Овчинников Л.Н. Грануляция минеральных удобрений во взвешенном слое
Подождите немного. Документ загружается.
50
сухими и сходными продуктами; 3 – увлажнение гранулируемой смеси
жидкостью, содержащей связующее, агломерация смеси; 4 – сушка агло-
мератов и введение небольшого количества компонентов путем распыли-
вания растворов или суспензий; 5 – дальнейшее увлажнение частиц слоя
растворителем, содержащим связующее, и дальнейшее гранулирование; 6 –
сушка гранул; 7 – капсулирование гранул (покрытие защитной оболочкой);
8 – окрашивание гранул; 9 – досушка гранулированного продукта.
Для сложных удобрений в МИХМе разработан двухкамерный
гранулятор (рис.3.14). Камеры аппарата разделены перегородкой 4, имеющей
переточную щель. Внизу каждой камеры смонтирован газораспределительный
короб 1 с наклонным днищем и с двумя решетками - подпорной 3 (размер
отверстий 20 мм) и газораспределительной 2 (размер отверстий 3 мм).
Сушильный агент вводится через штуцера 5 и поддерживает кипящий слой, а
пульпа распыляется механическими форсунками 6 с обдувом. Изнутри
форсунки футерованы фторопластом с целью предотвращения налипания
пульпы и зарастания выходного сопла.
Техническая характеристика двухкамерного гранулятора
Производительность, т/ч 10
Свободное сечение, %:
подпорной решетки 50
газораспределительной решетки 5
Размер гранул, мм:
в первой камере до 1,2
во второй камере 1 - 3
51
Рис.3.14. Двухкамерный гранулятор КС конструкции МГУИЭ (МИХМ)
По сравнению с гранулированием в барабанных аппаратах
себестоимость переработки нитроаммофоски в двухкамерном грануляторе на
18% ниже за счет экономии электроэнергии и снижения удельных
капитальных затрат на 1 т удобрений. Аппарат пригоден также для получения
других комплексных удобрений, например, двухслойных гранул
карбоаммофоски - в первой камере получают гранулы мочевины, а во второй
их опыливают пульпой аммофоса и хлористого калия.
На рис. 3.15 изображён многосекционный аппарат КС конструкции
ИГХТУ (ИХТИ). Аппарат предназначен для проведения процессов
агломерации, грануляции, сушки, перемешивания, модифицирования и
охлаждения сыпучих продуктов. Сущность работы аппарата состоит в
следующем. В газораспределительную часть аппарата через штуцеры 4 в
каждую секцию подают псевдоожижающий агент, например, воздух,
соответствующих параметров. Исходный материал подают через патрубок в
одну из секций. Жидкая фаза подается через форсунку 3. Материал через
ловушки перетекает из одной секции в другую до той секции, в которой на
внешней трубе имеется щелевидное отверстие. Поворотом рычага
52
разгрузительного устройства 6 совмещают отверстия на его внутренней и
внешней трубе.
Рис. 3.15. Многосекционный гранулятор КС конструкции ИГХТУ (ИХТИ):
1- цилиндроконический корпус; 2 - радиальные разделительные перегородки с
ловушками; 3 - форсунка; 4 - штуцеры; 5 - перегородки для разделения псевдо-
ожижающего агента; 6 - разгрузочное устройство; 7 - газораспределительная
решетка; 8 - отверстия в решетке; 9 -псевдоожижающие частицы
Поскольку последняя радиальная перегородка не имеет отверстия
и ловушки, материал из активной части аппарата начинает выгружаться по
разгрузительному устройству. Высоту кипящего слоя и качество
псевдоожижения в каждой секции регулируют расходом псевдоожижающего
53
агента и поверхностью сечений отверстий в радиальных перегородках, а
также степенью совмещения щелевидных отверстий в разгрузительном
устройстве. Изменяя эти параметры, можно регулировать
производительность аппарата по твердой фазе.
Схема применения секционированного аппарата КС для получения
минеральных удобрений на основе аммофоса, включающая стадии
агломерации (I), модифицирования (II) и охлаждения (IIΙ, IV) готового
продукта, изображена на рисунке 3.16.
Рис. 3.16. Секционированный аппарат КС в технологической схеме,
совмещающей стадии агломерации, модифицирования и
охлаждения аммофоса:
Схема аппарата КС включает два вида: а – сбоку (рис. 3.16, а); б - сверху
(рис. 3.16, б). Римскими цифрами обозначены номера ячеек, на которые
разделена рабочая зона аппарата. Стрелками обозначено направление
движения материальных потоков в аппарате. Следует отметить, что
количество секций, на которые может быть поделен аппарат, определяется
54
технологическим заданием. Оптимальное количество секций в установке
находится расчетным путем с учетом экспериментальных исследований той
или иной стадии получения минеральных удобрений.
3.2. Основные узлы грануляторов со взвешенным слоем
3.2.1. Распыливающие устройства
Процесс гранулообразования и сушки гранул в значительной
степени зависит от способа распыления и места ввода раствора или
суспензии в аппарат для грануляции. Для распыления растворов и
суспензий в аппаратах 'кипящего слоя применяют в основном форсунки
двух типов: механические и пневматические [8].
В механических форсунках (рис.3.17, в, г) жидкость распыливается за счет
собственного напора и центробежного завихрения струи. Однако факел
распыла, создаваемый такой форсункой, может быть получен с требуемой
конфигурацией только в свободном воздушном объёме, так как не обладает
достаточной силой и упругостью, и при погружении в кипящий слой сыпучих
твердых частиц он легко гасится, что приводит к залипанию слоя или
образованию комков в слое.
Механические форсунки применяют только для распыла растворов и
суспензий сверху, на зеркало кипения псевдоожиженного слоя. Но
температура теплоносителя на поверхности слоя наименьшая и поэтому на
зеркале кипения слоя возникают худшие условия теплообмена. Этот
недостаток несколько сглаживается в том случае, когда под решетку можно
подавать высокотемпературный теплоноситель и перепад температур над
слоем и под слоем становится относительно небольшим. С помощью
механической форсунки, помещенной в кипящий слой, невозможно
регулировать поверхность орошения гранул раствором, кроме того,
механическая форсунка имеет склонность к забиванию завихряющего канала.
Более широкое применение в технике распыла растворов в кипящий слой
нашли пневматические форсунки.
55
Рис. 3.17 Схемы форсунок:
а - форсунка сферодайзера; б- душевой разбрызгиватель; в - механическая с
камерой завихрения; г - механическая с завихряющим насадком; д - пневма-
тическая эжекционная; е – насадок - сопло Вентури; ж - пневматическая с соп-
лом Вентури; и - пневматическая; к - пневматическая с шаровым шарниром; 1-
подча раствора; 2 - подача воздуха на распыл; 3 - подача теплоносителя
В пневматических форсунках (рис. 3.17, ж, д, и, к) жидкость
распыливается силой струи воздуха, подаваемого под давлением в кольцевой
зазор сопла (рис. 3.17, и, д) или в центральное отверстие сопла (рис. 3.17, е).
56
Жидкость также подается под небольшим давлением (до 1,5 атм), изменяя
которое можно регулировать расход раствора или пульпы, оставляя расход
воздуха на распыление постоянным. Факел пневматической форсунки
устойчив как в свободном объёме воздуха, так и в стесненном объёме
кипящего слоя твердых частиц. Изменяя расход воздуха на распыление, а
также внутренние параметры сопла, можно менять объём и форму факела
распыла. Кроме того, пневматическая форсунка позволяет подавать в факел
дополнительно высокотемпературный теплоноситель в любых требуемых
количествах и, таким образом, создать наивыгоднейшие условия теплообмена
в факеле.
Конструкция форсунки (рис. 3.17, и) позволяет исключить контакт
теплоносителя с трубкой, по которой подается раствор.
Большое значение для проведения процесса грануляции имеет место
установки распылителя в аппарате.
Аппарат с распылением жидкости непосредственно в слой (сбоку)
имеет две области теплообмена. Первая область лежит непосредственно
над решеткой и распространяется на небольшую высоту. Это область
интенсивного теплообмена частиц и теплоносителя. Вторая-это область
распространения факела, где распыляется жидкая фаза и между сухими
частицами слоя и распыленными частицами жидкости происходит
интенсивный теплообмен. Таким образом, в слое непосредственно над
решеткой сыпучий материал нагревается теплоносителем и, попадая в
область действия форсунки, отдает тепло распыленным частицам
жидкости. При этом необходимо интенсивное перемешивание частиц слоя,
играющих роль теплоносителя .
Если в форсунку подается небольшое количество воздуха, рассчитанное
только на распыление раствора (обычно от 0,2 до 0,5 кг воздуха/кг раствора),
то тепла этого воздуха оказывается часто недостаточно (при грануляции
слабых растворов) для испарения влаги, поданной с раствором. Поэтому
наиболее рациональное местоположение форсунки в этом случае в зоне
57
наиболее интенсивного теплообмена, т.е. установка форсунки снизу
вертикально под решёткой.
3.2.2.Газораспределительные устройства
На гидродинамику в аппарате кипящего слоя оказывает большое влияние
не только форма аппарата, но и конструкция газораспределительного
устройства. Обычно функцию газораспределительного устройства выполняет
поддерживающая слой решётка.
Различают два основных типа решёток: провальные и беспровальные
(рис. 3. 18)
Провальная решетка (рис.3.18,а) представляет собой одинарную
перфорированную плиту (толщиной от 4 до 15 мм в зависимости от диаметра
аппарата) со свободным сечением от 3 до 8%, на котором материал
удерживается во время работы благодаря скоростному напору теплоносителя
снизу.
Для создания равномерно кипящего слоя необходимо, чтобы соп-
ротивление ршётки составляло 50-80 % и более от сопротивления слоя. С этой
целью живое сечение решётки выбирают 2-10 % от её площади , а диаметр и
число отверстий решётки рассчитывают, исходя из выбранного значения
живого сечения.
Практика эксплуатации промышленных аппаратов показала, что при
грануляции растворов диаметр отверстий решёток колеблется от 2 до 5 мм в
зависимости от размера гранул, высоты кипящего слоя и размера решётки.
58
Рис. 3.18. Схемы газораспределительных решёток: а-провальная решётка;
б- беспровальная ршётка с плетёной сеткой; в- беспровальная сдвоенная;
г- провальная с сепарационной выгрузкой и теплообменными соплами
3.2.3. Выгрузные устройства
Выгрузка материала из аппарата кипящего слоя при грануляции
растворов и суспензий производится как сверху слоя, так и непосредственно
над решеткой (рис. 3.19, а).
Нижнюю выгрузку над решеткой применяют в том случае, если в слое
возможно комкообразование, так как комки и крупные частицы часто не
59
могут подняться иа поверхность слоя. Регулировка количества выгружаемого
материала производится в этом случае с помощью либо турникета, либо
транспортирующего шнека. Иногда предусматривают одновременно и
верхнюю и нижнюю выгрузки (рис. 3.19, б).
При интенсивно кипящем слое в коническом аппарате безразлично, где
расположено выгрузное отверстие по высоте слоя: в любом случае в него
будут попадать частицы различного диаметра от самых мелких до самых
крупных. Регулировать выгрузку гранул по дисперсности возможно только
каким-либо специальным устройством ( 3.19, в ). Такое устройство позволяет
выгружать также и образующиеся агломераты.
Рис.3.19. Схемы выгрузных устройств:
а- переточное с регулируемой высотой порога; б – течка с
нижней и верхней выгрузкой; в- для сепарационной
выгрузки гранул