CC BY
204
УДК 665.937.6:66.084
ПРОМЫШЛЕННЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ СУШКИ ЛАМИНАРИИ ВО ВЗВЕШЕННО-ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В.И. Погонец, Дальрыбвтуз, Владивосток
По результатам исследований сушки ламинарии во взвешенно-закрученных потоках разработана методика инженерного расчета аппаратов. На ее основе созданы, а затем внедрены в производственную эксплуатацию несколько конструкций установок стационарного, автономного и судового исполнителей.
Всесторонние исследования кинетики и гидродинамики процесса сушки шинкованной ламинарии во взвешенно-закрученных потоках вначале на установках в лабораторных условиях, а затем многократная проверка полученных данных в производственных условиях позволили [1, 2] построить модель процесса закрученного потока в конических камерах и разработать методику инженерного расчета аппаратов, спроектировать их, изготовить и внедрить в производственную эксплуатацию.
Первый спроектированный аппарат, все основные узлы которого изготовлены из пищевого алюминия (АМг5М) и нержавеющей стали (08Х22Н6Т), предназначен для эксплуатации в полевых (автономных) условиях, а также на рыбозаводах и водорослевых комбинатах малой мощности с централизованным энергоснабжением. На рис. 1 приведена схема этого аппарата.
Аппарат состоит из конической камеры 4 с загрузочным устройством 5, улитки подвода сушильного агента,
газораспределительной решетки (конструкции А), циклона 6 для отделения отработанного теплоносителя от высушенных частиц ламинарии, вытяжного вентилятора 7, двух теплогенераторов 3, работающих на дизельном топливе, напорного вентилятора высокого давления 2 и воздуховодов. Привод автономного аппарата осуществляется дизелем 1 марки Д65Н, который через коробку перемены передач, распределительный вал и клиноремённые передачи приводит во вращение напорный вентилятор и электрогенератор переменного тока ГАБ-8т/230 мощностью 8 кВт.
В комплект входит шинковочная машина НЗ-ИРК, которая размещается перед бункером загрузочного устройства.
Рис. 1. Схема автономного аппарата для сушки ламинарии во взвешенно-закрученных потоках
Работа аппарата осуществляется следующим образом: слоевища морской капусты промываются в проточной морской воде и подаются на сортировку. Отсортированные слоевища ламинарии подаются на машину НЗ-ИРК для шинкования. Шинкованная капуста поступает в приемный бункер, затем транспортером «Гусиная шея» перегружается в бункер загрузочного устройства, откуда шнековым винтовым конвейером подаётся в сушильную камеру. Скорость подачи морской капусты из загрузочного устройства в сушильную камеру регулируется изменением частоты вращения вала винтового конвейера вариатором, установленным на приводе этого устройства. Слой капусты на газораспределительной решётке под действием горячего воздуха, выходящего из отверстий решётки под давлением, находится во взвешенном состоянии при организованном закручено-вращательном движении. Подаваемая постоянно новая порция сырого продукта увлекается в движение и перемешивается с подсушенной массой. По мере высыхания частицы ламинарии отсасываются в верхней части камеры телескопическим устройством в циклон, где шлюзовым дозатором осуществляется разгрузка готового продукта в тару для упаковки.
Техническая характеристика аппарата
Производительность по сырой ламинарии, кг/ч ................200
Начальная влажность сырья, % .............................85-92
Выход готового продукта с влажностью не выше 20 %, кг/ч......25
^
Температура горячего теплоносителя на входе в камеру
сушки, °С.........................................................120
Температура отработанного воздуха на выходе из камеры, °С..75-80
Давление воздуха под газораспределительной решеткой, МПа......45
Численность обслуживающего персонала, чел.............не более 5
Для сушки шинкованной пряно-сладкой морской капусты предложена конструкция установки, схема которой приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема установки для сушки шинкованной пряно-сладкой ламинарии Установка состоит из двух конических сушильных камер 1 с газораспределительными решётками 2 (конструкции А), укреплёнными на поворотном устройстве 3, снабжённом гидроцилиндром 4. Поворотное устройство предназначено для поочередной смены сушильных камер в установке, а гидроцилиндр - для герметизации их с тангенциальной «улиткой» 5 через уплотнительное устройство 6. Верхняя часть сушильных камер стыкуется с фильтрующим устройством 7 со смотровыми окнами 8 и шлюзовым загрузочным устройством 9. Тепловентиляционная станция установки включает электродвигатель 10, вентилятор марки ВВД-8 высокого давления 11, привод которого осуществляется через клиноремённую передачу 12, и электрокалорифер 13. Последний состоит из четырех секций нагревательных элементов типа ЭКМ-20. С целью снижения вибрации всей установки опорная рама 14 привода установлена на восьми пружинных амортизаторах 15, а вентилятор высокого давления соединен с воздуховодами всасывающей и нагнетательной магистралей мягкими вставками 16 и 17. Всасывающий патрубок вентилятора снабжен заборным шиберным устройством 18, регулируемым червячным редуктором 19 и рециркуляционным патрубком теплоносителя 20. С
целью рационального использования вторичного теплоносителя и интенсификации процесса сушки продукта вытяжной патрубок установки оборудован регулирующим рециркуляционным шибером 21.
Единовременная загрузка в камеру сырья 15-20 кг, что соответствует удельной нагрузке на решетку 76-102 кг/м2. Начальная температура теплоносителя - 100 °С, он подаётся в камеру на первом этапе в течение 12-15 мин, на втором этапе в течение следующих 5 мин сушки температура сушильного агента на входе снижается до 60 °С, при этом на выходе из камеры температура отработанного теплоносителя соответственно по этапам составляет 70 и 55 °С. Теплоноситель подается в сушильную камеру со скоростью 8,5-9,7 м/с. Влажность исходного сырья перед сушкой - 70-75 %, готового продукта - 20-22 %.
По окончании полного цикла сушки готовый продукт выгружается для охлаждения в тару 22, а затем направляется для фасования в полиэтиленовые пакеты.
Для морских условий, в частности для судов типа ПКБ проекта 398, нами предложена установка ССУ-30, предназначенная для сушки шинкованной ламинарии и её отходов на медицинскую крупку и порошок. Она может размещаться на верхней палубе судна (рис. 3) и удачно компонуется с инженерными судовыми сетями (пар, электроэнергия, морская забортная вода).
Установка ССУ-30 двухмодульная, она состоит из двух сушильных камер (первой ступени 1 и второй ступени 2), загрузочного устройства 3, циклона 4 для отделения подсушенного продукта, циклона 6 для отделения сухого продукта и циклонов 5 второй камеры, шлюзового питателя 4б циклона первой камеры, шлюзовых питателей 5б циклонов второй камеры и шлюзового питателя 6а циклона сухого продукта. В комплект сушилки входят вентиляторы высокого давления 100 марки В-Ц6-28-10, среднего давления 101 марки Ц4-70 № 8 и 102 марки 30 ЦС-24, две секции паровых калориферов 10, каждая из которых состоит из спаренных четырех калориферов, распределители воздуха 11, две шинковочные машины 103 марки НЗ-ИРК и стол накопительный 28.
Работа установки. Подача подготовленного сырья производится на стол накопительный. Со стола-накопителя слоевища подаются на шинкование. Измельченная ламинария поступает в бункер загрузочного устройства и шнеком подается в сушильную камеру первого модуля. Слой шинкованной морской капусты на газораспределительной решетке (конструкции Б) в сушильной камере первого модуля под действием горячего воздуха, выходящего из отверстий газораспределительной решетки под давлением, находится во взвешенном состоянии при организованном вращательном движении. Подаваемая непрерывно новая порция сырого продукта увлекается в движение и перемешивается с подсушенной массой.
Рис. 3. Схема установки ССУ-30 судового исполнения для сушки ламинарии на медицинскую крупку и порошок
По мере подсушивания частицы капусты с помощью телескопического разгрузочно-сепарационного устройства,
установленного в камере, отсасываются воздухом в циклон 4, где шлюзовым дозатором осуществляется перегрузка продукта в эжектор 4а, а из эжектора подсушенное сырье тангенциально по трубопроводу подается на досушку во вторую камеру (второй модуль).
Во втором модуле (камере) шинкованная ламинария окончательно досушивается до требуемой влажности 20 %, и по мере высыхания частицы капусты отсасываются пятью телескопическими патрубками, установленными в камере, в циклоны готового продукта. Из циклонов сухая ламинария разгружается шлюзовыми дозаторами в пневмопровод 5в, по которому она транспортируется в разгрузочный циклон 6, из этого циклона сухой продукт разгружается шлюзовым дозатором 5а в пневмопровод 49, по которому подается в трюм на охлаждение, расфасовку и упаковку.
Техническая характеристика ССУ-30
Производительность по сырью, кг/сут...........
Производительность по готовому продукту, кг/сут Влажность сырья, начальная, %.................
30000 ..4000 85-92
Температура теплоносителя на входе в сушильные камеры, °С..130
Расход пара, кг/ч..........................................2000
Суммарная потребляемая мощность, кВт/ч.....................180
Численность обслуживающего персонала, чел....................5
Для крупных водорослевых комбинатов и рыбозаводов, специализирующихся на переработке в больших объёмах ламинарии Японской, фукусов, беломорской сахарины и дигитаты, разработана и испытана двухмодульная сушилка производительностью 40 т в сутки по сырью. Схема её приведена на рис. 4.
21 18 22 20 23 17 22 21 20 23 22 19
Рис. 4. Схема двухмодульной сушилки производительностью 40 т/сут Установка состоит из двух коническо-цилиндрических сушильных камер 1 (первой и второй ступени), каждая камера внутри снабжена отбойными сетками и пятью сепарирующими поворотными устройствами. Конические части камер меньшими основаниями опираются на газораспределительные решетки 2 (конструкции Б, диаметром 1000 мм), установленные на тангенциальные улитки 3. Каждое сепарирующее устройство через индивидуальные воздуховоды 4 соединено с циклонами 5, которые образуют две секции. Циклоны снабжены шлюзовыми дозаторами 6, а последние в каждой секции имеют индивидуальные приводы 7. Циклоны в секциях обмурованы и образуют общий рекуператор, через который продувается воздух. Пройдя через рекуператор, воздух подогревается и направляется по магистрали на всасывающий патрубок вентилятора среднего давления 22. Сушильная камера первой ступени снабжена двумя шнековыми питателями 9. Измельчение (шинкование) слоевищ морской капусты осуществляется четырьмя машинами 10 марок НЗ-ИРК. Сырье в
сушильной камере 1-й ступени высыхает до влажности 50-60 %, а затем через сепарационные устройства, циклоны, шлюзовые дозаторы и ленточный транспортер 11 попадает в бункер 12 (13), откуда эжектором 14 (15) по трубопроводу 16 подается тангенциально во вторую камеру. В случае перегрузки второй камеры шинкованная ламинария из бункера 13 подается эжектором 15 повторно в первую камеру. Теплоноситель после циклонов сводится в единую магистраль 17 и направляется на рециркуляцию. Сушилка снабжена двумя индивидуальными дизелями 18, 19 марок 3Д6 и 3Д6Л, двумя вентиляторами высокого давления 20 типа В-Ц6-28-10, шестью теплогенераторами 21 типа ТГ-3,5 и тремя вентиляторами среднего давления 22, а также регулировочными распределительными клапанами теплоносителя 23. В комплект установки входит сетчатый транспортер 24 для досушки ламинарии, емкости 25 и 26 для хранения и мойки сырья, а также площадка обслуживания 27 сушильных камер.
Работа двухмодульной установки. Сушилка может работать на двух модулях одновременно и на каждом модуле самостоятельно, при этом такой вариант её эксплуатации выбирается исходя из наличия соответствующих объемов сырья и возможности посменной организации работы сушилки.
Первый вариант работы сушилки, т.е. на двух модулях одновременно, является предпочтительным независимо от имеющихся запасов сырья, потому что в этом случае достигается высокая эффективность работы установки.
При работе по первому варианту необходимо соблюдать следующую последовательность. Первоначально перед запуском сушилки для исключения прилипания шинкованной массы свежей ламинарии к газораспределительной решетке в первом модуле необходимо в камеру на поверхность решетки через ревизионный люк равномерно загрузить сухую капусту в количестве 10-12 кг. Затем, подготовив предварительно сырую шинкованную массу морской капусты в количестве 120-150 кг, ее необходимо загрузить в камеру одновременно двумя шнековыми загрузочными устройствами.
Таким образом, перед запуском сушилки в работу в ее первой камере должно находиться общей массы капусты ориентировочно в количестве 130-162 кг, это наличие сырого продукта в начальный момент позволит стабилизировать процесс кипения.
После подготовки сырья и загрузки его в первую камеру осуществляют настройку периферийных сепарационных патрубков со срезанными кромками (скосами). Патрубки внутри камеры поднимают в самое верхнее положение, причем их разворачивают срезанными кромками по ходу движения закрученного потока теплоносителя. Центральный сепарационный телескопический патрубок опускают в камеру до уровня загрузочных устройств. После этой подготовки перекрывают шиберным устройством магистраль отвода отработанного теплоносителя на первой ступени, объединяющей четыре больших
циклона. Затем последовательно открывают подачу пара в калориферы первой ступени, регулируют отвод конденсата и осуществляют запуск вентилятора высокого давления. Температура теплоносителя под решеткой сушильной камеры устанавливается в пределах 130 °С (не более). Продукт в камере начинает интенсивно и равномерно кипеть. По истечении 10-12 мин кипения продукта в первой камере включают одновременно оба загрузочных шнековых устройства и осуществляют непрерывную подачу свежего сырья в камеру. В момент подачи свежих партий сырья в первую камеру последовательно включают ленточный транспортер первой ступени, шлюзовые дозаторы циклонов, эжектор перегрузки подсушенного сырья во вторую камеру и вентилятор среднего давления на малом циклоне в первом модуле. Установка выведена на режим работы с первым модулем. По истечении времени загрузки второй камеры подсушенным продуктом, количество и массу которого определяет оператор в объеме 200-250 кг, осуществляется запуск второго модуля (ориентировочно через 13-15 мин после запуска первого модуля). Продукт кипит и сушится во второй камере в течение 5-7 мин. Затем последовательно включают ленточный транспортер и шлюзовые дозаторы больших циклонов на втором модуле. Настраивают отсос готового продукта посредством открывания шиберного устройства на магистрали отвода отработанного теплоносителя. Включают вентилятор отсоса теплоносителя из объединенного рекуператора двух ступеней сушилки, вентилятор подачи горячего воздуха под инспекционный сетчатый транспортер и осуществляют запуск инспекционного транспортера. Установка выведена на полный режим работы.
При работе по такой схеме эксплуатации сушилки оператор должен следить за темпом загрузки сырья в первую камеру, с тем чтобы исключить ее перегрузку и остановку кипящего слоя продукта в камере. Оператор должен следить за работой эжектора, с тем чтобы исключить его перегрузку и как следствие образование «пробки» из продукта в пневмомагистрали, питающей вторую камеру.
При индивидуальной работе на первом и втором модулях сушилки самостоятельно требуется некоторая предварительная переналадка отдельных узлов сушилки. Последовательность подготовки камер обоих модулей остается прежней, однако при работе по этой схеме периферийные телескопические сепарационные устройства, питающие большие циклоны, настраивают на отвод сухих частиц, а центральное телескопическое устройство в этом случае отключается. При работе по этой схеме потребуется досушка отдельных влажных частиц морской капусты, увлекаемых в циклоны. Это возможно выполнить на сетчатом транспортере досушки и инспекции. Не исключено, что при работе на каждом модуле сушилки самостоятельно возможно несколько превысить расчетную производительность сушилки, но при этом необходимо увеличить расход теплоносителя на досушку готового продукта перед его расфасовкой в тару.
Техническая характеристика двухмодульной сушилки
Производительность по сырью, кг/сут .......................40000
Производительность по готовому продукту, кг/сут.............5300
Потребляемая мощность, кВт/ч...............................200
Влажность ламинарии на выходе с первого
модуля сушилки, % ..............................................50-60
Влажность ламинарии на выходе из второго
модуля сушилки, % ..............................................14-18
Расход дизельного топлива (двумя дизелями), кг/ч .............52
Температура теплоносителя на входе в первую камеру, °С......130
Температура теплоносителя на выходе из первой камеры, °С....48
Температура теплоносителя на входе во вторую камеру, °С ....120
Температура воздуха на выходе
из второй сушильной камеры, °С .................................60-70
Расход дизельного топлива шестью теплогенераторами, кг/ч....108
Обслуживающий персонал, чел....................................8
Все сушилки снабжены разработанными беспровальными газораспределительными решётками двух типов, которые обеспечивают циркуляцию частиц измельчённых морепродуктов по замкнутым взвешенно-закрученным контурам, гарантируют их стабильное кипение, при этом способствуют интенсификации процесса сушки продукта.
На рис. 5 и 6 приведены фотографии этих двух типов газораспределительных решёток (конструкций А и Б).
Газораспределительная решетка конструкции А имеет две зоны (центральную и периферийную), на которых расположены наклонные каналы для прохода теплоносителя. Центральная зона ограничена основной окружностью, её размер составляет 0,2-0,3 от диаметра решетки. Периферийная зона решётки расположена за пределами центрального круга, а наклонные каналы в ней расположены на 33 эвольвентах.
Рис. 6. Газораспределительная решетка конструкции Б
Газораспределительная решетка конструкции Б имеет три зоны (центральную, периферийную и пристеночно-периферийную). В центральной и периферийной зонах каналы расположены так же, как и в решетках конструкции А. В пристеночно-периферийной зоне каналы расположены на зеркальном отражении 33 эвольвент. Такое расположение каналов на пристеночно-периферийной зоне решетки гарантирует интенсивное кипение продукта у стенок камеры и исключает его залегание.
Оптимальная величина пристеночно-периферийной зоны составляет 0,15 от наружного диаметра решётки, она определена в процессе проведения производственных работ и исследований.
Библиографический список
1. Погонец В.И. Сушка морепродуктов во взвешенно-закрученных потоках: Владивосток: Дальрыбвтуз, 2000. 193 с.
2. Погонец В.И. Новое оборудование для сушки морепродуктов и основы его расчёта. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. 108 с.
