Нагрев песка в псевдосжиженном слое

В производстве некоторых видов строительных материалов приходится сушить или нагревать песок. Традиционным агрегатом для этой цели являлся до последнего времени сушильный барабан — установка сравнительно громоздкая и малопроизводительная.

Доказано, что нагрев или охлаждения сыпучих материалов в псевдосжиженном слое отличается простотой и сравнительно (например, с сушильными барабанами) высокой экономичностью .

Стоимость аппарата для нагрева материала в кипящем слое в 10 раз меньше стоимости барабанного нагревателя, а расход металла сокращается в 10—15 раз. Небольшая высота осевшего слоя песка порядка 60—150 мм достаточна для нагрева материала и обеспечивает малый удельный расход электроэнергии.

В связи с этим представляет интерес способ сушки и нагрева песка в кипящем слое, предложенный Институтом тепло- и массообмена АН БССР.


Принципиальная схема установки представлена на рисунке. Ленточным транспортером влажный песок подается в бункер, откуда загрузочным питателем барабанного типа забрасывается на верхнюю решетку камеры псевдосжиженного слоя прямоугольного сечения. В верхней камере установки песок предварительно нагревается и сушится. Верхняя газораспределительная решетка площадью 0,84 мг (0,7X1,2 ,и) выполнена из двух чугунных плит толщиной 12 мм. Живое сечение решетки 7%, диаметр отверстий 2-гЗ мм.

Подсушенный продукт из приемного кармана промежуточным питателем подается на нижнюю газораспределительную решетку, выполненную из шести чугунных плит общей площадью 0,95 м2. Живое сечение ее—18%. диаметр отверстий — 3,5—4,5 мм.

Вертикальная топка цилиндрической формы имеет высоту 1,8 м и диаметр 700 мм. Топливо — соляровое масло — сжигается при помощи форсунок, установленных в нижних воздуховодах. Воздух подается по четырем воздуховодам вентилятором среднего давления типа ЦАГИ СТД-57.

При нормальной работе установки растопочная труба использовалась для подачи добавочного воздуха с целью регулирования температуры газов под решеткой. Для отсасывания дымовых газов из верхней (сушильной! камеры служит вентилятор типа ВВД-8. Во время опытов использовался полидисперсный песок следующего фракционного состава:


В песке содержалось около 80% пылевидных частиц размером мопсе 0,25 мм. При отсутствии пылеулавливающих устройств это затрудняло работу установки. Остаток на стенах с ячейками 2—3 мм состоял из глинистых включений в виде комков 5—30 мм.

Под нижней чугунной решеткой поддерживалась температура не выше 020— 740СС. сама решетка не имела белее 580—610°С. В «горячих» испытаниях измеряли суммарные (вместе с сопротивлением решетки) аэродинамические сопротивления псевдосжиженпого стоя на нижней и верхней газораспределительных решетках, определяли температуры газов в топке и над решетками, температуры газораспределительной решетки и горячею песка на выгоде из загрузочного питателя. Замерялась также производительность установки. Она равнялась 5—7 т в 1 ч.

Температура нагретого песка находилась в пределах 225—280"С. хотящих газов — в интервале 55—120СС. Непостоянство температур газов, горячего песка и решетки объясняется неудовлетворительной работой загрузочного и промежуточного питателен. Перед опытами на обе решетки через люки засыпали слой сухого песка высотой 50— 100 мм. Как показали опыты, даже столь небольшая высота первоначальной засыпки обеспечивает удовлетворительное «растекание» в пеевдоожиженном слое загружаемого сырого песка с исходной влажностью 7—12%.

Установка по описанной схеме была использована на Витебском комбинате строительных материалов во время опытов по добавке нагретого песка в гли- номассу. В производстве кирпича сушка является одним из важнейших процессов. В это время формируются и закрепляются прочность, морозостойкость, геометрическая форма изделий. Сушка занимает около производственного цикла, на нее падает столько же производственных затрат. До настоящего времени она продолжает оставаться «узким местом», лимитирующим рост производственной мощности кирпичных заводов.

Одним из способов сокращения сроков сушки кирпича и повышения его качества является прогрев глины паром Однако, наряду с достоинствами, он имеет недостаток: его нельзя применять осенью и весной из-за высокой карьерной влажности глины. Кроме того, при отсутствии котельной требуется установка котлоагрегатов, время использования которых в течение года невелико в значительной степени повышает себестоимость продукции.

В свое время было предложено ускорить сушку вводом в шихту нагретого отощителя, в частности песка. Предполагалось подогревать его до 300—350 С, что повышало температуру глнномассы до 40—45°С Из литературных данных известно, что с повышением температуры кирпича-сырца с 20 до 50°С коэффициент влагопроводности глины возрастает ориентировочно в 3 раза, в результат чего скорость сушки нагретого сырца может быть резко увеличена

Опытно-промышленная установка для нагрева песка в псевдосжиженном слое была построена на Витебском комбинате материалов и испытана нами совместно с его работниками. Опыты проводились в сухую погоду при невысокой карьерной влажности глины, что в некоторой степени снизило эффективность прогрева глиномассы.

Песок, нагретый в установке до 220—300°С, подавали в глиномялку технологической линии К» 1, что позволило повысить температуру бруса с 11 до 26С. Сформованными керамическими камнями в количестве 5100 шт. была загружена камера 30 сушильного блока 1. За время между выходом бруса из пресса до момента подачи горячих газов в СУШИЛЬНУЮ камеру температура бруса почти не снижалась. В результате время сушки сократилось, а брак составил всего 0,9%.

Проведенные опыты показали, что в псевдосжиженном слое небольшой вы соты (60—150 мм) можно в сравнительно простой установке осуществлять нагрев песка для производства керамических изделий.


Очень важно было определить характер ползучести тех же образцов во влажном состоянии. Известно, что гипсовые изделия при действии нагрузок порядка 30% от разрушающей через 1—2 сут. приобретают высокие показатели ползучести и практически полностью теряют прочность.