Перейти к содержанию

Новая фича - Закладки

alexeink

Распылительная сушилка минеральных растворов

Рекомендуемые сообщения

Уважаемые участники форума,

Возникла необходимость осушать раствор сульфата натрия в воде. Концентрация - насыщенный раствор, 40-45% по сульфату.

Соорудили небольшую установку, состоящую из топки с жидкотопливной горелкой (1 МВт), башни с размерами сушильной камеры квадратного сечения 1,3мх1,3мх2,5м+ коническое дно еще 1м, циклона и пылевого вентилятора (1500-2000 м3/час без сопротивления на входе/выходе). Сечение дымоходов/газоводов  D270-300 мм.

Воздух протягивается через топку, вместе с продуктами горения, нагревается до 600-700 гр. на входе в верхнюю часть объема сушилки. В камеру сверху через форсунки тонкого распыла подается раствор (вода при тестировании). Происходит испарение, дымовые газы с продуктом сушки и пар выводятся в из нижней части сушилки по центру сечение через Г образную трубу и боковую стенку выше конического дна и через циклон и вентилятор выбрасываются наружу.

Изначально установили 4 форсунки с мелкой каплей, угол распылас общим расходом 600-1000 кг/час. В итоге, половина воды стекала в коническое днище и далее наружу. Уменьшили количество форсунок в итоге до 1 шт., и та работает на половину расхода: 120-150 л/час и все равно происходит накапливание воды внизу сушилки. Примерно 1/8-1/10 от распыленной воды по объему стекает вниз.

Сушилка пока не теплоизолирована.

Ввод горячих газов происходит сверху вниз по контуру сушилки через щель вдоль стенок сушилки, чтобы исключить контакт капель со стенками сушилки.

Ощущение такое, что из-за большого сопротивления тракта, вентилятор не успевает выводить пар из объема сушильной камеры и он конденсируется в капли по мере остывания при движении вниз, на выход из сушилки.

У кого есть компетерции в распылительной сушке, прошу дать совет, куда двигаться дальше? В чем могут быть ошибки при конструировании? Возможно, принципиально не верно выбран объем камеры? Или если обеспечить определенный расход газов через заданный объем, размеры камеры не имеют значения все упирается в объемный расход вентилятора?

Пробовали запускаться и на растворе, часть продукта получили в циклоне, часть в виде жидкости вытекло из сушилки.

Заранее благодарю.

 

Изменено пользователем alexeink

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, alexeink сказал:

Сушилка пока не теплоизолирована.

Температура поверхностей сушилки, выпуска вместе с циклоном должна быть такой, чтобы исключить конденсацию. Вода у вас поступает не только с раствором, но и содержится в продуктах сгорания газа. топлива

Изменено пользователем pchel

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Во время испытаний на растворе, жидкость копилась только в самой камере сушилки. Ни в циклоне, ни в корпусе вентилятора влаги не было. Продукт получился сухой и сыпучий.

Какой температуры стенок нужно добиться? более 100 С? 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
15 часов назад, alexeink сказал:

Какой температуры стенок нужно добиться? более 100 С? 

На входе в циклон должно быть минимум 120°C, а луше 130-140°C. Вентилятор и фильтр должны быть рассчитаны на температру до 160°C.

15 часов назад, alexeink сказал:

Во время испытаний на растворе, жидкость копилась только в самой камере сушилки. Ни в циклоне, ни в корпусе вентилятора влаги не было.

Камера не прогрета. Обязательно нужна наружняя телоизоляция плюс 1-2 часа выхода на режим при небольшой подаче чиcтой воды. Продукт можно распылять только тогда, когда на всех стенках будет 140-160°C. Кстати, в сушилке должно быть минимум два датчика тeмпературы, на самом верху башни и перед входом в циклон.

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

Соорудили небольшую установку, состоящую из топки с жидкотопливной горелкой (1 МВт), башни с размерами сушильной камеры квадратного сечения 1,3мх1,3мх2,5м+ коническое дно еще 1м, циклона и пылевого вентилятора (1500-2000 м3/час без сопротивления на входе/выходе).

Высота слишком мала. На такое сечение и мощность нужна башня высотой не менее 8 метров. При недостаточной высоте и большой производительности вентилятора продукт не имеет времени на высыхание в свободном полете. Сушилки высотой до 3 метров относятся к лабораторным, имеют мощность до 15 кВт и производительность до 10 кг пара в час. Мегаватные сушилки - трехэтажные агрегаты с диаметром 2-4 метра.

Кстати, башни распылительных сушилок никогда не делают квадратного сеения, они всегда цилиндрические.

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

Сечение дымоходов/газоводов  D270-300 мм

С вашей производительностью вентилятора нужно сечение не D270, а максимум D150 мм.

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

Воздух протягивается через топку, вместе с продуктами горения, нагревается до 600-700 гр. на входе в верхнюю часть объема сушилки.

Это слишком много. Температура в верхней части башни не должна превышать 350°C.

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

дымовые газы с продуктом сушки и пар выводятся в из нижней части сушилки по центру сечение через Г образную трубу и боковую стенку выше конического дна и через циклон и вентилятор выбрасываются наружу.

Отбор продукта разумнее производить в двух местах: внизу конуса (грубая, башенная фракция) и под циклоном (мелкая, циклонная фракция). Если хотите, то можно потом смешать эти фракции вместе, но отбор лучше производить раздельно.

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

и через циклон и вентилятор выбрасываются наружу

А где фильтр тонкой очистки? Или пусть соседи дышат сульфатной пылью?

‎16‎.‎09‎.‎2019 в 12:14, alexeink сказал:

Изначально установили 4 форсунки с мелкой каплей, угол распылас общим расходом 600-1000 кг/час.

Башня вашего размера (2,5 м) в состоянии высушить не более 5-8 кг сульфата в час, поэтому производительность единственной форсунки не должна превышать 20 л/час.

Изменено пользователем Авас Петяев

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
19 часов назад, Авас Петяев сказал:

Это слишком много. Температура в верхней части башни не должна превышать 350°C

Благодарю, за пояснения. С чем связано ограничение на начальнуб температуру в 350 гр?

 

19 часов назад, Авас Петяев сказал:

Отбор продукта разумнее производить в двух местах: внизу конуса (грубая, башенная фракция) и под циклоном

Так и предусмотрено конструкцией.

 

19 часов назад, Авас Петяев сказал:

Башня вашего размера (2,5 м) в состоянии высушить не более 5-8 кг сульфата в час

Объем сушильной камеры 4 м3. Подскажите, в чем состоит физический смысл органичения производительность сушилки от объема? То есть не важно, какая температура газов на входе 100 или 1000 гр С, не важно, какова кратность циркуляции газов через сушилку, каков размер капли распыла, все равно, если размер камеры мал, то производительность будет ограничена именно размерами?

20 часов назад, Авас Петяев сказал:

где фильтр тонкой очистки?

Это пока только экспериментальная установка. В дальнейшем, если что-то получится, будет фильтр или скруббер.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
42 минуты назад, alexeink сказал:

С чем связано ограничение на начальнуб температуру в 350 гр?

Причин несколько:

  1. При прерывании подачи жидкости распылительная форсунка очень быстро нагревается до температуры газа, а если эта температура слишком высокая, то форсунка окислится, закоксуется, забьется твердым остатком; другими словами, придет в негодность.
  2. Нержавеющая сталь башни оисляется выше 350°C, что уменьшает срок ее службы и способствует налипанию продукта на стенки.
  3. Силиконовые употнения смотровых окошек и люков не выдерживают температуру выше 300°C.
  4. Слишком высокая температура газа вызывает взрывное испарение воды из образующихся сферических агломератов, которое разбивает их на осколки или образует дефектные полые сферы (низкое качество агломерированного порошка).
  5. Большинство суспензий или истинных растворов для распылителной сушки содержат органику, которая коксуется при слишком высокой температуре газа.
42 минуты назад, alexeink сказал:

Подскажите, в чем состоит физический смысл органичения производительность сушилки от объема?

Есть такое понятие, как "теоретический размер распылительной сушилки". Это тот размер, при котором капля, распыленная форсункой, гарантированно высыхает до соприкосновения с одной из стенок. При распылении сверху вниз критическим размером является высота сушилки. Разумеется, что для разных распыляемых материалов критическая высота может различаться, но одно могу сказать наверняка: 2,5 метра - это много меньше теоретической высоты для любых условий и всех возможных продуктов.

Я работал на разных лабораторных сушилках с высотой от 2,5 до 5 метров и диаметром около 1 м и убедился на опыте, что 15 кг/час - их предел даже для порошков с высокой плотностью (твердые сплавы). Для легкого и "пушистого" сульфата натрия эту цифру надо делить еще минимум на 3.

Изменено пользователем Авас Петяев

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Мы пытаемся сушить истинный раствор, поэтому забивание форсунок маловероятно. Органики в растворе нет. Все уплотнения термостойкие. Ограничений по форме и характеру гранулы нет. В ходе эксперипентов получены мелкие сферические гранулы похожие на стооловую соль, только мельче и легче.

В ходе последнего запуска на воде, в течение 30-35 минут вместе с прогревом было откачано и распылено 60 литров воды по фактическим замерам, что соответствует теоритическому расходу форсунки при 8-10 атм 120-150 л/час. Из 60 литров вытекло 7-8 литров. То есть 50 литров чистой воды испарилось за полчаса. Если учесть концентрацию раствора 40%, то можно предположить, что за час в районе 150 кг расвора может быть осушено.

При этом горелка 1 МВт работала на 20-30% мощности.

Форсунки выбраны м размером капли 50 мкм. Для предотвращения контакта капель со стенками на начальном этапе сушки, ввод газов организован по периметру вдоль стенок, а распыл идет в центре.

Логика подсказывает, что с повышением температуры и количества прокачиваемого воздуха, на одном и том же объеме камеры должна расти производительность сушилки. Или я ошибаюсь?

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, alexeink сказал:

То есть 50 литров чистой воды испарилось за полчаса. Если учесть концентрацию раствора 40%, то можно предположить, что за час в районе 150 кг расвора может быть осушено.

А сколько Вы получили сухой соли? Из расчета по вашим данным получается 20 кг или 40 кг/час. Вы на самoм деле получили эти количества или соль улетела вместе с паром на улицу?

Просто испарить воду можно и в меньшем объеме башни (или даже вовсе без башни), а вот получить выход сухого продукта - задача посложнее.

Изменено пользователем Авас Петяев

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Книжку-то читали?

Шихеева Л. В., Зырянов В. В.
Сульфат натрия. Свойства и производство. Л.,
«Химия», 1978.

Скан есть в Сети

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
19.09.2019 в 17:26, antabu сказал:

Книжку-то читали?

Да, читали эту книгу. Очень подробно описаны свойства сульфата натрия. Но никаких расчетов установок там нет.

Вопрос к опытным в этой сфере людям. Стоит ли пытаться двигаться дальше, усовершенствуя установку, или подход принципиально тупиковый?

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Фото установки

топка2.jpg

насос1.jpg

сушка6.jpg

сушка5.jpg

сушка4.jpg

сушка3.jpg

сушка1.jpg

сушка2.jpg

Изменено пользователем alexeink

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, alexeink сказал:

Стоит ли пытаться двигаться дальше, усовершенствуя установку, или подход принципиально тупиковый?

Распылительная сушка - достаточно дорогой способ производства порошков из растворов, даже при применении больших промышленных сушилок. Сушка в солевых бассейнах в жарких странах несравненно дешевле, хотя может уступать в качестве продукта. А если пытаться сушить соли в лабораторных или полупромышленных распылительных сушилках, то, по сравнению с большими сушилками, себестоимость продукта вырастет еще на порядок или даже больше.

А вот как должна выглядеть нормальная распылитльная сушилка похожего объема башни:

 

Nubilosa.jpg

IMG_1456.JPG

IMG_1448.JPG

IMG_1449.JPG

IMG_1458.JPG

IMG_1459.JPG

Изменено пользователем Авас Петяев

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

 

В 04.10.2019 в 10:09, alexeink сказал:

Вопрос к опытным в этой сфере людям. Стоит ли пытаться двигаться дальше, усовершенствуя установку, или подход принципиально тупиковый?

Распылительную сушилку применяют если есть необходимость либо интенсифицировать сушку (т.е. за меньшее время сделать больше продукта), либо для получения качественного продукта. В остальных случаях лучше посмотреть что-то другое.

По сушилке: нужно посмотреть откуда влага в первом сборнике - если стекает со стенок, то это возможно конденсат от отсутствия теплоизоляции или неудачный конус распыла от форсунок. Если стенки сухие, то жидкости через форсунки подаётся больше чем может испариться при заданном объёме прокачки нагретого воздуха и температуры его. Тогда лучше уменьшить подачу жидкости через форсунки. Изменять без теплоизоляции объем прокачки воздуха и его температуру смысла нет, можно лишь уменьшить подачу жидкости. Ставить завихрители для лучшего смешения воздуха и жидкости при коробчатой форме камеры тоже смысла нет, т.к. углы камеры образуют мертвые зоны, где в первую очередь будет скапливаться конденсат.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.