Гранулирование

АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ЛИНИИ. ГРАНУЛИРОВАНИЯ

Эффективность любой технологической линии производства гранулированных продуктов определяется техническим уровнем используемого грануляционного оборудования. Поэтому опреде­ленный интерес представляет рассмотрение основных конст­рукций аппаратов для гранулирования минеральных удобрений и других веществ, их достоинств и недостатков.

9.1. Грануляторы окатывания

Грануляторы барабанного типа. Грануляторы такого типа широко используются в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Гранулятор (рис. 9.1) представляет собой вращающуюся цилиндрическую обечайку 4 с закрепленными на ней бандажами 3, которыми она опирается на роликовые опорные станции 2. Для предотвращения осевого сдвига гранулято­ра предусмотрены упорные ролики. Для уменьшения налипания влажного материала внутреннюю стенку барабана футеруют резиной. Гранулирован­ный материал выгружают через узел 1.

Отсос паров и пыли из гранулятора производят вентиляционной установ­кой, подсоединенной к патрубку, установленному в верхней части узла вы­грузки. В процессе гранулирования шнхту увлажняют с помощью форсунки, установленной иа расстоянии 1,0—1,5 м от загрузочного устройства грануля­тора.

Так как регулирование процесса гранулирования в бараба­нах такого типа часто осуществляется визуально, то необходи­мо в зоне выгрузки гранулятора предусматривать установку смотровых окон и освещения. Обычно в верхней части узла выгрузки устанавливают осветительные приборы (лампы, про­жекторы).

Исходную шихту (например, нейтрализованный суперфос­фат) дозируют из промежуточного бункера и через загрузочное устройство подают в гранулятор. Через форсунку сюда же до­зируют жидкость на увлажнение (вода, сточные воды, связую­щие добавки, пульпа). Увлажненная шихта гранулируется, а влажный гранулированный материал через узел выгрузки 1 направляется на сушку. При этом выход товарной фракции составляет 50—55%, а прочность гранул, в зависимости от ис­пользуемой нейтрализующей добавки, изменяется от 1,5 до 2,8—3,0 МПа.

Для снижения влажности гранулируемой шихты, а следова­тельно, увеличения производительности действующих техноло­гических линий производства суперфосфата, например, в рабо­те [60] предлагается производить подогрев шихты в процессе ее гранулирования до температуры 60—80 °С. Шихту можно по-

догревать горячими стоками или водой, подаваемыми через форсунку, или паром, подаваемым под слой материала специ­альным распределителем.

Ниже приводятся основные технические характеристики грануляторов барабанного типа, наиболее широко используе­мых в производстве гранулированных минеральных удобрений:

Производительность, т/ч 8,9—22

Частота вращения барабана, с-1 0,56—1,3

Диаметр обечайки, м 1,4—2,2

Длина барабана, м 8—11

Угол наклона, град 1—3

Мощность привода, кВт 12—20

Ниже приведен параметрический ряд грануляторов барабан­ного типа для сыпучих материалов, разработанный Дзержин­ским филиалом ЛенНИИхиммаш (длина L выпускаемых грану­ляторов различного диаметра D):

Для грануляторов этого типа характерны следующие пре­имущества: простота конструкции и эксплуатации, большая еди­ничная мощность. К недостаткам следует отнести:

неравномерный гранулометрический состав продукта на вы­ходе из гранулятора, обусловленный неравномерностью увлаж­нения гранулируемой шихты;

необходимость периодической чистки налипшего материала на стенки гранулятора и узла выгрузки.

Опыт эксплуатации грануляторов показывает, что наиболее частые остановки вызываются необходимостью очистки узла вы­грузки. Предложенные технические решения, направленные на устранение залипання узлов выгрузки (например, установка це­пей, вибраторов) оказались малоэффективными. Для уменьше­ния налипания влажного материала узел выгрузки материала облицовывают фторопластом.

В работе [138] приводится конструкция гранулятора, уста­новленного на колесах и имеющего возможность перемещаться по рельсам. Такая конструкция позволяет вводить влажный гранулированный материал в приемную секцию сушильного ба­рабана, минуя узел выгрузки. Однако в этом случае затрудня­ется визуальное наблюдение за процессом гранулирования и его регулирование.

Для устранения налипания влажных материалов на стенки барабана используют различные приспособления: скребки, шне­ки, очистные ножи разнообразных конструкций.

Для увеличения коэффициента заполнения окаточного ба­рабана и интенсификации процесса гранулообразования предла­гаются различные решения.

Разработаны конструкции многоконусного барабана, бара­бана с внутренней фигурной насадкой [139], гранулятора, со­стоящего из двух вращающихся один внутри другого барабанов [140]. Такие конструкции, по мнению авторов, позволяют уве­личить поверхность окатывания, а следовательно, сократить диаметр и длину гранулятора.

В работе [141] описан гранулятор, в котором совмещаются процессы гранулирования и классификации. Схема гранулятора представлена на рис. 9.2.

Гранулятор представляет собой обечайку 5, установленную на опорной и опорно-упорных станциях 3. Ковшовое устройство 6 захватывает предвари­тельную шихту и транспортирует ее в барабан.

Рабочие поверхности барабана и ковшей покрыты резиной 8. Объемы между обечайкой 5 и резиновой обкладкой 8 заполняют легкотекучим мате­риалом (водой, песком, дробью и т. п.). При вращении барабана резина под действием, например, воды прогибается и налипший на резину материал от­рывается.

Исходную шихту подают в загрузочное устройство транспортером 7; сю­да же поступает мелкая фракция, которую отделяют на кольцевом сите 4. Товарную фракцию гранулированного продукта направляют иа сушку. Выход товарной фракции из гранулятора зависит от размера ячейки кольцевого сита.

Анализируя рассмотренные конструкции грануляторов ба­рабанного типа, следует заметить, что установка внутри бара­бана дополнительных устройств, как правило, усложняет их эксплуатацию.

Тарельчатые грануляторы [142]. Они предназначены для гранулирования порошкообразных материалов. Наибольшее

распространение они получили в металлургической промышлен­ности (производство железорудных окатышей).

Гранулятор (рис. 9.3) состоит из станины 7, на которой установлены та­релка 1, закрытая кожухом 2, форсунки 3.

При работе гранулятора порошкообразный продукт через загрузочный штуцер подают на наклонную вращающуюся тарелку, где он увлажняется связующей жидкостью из форсунок и окатывается до гранул заданной вели­чины. Угол наклона тарелки можно изменять с помощью механизма пово­рота 6. Дзержинским филиалом ЛенНИИхиммаш разработан параметричес­кий ряд грануляторов тарельчатого типа производительностью от 0,080 до 30 т/ч. Ниже приводятся основные габариты (D — диаметр тарелкн, Н — высота борта) грануляторов тарельчатого типа (грануляторы диаметром 0,5 м имеют борт высотой 0,10 или 0,16 м):

Фирмой «Хаттачи Дзоссен» (Япония) разработаны тарель­чатые грануляторы диаметром 5 м для производства гранул размером 2—6 мм (пирит+кокс) производительностью 33,5 т/ч и грануляторы с тарелкой диаметром 6 м для производства гра­нул размером 10—15 мм производительностью 125 т/ч.

Грануляторы тарельчатого типа обеспечивают высокую удельную производительность и эффективность процесса грану­лирования. К недостаткам грануляторов этого класса следует отнести отсутствие возможности совмещения процессов грану­лирования и аммонизации.

Виброгрануляторы. В последние годы в различных произ­водствах все шире находят применение виброгрануляторы, по­скольку во многих случаях их использование позволяет создать компактное и экономически обоснованное аппаратурное офор­мление процессов гранулирования. Для этих процессов исполь­зуют аппараты с вибрирующим корпусом или отдельными де­талями, помещенными в слой материала. За последние годы в Дзержинском филиале ЛенНИИхиммаш разработано несколь­ко видов виброгрануляторов [143].

Для получения гранул (размером 4,8±0,8 мм) носителя катализатора на основе корунда разработан и прошел приемочные испытания виброгрануля­тор ГОВ-0,03 (рис. 9.4), представляющий собой комбинацию из виброформо - вателя 3 и виброокатывателя 1. Рабочим органом виброформователя явля­ется лоток 2 прямоугольной формы, который установлен на вибраторе 6 де - балансового типа с приводом от электродвигателя через клиноремениую пе­редачу и эластичную муфту. Амплитуду прямолинейных колебаний вибра­тора регулируют набором съемных дебалансов. Исходная смесь через сек­торный питатель 4 поступает в лоток, на поверхности которого образуется виброкипящий слой. Из капельницы 5 через капиллярные отверстия на слой исходной смеси поступает связующая жидкость.

• Угол наклона лотка и направление вибрации подобраны таким образом, чтобы составляющая от силы тяжести гранулы была больше составляющей направления вибрации, что позволяет получать гранулы необходимого раз­мера. Через эластичный рукав гранулы поступают в виброокатыватель, в ко­тором гранулы принимают правильную сферическую форму.

Ниже приведена техническая характеристика виброграну­лятора ГОВ-0,03 с лотковым виброформователем и камерным виброокатыв ател ем:

Производительность, кг/ч

Частота колебаний (формователь/окатыва-

тель), Гц

Амплитуда колебаний (формователь/ока - тыватель), мм Масса, кг Габариты, мм

Как отмечают авторы работы [139], удельная производи­тельность разработанного виброгранулятора в 7—10 раз боль­ше барабанных грануляторов. Кроме того, прочность гранул, получаемых в грануляторе ГОВ-0,03, на 34—40% выше, чем прочность гранул, получаемых в других грануляторах.

В работе [127] приводится описание оригинальной конст­рукции чашевого внброгранулятора (рис. 9.5).

Виброгранулятор представляет собой вертикальный цилиндрический аппа­рат и состоит из корпуса /, крышки 6 с патрубком 4 для подачи исходного продукта и лотка 8 для выгрузки полученных гранул. С крышкой жестко связаны кольцевидный элемент для подачн и распределения исходного по­рошка по рабочей поверхности вибрирующего днища. Дисковый распылитель связующей жидкости 2 крепится на валу и приводится во вращение электро­двигателем 5. Корпус установлен на электродинамическом вибраторе 9.

Исходный порошкообразный материал через патрубок 4 поступает на распределительный элемент, с которого равномерно распределяется по виб­рирующей поверхности эллиптического днища. Связующая жидкость через патрубок и кольцевой канал поступает на вращающийся диск и разбрызги­вается на капли определенной дисперсности. Образовавшиеся гранулы ока­тываются по поверхности эллиптического днища одновременно уплотняясь, и через лоток 8 выгружаются из виброгранулятора. Изменяя геометрические параметры эллипса дннща, можно регулировать размер гранул.

Техническая характеристика чашевого виброгранулятора приведена ниже:

Производительность по готовому продукту, 500

кг/ч

Амплитуда колебаний, мм 3,6

Частота колебаний, Гц 22,5

Габариты, мм 800x800x1500

Масса, кг 960

Как указывается в работе [144], использование чашевого гранулятора позволило значительно интенсифицировать процесс гранулирования и, как следствие, увеличить производитель­ность установки.

Эти грануляторы используются для совмещения процессов гранулирования и нейтрализации, что позволит сократить энер­гозатраты на единицу продукции, а также продолжительность всего технологического цикла получения гранулированных удобрений при снижении затрат на оборудование.

В настоящее время АГ широко используются в производстве аммофоса, нитроаммофоски, диаммонийфосфата и других удоб­рений. Как показывает опыт промышленной эксплуатации тех­нологических линий производства минеральных удобрений, ис­пользование АГ наиболее эффективно при организации выпуска гранулированных удобрений на основе упаренной фосфорной кислоты.

Комбинированный аммонизатор-гранулятор (рис. 9.6) представляет со­бой вращающийся барабан 1 с закрепленными иа нем бандажами 2, которы­ми барабан опирается на роликовые опорные станции 3. Материал на ам - монизацию и гранулирование поступает через загрузочный лоток 4. Так как аммонизатор-гранулятор устанавливается под углом 1—3° к горизонту, то материал перемещается через гранулятор к выгрузочной камере 5. В торцах барабана установлены подпорные кольца 7, которые обеспечивают необходи­мый уровень заполнения барабана. Для очистки внутренней поверхности от налипшего материала на подъемном устройстве 8 крепятся скребковое уст­ройство 9, которое устанавливается в верхней части барабана, и распредели­тель аммиака 6.

В зависимости от марки удобрений в гранулятор возможно подавать азот-, фосфор - и калийсодержащие компоненты в жидком или твердом виде. Для полной нейтрализации свобод­ной кислоты в гранулируемой шихте под слой материала пода­ют аммиак.

Поскольку в АГ химические превращения сочетаются с про­цессами перемешивания и гранулирования, их габариты следу­ет рассчитать так, чтобы обеспечить необходимые производи­тельность и время пребывания материала в барабане. Аммо-

низаторы-грануляторы могут различаться не только размера­ми, но и внутренним оформлением.

Одна из конструкций представляет собой открытый с торцов барабан с подпорными кольцами на торцах н в середине, разделяющими его на две секции: аммоннзацин и гранулирования. Высоту среднего подпорного кольца принимают равной V* диаметра для аппарата, у которого диаметр равен длине. Это обеспечивает необходимую высоту подвижного Слоя, уменьшает потери аммиака. Когда диаметр барабана в 2 раза меньше длины, внутри устанавливают промежуточные кольца — перегородки высотой 50 мм. Рас­пределительные устройства прн этом должны находиться на высоте 50— 70 мм над промежуточными перегородками. Известны распределители про­дольного типа: труба с отверстиями, с переточными трубками и др. Наи­меньшее выделение паров в аммонизаторе-грануляторе наблюдается, когда отверстия распределителей кислоты и газа (аммиака) направлены в противо­положные стороны.

Многоотраслевая промышленная компания «Раума — Репо - ла» (Финляндия) разработала АГ для производства сложных удобрении (рис. 9.7).

Конструкция его нс имеет существенных отличий от описанной выше конструкции аммонизатора-гранулятора, за исключением того, что внутренняя поверхность обечайки выложена кислотоупорными стальными пластинами. Привод АГ осуществляется от электродвигателя через редуктор, цепочный механизм, зубчатое колесо и венцовую шестерню, закрепленную на поверх­ности барабана.

На протяжении уже многих лет «Раума — Репола» исполь­зует для изготовления опорных роликов и зубчатых колес АГ термообработанный чугун, обладающий более высокой проч­ностью, износостойкостью и твердостью в сравнении с литой сталью, ранее использовавшейся для изготовления тех же дета­лей. Ниже приводятся технические характеристики АГ, предла­гаемого компанией «Раума — Репола»:

Диаметр барабана, м 4,5

Длина барабана, м 7

Производительность по сухому продукту, т/ч 100—250

Мощность привода, кВт 315