СУШКА В КИРПИЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

УДК 666.3.03

И.Ф. ШЛЕГЕЛЬ, канд. техн. наук, генеральный директор, Институт Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО «ИНТА-Строй», Омск)

Сушка в кирпичном производстве

Сушка — один из самых важных и сложных этапов производства кирпича. Неэффективный сушильный агрегат может стать узким местом в повышении производительности или рентабельности любого кирпичного завода.

Используются два вида сушки — сушка глины при полусухом прессовании и сушка кирпича-сырца для всех технологий производства кирпича.

Сушка глины в барабанных сушилках в настоящее время является наиболее эффективной при подготовке сырья для полусухого прессования. Однако на многих предприятиях барабанные сушилки эксплуатируются без учета последних достижений технологии.

Загрузка глины в сушильный барабан без ее грануляции приводит к получению на выходе крупных шарообразных комков диаметром 50—80 мм, абсолютно сухих снаружи, а внутри содержащих глиняный шликер с влажностью 50—60%. При дальнейшем размоле таких шаров высвобожденный внутри помольного оборудования шликер способствует его залипанию и даже поломке. Пресс-порошок в этом случае получается с неравномерной влажностью, что отрицательно сказывается на качестве кирпича.

Сушка сырьевых материалов в гранулированном виде гораздо эффективнее с точки зрения качества получаемого продукта. В керамическом производстве такая сушка применяется со времени освоения выпуска керамзита, при производстве которого глинистое сырье перед сушкой проходит грануляцию чаще всего на дырчатых вальцах.

С появлением смесителя-гранулятора «Каскад» [1, 2] стало возможным производить гранулят с заранее заданными размерами и одновременным улучшением качества перерабатываемой глиномассы.

Изменение размера гранул в установке «Каскад» осуществляется весьма просто — достаточно установить сменную решетку.

Технологическая линия сушки гранулированного материала показана на рис. 1.

Рис. 1. Технологическая линия сушки гранулированного материала: 1 - питатель; 2 - гранулятор «Каскад»; 3 - шнековый транспортер; 4 - сушильный барабан; 5 - стержневой смеситель; 6 - циклон; 7 - трубопроводы; 8 - распределительная камера; 9 - дозатор

Гранулы, полученные на грануляторе 2, попадают на шнековый транспортер 3, куда одновременно подается небольшими порциями осажденная пыль дозатором 9. При вращении шнекового вала происходит первичное окатывание гранул глиняной пылью, что предотвращает их слипание. Затем гранулы подаются в сушильный барабан 4, где проходят все стадии сушки и далее поступают в стержневой смеситель 5 для получения пресс-порошка. Дымовые газы из распределительной камеры 8 поступают в циклон 6, где проходят первичную очистку от пыли. До 40% дымовых газов подаются в топку для разбавления теплоносителя и являются рециркулятом. Таким образом, повышается равномерность сушки и увеличивается удельный съем влаги с 1 м3 объема барабана.

Следующий этап оптимизации сушильного процесса связан с удлинением барабанов, то есть с повышением соотношения длины к диаметру более 10. Такое изменение параметров барабанов позволяет увеличить площадь соприкосновения продукта с теплоносителем, и, как показывают производственные испытания, увеличить удельный влагосъем до 60 кг/(м3.ч).

Внедрение этого усовершенствования сдерживалось трудностью герметизации торцов вращающегося барабана, так как их колебания в вертикальной плоскости достигают 20—30 мм.

Изобретение уплотнения вращающегося барабана [3] позволило надежно герметизировать это соединение и разработать типоразмерный ряд удлиненных сушильных барабанов.

Конструкция одного из сушильных барабанов, разработанных институтом «ИНТА-Строй», представлена на рис. 2. Сушильный барабан состоит из агрегата теплового 1, барабана 2, привода 3, загрузочного короба 4 и камеры выгрузки 5.

Привод осуществляется четырьмя обрезиненными катками, которые контактируют с бандажами барабана. Такое решение позволяет снизить шум и вибрацию, возникающие при вращении барабана. Все четыре об-резиненных катка вращаются синхронно от одного редуктора с электродвигателем. Движение передается через валы на две стороны, далее при помощи двух цепных передач непосредственно каткам. Весь привод смонтирован на раме, которая установлена под углом 3о, а от смещения барабан удерживается упорными роликами. Фрикционный привод обеспечивает плавность трога-ния и мягкость работы.

Барабан является основной частью агрегата сушки и выполнен из цилиндрической трубы с приваренными снаружи стрингерами, которые выполняют несколько функций: обеспечивают дополнительную жесткость удлиненному барабану; служат для укладки между ними утеплителя; служат опорой для приварки наружных листов кожуха; наружная полка стрингеров вместе с кожухом служит для предохранения от прогиба барабана при возможных случаях перегрева трубы. Обычные барабаны из-за опасности прогиба при перегреве выполняют вообще без утепления, что влечет повышенный расход топлива. Но утепление барабана выгодно не только с точки зрения экономии топлива. Передача тепла грануГ; научно-технический и производственный журнал

М ® август 2013 33~

Рис. 2. Схема сушильного барабана: 1 - тепловой агрегат; 2 - барабан; 3 - привод; 4 - загрузочный короб; 5 - камера выгрузки

лам внутри барабана обеспечивается как конвективным, так и кондуктивным способом, при этом нагретые стенки передают значительную долю тепла. Этим объясняется высокий КПД барабана.

Внутри барабана установлены круглозвенные цепи, которые также являются элементами кондуктивной передачи тепла и служат гибкими преградами для потока гранул. Вопреки заблуждениям некоторых авторов цепи не являются размольными элементами, это доказывает тот факт, что гранулы на выходе из барабана сохраняются целыми на 100%.

На последней 1/3 длины барабана установлены лопатки. Это зона, где гранулы окончательно теряют возможность слипания и при подъеме лопаток вверх могут пересыпаться, что создает условия для обильного обтекания теплоносителем и окончательной досушки до необходимых параметров влажности.

Тепловой агрегат служит для подачи агента сушки в сушильный барабан.

Камера сгорания оборудована горелкой фирмы «Весхаупт», позволяющей регулировать подачу газа в широком диапазоне. Топка имеет патрубок подачи ре-циркулята, посредством которого снижается температура пламени с 800оС до 450оС и происходит насыщение агента сушки влагой рециркулята. Снижение темпераРис. 3. Сушильный барабан

туры агента сушки с одновременным увеличением влажности способствует более равномерной и качественной сушке исходного гранулята.

Как уже описано выше, сушильный барабан работает по противоточной схеме подачи агента сушки. Производственные испытания подтвердили эффективность выбранной схемы и конструкции барабанной сушилки. На рис. 3 приведен общий вид описанной сушилки.

Таким образом, в настоящее время разработано эффективное оборудование и технология для сушки глинистых материалов. Но самым актуальным вопросом кирпичных технологий является сушка кирпича-сырца.

При анализе конструкций камерных, туннельных и конвейерных сушилок мы пришли к мнению, что концепция горизонтального их расположения исчерпала себя. Дальнейшее совершенствование сушильных агрегатов неизбежно приводит к концепции вертикального расположения сушильных каналов.

Первые варианты шахтной сушилки получались весьма сложными и трудоемкими в изготовлении. Только постоянное совершенствование конструкции в течение ряда лет [4, 5] привело к созданию простой и надежной шахтной сушилки.

В рамках этой статьи мы не будем говорить обо всех ее преимуществах, так как для этого надо рассматривать весь шахтный сушильно-обжиговый комплекс; коснемся лишь вопроса аэродинамики сушилок.

В горизонтальных сушилках (рис. 4) при помощи различных средств, в том числе и вентиляторов 1, создается поток агента сушки, который попадает в первую очередь на кирпич-сырец, установленный на сушильных вагонетках в первом ряду 2. Второй ряд 3 обдувается уже ослабевшим потоком.

При этом поток, попадающий на кирпич первого ряда, обтекает его согласно законам аэродинамики [6], как упрощенно показано на рис. 5. В точке С происходит расхождение потока, а это середина тычковой грани кирпича — здесь наблюдается наибольший лобовой напор. За тычком наблюдаются застойные зоны А и Б, совпадающие с постельными гранями кирпича.

научно-технический и производственный журнал ф/рЦУГ/^^Ц^^ 34 август 2013 Ы *

Рис. 4. Схема потоков: 1 - вентилятор; 2 - кирпич 1-го ряда; 3 - кирпич 2-го ряда; 4 - сушильная рамка

Рис. 5. Схема струйного обтекания кирпича 1-го ряда: А, Б - застойные зоны; С - точка расхождения потока

Рис. 6. Движение агента сушки (АС) в шахтной сушилке (показано стрелками): 1 2 -кирпич-сырец; 3 - кассета; 4 - забор АС

подача АС;

Аналогичные неравномерности потока наблюдаются и для последующих рядов кирпича-сырца, но влияние их не столь значительно, как для первого ряда изделий.

Практически во всех горизонтальных сушилках один из рядов кирпича-сырца находится в более жестких условиях сушки, чем остальные ряды. Для устранения этого явления или меняют положение вентиляторов, или используют их реверс, но эти мероприятия снижают интенсивность воздействия и увеличивают время сушки.

Иным образом происходит обдув кирпича-сырца в шахтной сушилке (рис. 6). Подача агента сушки 1 производится снизу, и далее он устремляется вверх, проходя в зазорах между кирпичом-сырцом 2, который четко позиционируется в кассетах 3. Забор агента сушки производится сверху через патрубки 4.

Движение агента сушки происходит аналогично потоку струй через плоскую решетку, при этом происходит интенсивное омывание только постельных граней, что является предпочтительным для процесса сушки.

В вертикальных сушилках обеспечивается непрерывное воздействие агента сушки по заданному режиму, максимально жесткому для данного сырья, но позволяющему сохранить высокое качество получаемого кирпича-сырца.

Таким образом, разработана новая концепция вертикальной сушки кирпича-сырца и на практике доказано ее преимущество перед сушилками горизонтального типа.

Список литературы

rj научно-технический и производственный журнал

J^J ® август 2013 35