, без

клеточной

воды

(абсорбированной

воды

или

удерживаемой диффузией), скорость испаре-

ния постоянна во времени;

для других тел (шерсть, глина, зерновые и т.д.)

она имеет вид, представленный на рисунке

ниже.

8.5.5.3.1.2.3.

Спектр

поглощения

воды

100%

3 4

в 7 8 „

8.5.5.3.1.2.4.

Энергия, необходимая для испаре-

ния

воды

Энергия,

необходимая для испарения

тонны

воды, составляет 1300 кВт • ч и распределяется

следующим образом:

кВт

•

ч - энергия связей

кВт

•

ч - подъем температуры

630

кВт

•

ч - скрытая теплота

Необходимая

минимальная

энергия

563

кВт

•

ч - разнообразные потери.

8.5.5.3.1.3.

Основные

типы

сушки, используемые в

промышленности

8.5.5.3.1.3.1.

Сушка механическая

Этот тип сушки путем механического воздейст-

вия (сжатие, вибрация, отжим, стекание и т.д.) ос-

тается

очень

специфическим способом, без ис-

пользования какой-либо тепловой энергии.

Механическая сушка может отобрать максимум

только

40%

содержащейся влаги и требует в сред-

нем

от 10 до 30 кВт

•

ч/т извлеченной воды.

8.5.5.3.1.3.2.

Сушка инфракрасным излучением

Тепловая радиация характеризуется теплооб-

меном

с помощью электромагнитных

волн

между

телами на расстоянии, определяющем тепловую

энергию.

Большая часть радиации находится в ин-

фракрасном спектре.

0,4

нкм 0,78 нкм

I Ь

2икм

Видимый

4нкм

-I-

Коротю»

Средни*

Длинные

иш

Волны

Проникновение ра-

диации

Отражение продук-

цией

КПД

радиации

Тепловая инерция

Инфракрас-

ные

короткие

Хорошее

Большое

Средний

Слабая

Инфракрас-

ные

средние

Среднее

Слабое

Хороший

Средняя

Инфракрас-

ные

длинные

Слабое

Хороший

Большая

Различные

типы

инфракрасной радиации.

8.5.5.3.1.3.3.

Конвективная

сушка

Конвекция - это способ теплопередачи, кото-

рый сопровождается переносом массы.

Сушка с помощью конвекции использует естест-

венную и принудительную конвекцию воздуха,

имеющего

более

высокую

температуру, чем про-

дукт.

Конвекция называется принудительной, если

флюиды

приводятся в движение за счет разницы

давлений, создаваемой машиной. Состояние воз-

духа, используемого для испарения, определяется

по двум параметрам (например, содержание в нем

воды

и его температура), другие параметры опре-

деляются по диаграмме Mollier, устанавливающей

энтальпию и влажность, или диаграмме Carrier,

устанавливающей температуру и влажность.

776

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

8.5.5.3.1.3.4.

Сушка

теплопроводностью

Теплопроводность - это физический процесс

передачи тепла от

тела

с высокой температурой к

телу

с низкой температурой. Техника сушки тепло-

проводностью состоит в установлении между су-

шильным продуктом и осушаемым продуктом хоро-

шего

равномерного контакта, чтобы осуществить

достаточную передачу тепла.

8.5.5.3.2.

Сельскохозяйственное

ленное

применение

промыш-

Описание техники в этой части не претендует на

исчерпывающее, и единственное, на чем здесь

делается акцент, это - особенность применения

газа.

Промышленность

Агроснабженив

— Молочное

— Зерновое

— Люцерновое

— Сахарное

Текстиль

Бумажная

Металлургия:

—

Плавка

—

Поверхностная

Строительные

материалы:

—

Кафельная

плитка

Керамика:

— Черепица и

кирпич

— Фарфор и санитария

Тип сушки

Конвекция

Теплопроводность

Конвекция

Теплопроводность

Конвекция механическая

Радиация

Конвекция

Теплопроводность

Радиация

Конвекция

Теплопроводность

Конвекция

Радиация

Конвекция

Конвекция механическая

Анализ

различных

типов

сушки,

применяемых

промыш-

ленности.

8.5.5.3.2.1.

Сушка инфракрасная

8.5.5.3.2.1.1.

Представление

различных

промышленных

излучателей

типов

На практике различают три больших класса ин-

фракрасных излучателей:

— аппараты, которые излучают "инфракрасную

длинную" радиацию при температуре излучаю-

щей поверхности ниже

700°С:

радиационные ка-

талитические панели газа (или термореак-

торы).

Около 40% энергии природного газа

трансформируется в инфракрасную радиацию;

50%

передается окружающему воздуху в форме

конвекции;

10% - различные потери (видимая

радиация и UV; теплопроводность). Рис. с. 693

показывает детали каталитической панели;

Спектр

излучения

термореактора.

— радиационные аппараты инфракрасного излу-

чения

волн

средней длины с температурой из-

лучающей

поверхности от 700 до

500°С:

ради-

ационная светящаяся панель.

От 45 до 60% тепловой мощности газа использу-

ется в форме инфракрасной радиации с длиной

волны, близкой 3 мкм. На с. 693 представлены де-

тали

радиационной светящейся панели.

8.5.5.3.2.1.2.

Использование

текстильной

области

Цикл окраски в текстильной промышленности

— пропитка ткани красящим раствором;

— отжим ткани до 70% влажности;

— предварительная сушка обычно инфракрасной

радиации до 30% остаточной влажности;

— сушка в термопечи "Hotflue" (§ 8.5.5.3.2.2.2. Суш-

ка

конвекцией в текстильной промышленности).

Предварительная сушка - важная операция:

влажность должна

быть

постоянной, чтобы обес-

печить постоянную и одинаковую окраску ткани.

Одно из решений - установка радиационной светя-

щейся панели, перед которой двигается полоса

ткани.

Экраны из армированной ткани защищают

ткань на

случай

остановки ткани и в

начале

рабо-

ты.

8.5.5.3.2.1.3.

Применение

при сушке краски

Оборудование сушильных и обжигных кабин по-

краски

радиационными каталитическими панеля-

ми

позволяет значительно

улучшить

сушку:

— сушка в основе изоляции;

— уменьшение времени

сушки;

— возможность использования воспламеняющей-

ся атмосферы;

— уменьшение удельного потребления.

777

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

Отводи

возможная

рецирку-

•*•

ляция

Конвекция

Радиация

Радиатор

Экран

Домкрат управления экраном

Общий вент, короб.

Ролик поворота

Контроль давления

Коллектор воздуха

Кран регулирования воздуха

Подача

газа

10.

Люк

11.

Короб удаления при остановке ткани

Инфракрасный

газоаый

аппарат

предварительной

сушки.

Спектр

адсорбции

акрилиноаой

краски.

Пример цепи

обработки

органической

изоляции.

8.5.5.3.2.1.4.

Бумажная

промышленность

Использование радиационных светящихся горе-

лок в бумажной промышленности становится все

более частым. Они используются для увеличения

производительности и дают повышение качества

сушки.

Во влажной части

роль

радиации при осуш-

Влажмая

часть

Сушка

Укладка

радишроииый саод

обща

Сушка

бумаги.

778

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

ке

состоит в подогреве осушаемой массы таким об-

разом,

чтобы

снизить вязкость

воды

(при 5°С о

« 1,52 сз, при 40°С * 0,66 сз).

Сжимаемость

воды

также

улучшается.

В сушильной части установка радиационного

свода с сушильным цилиндром позволяет увели-

чить

мощность испарения. К тому же увеличение

температуры листа увеличивает КПД первого ци-

линдра.

Укладка

бумаги - операция наиболее деликат-

ная:

речь идет о быстрой сушке бумаги по всей ее

толщине с целью сохранения равномерного рас-

пределения гибкости.

Радиационная инфракрасная сушка особенно

хорошо адаптирована к этой части процесса.

8.5.5.3.2.2.

Конвективная сушка

8.5.5.3.2.2.1.

Описание процессов

Используемые процессы

также

разнообразны,

как

и осушаемая продукция. Действительно, каж-

дый продукт требует специфической сушильной

установки.

Тепловой

насос

Циркуляция фреона

•й

Охлаждение

СУШИЛКА

Мотор

переменного

тока.

Привод

теплового

нососа с

рекуперацией

на сушке.

Условия работы

Относительная влажность

воздуха на

выходе

Температура

воздуха на входе:

100

120

Без

теплового насоса

0,5

1240

1 150

1090

0,7

1 100

1050

1010

0,9

1020

990

960

тепловым насосом

Без

сверхохлаждения

0,5

750

780

790

0,7

665

710

730

0,9

610

665

695

Со сверхохлаждением

0,5

690

740

770

0,7

615

680

710

0,9

560

630

670

Удельное

потремте»

(Вт

•

чМг

испаряемой

воды).

Сушка без

рециркуляции.

Условия

роботы

Температура

воздуха

на входе в сушилку, "С

Относительная

влажность воздуха на

выходе

Содержание

воды

в воздухе

на входе, г/кг

100

Без

теплового насоса

0,5

980

940

910

0,7

930

910

890

0,9

890

880

870

100

0,5

960

930

900

0,7

920

900

870

0.9

890

870

850

тепловым насосом

0,5

720

550

790

590

1 020

740

0,7

560

490

570

500

630

540

0,9

490

470

460

490

470

100

0,5

770

670

810

700

880

780

0,7

660

620

670

630

710

670

0,9

600

590

600

590

625

615

Верхняя цифра - 1-я зона или един- [7Ш

ственная '

Нижняя цифра - следующая зона f

550

Удельное

потребление

(Вт

•

чМг

испаренной

воды) в

зависимости

от

температуры

на входе в

сушилку,

влажности

на

выходе,

уровня

рециркуляции

(сушка

рециркуляцией).

779

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗА

Специфическая техника использования природ-

ного

газа может быть разделена

на

две категории:

— замена батарей теплообменников воздух-

горячая вода

или

воздух-пар газовыми атмо-

сферными горелками

прямым использовани-

ем

газа;

преимущества прямого использования

в сушке многочисленны:

• гибкость эксплуатации (быстрое изменение

режима,

выигрыш времени пуска

т.д.);

• стоимость обслуживания снижена;

- удельное потребление значительно снижено;

— адаптация теплового насоса

газовому двига-

телю.

8.5.5.3.2.2.2.

Применение

текстильной

промыш-

ленности

8.5.5.3.2.2.2.1.

Сушилка

для

шерсти

Mallard,

типа

Charpentier, оборудованная

уста-

новкой прямого

использования

газа

камер)

Удельное

потребление этого типа сушилки нахо-

дится между

1,1

и 1,4

кВтч/кг испаренной воды.

8.5.5.3.2.2.2.2.

Последовательная

цепь сушки

по-

лимеризации

для окраски

выделки

Наилучший результат

1,1 кВт

•

ч/кг

испаренной

воды.

Воздух партия

Дефлектор

Зонд

контроля

Старые

паровые

батареи

ИМ

Горелка

Топка-смеситель

1°* разбавление

2™ разбавление

Металли>

ковер

разбавление

перфорированный

Сушка

текстиля.

Замер

температуры ткани

Замер

температуры горячего

воздуха

—

Регулирование

, температуры

Фильтр

Ткань

185Х

Регулятор-

микропроцессор

Кольца

регулирования:

- Температура ткани

- Температура

воздуха

горячего

рециркуляции

Отношение воздух-газ

Газ

Сушильная

цепь.

780

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

8.5.5.3.2.2.3.

Агропищевая

промышленность

8.5.5.3.2.2.3.1.

Молочная

промышленность

Производство сухого молока и

сыворотки

осу-

ществляется в несколько этапов:

— обогащение происходит в испарителях (более

совершенная система механической

реком-

прессии

осевшего

пара).

Остаточная

влажность

составляет порядка 5%. Сейчас она оценивает-

ся как имеющая меньшую

величину;

парциальная кристаллизация сыворотки;

сушка,

производство сухого молока или концен-

трированной

сыворотки

в один или два этапа до

влажности в 2,5%.

Концентрированная сыкротка

•оздух —i

пудра

Атомизация

концентрированного

молока прямой сушкой. Сушильная башня оборудована газовой горелкой воздушных

потоков.

Башня Alfa

Laval,

системы

Cande дополнена

вентилятором

на

выходе.

Результат:

1,4

кВт

•

чМг воды

и 2

кВт

•

ч/кг пудры.

Теплообменник-

рекуператор

Сухой

продукт

Атомизация

концентрированного

молока

непрямой сушкой. Сушильная

камера

рекуператором.

781

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

Первый этап атомизации концентрированного

молока осуществляется в камере атомизации, ли-

бо напрямую (температура продуктов сгорания на

входе от 170 - 220°С), либо через промежуточный

теплоноситель. Эта техника имеет превосходный

КПД

благодаря рекуперации тепла влажного воз-

духа и

высокую

чистоту отрабатываемого продук-

та,

который не находится в прямом контакте с

газовыми потоками, (см. с. 781).

Второй этап состоит прежде всего в окончании

сушки

порошка в жидком слое.

Подсоединение

одной или

двух

сушилок к жид-

кому

слою на

выходе

из башни атомизации приво-

дит к более высокой степени влажности порошка.

8.5.5.3.2.2.3.2.

Сушка зерновых

Сушилки зерна (см. §

8.5.4.4)

обычно

стационар-

ного типа:

— зерно спускается

вдоль

колонны. В это время

его

пересекает горячий воздух. Прохождение

газа

через такую сушилку позволяет улучшить

ее

КПД и производительность путем подсоеди-

нения второго этажа сушки с атмосферной го-

релкой.

Выигрыш КПД по отношению к традиционной су-

шилке

составляет 40%. Наилучший показатель

этой

сушилки составляет около 0,9 кВт

•

ч/кг испа-

ренной воды.

Надо также отметить возможность использова-

ния

тепловых

насосов с газовым двигателем.

Даухлроаодная горелка

Подвод воздуха

Воздух охлаждения

Принципиальная

схема

двухэтажной

сушилки зерна.

Гг

Газовый

двигатель

Выхлоп

Компрессор

Теплообменник рекуперативный

Предварительное охлаждение

Конденсаторы

Принцип

сушки солода с

помощью

тепловою

насоса,

приводимого

действие

газовым

двигателем.

782

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

Ктрубе

Дым*

пары

«оды

ПМШГОПОПУИ

Воздух

рециркуляции

Отражательная станка

Первичный воздух

Термопар*

регулирования

Вход люцерны

гттпхд

вентилятор

Циклон

Вращающийся

барабан

Вращающееся

соединение

Воздух

Обезвоженная люцерна

Горелка

Вторичный подогретый «аде

Металлическая

станка

Сушилка

люцерны (тип Man)

8.5.5.3.2.2.3.3.

Люцерна

В процессе (см. рисунок, представленный выше,

также

8.5.4.4),

продукты сгорания природного

газа

прямо используются на фураже при темпера-

туре 900 -1

100°С.

Природный газ позволяет регу-

лировать процесс и адаптироваться к различной

влажности свежей люцерны. Ее степень влажнос-

ти

колеблется наиболее часто между 65 и 90%.

30%

воздуха, выходящего из циклона, возвращает-

ся как

вторичный

в камеру сгорания. Удельное по-

требление

составляет порядка 2,9 кВт

•

ч/кг (P.C.I.)

гранул с влажностью 10%.

8.5.5.3.2.2.4.

Керамика

8.5.5.3.2.2.4.1.

Черепица и кирпич

Эта

сушка осуществляется свободной конвек-

цией

(свободный воздух) или принудительной кон-

векцией:

сушка в

камере,

снабжаемой горячим воз-

духом либо от рекуператора, установленного на

дыме камерной печи, либо от атмосферной газовой

горелки.

Удельный

расход около 1,4 кВт

•

ч/кг испа-

ренной воды. Для черепицы используется сушилка

со сводовыми горелками плоского пламени. Удель-

ный расход этих сушилок близок 1,13 кВт

•

ч/кг ис-

паренной воды.

8.5.5.3.2.2.4.2.

Сантехническое

оборудование и

фарфор

В большинстве случаев снабжение горячим воз-

духом сушилок осуществляется посредством теп-

лообменников на

дымовых

газах печей или прямо-

го

отбора газовых потоков таким же образом, как

в секторе "Черепица и кирпич".

8.5.5.3.2.2.4.3.

Гипс

Для этого типа сушки

удельные

расходы состав-

ляют

примерно 1,25 кВт

•

ч/кг испаренной воды.

Дымоход N*

Генератор

МвЗ

Генератор №2

Генератор N«1

Горящий еоэдух Горящий воздух

Выход

Вход

Сушилка

гипсовых

плиток

783

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ГАЗА

8.5.5.3.2.2.5.

Бумажная

промышленность

8.5.5.3.2.2.5.1.

Сушка

бумаги

с помощью

влажного

потока

Теплообмен между испаряющим флюидом и бу-

магой

(см. § 8.5.5.3.2.1.4) осуществляется двумя

способами:

конвекцией в сушильном шкафу и теплопровод-

ностью через вращающийся цилиндр.

Потребление газа примерно 2,6 кВтч/т произво-

димой бумаги.

8.5.5.3.2.2.5.2.

Операция укладки

бумаги

и прямой

сушки с помощью природного

газа

(см.

рисунок на с. 785)

8.5.5.3.2.3. Сушка теплопроводностью

8.5.5.3.2.3.1.

Общая

часть

Сушка теплопроводностью обычно сопровожда-

ет сушку конвекцией или радиацией. Этот тип суш-

ки

сопровождает сушку с помощью горячего воз-

духа, встречающуюся при сушке первичной про-

дукции (сушильные барабаны) или зерна (дисковая

сушилка). Наиболее специфическое применение

сушки с помощью теплопроводности встречается в

текстильной или бумажной промышленности, где

сушат полосы материи или бумаги на обогревае-

мых

рулонах.

Фильтр

Камера

всасывания

Камера

сгорания

Вентилятор

Вход горячего воздуха 300°С

Сушильный

шкаф.

Дымоход

Теплооб-

Новый

воздух

Теллооб-

HHI

Сухая зона

Влажная зона

Теплооб-

менник

Обогрев под

потоком

для удаления

конденсации

Отопление помещений

Войлок

Рекуперативная

циркуляция.

784