Гранулирование

Барабанные грануляторы-сушилки

Барабанные грануляторы-сушилки типа БГС и «Сферодай - зер» (фирма «Пек», Франция) представляют собой (рис. 9.12) вращающийся барабан, установленный под углом 1—3° к го­ризонту на двух роликовых опорных станциях. Упорные роли­ки предотвращают осевые сдвиги барабана.

Часть внутренней поверхности барабана оснащена приемной насадкой 11 и на остальной длине барабана — подъемно-лопастной насадкой 8.

Грануляторы-сушилки «Сферодайзер» (Франция) оборудованы подъемны­ми лопатками сложной конструкции с углом наклона к радиусу обечайки, рав­ным нулю. Аппараты БГС оснащены лопатками Г-образной формы с углом на­клона к радиусу обечайки 12°, а также коробчатым обратным шнеком 10 от­крытого или закрытого исполнения, который транспортирует внутренний ре­тур от конуса 7 в зону распыла пульпы. В торцах вращающихся барабанов установлена загрузочная камера с форсунками 12 и патрубками для ввода теплоносителя, а также выгрузочная камера 6 со штуцерами для отвода отра­ботанного сушильного агента и готового продукта. Привод барабана осу­ществляется от электродвигателя 4 через редуктор 3, зубчатую шестерню 2 и зубчатый венец 9, укрепленный на барабане с помощью башмаков.

Принцип работы грануляторов-сушилок заключается в следующем. При вращении барабана подъемно-лопастная насадка 8 создает поток материала, ссыпающегося с лопаток. На этот поток материала пневматической форсун­кой 12 распыливается пульпа гранулируемого вещества, которая, наслаиваясь на частицы, увеличивает их размер. Влажные агломераты окатываются по внутренним элементам барабана, приобретая сферическую форму, и сохнут в потоке теплоносителя. В аппарате «Сферодайзер» мелкая фракция после классификации возвращается в зону распыла пульпы в виде внешнего ре­тура.

В аппаратах БГС в зоне выгрузки установлен классификатор, выполнен­ный в виде конуса 7. Крупная фракция скапливается у узкого основания конуса и выгружается из аппарата. Мелкая фракция, скопившаяся у боль­шого основания конуса, обратным шнеком в виде внутреннего ретура воз­вращается в зону распыла пульпы. Сюда же может подаваться в виде внешнего ретура пыль из циклонов и материал после дробилок.

На эффективность работы аппаратов БГС существенное вли­яние оказывают плотность и равномерность ссыпающегося слоя материала в зоне распыла пульпы, параметры работы распы - ливающих форсунок, скорость теплоносителя и другие пара­метры.

Для интенсификации процессов гранулирования и сушки удобрений в аппаратах БГС в последнее время предложен ряд технических решений, сущность которых заключается в интен­сификации тепломассообменных процессов, происходящих в БГС.

Рис. 9.13. Загрузочный узел барабанного
гранулятора-сушилки:

I — подъемная насадка; 2 — подпорное коль цо; 3 —корпус барабана; 4 — патрубок для ввода теплоносителя; 5 — форсунка пульпы; 6 — приемная камера; 7 — патрубок для вводи ретура; 8 — смесительный стакан; 9 — обрат­ный шнек

Так, на основании исследова­ния теплообмена по длине бара­бана установлено [145], что фор­мирование и сушка гранул прак­тически полностью завершаются на первых 2—3 метрах длины аппарата—в его загрузочной зоне. Наиболее интенсивная суш­ка протекает на участке зоны распыла. Высокая интенсивность процессов тепло - и массообмена в зоне распыла определяется большой поверхностью контакта твердой и жидкой фаз. Поэто­му для повышения эффективности процессов гранулообразова - ния и сушки целесообразно приблизить место ссыпания порош­кового материала к форсунке.

С учетом результатов экспериментальных исследований раз работана усовершенствованная конструкция аппарата БГС [146]. Модернизация аппарата заключалась в установке ци­линдра с тангенциальными щелевыми окнами для ввода тепло­носителя, расположенного в загрузочной камере (рис. 9.13).

Пульпа через форсунку 5 распиливается на ядро вихревого слоя ретура, создаваемого в смесительном стакане 8 за счет тангенциального ввода теп­лоносителя и порошка. Затем смесь пульпы и порошка попадает в поток твердого материала, создаваемый лопастной насадкой 1. Образовавшиеся аг­ломераты окатываются и сушатся в потоке теплоносителя, который вводится через газоход 4. После этого часть материала обратным шнеком 9 возвра­щается в зону распыла пульпы. Остальной продукт поступает на рассев, пос­ле чего мелкая фракция возвращается в смесительный стакан 8 через пат­рубок 7.

В дальнейшем для интенсификации процессов тепло - и массообмена в зону выгрузки аппарата БГС предлагалось [147] вводить сушильный агент

(рис. 9.14). Устройство для подвода теплоносителя выполняется в виде диф­фузора 2 с газораспределительной решеткой. Отработанный сушильный агент отводится через окна, равномерно расположенные по окружности бараба­на 1 под коллектором 4. Для предотвращения выпадения материала при вращении барабана и его остановке, окна закрыты пластинами 3.

В работе [148] приводится описание конструкции аппарата БГС, в ко­тором кроме гранулирования, сушки и классификации протекают процессы охлаждения товарной фракции и дробления крупной фракции удобрений. В отличие от обычного аппарата БГС, в предложенной конструкции (рис. 9.15) имеется камера / для охлаждения продукта, которая располагается за классификатором — обратным конусом 5. Для более качественного и надеж­ного разделения гранул продукта по фракциям предусмотрен дополнитель­ный усеченный конус 3, который устанавливается за конусом 5. Отделив­шаяся на конусах 3 и 5 крупная фракция дробится шарами 4, расположен­ными между конусами.

В работе [149] приводится описание конструкции аппарата БГС, в котором кроме гранулирования и сушки, одновременно осуществляются процессы охлаждения и - классификации мате­риала в кипящем слое путем отдува мелкой фракции в факел распыла.

Устройство работает следующим образом (рис. 9.16). Из барабана 2 при его вращении высушенные гранулы различного фракционного состава обрат­ным шнеком 1 подаются в камеру 4 на газораспределительную решетку 6. Расход ожижающего агента, поступающего в камеру 4, подбирают таким об­разом, чтобы скорость псевдоожижения была равна или больше скорости ви­тания частиц ретура определенного размера. Авторы [150] отмечают, что при этом наблюдается четкая сепарация частиц по размерам, что позволит более равномерно распределить распыляемую пульпу по поверхности частиц. Однако возможно переувлажнение материала вследствие пульсирующего вы­носа частиц ретура из псевдоожиженного слоя. Кроме того, охлаждение ча­стиц ретура приведет к необходимости дополнительного подвода тепла иа испарение влаги, что в свою очередь может привести к увеличению пыле - уноса.

Одна из попыток снижения пылеуноса [150] заключается в установке циклона специальной конструкции в хвостовой части вращающегося бараба­на (рис. 9.17). Образующаяся в процессе гранулирования пыль потоком теп­лоносителя через тангенциальные патрубки транспортируется в циклон 6, где частицы пыли центробежной силой отбрасываются к ячейкам н, перемещаясь

вдоль циклона 6, попадают в кольцевой пылесборник о, откуда обратным шнеком 3 возвращаются в загрузочную часть барабана 1. Авторы предложен­ной конструкции считают, что эффективность пылеочистки может достигать 98%. Однако применение дайной конструкции приведет к увеличению гидрав­лического сопротивления аппарата. Вторым существенным недостатком дан­ной конструкции следует считать усложнение обслуживания аппарата.

Для увеличения выхода товарной фракции предлагается [151] в хвосто­вой части вращающегося барабана / (соосно с конусным классификато­ром 3) установить ленточный шнек 4, имеющий шаг, равный 0,15—0,20 длины классификатора, и наружный диаметр, равный диаметру выходного отверстия барабана (рис. 9.18). Классификатор работает следующим образом. Высу­шенный сгранулированный продукт поступает в классификатор 3, в конусе которого крупные гранулы располагаются преимущественно на поверхности скатывающегося слоя и шнеком выводятся из аппарата. Эффективность пред­ложенного технического решения вызывает сомнение, так как коэффициент заполнения барабана в процессе работы будет изменяться, а следовательно, будет изменяться эффективность сепарации с помощью шнека.

Предложено [152] более сложное устройство для классификации мате­риала внутри аппарата БГС, содержащее перфорированный классификатор в

виде усеченного конуса с индивидуальным приводом и обратный шнек, уста­новленный на наружной поверхности барабана (рис. 9.19). Перфорированный коиус 3 с приводом 4 через вал 5 производит классификацию материала на две фракции: мелкую и смесь крупной с товарной. Мелкая фракция при вращении классификатора возвращается в зону распыла пульпы.

Рассмотренные выше конструкции основаны на использова­нии эффекта разделения материала на конусном классификато­ре. Однако промышленная практика показывает, что этот эф­фект очень незначителен. 'Кроме того, установка конуса услож­няет обслуживание аппарата без значительного увеличения выхода товарной фракции.

Для увеличения производительности аппаратов БГС пред­ложено [153, 154] установить две форсунки для распыления пульпы в вертикальной или в горизонтальной плоскости вра­щающегося барабана (рис. 9.20).

Устройство работает следующим образом. Во вращающийся барабан I на завесу материала верхней и нижней форсунками 5 распыляется пульпа. Влажные гранулы, полученные напылением верхней форсункой, концентри­руются в середине барабана, а гранулы, полученные напылением нижней

форсункой, в начале аппарата. Затем влажные гранулы сушатся в потоке теплоносителя.

Использование двух форсунок в вертикальном расположе­нии позволяет [154] равномерно распределить влажные грану­лы по длине барабана, что способствует улучшению режима сушки и гранулирования, позволяет увеличить температуру теплоносителя на входе в барабан на 50—100 °С. Кроме того, при соответствующих режимах нижнюю форсунку можно ис­пользовать. для наработки мелкой фракции (0,5<d^2 мм), которая используется в качестве центров гранулообразования, что приводит к сокращению внешнего ретура и повышению производительности установки.