Тунельная сушилка

 

Введение

К гипсовым крупноразмерным изделиям относятся перегородочные плиты и панели, получаемые из гипсобетонных и гипсоволокнистых масс, панели для санитарных узлов и кабин, получаемые на основе водостойкого гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, плиты для настила полов под линолеум, вентиляционные блоки и др.

Гипсобетонные панели применяют для устройства ненесущих перегородок в жилых, общественных и производственных зданиях с относительной влажностью воздуха не более 60%.

Панели из гипсобетона изготовляют методом непрерывного формования на прокатных станах и в кассетах.

Сушкой называется процесс удаления влаги из материалов путем ее испарения.                                                                                                                                                                                                                                                                   Процесс сушки характеризуется следующими основными факторами: скоростью перемещения влаги внутри материала, скоростью влагоотдачи с поверхности материала в окружающую среду и усадочными напряжениями, обусловленными неравномерным распределением влажности внутри материала.                                                               Процесс испарения и удаления влаги с поверхности изделия называют внешней диффузией. Скорость внешней диффузии зависит от параметров теплоносителя температуры и влажности, а также от скорости его движения относительно высушиваемого изделия.

Способность теплоносителя поглощать то или иное количество влаги зависит от его относительной влажности, т. е. количества содержащейся в нем влаги. Чем меньше относительная влажность теплоносителя, тем большее количество влаги в виде водяного пара может он поглотить.

В результате испарения влаги с поверхности изделия влага из глубинных слоев перемещается на его поверхность. Этот процесс называют внутренней диффузией.

Если в результате быстрого испарения влаги с поверхности сырца разница в количестве ее на поверхности и внутри будет превышать допускаемый предел, то сырец будет растрескиваться. Этот предел называют критическим перепадом влагосодержания, или критическим градиентом влажности.

Наилучшие условия сушки создаются при одинаковой скорости внешней и внутренней диффузий.

Сушка может происходить только при условии подвода тепла, необходимого для испарения влаги, и при наличии разницы давлений паров воды на поверхности испарения и паров воды теплоносителя. Чем больше эта разница, тем быстрее скорость испарения.

Скоростью сушки называется количество воды, которое удаляется с единицы поверхности изделия в единицу времени. Скорость сушки можно регулировать температурой, относительной влажностью и скоростью движения теплоносителя.

 

1.Общая часть

1.1. Техническое обоснование проектирования объекта

Процесс сушки делится на три периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки.

В период нагрева тепло, подводимое к материалу теплоносителем, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя. Влажность изделий за этот период уменьшается незначительно.

В первый период сушки удаление влаги происходит с постоянной интенсивностью:

Где W — количество испарений влаги, кг; F — поверхность испарения, м1; т — время испарения, ч.

В этот период температура изделия постоянна и равна температуре мокрого термометра.

  В период постоянной скорости сушки влага, поступающая из внутренних слоев изделий, испаряется с их поверхности. Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться. Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени, т. е. количества влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого изделия.

В период замедленной скорости сушки постепенно уменьшается влажность изделия до минимального остаточного количества. После этого сушка изделий прекращается. Этот период характеризуется непрерывным снижением скорости сушки и сопровождается снижением величины усадки изделий, которая чаще всего прекращается до окончания этого периода.

Влажность, которую имеет масса изделия в момент прекращения усадки, называется критической влажностью.

Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т. е. влажностью, при которой изделие прекращает уменьшаться в массе и скорость сушки равна нулю.

Штучные формованные изделия (кирпич, плитки, трубы и др.) сушат в камерных, туннельных и конвейерных сушилах. Обычно это конвективные или радиационно-конвективные сушила, в которых сушильным агрегатом служит горячий воздух или дымовые газы. К наиболее прогрессивным конструкциям с механизированным непрерывным перемещением изделий относятся туннельные и конвейерные сушила.

Так как сформованные керамические и огнеупорные изделия после сушки подвергаются обжигу, то следует считать наиболее эффективной конструкцией совмещение сушила с печью. Для туннельных сушил это выполняется при обжиге огнеупорных изделий таким образом, что сушило устраивают в одну линию с печью и садку изделий производят на печные вагонетки, которые последовательно проходят сушило и печь. Работа туннельных сушил в большой степени зависит от способа садки изделий на вагонетки и способа подвода и отвода сушильного агента, обеспечивающих равномерное его движение у поверхности каждого изделия в процессе сушки. При этом скорость движения газов по каналам садки изделий составляет от 2 до 5 м/с, а расход сушильного агента будет равен 80—100 кг/кг исп. Вл. (при сушке керамических изделий). Для увеличения скорости движения сушильного агента, а также для создания более мягкого режима сушки в туннельных сушилках применяют рециркуляцию отработанных газов.

Необходимо учитывать, что садка влажного сырца на вагонетки ограничивается нагрузкой на нижние слои изделий. Чем выше влажность сырца, тем меньшую нагрузку на 1 см2 сырец выдерживает. Поэтому для сушки сырца применяют специальные полочные вагонетки с деревянными, керамическими или металлическими полками. В этом случае туннельное сушило, обычно состоящее из нескольких туннелей, представляет собой самостоятельный агрегат. Бесполочная сушка керамических изделий возможна при снижении их формовочной влажности и применения глубокого вакуумирования (93-96 кН/м2).

В нашей стране естественным путем сушат всего, около 6% выпускаемого керамического кирпича. Процесс сушки длителен до двадцати суток.

Для искусственной сушки в керамической промышленности чаще всего применяют туннельные и камерные сушилки, работающие по принципу противотока: навстречу сырцу движется теплоноситель (горячий воздух, топочные газы и т.д.), поступающий в туннель со стороны выгрузочного отверстия. Туннельная сушилка непрерывного действия представляет камеру длиной 24-36 м, высотой 1,4-1,8 м, шириной около 1-1,2 м. Сырец поступает в сушилку на вагонетках, которые перемещаются в туннелях по рельсовым путям с помощью передвижных или канатных толкателей. Отдельные туннели объединяют в блоки по 4-20 туннелей, имеющих общие каналы для подачи и забора теплоносителя. Основные преимущества туннельных сушилок: поточность производства, высокий уровень механизации, высокая производительность труда. К недостаткам туннельных сушилок относятся: большое количество вагонеток и необходимость их пополнения, подверженность металлических изделий вагонеток коррозии, неравномерность сушки изделий по поперечному сечению туннеля (вверху температура теплоносителя выше, чем внизу) и необходимость круглосуточной загрузки и разгрузки вагонеток.

Использование отработанного теплоносителя (до 70-80%) Для сушки позволяет повысить влагосодержание свежего теплоносителя, смягчить режим сушки и сократить его срок.

 

 

1.2. Ассортимент выпускаемой продукции

Изделия, получаемые на основе гипсового вяжущего вещества, разделяют на гипсовые и гипсобетонные. Гипсовые изделия изготовляют из гипсового теста, иногда с минеральными или органическими добавками для улучшения технических свойств готовой продукции, гипсобетонные — из смеси с применением мелкозернистых (песчаных) и крупных неорганических пористых заполнителей: минеральных — шлака, ракушечника, туфового и пемзового заполнителей и других, или органических— древесных опилок, древесной шерсти, камыша и т. п.

Гипсовые и гипсобетонные изделия могут быть сплошные и пустотелые (объем пустот более 15%), армированные и неармированные. По назначению их разделяют на панели и плиты перегородочные; листы обшивочные (гипсовая сухая штукатурка); камни стеновые; изделия перекрытий; теплоизоляционные материалы; архитектурно-декоративные детали.

Гипсобетонные панели широко используют в строительстве для устройства перегородок, санитарно-технических кабин, оснований под полы и других деталей. Панели для самонесущих перегородок изготовляют из гипсобетона с пределом прочности при сжатии не менее 3,5 МПа и средней плотностью до 1400 кг/м3. Влажность гипсобетонных панелей при доставке потребителю не должна превышать 8—12%. В связи с этим технико-экономические показатели производства панелей в кассетах ниже по сравнению с изготовлением их способом непрерывного проката.

Гипсобетонные панели, армированные деревянной реечной арматурой, широко применяют для устройства ненесущих перегородок в жилых, общественных зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных зданий. Они могут быть сплошными или с проемами для дверей и размерами «на комнату». Размер панелей перегородок по ширине обычно равен высоте этажа, а по длине соответствует длине или части длины комнаты (3×6 м) при толщине панели 60—120 мм. Готовые панели должны иметь гладкую поверхность, пригодную для окраски или оклейки обоями.

Гипсоволокнистые облицовочные листы по прочности не уступают сухой гипсовой штукатурке при значительно меньшей их себестоимости.

К облицовочным гипсовым листам предъявляются следующие технические требования. Предел прочности при изгибе должен быть не менее 3,2 МПа при толщине образца 12 мм и 2,7 МПа при толщине 10 мм. Влажность плит не должна превышать 1—2% по массе.

Гипсовые облицовочные листы применяют для обшивки внутренних стен перегородок и потолков промышленных и гражданских зданий с относительной влажностью воздуха не более 60%. Их крепят к облицуемой поверхности специальными мастиками, приготовленными на битумной, казеиновой или гипсовой основах.

Гипсобетонные камни для наружных стен изготовляют сплошными и пустотелыми. Такие камни могут быть использованы для кладки стен неответственных зданий. По пределу прочности при сжатии в высушенном состоянии гипсобетонные камни делят на марки 35, 50 и 75 (3,5—7,5 МПа).

Могут изготовляться также на производстве гипсобетонные изделия для перекрытий: самонесущие плиты и несущие гипсобетонные камни. Эти изделия выпускают как сплошными, так и пустотелыми, армированными и неармированными, с каркасом и без каркаса. Гипсобетонные изделия применяют в качестве вкладышей и для заполнения часторебристых панелей перекрытий в жилых и подсобных зданиях и неответственных сооружениях.

 

 

1.3. Выбор способа производства

При изготовлении прокатных панелей предъявляются в основном требования по звукоизоляции и прочности. Этим требованиям удовлетворяет гипсобетон плотностью 1250... 1400 кг/м3, получаемый при равных соотношениях по объему гипса, песка и опилок (1:1:1). Заполнителями могут также служить шлак, зола, сечка, солома, камыш.

Сушку осуществляют при периодическом чередовании на поверхности изделия импульсов нагрева и разрежения. Материал сохнет равномерно по сечению с постоянной скоростью, что исключает возможность возникновения опасных напряжений. Контроль и регулирование процесса ведут в зависимости от температуры поверхности изделия и глубины вакуума, создаваемого в полости термовакуумных щитов. По окончании сушки производят контрольное взвешивание пластин. Производительность линии 600 000 м2/год; при толщине изделия в 8 см длительность сушки 90... 120 мин.

Изготовление панелей в вертикальных формах-кассетах состоит из тех же основных операций, что и при прокатном способе, т. е. из приготовления бетонной смеси, реечных каркасов, формовки и сушки изделий. Отличие заключается в применяемом формовочном оборудовании. Процесс изготовления панелей в   кассетах   периодический, что   несколько   снижает   технико-экономические показатели этого способа по сравнению с прокатными. Установка состоит из кассетной формы, гипсосмесителя непрерывного действия и поддона. Общий цикл изготовления панели в кассетных формах около 1 ч, а на прокатном стане — 15...20 мин.

Насыщенность теплоносителя не должна превышать определенного предела. Добавление к насыщенному теплоносителю некоторого количества пара вызывает конденсацию его на поверхности изделия в виде капель воды. Чем выше температура воздуха, тем большее количество паров воды он может впитать до насыщения.

В практике степень насыщения воздуха характеризуют его относительной влажностью, т. е. отношением количества водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, к количеству пара, которое насыщает воздух при данной температуре. Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем быстрее протекает процесс сушки изделия и тем меньшее количество воздуха необходимо для удаления влаги из изделия.

Сушка изделий производится в специальных устройствах – сушилках. Сушилка должна обеспечивать максимальную скорость сушки материала при соблюдении его высокого качества, минимальный расход тепла и электроэнергии на 1 кг испаряемой влаги, равномерность сушки по всему объему сушилки; должна обладать возможно большей напряженностью объема по влаге (количеством испаряемой влаги на 1 м3 объема сушилки), легкостью регулирования параметров сушильного агента; должна быть оснащена механизмами для загрузки, выгрузки и перемещения материала; должна быть снабжена приборами теплового контроля (КИП) и автоматикой и удовлетворять санитарным нормам.

Одним из основных требований, предъявляемых к сушилкам, является равномерность сушки изделий по всему объему сушильного пространства. Степень неравномерности высушенных изделий, расположенных в различных местах сушильной камеры (камерные сушилки) или вагонетки (туннельные сушилки), и определяется коэффициентом неравномерности сушки, который выражает отношение конечных влажностей двух (или нескольких) высушенных изделий, расположенных в различных местах сушилки или вагонетки: изделий с наибольшей конечной влажностью к изделиям с наименьшей влажностью; при этом начальная влажность этих изделий принимается одинаковой