СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

Раздел: Строительство

Тепловые схемы сушильных установок

Рассмотрим подробнее схему газовой установки ( 18, а, б). Тепло образуется в топке, где сгорает твердое, жидкое или газообразное топливо. Раскаленные газы 3 температурой 800—1000° С добавляются к отработанному, увлажненному газу 2, выходящему из штабеля материала 6 и подогревают его, восстанавливая его сушильный потенциал. Полученный таким1 образом сушильный агент 1 направляется с противоположной стороны штабеля внутрь его, где отбирает влагу из материала и в отработанном состоянии 2, в основной своей массе, повторно подогревается добавкой к нему газа 3 из топки с беспрерывным повторением цикла. Часть отработанного сушильного агента 2, равная по массе добавке газа 3, но в несколько десятков раз меньше количества рециркулирующих отработанных газов, удаляется через трубу наружу. Температура t\ смеси газа 1 перед материалом 6 ввиду малой относительной добавки газа 3 .немного выше температуры 12 отработанных газов.

схема паровой сушильной установки. Здесь продукты сгорания 3 поступают к котлу 7, превращая воду в пар, и, ие полностью еще охлажденные, выбрасываются через дымовую трубу 11 наружу. Полученный в котле пар поступает в калорифер 8 сушильной камеры, где через стенки калорифера нагревает воздух, поступающий в штабель материала 6. При этом возникают потери тепла с дымовыми газами через трубу 11, с горячим конденсатом, через обмуровку котла и др.

В отличие от паровой сушильной установки в газовой отсутствуют взаимно противоположные процессы теплопреобразований (в котле и в паровом калорифере). Нагретые топочные газы, подмешиваясь к рециркулирующим,

поступают непосредственно в сушильную камеру для испарения влаги из материала.

Рассмотрим протекающие при этом тепловлажностные процессы на /da- диаграмме (см.  17). Состояние воздуха, поступающего в топку, показано точкой А, уочка В отображает параметры газа при теоретическом (без теплопотерь) горении топлива влажностью W0=0, при а=1. Охлаждение полученного газа В в результате теплопотерь топки и газоходов изображалось вертикальным отрезком ВС. Значение а в точке С будет таким же как и в точке В поскольку к газам В воздух не^до^авляется.

В условиях реальной влажности топлива!0 состояние газа при а=1 без теплопотерь определится точкой Ви а при повышенной влажности топлива— точкой В2 на той же линии /max=const, а после частичной потери тепла в топке и газоходах — точками Ct и С2. Отрезки ВС, B\CX и В2С2 будут равны, если теплопотери 1т ах—h в этих процессах одинаковы. Механическая неполнота сгорания древесного топлива практически отсутствует. Следовательно, линия CC1C2(/i=const) представляет одновременно линию постоянного КПД топки и газоходов при сжигании древесного топлива различной влажности; это есть также линия а=1 и С02=20,2%.

Изменение состояния продуктов сгорания в процессе сушки

Для пра!вильного регулирования процесса сушки при эксплуатации сушильной установки необходимо располагать техническими данными об изменениях состояния газов по их тракту — от камеры горения топки до удаления наружу отработанного сушильного агента, испарившего влагу из материала.

Температура продуктов сгорания теоретического процесса понижается (без добавки воздуха) вследствие лучеиспускания газов и затем потерь тепла стенками топки и газоотходов. Влагосодержание газов при этом обычно остается постоянным, если нет добавки влаги (например, от грунтовых вод) или ее уменьшения (вследствие конденсации влаги). Неизменным будет и содержание С02. На /da-диаграмме процесс «сухого» охлаждения газов отобразится отрезком ВС ( 19, а), направленным из точки В вниз по линии d=const. Положение точки С может быть намечено ориентировочными расчетами и более точно зафиксировано в производственных условиях методом измерений.

Не менее существенный фактор понижения температуры газов и одновременно их влагосодержания — это добавка к ним холодного воздуха, подсасываемого в зоне разрежения сушильной установки, через кладку топки, газоходов, неплотности шиберов (например, обратной тягой воздуха из дымовой трубы топки через «закрытый» ее шибер), двери сушильного туннеля на загрузочном его конце и т. п.

Такая добавка воздуха отобразится на Ida-диаграмме отрезком СН ( 19, а). Масса добавляемого воздуха Л на 1 кг газов С определится отношением отрезков СН/НА. Например, если на 1 кг газов С добавляется 1 кг воздуха А, точка состояния разбавленных газов Я будет находиться иа середине отрезка СА (в точных расчетах учитываются теплоемкости газов и воздуха, а коэффициент а примерно равен 2 [см. (63)]. При этом температура газов С снизится почти в 2 раза.

Количество добавленного к газам воздуха, т. е. повышение а газов, практически устанавливается по уменьшению легко измеряемого содержания в них С02 (55), или по снижению их температуры (если на коротком участке тракта газов теплопотери незначительны). Одновременно с понижением температуры уменьшается энтальпия разбавляемых воздухом продуктов сгорания, при этом часто снижается их ценность как сушильного агента.

Основной фактор снижения температуры газов —<у ( 19, а) — их испарительное охлаждение по линии /=const —- отрезок НУ. Оно осуществляется путем добавления продуктов сгорания, характеризующихся точкой Н, к рециркулирующему отработанному сушильному агенту У и последующего испарения полученной смесью X влаги в штабеле высушиваемого материала (процесс сушки ХУ). Этот вид охлаждения газов при поглощении ими влаги составляет основную цель их применения для сушки древесины.

Для наглядности графического изображения рассматриваемые явления показаны на  19, а в виде трех последовательных процессов: охлаждения газов стенками топки и газоходов — отрезок ВС, охлаждения добавкой холодного воздуха — СН н испарительного охлаждения НУ. Однако в действительности первые два процесса протекают одновременно, что на  19, б нанесено в виде кривой ВН.

Действительную линию ВН охлаждения газов строят более точяо по

опытным данным. Откладывают отрезок ВС, соответствующий небольшому участку тракта охлаждающихся газов и из точки Сi наносят отрезок C\Hi добавки к ним на этом участке воздуха (по направлению прямой СуА). Полученная точка Н1 и будет находиться на искомой кривой ВНуН. При пропорциональном протекании этих двух процессов охлаждения газов, когда кривая ВНуН, продленная до точки А, будет ветвью параболы ВНуНА с осью АЕ, расположенной под углом у к оси ординат.

Из построения  19, б видно, что отрезки CiHl н СН не параллельны, поэтому суммарное снижение энтальпии не может быть получено по правилу параллелограмма. Следует также иметь в что при охлаждении газов через стенки топки и газоходов количество газов (в точках В, Сi, С) остается неизменным (1 кг), в то время как при их охлаждении добавкой воздуха (по линиям СуНи СН) масса газов -возрастает, составляя для точки К.

Коэффициент избытка воздуха станет больше единицы и точка состояния газа С{ перейдет в точку М, если к частично охладившимся в топке газам с состоянием С\ ( 20) добавить воздух (через поддувало топки, неплотности ее кладки, заслонки и т. п.). Лниия AM будет представлять геометрическое место точек действительного (с учетом до точки Сi теп- лопотерь) процесса полного горения древесины влажностью W\ при а>1.

Наносят и рассчитывают процесс сушки по /da-диаграмме следующим образом. Обозначается точкой X состояние сушильного агента, направляемого к материалу, в соответствии с заданным для него режимом сушки. Затем показывается точкой У состояние отработанного сушильного агента, выходящего из штабеля (слоя, барабана и т. и.) материала. Так как газ в состоянии X представляет смесь вышедшего из материала отработанного сушильного агента с продуктами сгорания, полученными при сжигании топлива влажностью W\, то второй компонент смеси X должен находиться иа пересечении

Удельные теплопотери сушильной камеры могут быть отнесены к 1 кг сушильного агента, циркулирующего по материалу. Положение точки У при этом сместится вниз по линии const в точку Т в соответствии с величиной теплопотерь (44). Продолжив прямую ТХ до пересечения с линией Wi = =const, получим точбу К состояния газа, которое требуется для образования смеси X при практическом процессе сушки ТХ.

При эксплуатации газовых сушильных установок воздух А обычно не добавляют к продуктам сгорания. При этом точка М совпадает с точкой К. Тогда количество газа М будет приравнено к количеству газа К [см. (89) и (90)].

Процесс сушки не может быть осуществим по заданному режиму, если точка М состояния имеющихся продуктов сгорания ниже точки К. В этом случае необходимо снизить приток в систему топка — газоход — камера свежего воздуха А для повышения энтальпии подаваемого в камеру газа, по крайней мере, до значения /к; энтальпия газа в сушильной камере должна быть не менее /х.

Именно по значению энтальпии газов можно давать заключение о возможности проведения заданного процесса сушки, а также о диапазоне его регулирования. Неудовлетворительный процесс горения топлива (а>3), а также иегерметичность системы в зонах разрежения сушильной установки — главные причины низкой энтальпии сушильного агента. Для исключения подсоса воздуха в систему самих сушильных камер нли туииелей в иих должно поддерживаться небольшое избыточное давление по сравнению с атмосферным.   

Часто предлагают использовать для сушки пиломатериалов отходящие дымовые газы котельных Энтальпия этих газов очень низка, недостаточна для качественной сушки пиломатериалов существующими режимами. Однако

можно использовать эту бросовую теплоту для материалов, не боящихся загрязнения сажей (слабый дым из дымовых труб — обычное, даже желательное, явление при эксплуатации промышленных котельных) и не предъявляющих режимных требований к значительной энтальпии газов.

.Построение иа Ida-диаграмме процессов горения топлива, а также сушки продуктами сгорания (см.  20) и выявление количественных соотношений газовых потоков необходимы при проведении тепловых расчетов газовых сушильных установок, определении cocTjjga и параметров топочных газов и сушильного агента в проектируемых процессах сушки. Эти технические сведения требуются также эксплуатационникам для правильного регулирования работы топки и сушильных камер в производственных условиях.

Диаграмма tMp ( 21) построена в координатах — температура по мокрому термометру до 100°С и давление пара до 105 Па ( 1 бар). Она охватывает все возможные диапазоны сушильных параметров газа (t, At, tM, С02, /, а) и давлений пара. Шкала влагосодержаний нанесена вверху диаграммы, как и в диаграмме tp (см.  8). Справа даиы значения а и С02. Кривые психрометрических разностей нанесены от иуля (нижняя ..кривая) до 1000°С (верхняя кривая), оии представляют линии постоянных потенциалов сушки.

Диаграмма tKp позволяет выявлять параметры сушильного агента при высоких температурах, в том числе параметры продуктов сгорания, например в сушильных барабанах, для частиц, когда замеренная термопарой температура «а входе составляет 300—700° С, а по мокрому термометру (замеряют на выходе газа из барабана) tN от 40 до 80° С. Процесс испарения влаги наносят по горизонтали вправо (направо от точки А) по линии /=const, следовательно, по <м, С02 a=const.

Пример пользования диаграммой. Замерена £=370° С и £м=70°С, следовательно, Aj=300° С. По горизонтали от tM иаходят точку А и по ней отсчитывают параметры: d= 135 г/кг (вверху), рп=17 600 Па (1800 мм вод. ст.) (внизу), точка росы <Р=57°С, /=818 кДж/кг (справа) или 195 ккал/кг s (слева, по внутренней шкале), величина С02 при КПД топки 0,8 равна 6% (отрава), коэффициент избытка воздуха а=3,4 (справа).

В целях исследования режимов сушки материалов продуктами сгорания на этой диаграмме пунктиром нанесено несколько кривых относительной влажности сжигаемого топлива, %: 0 — для древесины или мазута, 24 — для древесины или природного газа и 50 — для древесины.

Равновесную влажность ориентировочно определяют по имеющимся на этой диаграмме кривым: крайняя нижняя кривая (Дг~0%) покажет wp= =25%, вторая кривая (At=20°C) соответствует wp~5% и третья (А< = =50°C)-a>p~l%.