Или сушильный комплекс. Если обратится к ЕСКД (единая система конструкторской документации), к разделу, который дает определение виду разрабатываемых конструкторских изделий, то мы увидим: детали, сборочные единицы, комплекты и комплексы. И наш сушильный участок попадает, правда с некоторой натяжкой, под определение "комплекс". В проекте линии гранулирования все разбито на функциональные участки, потому есть параллельное название - участок сушки.
Выглядит сушильный комплекс примерно так:
Всегда есть сушилка того или иного типа. Остальное может быть выражено явно или неявно - теплогенератор, система загрузки сырья, система выгрузки сырья и отделения от отработанного сушильного агента. Так же, как и с маленьким гранулятором, может быть применена упрощенная схема - например, наклонная вращающаяся бочка с встроенным подогревом. С одной стороны в нее засыпаются совочком опилки. При вращении бочки опилки перемешиваются, нагреваются от встроенного подогрева, взаимодействуют с свободно циркулирующим воздухом, подсыхают или высыхают, и с нижнего края бочки высыпаются. В принципе работает, но реально такое почти никогда не применяется.
В зависимости от вида и типа используемой сушилки, различаются и сушильные комплексы. Сушилки бывают: пневматические (их часто называют аэродинамическими, но это сложившийся в последнее время жаргон) различных видов, барабанные, ленточные, конвейерные, бункерные, и ряд других, более экзотичных и менее применимых для линий.
Чаще всего используется барабанная сушилка. Причина этого достаточно проста. При сравнительно неплохом КПД процесса сушки (общее количество подведенного тепла и количество тепла, потраченного полезно, то есть непосредственно на испарение влаги) у барабанной сушилки есть некоторый внутренний автоматизм по процессу сушки - мелкие частицы проходят ее быстрее, нежели крупные, но и высыхают они быстрее. Частицы одного размера, но разной влажности так же проходят сушилку с разной скоростью - влажные отстают из за большей плотности и веса. Потому на выходе влажность разных частиц материала достаточно хорошо уравнивается.
Указанное не относится к сушилкам с гравитационным перемещением материала - у которых ось вращения наклонна. Это сушилки для песка и гравия, сушилки для зерна и ряд других сушилок. Их использовать для древесины не стоит.
Кстати, то, что называют барабанными сушилками чаще всего являются пневмо-барабанным по процессу и техническим особенностям.
Главный параметр барабанной сушилки - это ее объем. На объем завязана производительность по испаренной влаге, а на нее - производительность по готовому продукту. Удельная величина производительности по испаренной влаге - сколько килограмм влаги можно удалить за час в одном метре кубическом полезного объема сушилки.
Эта величина составляет 20 - 30 кг/м3*ч для классических барабанных сушилок и плохих пневмо-барабанных, 50 кг/м3*ч для хороших пневмо-барабанных, и доходит до 75 кг/м2*ч для очень хороших пневмо-барабанных сушилок.
Так как наибольший спрос на биотопливо зимой (холодной зимой) то сырье в это время имеет влажность близкую к 50% (относительная) то и производительность по готовому продукту примерно равна производительности по испаренной влаге.
По факту - сушилка объемом 10 м3 это 500 кг/ч, 20 м3 - 1000 кг/ч, 40 м3 - 2000 кг/ч. Но все это только в том случае, если оборудование до и после сушилки позволяет это.
Сушилка, в свою очередь, состоит из барабана - это вращающаяся часть, рамы с роликами, совмещенной с приводом вращения (хотя привод бывает и отдельно), предтопка и выходного патрубка.
Источником тепловой энергии для сушилки является теплогенератор. Могут использоваться и какие то другие источники тепла, но это мало распространено.
Иногда теплогенератор бывает газовый, иногда на гранулах, иногда на сухом раздробленном сырье (отобранном у гранулятора). Но наиболее распространено использование теплогенератора на древесном топливе естественной влажности. Крупнокусковое топливо с ручной загрузкой - на маленьких кустарных линиях. Кстати, из за этого распространяется миф о пожароопасности барабанной сушилки.
Теплогенератор на щепе или опилках - рабочая лошадка большинства линий. Опилки выгоднее использовать в качестве сырья, потому топливо теплогенератора - это щепа, щепа с корой, кора, и всякая некондиция с разных участков работы линии.
Теплогенератор должен стабильно работать, поддерживая постоянную температуру и расход сушильного агента, иметь хороший диапазон мощности, хорошую приемистость на разгоне и возможность быстрого уменьшения мощности.
Искры из теплогенератора вполне спокойно могут лететь в барабан - это практически не влияет на пожароопасность сушильного комплекса.
КПД процесса сушки зависит от температуры сушильного агента - одну и ту же тепловую мощность можно подводить с маленьким расходом сушильного агента и высокой температурой, и с большим расходом и маленькой температурой. Первый вариант обладает большим КПД, из за меньшего количеств потерь с отработанным сушильным агентом, но есть ограничения по пожарной опасности и по стойкости материалов, использующихся в соединительных и вспомогательных устройствах.
Непосредственно к теплогенератору примыкает труба аварийно-растопочная. Устройство насколько простое, настолько и важное. Основное назначение, как следует из названия - аварийная. Одна из самых неприятных ситуаций на линии - отключение электроэнергии. Твердотопливный теплогенератор нельзя просто выключить - в нем большое количество горящего топлива. Потому продукты горения надо куда то отвести, поскольку в барабане без подачи свежего сырья они приведут в возгоранию. И задымленное помещение то же не полезно для здоровья. Эту функцию - отвод продуктов горения при всякой нештатной ситуации и выполняет аварийная труба.
Растопочная - все тепловые процессы достаточно медленны, и их форсирование не полезно для оборудование - быстрый нагрев вреден и для футеровки и для металла, и для других материалов. Гонять оборудование всей линии на прогреве не целесообразно, проще медленно прогревать, выбрасывая продукты сгорания в растопочную трубу.
Иногда бывает необходимо остановить линию на какой то период (например на ночь) но оставить горячий теплогенератор для быстрого запуска. Это позволяет сделать растопочная труба, совместно с другим необходимым для этого оборудованием.
Система загрузки сырья, состоящая из бункера и транспортера подает сырье в барабан с необходимой регулируемой скоростью, от нуля до максимума. Работает согласованно с теплогенератором - теплогенератор первичен, он задает подводимую тепловую мощность. А система загрузки, из за значительно меньшей инерционности подстраивается под теплогенератор, обеспечивая постоянную влажность сырья на выходе.
Система загрузки сырья влияет на пожарную безопасность намного более, нежели все системы искрогашения с отсечными шиберами. В случае работы сушильного комплекса на приличной производительности и температуре на входе в сушилку более 300 градусов, любая заминка в подаче сырья может привести к пересушке сырья и выделению приролизных газов, у которых температура вспышки достаточно невысокая. Потому всякие переусложнения в виде большого количества различных транспортеров в цепочке, шлюзовых затворов, всяческих сортировок и дробилок - плохо.
Предтопок объединяет барабан, теплогенератор, систему загрузки и выполняет функцию подачи сырья в барабан с помощью "лесенки", дополнительно нагружен искрогашением и золоулавливанием. На предтопке установлены специальные уплотнения, позволяющие барабану вращаться, но при этом иметь минимальные присосы воздуха, которые плохо влияют на производительность и КПД.
На выходе из пневмо-барабанной сушилки - аэросмесь из высушенного материала и отработанного сушильного агента, которая идет по газоходам (или их можно иначе назвать пневмопроводами). Эту смесь надо разделить - материал на дальнейшую технологию, а отработанный сушильный агент на выброс.
Для разделения используется циклон. Конструктивно циклон достаточно простое устройство. Используя вихревое движение (центробежная сила) отделяют материал от газов. Но по процессам - все достаточно сложно. Эффективность циклона - сколько он "поймает" материала, а сколько пропустит - зависит от радиуса - чем меньше, тем лучше. И скорости - чем выше, тем лучше. Но сопротивление циклона так же зависит от радиуса, чем он меньше, тем сопротивление больше. И от скорости в квадрате. Поэтому с размерами всегда приходится выбирать разумный компромисс, поскольку объем сушильного агента определяется производительностью. Здесь очень полезно иметь меньший расход сушильного агента с более высокой температурой, но температурные ограничения на входе в сушилку никуда не пропадают.
Обязательная составная часть циклона - шлюзовый затвор. Присос воздуха через отверстие выгрузки материала резко снижает эффективность циклона.
Раскручивающая улитка - то же полезная часть циклона, снижает общее сопротивления, "перекачивая" часть кинетической энергии вращения в потенциальную давления/разрежения.
Дымосос создает движение газов и материала по всему тракту сушильного комплекса. Имеет самый большой электродвигатель в сушильном комплексе и потребляет львиную часть электроэнергии всего комплекса. Вопрос оптимизации типоразмера дымососа или возможной его замены вентилятором с более высоким КПД (температура отработанного сушильного агента и его запыленность достаточно невелики) пока открыт.
Если мы посмотрим на участок сушки, как на некий "черный ящик" то увидим два входа - вход потока сырья (в оперативный бункер) и вход потока топлива - в бункер теплогенератора. Есть, конечно, еще вход электроэнергии, вход воздуха на горение и разбавление, смазочные материалы и запчасти, но это менее наглядно. И два выхода - поток высушенного сырья и поток отработанного сушильного агента. Именно эти потоки соединяют участок сушки с другими участками.
Другие статьи по этой тематике можете найти здесь: Содержание канала.